Диссертация (1151754), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Г., 2005).Нитрифицирующие бактерии чувствительны к окружающей среде. Онииспользуют лишь до 9 % энергии, выделенной при окислительных процессахаммонификации, и реагируют на изменение почвенной реакции, неразвиваясь при pH > 6. В их клетки могут проникать токсичные вещества, этосвойство используют при применении ингибиторов нитрификации в почве.
Внейтральные хорошо аэрируемые почвы в результате нитрификацииежегодно поступает в среднем 300 кг/га азотной кислоты, котораяспособствует повышению растворимости фосфатов и поступлению болеевысоких количеств усвояемого растениями фосфора в почвы.Размножениемикроорганизмов,использующихдляпитанияминеральный азот, может служить показателем завершения процессовминерализации и биологической иммобилизации усвояемого азота. Однаконе количество, а состав микрофлоры имеет большое значение длябиологических свойств почвы, поскольку микрофлора почвы включаетспециализированныегруппымикроорганизмов:нитрифицирующие,азотфиксирующие, целлюлозоразрушающие и др.Параллельно с процессами нитрификации в почве идет процессаммонификации – разложения азотсодержащих соединений с выделениемаммиака.
Аммонификация представляет собой важное звено круговоротаазота, которое протекает в больших масштабах. Высвобождающийся100аммонийный азот не вымывается, а связывается поглощающим комплексом вколичествах, зависящих от ионообменной способности почв. В нейтральныхи хорошо аэрируемых почвах значительная часть аммонийного азота быстроподвергается нитрификации. При неблагоприятных для нитрификацииусловиях (кислая реакция, слабая аэрация) процесс аммонификациипротекает очень интенсивно, приводя к потере азота из-за улетучиванияаммиака.
Если в почве содержится много углерода, аммонификацияпротекает довольнопосколькуприорганическойинтенсивно, но высвобождается малоналичиимассывысокогосоздаютсяколичестваусловиядляаммиака,богатойуглеродомактивногоразвитиямикроорганизмов, расходующих аммонийный азот для формирования клеток(Воинова-Райкова Ж.,1986).Процесс аммонификации осуществляется бактериями в аэробных ианаэробных условиях. Бактерии, вызывающие аммонификацию мочевины,образуют фермент уреазу, которая гидролизует мочевину до аммиака.Представители этой физиологической группы встречаются среди многихбактериальныхтаксонов.Процессуаммонификацииподвергаютсяазотосодержащие соединения с различной структурой белки, аминокислоты,гликопептиды,нуклеиновыекислоты,алкалоиды,аминыидр.(Звягинцев Д.Г., 1991).Аммонифицирующие бактерии при помощи ферментов, выделяемыхими в почву, разлагают сложные белковые молекулы на более простыесоединения.
Эти соединения осмотическим путем проникают в клеткимикроорганизмовиподдействиемвнутриклеточныхферментовподвергаются дезаминированию, при котором высвобождается аммиак.Наиболее интенсивно протекает аммонификация белков. При гидролизепростые белки распадаются на аминокислоты, а сложные – на другиесоединения. Основными конечными продуктами аэробного разложения101белков являются углекислый газ, аммиак, амины, органические кислоты,сероводород и др.Аммиак, образующийся в почве при аммонификации, адсорбируетсяобменными ионами или используется микроорганизмами и снова переходитв органическую форму, то есть иммобилизуется. В зависимости от свойствпочвы при участии нитрифицирующих бактерий он может окислятьсясначала до азотистой, а затем азотной кислот (нитрификация), частьобразовавшихсянитратоввосстанавливаетсявмолекулярныйазот(денитрификация) с последующим уходом его в атмосферу (Воинова-РайковаЖ., 1986).Согласно полученным данным в лабораторном лизиметрическом опытенаблюдалось стимулирующее действие ферментов на развитие бактерийаммонификаторов: численность их возросла по вариантам опыта в 2,0–3,0 раза.Численностьазотобактера,которыйслужитбиологическиминдикатором на окультуренность почвы, повышается на 20–30 %.
Следуетотметить, что при этом численность биологически токсичных грибов илучистых грибов (актиномицетов) практически не изменяется (табл. 4.12)(Сергиенко Л.И., Морозова Н.В., 2012).Таблица 4.12Влияние фермента НС-Zуme на биологические процессыв почве лабораторно-лизиметрического опытаКоличество микроорганизмов в среднем, тыс. 1 г почвыБактерии,растущие наминеральномазотеБактерииаммонификаторыактиномицетыгрибыазотобактерФермент 2,5 мг\л3716043382Фермент 5,0 мг\л4420554353Фермент 7,5 мг\л4924094454Контрольбез внесенияфермента37864430№п/пВарианты опыта1102Содержание водорастворимых солей в водной вытяжке почвы в сосудахлизиметрического опыта после обработки раствором фермента (табл.
4.13)изменилось в сторону снижения в варианте с концентрацией фермента7,5 мг/л по отношению к контролю: ионов кальция на 32,19 %, ионов магнияна 10,12 %, сульфат ионов на 61,48 %, сумма ионов калия и натрия на40,70 % (рис. 4.13). Коэффициент корреляции снижения уровня солей посравнению с контролем лежит в значимом пределе (0,935).Таблица 4.13Катион-анионный состав водной вытяжки почвыв лабораторно-лизиметрическом опыте, мг на 100 г почвыПоказательОбщая щелочностьХлорид-ионыИоны кальцияИоны магнияСульфат-ионыСумма калия и натрияКонтрольФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/л2,864,255,562,4722,4314,33,026,155,192,8213,928,393,696,087,224,0817,4915,772,614,483,772,228,648,48Водная вытяжка почвы,мг на 100 г.
почвы6050Сумма калия и натрия40Сульфат - ионы30Ионы магния20Ионы кальция100Хлорид - ионыКонтрольФермент 2,5Фермент 5Фермент 7,5Общая щелочностьВариант опытаРис. 4.13. Катион-анионный состав водной вытяжки почвыв лабораторно-лизиметрическом опыте, мг на 100 г почвыАнализ данных проб на содержание тяжелых металлов (далее – ТМ)показал отсутствие превышения допустимых концентраций (далее – ПДК,103орентировочно допустимые концентрации – ОДК) тяжелых металлов вваловой форме в контрольных пробах и пробах, обрабатываемых растворамифермента, в том числе с двухкратным применением раствора фермента внаибольшей вносимой концентрации (7,5 мг/л) (табл. 4.14).Таблица 4.14Содержание тяжелых металлов валовой формыв лабораторно-лизиметрическом опыте, мг/кгВаловая формаОпытКонтрольФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лПДКСdPbCuZn0,230,500,600,462,0018,0015,6722,6715,0032,0013,0011,9314,0014,67132,0037,0030,0049,6743,33220,00При обрабатывании почвы в лизиметрических сосудах растворамифермента отмечается снижение содержания тяжелых металлов в валовойформе: свинца на 12,94–16,66 % и увеличение меди на 8,23–12,85 %, цинкаконцентрация ионов металлов,мг/кгна 17,11–34,24 % по отношению к контролю (рис.
4.14).400,00350,00300,00250,00200,00150,00100,0050,000,00220,00ZnCu37,0013,0018,00контроль30,0011,9315,6749,6714,0022,67Фермент 2,5 Фермент 543,3314,6715,00Фермент7,5Pb132,00Сd32,00ПДКВариант опытаРис. 4.14. Содержание тяжелых металлов в валовой формев лабораторно-лизиметрическом опыте, мг/кг104При исследовании содержание ТМ в подвижной форме (табл. 4.15)отмечается превышения ПДК свинца на 13,3 % в контрольном вариантеопыта, превышение содержания меди на 14,3 %, на 110 % и на 7,6 % ввариантах опыта обрабатываемым раствором фермента в концентрации2,5 мг/л, 5 мг/л, 7,5 мг/л соответственно и превышение содержания цинка на37,39%ввариантеопытаобрабатываемомрастворомферментавконцентрации 2,5 мг/л.Таблица 4.15Содержание тяжелых металлов в подвижной формев лабораторно-лизиметрическом опыте, мг/кгПодвижная формаОпытСdPbCuZnКонтроль0,236,801,3011,00Фермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лПДК0,410,120,130,005,003,805,806,003,436,303,233,0031,6011,1312,1723,00В содержании ТМ в подвижной форме в почве, обрабатываемойрастворами фермента, отмечается снижение содержания свинца на 14,70–44,12 %, кадмия на 42,83–43,48 % и увеличение содержании меди на 148,46–концентрация ионовметаллов, мк/кг384, 61 %, цинка на 1,18–187,27 % по отношению к контролю (рис.
4.15).50,0040,0030,0020,0010,000,0031,6011,001,306,80контроль3,435,0011,1312,176,303,803,235,80Фермент 523,003,006,00ZnCuPbСdПДКВариант опытаРис. 4.15. Содержание тяжелых металлов в подвижной формев лабораторно-лизиметрическом опыте, мг/кг105Важным элементом при возврате земель в сельскохозяйственный оборотслужит биологическая рекультивация. Как правило, для этой целииспользуют кормовые многолетние травы, способные развивать мощнуюкорневую систему и накапливать в ризосфере микробную массу – микоризу.Проведение микробиологического анализа характеризуется трудоемкостью исложностью, что определяет и уровень биологической опасности, поэтомупроцессы микробиологической мобилизации в почве определялись пофитотоксичности. В лабораторных условиях были испытаны семена растениякостреца безостого (Bromopsis inermis (Leyss) Holub) на всхожесть иростовые процессы при обработке растворами фермента. В контрольные ииспытуемые емкости (сосуды) высевалось по 1 г семян костреца безостого.Cосуды наполнялись почвой в соответствии с плотностью естественногосложенияпочвы,определенияотобраннойэффективностисобъектаприменениязахоронениярастворовотходовферментадляприимеющемся уровне загрязнения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
