Диссертация (1151754), страница 19
Текст из файла (страница 19)
4.22);11260активность инвертазы,мкг/100г почвы5040y = 7,783x + 16,655R² = 0,998930201000,23контроль0,410,12кадмий, мг/кгФермент 5Фермент 2,5Вариант опыта0,13Фермент 7,5Рис. 4.22. Влияние кадмия (подвижной формы) на активность инвертазыпри обработке почвы растворами фермента в сосудах- снижение концентрации свинца в подвижной форме стимулируетактивность ферментов каталазы и уреазы. Данные зависимости описываютсяполиномами 2-й степени с коэфициентом корреляции соответственноR = 0,919, R = 0,990.
Наибольшая активность ферментов каталазы и уреазыотмечается при снижении концентрации свинца, где почва обрабатываласьферментативным комплексом в наибольшей концентрации 7,5 мг/л (рис. 4.23,4.24);активность каталазы,O2на 1г почвы3,53,43,33,2y = -0,0425x2 + 0,3455x + 2,6775R² = 0,91923,132,92,82,76,80контроль5,00свинец, мг/кг 3,80Фермент 2,5Фермент 5Вариант опыта5,80Фермент 7,5Рис. 4.23. Влияние свинца (подвижной формы) на активность каталазы при обработкепочвы растворами фермента в сосудах113активность уреазы, мкг NH3 на 10,0350,030,025y = -0,0035x2 + 0,0262x - 0,0159R² = 0,99010,020,0150,010,00506,80контроль5,003,80свинец, мг/кгФермент 2,5Фермент 5Вариант опыта5,80Фермент 7,5Рис.
4.24. Влияние свинца (подвижной формы) на активность уреазыпри обработке почвы растворами фермента в сосудах- увеличение концентрации меди на 12,85 % в валовой форме и на148,5 % в подвижной форме стимулирует активность фермента инвертазы.Данная зависимость описывается степенной функцией с коэффициентомкорреляции R = 0,983. Активность фермента инвертазы наибольшая приобработке почвы ферментативным комплексом в наибольшей концентрации7,5 мг/л (рис. 4.25);60активность инвертазы,мкг/100г почвы5040y = 24,066x0,4728R² = 0,9836302010013,00контроль11,9314,00медь, мг/кгФермент 2,5Фермент 5Вариант опыта14,67Фермент 7,5Рис. 4.25. Влияние меди (валовой формы) на активность инвертазыпри обработке почвы растворами фермента в сосудах114Основными факторами, влияющими на подвижность тяжелых металловв почве, их трансформацию, доступность растениям и почвенныморганизмам, считаются растворимость солей тяжелых металлов, рНпочвеннойсреды,содержаниеорганическоговеществавпочве,гранулометрический состав и катионно-обменная емкость, вид тяжелыхметаллов и уровень загрязнения ими почвы, видовые и биологическиеособенности выращиваемых культур.В ходе лабораторного опыта при обработке почвы растворами ферментаотмечалось снижение содержания ТМ: кадмия и свинца в подвижной иваловой формах.
Снижение содержания ТМ в валовой форме (потери)обусловлено их вымыванием в нижележащие слои под действием вносимыхрастворов фермента, в подвижной форме – связано с адсорбирующимипроцессами почвенных мицелл, природой вносимого ферментативногокомплекса как органического вещества, а также активацией метаболическихпроцессов у почвенных микроорганизмов, о чем свидетельствует повышениеферментативной активности почвы.Ферментативная активность почвы по всем ферментам отмечаетсястабильно высокой по сравнению с контрольным вариантом в варианте 3,обрабатываемом раствором фермента в наибольшей концентрации 7,5 мг/л.Коэффициент корреляции по отношению к контролю находится в значимыхпределах: инвертазы – R = 0,829, каталазы – R = 0,922, уреазы – R = 0,942(рис.
4.26–5.28). Данная концентрация достаточна для включения ионовсолей и тяжелых металлов во вносимый ферментативный комплекс, врезультате чего содержание ТМ и избыточного количества солей в меньшейстепени влияет на ферментативную активность обрабатываемой почвы, чтообусловливает начало мобилизации микробиологических процессов.115активность инвертазы, мкг/100гпочвы50403020100Контроль(без внесенияфермента)Фермент2,5мг/лФермент5,0мг/лФермент7,5мг/лВариант опытаактивность каталазы, О2 на 1 гпочвыРис. 4.26. Изменение активности инвертазы после обработки почвы раствором фермента всосудах3,43,232,82,6Контроль (безвнесенияфермента)Фермент2,5мг/лФермент5,0мг/лФермент7,5мг/лВариант опытаРис.
4.27. Изменение активности каталазы после обработки почвы раствором фермента всосудах116активность уреазы, мкг NH3 на1 г почвы0,040,030,020,010Контроль(безвнесенияфермента)Фермент2,5мг/лФермент5,0мг/лФермент7,5мг/лВариант опытаРис. 4.28. Изменение активности уреазы после обработки почвы раствором фермента всосудах4.3. Лабораторно-полевой опыт примененияферментативного комплексаПолученные в лабораторном опыте данные подтвердили рабочуюгипотезу, и поэтому концентрации фермента в полевом опыте некорректировались.Объем ферментативного комплекса для проведения биостимуляциипочвы в испытуемых концентрациях определялся из расчета рекультивациипочвы площадью 1 га.
В расчете принимались данные, полученные в ходелабораторногоопыта,атакжеучитывалисьрезультатыпроведенияэксперимента с применением фермента класса оксигеназ при обработкетвердых бытовых отходов (Научно-технический отчет. 2002. Киев).Рабочий объем фермента и воды для приготовления раствора ферментарассчитывался по формулам:Wр = (Wл·к·S)/Sл(1),Fр = (Fл·к·Wр)/Wл(2),Fp = (Fл·к·S)/Sл(3),где:117Wл – объем воды для приготовления раствора фермента в эффективнойконцентрации в лабораторно-полевом опыте;Sл — площадь делянки, обрабатываемой раствором фермента влабораторно-полевом опыте;S – почва, обрабатываемая раствором фермента, площадью 1 га;Fл – количество (объем) фермента в испытуемой концентрации,применяемый в лабораторно-полевом опыте;k – переводной коэффициент л в м3, мл в л;Fр – рабочий объем фермента в испытуемой концентрации длярекультивации почвы площадью 1 га;Wр – рабочий объем воды для приготовления раствора фермента вэффективной концентрации для рекультивации почвы площадью 1 га.Результатырасчетарабочегообъемараствораферментапорекультивации почвы методом ферментативной биостимуляции площадью1 га представлены в табл.
4.17.Таблица 4.17Расчет рабочего объема раствора фермента для рекультивации почвыметодом ферментативной биостимуляции площадью 1 гаПоказательWл, лS л, м2S, м2Fл, млкWр, м3Fр, лРекультивация почвы2002510000300,0018012Внесение фермента стимулировало ферментативную активность почвы вслое 0–20 см на участках полигона по отношению к контролю в варианте 3 сприменением фермента в наибольшей концентрации 7,5 мг/л (табл. 4.18).Наблюдалось усиление инвертазной активности почвы в среднем на 29,20 %,каталазной на 14,0–20,0 % и уреазной активности почвы в среднем на 9,19 %.118Коэффициент корреляции увеличения ферментативной активности почвы вварианте опыта с применением фермента концентрацией 7,5 мг/л составил1,000 (рис. 4.29–4.31).Таблица 4.18Определение ферментативной активности почвы на площадкахполигона в слое почвы 0–20 см в лабораторно-полевом опытеВариант опытаХолостаяКонтрольФермент2,5 мг/лФермент5 мг/лФермент7,5 мг/лАктивность инвертазы,мг глюкозы / г почвыза 24 ч.8,2722,6518,6516,5329,26Активность уреазы, мгNH4 / г почвы за 4 ч.0,001730,002200,002200,002200,00240Активность каталазы,О2 см3 / г почвы за1 мин.0,304,354,964,535,22Примечание.
Данные анализов усреднены из трех повторностей.активность уреазы мг NH4/гпочвы за 40,002400,002350,002300,002250,002200,002150,00210КонтрольФермент 2,5Фермент 5Фермент 7,5Вариант опытаРис. 4.29. Изменение активности уреазы после обработки почвы растворами ферментана полигоне в слое 0–20 см119активность инвертазы мгглюкозы/г почвы за 24 ч30,0025,0020,0015,0010,005,000,00КонтрольФермент 2,5Фермент 5Фермент 7,5Вариант опытаактивность каталазы О2 см3/ гпочвы за 1 мин.Рис. 4.30. Изменение активности инвертазы после обработки почвы растворамифермента на полигоне в слое 0–20 см6,005,004,003,002,001,000,00КонтрольФермент 2,5 Фермент 5Вариант опытаФермент 7,5Рис. 4.31.
Изменение активности каталазы после обработки почвы растворамифермента на полигоне в слое 0–20 смОдним из показателей самоочищения почвы является определениесанитарно-показательных микроорганизмов с использованием культурыкишечной палочки Е. coli. Были использованы смеси трех штаммовкишечной палочки, полученных из бактериологической лаборатории.Результаты опытов оценивали путем сопоставления числа жизнеспособных120клеток в почве опытных и контрольного вариантов. При этом былоустановлено,чтовопытныхвариантах(варианты1–3)числожизнеспособных клеток кишечной палочки остается на уровне контроля илипревышает его.
Следовательно, общесанитарный показатель самоочищенияпочвы не является лимитирующим при использовании ферментов в целяхстимуляциимикробиологическойдеятельностив почве(табл.4.19)(Сергиенко Л.И., Морозова Н.В., 2013).Таблица 4.19Влияние ферментов на выживаемость кишечной палочки в почвеВариант опытаФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лКонтрольОтбор № 1 (через 10 дней)ЧислоВ%кжизнеспособконтролюных клеток147140155150Отбор № 2 (через 20 дней)ЧислоВ%кжизнеспособконтролюных клеток9896,6103,0100130129136128101,5101,5104,7100Отбор № 3 (через 30 дней)ЧислоВ%кжизнеспособконтролюных клеток122121130119102101,6109,0100Внесение ферментов активизировало биологическую активность почвы,стимулировало развитие целлюлозоразрушающих микроорганизмов.
Степеньстимулирующего действия прямо коррелировала с величиной концентрациифермента: самый высокий процент обрастания почвенных образцовнаблюдался в варианте 3, самый низкий — в контроле. Внесение ферментовповышает количество видов целлюлозоразрушающих микроорганизмов: вконтрольном варианте насчитывалось до трех видов, в испытуемых – до 8–9.Данные по динамике разрушения клетчатки при внесении ферментов в почвупредставлены в табл.
4.20 (Сергиенко Л.И., Морозова Н.В., 2012).Таблица 4.20Влияние ферментов на разрушение клетчатки в почве полевого опыта в2011 г. (в %)Вариант опыта12.0521.0628.07Среднее за периодФермент 2,5 мг/лФермент 5,0 мг/лФермент 7,5 мг/лКонтроль (без внесения ферментов)70959580909585601001001008076828761121В течение летнего периода 2011 г. исследованиями было установлено100 % разрушение клетчатки на льняных полотнах, заложенных в почву. Всвязи с этим в определении массы разложенной ткани в последующие годынеобходимости не было.Данные по динамике разрушения клетчатки при внесении ферментов впочву полигона согласуются с данными по биологической активности почвы,определяемой методом Вастрова И.С.
и Петровой А.Н. Наибольшееколичество аминокислот было накоплено на льняной ткани при внесениимаксимальной дозы фермента (вариант 3 – 440 мкг/см2), наименьшее – вконтроле (вариант 5 – 220 мкг/см2).Важными показателями биологической активности почвы являютсяферментативные тесты. В процессе исследований нами изучалась протеазнаяактивностьпочвыприполивеводнымирастворамиоксигеназ.Протеолитические ферменты относятся к группе гидролаз, участвующих врасщеплении белковых молекул на более простые соединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
