Диссертация (1154503), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Так, в работах Е.Б. Зубченко (2006), Т.И. Боковой(2005), В.А. Касатикова (2014) и других авторов приводятся данные об увеличенииподвижности тяжелых металлов в почве под влиянием традиционного гуматакалия. Ряд исследователей отмечает, что гуматы калия, натрия и аммония, ввиду ихвысокой растворимости зачастую образуют подвижные соединения с тяжелымиметаллами, но и в случае образования малорастворимых комплексов ихустойчивость крайне низка (Безуглова О.С., 2009; Быкова, С.Л. и др., 2013; ГукаловВ.Н., 2015).
Также в литературных источниках приводятся сведения о разрушенииметалло-гумусовых комплексов спустя один-два года после внесения гуматов, что,100соответственно, приводит к высвобождению тяжелых металлов и повышениюконцентрации в почве их подвижных форм. В данном аспекте многие ученыепридерживаются мнения о том, что использование высокорастворимых гуматовкалия в целях мелиорации загрязненных почв, неэффективно, и альтернативу импредставляют непосредственно препараты гумусовых кислот, то есть препараты,полученные без применения щелочных реагентов, каковым в нашем случае иявляется препарат «Ультрагумат».В соответствии с поставленными задачами в вегетационном опыте № 2экспрессным радиометрическим методом определялась удельная эффективнаяактивность цезия в серой лесной почве.Существенного влияния анализируемых гуминовых препаратов на удельнуюэффективную активность цезия-137 техногенно-измененной серой лесной почвы вэксперименте отмечено не было.3.4.
Влияние гуминовых препаратов на биологическую активность ифитотоксичность техногенно-измененных серых лесных почвОдним из важнейших показателей характеризующих биологическуюактивность почвы является ее целлюлозолитическая активность. Посколькуцеллюлоза является главным компонентом клеточных стенок высших растений иводорослей, процесс ее разложения является одним из наиболее масштабныхдеструкционных процессов в биосфере. Геохимическая роль данного процессазаключается в возвращении органического углерода в атмосферу в виде СО2, аэкосистемная в формировании гумусовых веществ и почвенной структуры.Разложениеосуществляемыйцеллюлозыпобольшей–эточастисложныйиразличнымикомплексныйгруппамипроцесс,почвенныхмикроорганизмов, среди которых наиболее значимую роль играют различныепредставители актиномицетов (Actinomycetales), миксобактерии (Myxococcales),клостридии (Clostridium), некоторые виды родов Stachybottys, Penicillium иAspergillus и др.
Биодекструкция целлюлозы осуществляется под воздействием101целлюлаз – «ферментов класса гидролаз, катализирующих гидролиз 1,4гликозидныхсвязейвмолекулецеллюлозысобразованиемнабора олигосахаридов различной степени полимеризации вплоть до мономера –глюкозы» (Звягинцев Д.Г., 1987), схематично данный процесс представлен нарисунке 23.Рисунок 23 – Ферментативный гидролиз целлюлозы (Звягинцев Д.Г., 1987)Как уже было отмечено выше (глава 1, параграфы 1.3, 1.4), тяжелые металлыи радионуклиды ингибируют активность многих ферментов, в том числе и группыцеллюлаз, что позволяет рассматривать целлюлозолитическую активность почвы,как один из основных индикаторных показателей экологического состояния почвы.В ходе работы целлюлозолитическую активность почвы определяли методомаппликации льняного полотна, предложенным Е.Н. Мишустиным, И.С. Востровойи А.Н.
Петровой (приложение В). Эксперимент осуществлялся в течениивегетационного периода.Целлюлозолитическую активность в эксперименте рассчитывали поубыванию массы льняного полотна за вегетационный сезон выраженному впроцентахкпервоначальноймассе.Оценка,полученныхрезультатовпроизводилась согласно шкале, предложенной Д.Г. Звягицевым (1991).Результаты исследования целлюлозолитической активности в вегетационномопыте № 1 по изучению влияния гуминовых препаратов на состояние серой леснойпочвы, искусственно загрязненной тяжелыми металлами, приведены в таблице 13.102Таблица 13 – Целлюлозолитическая активность серой лесной почвы,искусственно загрязненной тяжелыми металлами в вегетационном опыте № 1Вариант опытаИнтенсивностьОтклонение отпроцесса разложенияконтроля, %целлюлозы, %Контроль: С/л почва, загрязненная16,7±2,1–16,4±1,5‒ 0,324,7±2,2+ 8,018,2±1,4+ 1,524,4±1,3+ 7,727,6±2,0+ 10,936,0±2,5+ 19,324,7±3,5+ 8,020,7±1,6+ 4,0ТМС/л почва, загрязненная ТМ + 0,01%р-р «Гумат калия»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,02%р-р «Гумат калия»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,01%р-р «Эдал-КС»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,02%р-р «Эдал-КС»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,01%р-р «Питер-Пит»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,02%р-р «Питер-Пит»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,01%р-р «Ультрагумат»С/л почва, загрязненная ТМ + 0,02%р-р «Ультрагумат»*по Д.Г.
ЗвягицевуПолученные экспериментальные данные позволили установить, что в целом,целлюлозолитическая активность почвы в эксперименте, в соответствии со шкалойД.Г. Звягинцева, характеризуется как слабая. По нашему мнению, низкая103активность целлюлаз обусловлена высоким уровнем загрязнения почвы тяжелымиметаллами, которое оказывает ингибирующее действие на данную группупочвенныхферментов.Согласноисследованияммногихавторов,полиметаллическое загрязнение почвы значительно снижает ее биологическуюактивность и наиболее чувствительным является целлюлозолитический комплекс(Бершова О.И., 1967; Марфенина О.Е., 1991; Ивлев А.М. и др., 2002; Федорец, Н.Г.,2009). Так, в зонах воздействия выбросов металлургических предприятийцеллюлозолитическая активность почвы может снижаться в несколько раз.Выявлено, что внесение практически всех анализируемых гуминовыхпрепаратов,способствуетувеличениюактивностицеллюлозолитическогокомплекса серой лесной почвы, искусственно загрязненной тяжелыми металлами.При этом, увеличение дозы препарата, на большинстве вариантов опытаспособствует усилению процесса целлюлолиза.Максимальный положительный эффект отмечен при внесении препарата«Питер-Пит», так, использование 0,01 % и 0,02 % растворов препаратаспособствуют увеличению активности целлюлаз в эксперименте на 10,9 % и 19,3%соответственно.В вегетационном опыте № 2 по изучению влияния гуминовых препаратов насостояние серой лесной почвы, содержащей изотоп цезия-137, также методомльняногополотнаопределялицеллюлозолитическуюполученные при этом результаты представлены в таблице 14.активностьпочвы,104Таблица 14 – Целлюлозолитическая активность серой лесной почвы, содержащейизотоп цезия-137, в вегетационном опыте № 2Вариант опытаИнтенсивностьОтклонение отпроцесса разложенияконтроля, %целлюлозы, %Контроль:Цезий-содержащаяС/л57,7±1,7–Цезий-содержащая С/л почва + 0,01%64,5±0,5+ 7,067,9±0,4+ 10,064,1±1,4+ 7,067,1±1,4+ 10,063,8±1,0+ 6,067,1±1,2+ 10,060,6±0,7+ 3,075,8±1,2+ 18,0почвар-р «Гумат калия»Цезий-содержащая С/л почва + 0,02%р-р «Гумат калия»Цезий-содержащая С/л почва + 0,01%р-р «Эдал-КС»Цезий-содержащая С/л почва + 0,02%р-р «Эдал-КС»Цезий-содержащая С/л почва + 0,01%р-р «Питер-Пит»Цезий-содержащая С/л почва + 0,02%р-р «Питер-Пит»Цезий-содержащая С/л почва + 0,01%р-р «Ультрагумат»Цезий-содержащая С/л почва + 0,02%р-р «Ультрагумат»*по Д.Г.
ЗвягицевуСогласнополученнымданным,ввегетационномопыте№2целлюлозолитическая активность почвы, в соответствии со шкалой Д.Г.Звягинцева, характеризуется как сильная. В данном случае, по нашему мнению,более высокая активность целлюлозолитического комплекса, по сравнению с105вегетационным опытом № 1, объясняется тем, что ингибирующее действие цезия137 на целлюлазы в рассматриваемой дозе выражено в значительно меньшейстепени, нежели токсическое воздействие полиметаллического загрязнения.Выявлено, что на всех вариантах опыта с внесением гуминовых препаратовотмечается увеличение целлюлозолитической активности серой лесной почвы,содержащей цезий-137 по сравнению с контролем. При этом, в отношении всехисследуемых препаратов наблюдается тенденция повышения их эффективности сувеличением дозы.Отмечено,чтовнаибольшейстепениинтенсификациипроцессацеллюлолиза способствует внесение препарата «Ультрагумат» в дозе 0,02 %раствора, где наблюдается повышение активности целлюлаз на 18 % по сравнениюс контролем.Таким образом, можно заключить, что на целлюлозолитическую активностьсерой лесной почвы наиболее сильное ингибирующее действие оказываетполиметаллическое загрязнение.
Внесение всех анализируемых гуминовыхпрепаратовспособствуетувеличениюцеллюлозолитическойактивноститехногенно-измененной серой лесной почвы. Максимальный положительныйэффект при этом оказывают препараты, полученные с применением технологииультразвукового кавитационного диспергирования, так в вегетационном опыте №1, наибольшее стимулирование целлюлолиза отмечено при внесении препарат«Питер-Пит», в вегетационном опыте № 2 интенсификации деятельностимикроорганизмов-целлюлозолитиков способствовал в большей степени препарат«Ультрагумат».Помимо целлюлозы с растительным опадом и в составе животных остатков впочву поступает огромное количество белковых веществ, аминокислот и другихорганических азотсодержащих соединений.
Одну из главных ролей в процессах ихдеструкции играют почвенные протеолитические ферменты–протеазы,катализирующие гидролиз (протеолиз) пептидных связей. Сущность протеолизазаключается в расщеплении белков до пептидов и дальнейшем гидролизе доаминокислот, схема данного процесса представлена на рисунке 24.106Рисунок 24 – Схема протекания процесса протеолиза в почве(Хазиев Ф.Х., 2005)Геохимическая роль почвенных протеаз заключается в участии в глобальномкруговороте азота, а наиболее важная экосистемная в формировании плодородия иазотного режима почвы.В почве протеазы вырабатываются в основном бактериями, при чем наиболееактивно споровыми, а также микроскопическими грибами и актиномицетами.Большинство протеаз содержат в своем активном центре металлы, то естьявляются металлоферментами, по причине чего, тяжелые металлы, радионуклидыи их хелатные соединения существенно ингибируют действие протеолитическихферментов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
