CC BY
82
верхность отвалов, сократить развитие эрозионных процессов и благоприятно повлиять на физические и водно-физические свойства субстратов. Учитывая, что в условиях техногенных ландшафтов наиболее важными экологическими факторами, оказывающими влияние на рост и развитие растений, являются эдафические факторы, то есть вся совокупность почвенно-грун-товых факторов, мы можем сделать вывод о том, что применение ПАА будет способствовать ускорению процессов восстановления техногенных ландшафтов.
Библиографический список
1. Андроханов В.А, Куляпина Е.Д, Курачев В.М. Почвы техногенных ланд-
шафтов: генезис и эволюция: монография. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 151 с.
2. Малинина Т.А, Дюков А.Н, Голяд-кина И.В. Применение полимеров для закрепления эродируемых субстратов при рекультивации техногенных ландшафтов Курской магнитной аномалии // Лесотехнический журнал. 2012. № 3. С. 50-54.
3. Панков Я.В., Трещевская Э.И., Трещевский И.В. Особенности влагонако-пления в отвальных землях Курской магнитной аномалии // Лесотехнический журнал. 2012. № 3. С. 54-59.
4. Трещевская Э.И., Панков Я.В, Трещевский И.В. Повышение плодородия субстратов в промышленных отвалах Курской магнитной аномалии: монография. Воронеж: ВГЛТА, 2011. 187 с.
DOI: 10.12737/2175 УДК 630.116.2/6
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОЛИАКРИЛАМИДА НА ПОКАЗАТЕЛИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ
ассистент кафедры ландшафтной архитектуры и почвоведения И. В. Голядкина доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры лесных культур,
селекции и лесомелиорации Я. В. Панков ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
[email protected], [email protected]
Проведение мероприятий по восстановлению и использованию деградированных и нарушенных земель - важная и сложная задача по современному освоению техногенных ландшафтов. Одной из важных проблем техногенных ландшафтов является потеря гумуса и важных элементов в процессе эрозии и дефляции. Количество питательных веществ, выносимых с жидким и твердым стоком в период летней
эрозии и, дополнительно учитывая, количество элементов, смываемых твердым стоком в ранневесеннее время, достигает существенных величин. Эти потери также превосходят размеры ежегодного поступления данных соединений [4]. В ходе биологической рекультивации предусматривается ряд мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель и по предотвращению эрозии и дефляции.
Применение полимерных препаратов, как указывает ряд авторов, и подтверждают наши исследования, открывает новые возможности для предотвращения развития эрозии и дефляции, а также для улучшения водно-физических свойств почв. В различных работах подтверждается положительное влияние полиакриламида на почвенную структуру, воздухопроницаемость и влагоемкость почв [1, 6].
Почва является сложной системой, в которой нельзя изменить какое-то одно свойство, не затронув множества других, так как, взаимно влияя друг на друга, все они связаны между собой прямыми и обратными связями. Поэтому применение любого агротехнического или мелиоративного приема, в частности внесение по-лиакриламида, требует детального изучения всего комплекса физических, химических и биологических свойств почвы. Улучшение почвенной структуры неизбежно повлечет за собой изменение других свойств и режимов почвы, в том числе и биологического режима. Комплексным показателем биологического режима является биологическая активность почв.
Для характеристики биологической активности используют показатели численности различных групп микроорганизмов и активности различных ферментов. Интегральным показателем биологической активности многие исследователи считают продуцирование почвой углекислого газа, в процессе минерализации почвенного органического вещества [3]. На данный момент влияние внесения полиакриламида на биологическую активность почв изучено недостаточно. Немного известно о влия-
нии полиакриламида на почвенные микроорганизмы и, следовательно, на баланс почвенного углерода.
В связи с этим проведение исследований, связанных с изучением влияния поли-акриламида на органическое вещество почвы является актуальным. Разложение органического вещества в почвах имеет, в целом, микробиологическую природу, поэтому скорость данного процесса (потенциальная скорость минерализации органического вещества) возможно оценить по интенсивности выделения углекислого газа.
Выделение углекислого газа или дыхание почв - один из показателей биологической активности почвы. Количество продуцированного СО2 зависит от количества организмов и интенсивности их обмена веществ. Изменения в интенсивности выделения СО2 из почвы дают представления о минерализационной активности почвенных микроорганизмов, характеризуют биологические процессы в почве.
Дыхание почв является сложной совокупностью процессов, приводящих, в конечном счете, к выделению воды, углекислого газа и энергии, запасенной в органических соединениях. Углекислый газ, выделяющийся из почвы, представляет собой интегральный поток, продуцируемый в нескольких процессах: дыхание подземных органов растений, дыхание почвенных беспозвоночных, высвобождение СО2 при микробиологической деятельности, за счет биохимических и химических реакций, физических процессов [2].
Задачей настоящей работы была оценка применения полиакриламида на биологическую активность почвы. Для
этих целей был проведен инкубационный эксперимент, доза внесения полиакриламида была рассчитана из нормы 400 кг/га при концентрации водного раствора полимера 500 мг/л, в качестве контроля инкубировалась необработанная почва.
Определение количества выделившегося CO2 проводили титриметрическим методом. Аликвоты щелочи титровали постоянно на протяжении всего эксперимента. Количество мкг C-CO2 рассчитывали по формуле:
С = (a-b) f / t х m x 1000. (1) где С - концентрация углерода в мкг/день /г почвы,
а - количество NaOH, израсходованное на титрование пробы,
b - количество NaOH, израсходованное на титрование контрольной пробы, f - фактор пересчета мл в мг, t - время, прошедшее от предыдущего до последующего отбора NaOH,
m - навеска почвы, 1000 - пересчет на мкг.
Фактор f рассчитывали по формуле: f = 6 x V / al х н. (2)
где 6 - молярная масса эквивалента углерода (1/2 С),
V - общий объем NaOH, находящийся в банке для инкубации,
al - аликвота NaOH, взятая для анализа,
н - нормальность HCl. Эффект внесения в почву полиакрила-мида на выделение общего СО2 представлен на рисунке. Максимум выделившегося СО2 в обоих вариантах наблюдался после первого дня инкубационного периода. В течение 1.. .8 дней произошло плавное снижение, после которого уровень выделившегося СО2 в целом стабилизировался. Для варианта с внесением полиакриламида не наблюдалось увеличение общего потока СО2 по сравнению с контролем после первого дня инкуба-
ю is :о
Инкубационный период, дня
Рисунок. Кривая выделения общего СО2 (мгС/г/сут)
ции. В целом же, не обнаружено существенной разницы между вариантом и контролем. Суммарное выделение СО2 варьировало от 0,1...0,5 мгС/г почвы. Существенной разницы в скорости выделения СО2 в обработке с полиакриламидом по сравнению с контролем не обнаружено.
Таким образом, мы можем сделать вывод о том, что применение полиакрила-мида не оказывает существенного влияния на выделение углекислого газа, то есть не меняет значительно скорость процессов минерализации почвенного органического вещества. Как указывают зарубежные авторы, разложение полиакриламида в почве это медленный процесс в сравнении с процессами разложения органического вещества почвы или растительных остатков, при этом уровень разложения полиакрила-мида не превышает 9,8 % в год [5].
Данная работа показывает, что применение полиакриламида в заданной концентрации не вызывает существенных изменений скорости деструкции органического вещества и, соответственно, не будет способствовать увеличению потока СО2 из почвы в атмосферу. Безусловно, изучение показателя интенсивности выделения СО2, который является интегральным показателем биологической активности почвы, лишь помогает нам приблизиться к пониманию того каким образом обработка почвы полиакриламидом будет влиять на биологический режим почвы. Принято считать, что основной вклад в эмиссию СО2 вносят корни растений и микроорганизмы [3]. Количество продуцированного при этом углекислого газа зависит от количества орга-
низмов и интенсивности их обмена веществ. Изменения в интенсивности выделения СО2 из почвы дают представления о динамике активности почвенных микроорганизмов в процессе минерализации органических веществ. В дальнейшем, для более точного представления об изменениях, происходящих в биологическом режиме почв, под влиянием применения полиакри-ламида необходимо исследовать показатели ферментативной активности почв.
Библиографический список
1. Андроханов В.А, Куляпина Е.Д, Курачев В.М. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция: монография. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 151 с.
2. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв: учебник. - 3-е изд., испр. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2005. 445 с.
3. Потоки и пулы углерода в наземных экосистемах России / В.Н. Кудеяров, Г.А. Заварзин, С.А. Благодатский [и др.]. М.: Наука, 2007. 315 с.
4. Панков Я.В. Научные основы освоения техногенных ландшафтов // Лесная рекультивация нарушенных земель. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1991. С.6-34.
5. Lentz R.D., Sojka R.E. Field results using polyacrilamide to manage furrow erosion and infiltration // Soil Science. 1998. № 158 (4). P. 274-282.
6. Sojka R.E., James A. Entry, Jeffry J. Fuhrmann. The influence of high application rate of polyacrilamide on microbial metabolic potential in agricultural soil // Applied Soil Ecology. 2006. № 32. P. 243-252.
