Анализ результатов лабораторного эксперимента по моделированию процесса оглеения на фоне застойного водного режима в черноземе обыкновенном. Изучение влияния восстановительных процессов на эколого-биологические показатели чернозема обыкновенного.
При низкой оригинальности работы "Изменение биологических свойств чернозема обыкновенного при глеевом процессе (модельный опыт)", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В степной зоне на черноземах при усилении гидроморфности и возникновении застойно-промывного режима возможно проявление глееобразования, с последующими деградационными изменениями почв, с эволюцией их в сторону почв, принципиально отличающихся от черноземов [8]. Наблюдается развитие активного процесса деградации почвенного покрова, в результате которого почвы частично или полностью утрачивают свое плодородие. Оглеение - сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий при переувлажнении почв в анаэробных условиях при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов. Изменение водного режима почв, их переувлажнение (даже кратковременное), создание условий анаэробиоза в почвах неизбежно активизирует процессы восстановления железа, нарушает соотношение окисленных и восстановленных форм, которые существенно различаются по своим функциональным особенностям, роли в процессах почвообразования. Железо в почвах черноземного ряда является малоподвижным, достаточно инертным и устойчивым элементом, что определяется геохимическими, гидрологическими и климатическими особенностями степной зоны и свойствами самих почв.Общая численность бактерий, одноклеточных водорослей и длина грибного мицелия определялись люминесцентно-микроскопическим методом на микроскопе Микмед 2, окрашиванием бактерий акридином оранжевым, а грибного мицелия - калькофлуором белым.В варианте с моделированием оглеения надпочвенный раствор приобрел оранжевую окраску за счет перехода в него гидроокиси железа, а у поверхности обнаруживались отдельные сизые пятна. Происходит уменьшение доли оксида марганца в варианте с затоплением (808 мг/кг) и сочетанным воздействием затопления и сахарозы - (797 мг/кг) по сравнению с контрольным вариантом. Концентрация восстановленного железа в варианте с сочетанным затоплением и добавлением сахарозы достигало 1800 мг/100 г почвы, что в 15 раз превышало концентрацию оксида железа (II) в контрольном образце. В варианте с сочетанным воздействием количество микроскопических грибов уменьшилось более чем в 40 раз по сравнению с контролем. оглеение чернозем биологический Общая численность бактерий, определенных методом люминесцентной микроскопии, обнаруживала свой максимум в варианте с оглеением и составляла 23 млрд/г почвы.Таким образом, в результате ряда модельных экспериментов было выявлено, что процесс глееобразования стимулирует общую численность бактерий, аммонификаторов и подавляет численность актиномицетов, микромицетов и длину грибного мицелия.
План
Валовое содержание оксидов металлов и неметаллов определяли рентгенфлюорисцентным на приборе «Спектроскан Макс-GV».Содержание гумуса определяли по его окисляемости хромовой смесью [4, 5].
Введение
Одним из важных экологических факторов, оказывающих влияние на биологическую активность почв, является переувлажнение. В степной зоне на черноземах при усилении гидроморфности и возникновении застойно-промывного режима возможно проявление глееобразования, с последующими деградационными изменениями почв, с эволюцией их в сторону почв, принципиально отличающихся от черноземов [8].
Реализация процесса глееобразования проходит на фоне двух различных форм гидрологического режима - застойно-промывного и застойного. Застойно-промывной режим оказывает негативное влияние на почвенный покров. Наблюдается развитие активного процесса деградации почвенного покрова, в результате которого почвы частично или полностью утрачивают свое плодородие. В то время как в условиях застойного режима существенных деградационных изменений почвообразующих пород не происходит. Глеевый процесс принадлежит к группе элементарных почвенных процессов. Оглеение - сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий при переувлажнении почв в анаэробных условиях при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов.
Термины «глей» и «глееобразование» были введены в научную терминологию Г.Н. Высоцким в 1905 году [2] для обозначения «более или менее плотной породы серого цвета с зеленоватым оттенком, формирующейся в условиях длительного переувлажнения». Он впервые указал на биохимическую природу глееобразования, установил роль превращения окисной формы железа в закисную в условиях недостатка кислорода при участии анаэробных микроорганизмов. Изменение водного режима почв, их переувлажнение (даже кратковременное), создание условий анаэробиоза в почвах неизбежно активизирует процессы восстановления железа, нарушает соотношение окисленных и восстановленных форм, которые существенно различаются по своим функциональным особенностям, роли в процессах почвообразования.
Железо в почвах черноземного ряда является малоподвижным, достаточно инертным и устойчивым элементом, что определяется геохимическими, гидрологическими и климатическими особенностями степной зоны и свойствами самих почв. Присущий почвам степей водно-воздушный режим обусловливает господство в почвах окислительной обстановки. В этих условиях преобладающей формой железа является трехвалентная. Повышению устойчивости железа в данном случае способствуют также нейтральная и слабощелочная реакция среды и присутствие в почвах карбонатов [11].
Можно считать, что устойчивость железа в черноземах, его инертность и малая подвижность определяются в первую очередь автоморфностью экосистемы. Однако в настоящее время в степных ландшафтах отмечается увеличение обводненности почвенной толщи в силу ряда причин антропогенного и природного характера [1].
В результате в степной зоне практически повсеместно отмечается подъем уровня грунтовых вод, что ведет к появлению здесь внепойменных западин (мочаров), которые, однажды возникнув, уже никогда не исчезают бесследно.
Объекты и методы
Было изучено влияние восстановительных процессов на эколого-биологические показатели чернозема обыкновенного.
Исследование выполнено в условиях лабораторного моделирования длительного затопления почв.
В качестве объекта исследования был выбран чернозем обыкновенный карбонатный южно-европейской фации среднемощный малогумусный на желто-бурых лессовидных суглинках. Отбор почвы производился на территории Ботанического сада ЮФУ.
Восстановительные процессы в черноземе были смоделированы переувлажнением с добавлением легкодоступного для микроорганизмов органического субстрата (сахарозы) для развития анаэробных процессов.
Ранее было выявлено, что простое затопление даже на очень продолжительное время не приводило к развитию оглеения в черноземах [3, 8]. Для развития анаэробных процессов необходимо дополнительное внесение органического субстрата для создания условий кислородного дефицита [2].
Контролем служил чернозем с оптимальным увлажнением (60%). Параллельно были смоделированы варианты с затоплением и оптимальным увлажнением с добавлением 1 % раствора сахарозы.
Для постановки опыта были подобраны специальные условия и сконструированы лизиметры.
Исследования эколого-биологических показателей проводили на 100 сутки от начала эксперимента. Изменения диагностировались по морфологическим показателям (окраска, структура) и контролировались измерением РН, количества солей и карбонатов и содержанием гумуса. Выявлено интенсивное изменение в почве с добавлением стимулятора в виде сахарозы, по сравнению с контрольными образцами. Уже через месяц появились сизые пятна на поверхности почвы с застойным водным режимом и добавлением сахарозы. Надпочвенный раствор приобрел рыжевато-оранжевую окраску за счет перехода в него гидроокиси железа.
При получении аналитических данных, используемых в настоящей работе, применялась разработанная и апробированная методология исследования биологической активности [4, 5] с использованием общепринятых в почвоведении и биологии методов [4, 5, 11, 12].
Численность бактерий, актиномицетов и микроскопических грибов учитывали методом посева почвенной суспензии на плотные питательные среды. На МПА (мясопептонный агар) выделяли бактерии, использующие органический азот, на КАА (крахмало-аммиачный агар) - бактерии, использующие минеральный азот, и актиномицеты. Обилие азотфиксаторов учитывали путем посева на среду Эшби. Численность грибов и сахаролитических бактерий учитывали на кислой среде Чапека.
РН почвы определяли в почвенной суспензии (почва / вода в соотношении 1/2,5) потенциометрически на иономере [4, 5]. Количество легкорастворимых солей определяли кондуктометрическим методом.
Концентрацию оксида железа (II) определяли фотометрическим методом с использованием фенонтралина.
Вывод
Таким образом, в результате ряда модельных экспериментов было выявлено, что процесс глееобразования стимулирует общую численность бактерий, аммонификаторов и подавляет численность актиномицетов, микромицетов и длину грибного мицелия.
Глеевый процесс понижает активность оксидоредуктаз и повышает активность гидролаз. Также незначительно повышается концентрация гумуса и показатель РН сдвигается в сторону нейтральной реакции среды, происходит накопление большого количества оксида железа (II).
2. Вальков В.Ф., Уманская (Назаренко) О.Г. Изменение минеральной части южного чернозема при глеевом процессе (модельный опыт) // Почвоведение, 1982, № 7. С. 99-106.
3. Зайдельман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов Е.Н., Давыдов А.И. Почвы мочарных ландшафтов - формирование, агроэкология и мелиорация. - М.: Изд-во МГУ. 1998. 160 с.
4. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 2003. 204 с.
5. Казеев К.Ш., Колесников С.И Биодиагностика почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону, 2012.
6. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология почв Юга России. Ростов н/Д, 2004.
7. Казеев К.Ш., Кутровский М.А., Даденко Е.В., Везденеева Л.С., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Влияние карбонатности пород на биологические свойства горных почв Северо-Западного Кавказа // Почвоведение. 2012. № 3. С. 327.
8. Казеев К.Ш., Стрелкова В.И., Тищенко С.А. Влияние переувлажнения на биоту и свойства почв Юга России. Ростов н/Д: Ростиздат, 2006. 143 с.
9. Казеев К.Ш., Фомин С.Е., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологические особенности локально-гидроморфных почв Ростовской области // Почвоведение, 2004, № 3, С. 361-372.
10. Методы почвенной микробиологии и биохимии // Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.; Изд-во МГУ. 1991. 304 с.
11. Николаева С. А., Еремина А. М. Трансформация соединений железа в черноземах в условиях повышенной увлажненности почв // Почвоведение, 2001, № 8, С. 963-969
12. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука. 1990. 189 с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
