+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype
ГлавнаяО ТБОЛитератураПроблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производстваМикробиологический мониторинг выщелоченного чернозема при использовании осадков сточных вод в качестве удобрений

Микробиологический мониторинг выщелоченного чернозема при использовании осадков сточных вод в качестве удобрений

Введение. Интенсивное использование почв, особенно избыточное применение пестицидов и минеральных удобрений, привело к значительному снижению их продуктивности. Это явилось следствием нарушения биологических процессов в почве, ухудшения физических свойств почв и широкого распространения болезней. Хорошим способом восстановления качества почв является применение органических удобрений.

Однако количество природных органических удобрений, например навоза, крайне ограничено, что требует поиска новых нетрадиционных удобрений. В качестве такого нетрадиционного удобрения возможно использование осадков сточных вод (ОСВ), которые формируются в процессе очистки городских сточных вод. По своим агрохимическим свойствам осадки не уступают навозу и другим видам традиционных удобрений, а по некоторым параметрам даже превосходят их.

Наиболее рационально и безопасно применение осадков при вытапливании декоративных либо технических культур, что позволяет экономить природные удобрения, и главное - возвращать в биогеохимические круговороты биогенные элементы, входящие в состав осадков сточных вод. Такой вариант является и экологически наиболее безопасным с позиции миграции металлов по трофической цепочке почва - растение - человек. В этом случае осадок используется в системе, когда человек не является завершающим звеном. Более того, поскольку хранение образующихся осадков сточных вод представляет собой определенную экологическую опасность для окружающей среды, их утилизация в качестве нетрадиционного удобрения могла бы стать решением сразу двух экологически важных проблем.

Необходимо отметить, что большинство исследований, представленных в литературе, посвящено анализу агрохимических свойств и содержания токсикантов в осадках методами химических исследований. Интерес авторов сосредоточен на оценке удобрительной ценности осадков, миграции токсикантов в растения и урожайности сельскохозяйственных культур [3, 4, 10-12].

При этом основное внимание уделяется контролю за качеством урожая и защите человека как конечного звена пищевой цепи, для чего используется процедура сравнения содержания токсикантов в осадках, почве, растениях с величинами предельно допустимых концентраций. Гораздо меньше работ посвящено влиянию осадков на микробные сообщества почвы, при этом авторами анализируются бытовые ОСВ, искусственно загрязненные одним, реже несколькими металлами [1, 2, 8, 9]. В то же время этот аспект является крайне важным, так как именно устойчивое функционирование микробных сообществ обеспечивает возобновление плодородия почвы.

Целью проводимых исследований являлось изучение влияние осадков сточных вод на почвенную микрофлору выщелоченного чернозема при выращивании ячменя.

Материалы и методы исследований. Для исследования были взяты осадки сточных вод станции очистки г. Набережные Челны, проходившие термофильное анаэробное сбраживание в метантенках в течение 10-12 суток при температуре 53-55оС и процесс обезвоживания в иловых картах с дренажем в течение 8 лет.

Содержание органического вещества в осадках: ОСВ-1 - 55%, ОСВ-2 - 58%, азота - 3,2 и 2,7%, фосфора - 3,3 и 5,3% соответственно. По содержанию ТМ осадки относятся к первой группе опасности и разрешены к использованию под все сельскохозяйственные культуры, кроме овощных и зеленных.

Полевой опыт с ячменем был заложен на выщелоченном черноземе по следующей схеме: 1 - контроль без удобрений, 2 - навоз 40 т/га, 3 - ОСВ-1 7 т/га, 4 - ОСВ-1 10 т/га, 5 - ОСВ-2 6 т/га, 6 - ОСВ-2 9 т/га. Повторность в опыте трехкратная. Агротехника возделывания ячменя общепринятая в Предволжской зоне Республики Татарстан.Почва имела следующую агрохимическую характеристику: гумус - 6,5%, рНсол - 5,0; сумма поглощенных оснований - 32 мг-экв/100 г почвы, Р2О5 - 92 мг/кг и К2О - 126 мг/кг почвы (по Чирикову). Содержание кислоторастворимых форм тяжелых металлов было (мг/кг): Л8 -0,02, Со - 0,008, N1 - 0,18, 2и< 0,50, РЬ - 0,05, Сё - 0,011, Сг< 0,50, Си - 0,031.

Почвенные образцы из ризосферы ячменя отбирали во время уборки. Комплексное исследование микробоценоза включало определение численности жизнеспособных микроорганизмов различных эколого-трофических групп методом посева соответствующих разведений на элективные среды [6, 7]: гетеротрофных микроорганизмов - на мясо-пептонномагаре, азотфиксаторов - на среде Эшби, фосфатмобилизующих микроорганизмов - на среде Муромцева, денитрификаторов - на среде Гильтая, микромицетов - на среде Чапека, актиномицетов - на крахмало-аммиачном агаре. Численность микроорганизмов выражали в количестве колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 г почвы после ее высушивания при 105оС[5]. В качестве контроля использовали почву без растений.

Результаты исследований и их обсуждение. Необходимо отметить, что каждый из анализируемых параметров подвержен флуктуациям. Более того, эти флуктуации асинхронны. Именно поэтому при анализе проб, отобранных в определенный момент времени, можно ожидать, что значения какого-то параметра будут находиться в верхней точке, а другого - в нижней. В случае же изменения времени отбора, эти параметры могут поменяться местами.

Поэтому была применена рейтинговая система. Для этого результаты анализа каждого конкретного параметра были выстроены по ранжиру с присвоением баллов в соответствии со следующими принципами. В случае параметров, увеличение которых является результатом положительного изменения в почвенном сообществе, баллы присваивали от меньшего к большему значению.

Если же увеличение значения параметра может способствовать негативным эффектам при функционировании сообщества, баллы присваивали в обратном порядке. На завершающем этапе присвоенные баллы суммировали, и образцы выстраивали по рейтингу. Основанием для заключения о влиянии ОСВ на микро-боценоз может служить максимальная сумма баллов определенного образца. На основании предложенной схемы, были установлены баллы и рассчитан рейтинг проанализированных образцов (таблица).

Исследования показали, что внесение навоза не повлияло на численность гетеротрофных микроорганизмов по сравнению с контрольными вариантами (3,4*106 КОЕ/г). Внесение ОСВ-2 также не изменило их количество. Внесение ОСВ-1 в дозе 7 т/га продемонстрировало двукратное увеличение численности гетеротрофов (7,8*106 КОЕ/г). Практически одинаковый уровень обилия азотфиксирующих микроорганизмов выявлен в почвах контрольных вариантов (1,3-1,7*106 КОЕ/г). При внесении ОСВ-1 и ОСВ-2 в дозах 7 и 6 т/га отмечено увеличение численности диазотрофов (2,6 и 2,9*106 КОЕ/г соответственно).

Таблица. Численность эколого-трофических групп микроорганизмов

Вариант

Гетеро ротро-тро-

фы, млн/г

Азот-фиксаторы, млн/г

Бактерии на КАА, млн/г

Денитри-фикато-

ры, млн/г

Фосфатра-створяющие, млн/г

Мик-роми-цеты, тыс./г

Акти-нобак бактерии, млн/г

Суммарные баллы

Контроль (без удобрений)

3,4

1,3

2,0

0,025

8,3

100,0

0,6

22

Навоз (40 т/га)

3,4

1,2

0,7

0,025

12,4

135,0

0,4

23

ОСВ-1 (7 т/га)

7,8

2,6

28,5

0,006

7,0

90,0

4,4

32

ОСВ-1 (10 т/га)

3,3

1,6

10,3

0,006

12,3

85,0

2,2

29

ОСВ-2 (6 т/га)

3,2

2,9

2,5

0,06

8,0

215,0

1,9

28

ОСВ-2 (9 т/га)

1,8

1,4

1,2

0,006

10,7

120,0

1,7

22

Контроль(почва без растений)

2,0

1,7

8,3

0,6

8,1

100,0

2,2

24

Минимальное количество денитрификаторов (6,0*10 КОЕ/г) было отмечено в вариантах с внесением ОСВ-1 в дозах 7 и 10 т/га и ОСВ-2 в дозе 9 т/га. В вариантах с внесением навоза и контроле без удобрений их численность была выше (2,5*106 КОЕ/г). Самое большое количество этих микроорганизмов было обнаружено в контроле без растений.

Каких-либо закономерностей при анализе численности бактерий, использующих минеральный азот, не установлено.

Минимальное их количество выявлено в варианте с навозом (0,7* 106 КОЕ/г), максимальное - в варианте с ОСВ-1 в дозе 7 т/га (28,5*106 КОЕ/г). В остальных случаях показатели варьировали в интервале 1,2-10,3*106 КОЕ/г.При анализе фосфатмобилизующих бактерий также не отмечено существенных различий. Их количество не зависело от доз ОСВ и находилось в пределах 7,0-12,4*106 КОЕ/г.

Анализ микромицетов позволил выявить отсутствие достоверного влияния ОСВ на их количество, за исключением варианта, где вносили ОСВ-2 в дозе 6 т/га. В этом случае численность почвенных грибов оказалась в 1,5-2,0 раза выше по сравнению с контрольными вариантами. При изучении актиномицетов выявлена следующая закономерность.

Как и при оценке ответной реакции гетеротрофных микроорганизмов, максимальная численность отмечена для варианта ОСВ-1 в дозе 7 т/га (4,4*106 КОЕ/г). Высокое количество актиномицетов в почве без растений обнаружено в варианте ОСВ-1 в дозе 10 т/га (2,2*106 КОЕ/г). Следует отметить, что в случае гетеротрофов почва без растений демонстрировала в два раза меньшую численность микроорганизмов, а в случае актиномицетов в этой почве их оказалось в 4-5 раз больше по сравнению с контрольной почвой (без удобрений) и вариантом, где вносили навоз.

Анализируя полученные в полевом опыте результаты, можно заключить, что внесенные в разных дозах осадки стабильного преимущества перед другими вариантами не продемонстрировали. С точки зрения воздействия на микробное сообщество исследуемой почвы наиболее благоприятный эффект оказывает ОСВ-1. Применение осадков сточных вод должно обеспечивать увеличение органического вещества почвы. Однако, как следствие этого, значительного увеличения численности микроорганизмов, участвующих в его минерализации, обнаружено не было. Возможно, это связано с низкой дозой вносимых ОСВ.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 Голос)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока