Биологическая активность дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения нетрадиционных удобрений

Размещено на http://allbest.ru

¹Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского

²Калужский филиал РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева

Биологическая активность дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения нетрадиционных удобрений

Тютюнькова М.В.¹, Леонова Ю.В.²,

Спасская Т.А.², Сюняева О.И.²

Проблема утилизации хозяйственно-бытовых и промышленных отходов актуальна в настоящее время, особенно для крупных городов. Научные исследования, посвящённые возможным решениям данного вопроса, показывают, что некоторые отходы производства, например, обезвоженные осадки сточных вод (ОСВ) и отходы кофейного производства (ОКП), при правильном применении способны составить конкуренцию дорогостоящим и малодоступным для многих хозяйств органическим и минеральным удобрениям, объединяя в себе свойства тех и других.

Почва представляет собой многофазную систему, включая в себя и живую фазу. При внесении в почву как ОСВ (содержащего активный ил), так и ОКП (имеющего в своем составе биогенные элементы) происходит взаимодействие этих сложных биологических систем, в результате чего может измениться состояние плодородия почвы [1, 2]. Направленность сдвига биологической составляющей почвенного плодородия требует экспериментального изучения в конкретном регионе.

Изучение биологического состояния системы «почва + активный ил» является весьма актуальным и перспективным с позиции сохранения и повышения плодородия региональных почв Калужской области. Влияние ОКП на почвы является актуальным и малоизученным.

Целью нашей работы явилось изучение ферментативной и микробиологической активности дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения ОСВ очистных сооружений канализаций г. Калуги в качестве удобрения сельскохозяйственных культур на примере овса в сравнении с традиционными удобрениями, а также в условиях применения ОКП ОАО «Русский продукт», расположенного в поселке Детчино Калужской области.

Объектами исследования явились: 1) почва - дерново-подзолистая супесчаная на водно-ледниковых отложениях, подстилаемая мореной на глубине 0,6-0,8 м; 2) ОСВ - после механического обезвоживания на центрифугах с флокулянтами и подсушенные в естественных условиях на иловых площадках в течение 10 лет и более; 3) отходы кофейного производства (ОКП).

Нетрадиционные удобрения вносились в дозах по 10 т/га по сухому веществу. Применение более высоких доз ОСВ лимитируется содержащимися в них тяжелыми металлами [3]. Определение биологической активности почвенных образцов проводили стандартизованными методами [4]. Ферменты, относящиеся к классам гидролаз и оксидоредуктаз, участвуют в основных процессах гумификации почв, поэтому их активность - это существенный показатель плодородия почв. К гидролазам относят инвертазу, уреазу, фосфатазу, протеазу и др. К классу оксидоредуктаз относят каталазу, пероксидазу, полифенолоксидазу и др.

В нашем исследовании были определены гидролитические ферменты: инвертаза, фосфатаза, уреаза и окислительно-восстановительный фермент - каталаза. Основные результаты исследования ферментативной активности дерново-подзолистой супесчаной почвы представлены в таблице 1.

Таблица 1. Ферментативная активность дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения ОСВ, ОКП и традиционных удобрений

Анализ данных таблицы 1 позволяет установить, что активность ферментов дерново-подзолистой супесчаной почвы очень слабая, т.е. в этой почве гидролитические и окислительно-восстановительные реакции протекают вяло. Внесение ОКП усиливает активность ферментов дерново-подзолистой почвы в 2-4 раза, при внесении ОСВ активность ферментов увеличивается в 3-8 раз.

На основании проведенных исследований можно сделать заключение о том, что внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву ОСВ в дозе 10 т/га по сухому веществу при возделывании овса, а также внесение ОКП в дозе 10 т/га усиливают ферментативную активность дерново-подзолистой супесчаной почвы, что расширяет эффективное и потенциальное плодородие.

Основные результаты анализа качественного разнообразия и количественной вариабельности почвенных микроорганизмов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Количество микроорганизмов в условиях применения ОСВ, ОКП и традиционных удобрений (тыс. на 1 г почвы)

Морфотипы сапрофитных микроорганизмов определяли по морфологическим и культуральным признакам колоний, затем микроскопировали. Сапрофитные бактерии и бациллы выделяли и выращивали на пептонном агаре (ПА) (1% пептона, 0,5% NaCI на дистиллированной воде с 2%-м агаром, рН=7,4) при температуре 22°С 20-24 ч. Количество микроорганизмов в опытных образцах (тыс. на 1 г почвы) определяли методом учета посевов серии последовательных разведений почвенных навесок различных опытных образцов в стерильной водопроводной воде. Анализ опытных данных показал, что общее число микроорганизмов в тыс. на 1 г почвы наименьшее в контрольном варианте. При применении минерального удобрения выявлено наибольшее количество микроорганизмов. Преобладающими группами во всех опытах были бактерии (от 64,6 до 69,8 %). Большое место среди микроорганизмов занимают актиномицеты (от 14,6 до 19,7 %). Бациллы представлены различными споровыми формами и составляют от 12,3 до 14,7 %. Грибы малочисленны (от 1 до 2,5 %).

Для изучения видового разнообразия грибов использовали картофельный подкислённый агар. Микобиота представлена актиномицетами, грибами родов Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Fusarium, Mucor. Результаты анализа почвенной микобиоты представлены в таблице 3. почва микроорганизм сточный удобрение

Таблица 3. Микобиота дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения ОСВ, ОКП и традиционных удобрений

Актиномицеты обнаружены во всех почвенных образцах. Среди актиномицетов преобладают формы, образующие пушистые, бархатистые, плоские кожистые колонии, окрашенные в голубой, розовый, серый, чёрный цвета. В контрольном образце выявлены грибы родов Trichoderma и Mucor, во втором опыте с использованием NPK выявлены грибы родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium. Использование добавок минеральных удобрений может оказывать стимулирующее воздействие на почвенную микобиоту. В варианте с использованием обезвоженного осадка сточных вод выявлены грибы рода Trichoderma. ОСВ способствует подщелачиванию почвы, что негативно сказывается на росте мицелия. В варианте с использованием ОКП выявлены грибы родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium и Mucor. При использовании ОКП наблюдается подкисление почвенных образцов, что благоприятно влияет на формирование почвенной микобиоты.

Таким образом, можно сделать вывод, что использование нетрадиционных удобрений, таких как ОСВ и ОКП, увеличивает биологическую активность дерново-подзолистой супесчаной почвы, что расширяет ее эффективное и потенциальное плодородие. Использование данных отходов позволяет не только решить проблему их утилизации, но и является хорошей альтернативой в условиях высокой стоимости и дефицита традиционных удобрений.

Список использованных источников

1. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. - М.: АКВАРОС. - 2003. - 512 с.

2. Леонова Ю.В., Слипец А.А. Агроэкологическая оценка влияния нетрадиционных удобрений на состояние плодородия дерново-подзолистых супесчаных почв Калужской области // Мелиорация почв для устойчивого развития сельского хозяйства. В 2 ч.: Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.Ф. Тимофеева, 26-27 февраля 2019 г. - Ч.2. - Киров: Вятская ГСХА. - 2019. - С. 167-171.

3. Тютюнькова М.В., Малахова С.Д., Анфилов К.Л., Чудинова М.В. Нормирование содержания тяжелых металлов в почве при внесении осадков сточных вод // Проблемы региональной экологии. - 2015, №4. - С. 20-24.

4. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. - М.: Наука. - 1990. - 202 с.

Аннотация

Биологическая активность дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения нетрадиционных удобрений. Тютюнькова М.В.¹, Леонова Ю.В.², Спасская Т.А.², Сюняева О.И.²

¹Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского

²Калужский филиал РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева

В данной статье рассмотрено изменение биологической активности дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях применения нетрадиционных удобрений, таких как обезвоженные осадки сточных вод и отходов кофейного производства.

В ходе исследования были определены гидролитические ферменты (инвертаза, фосфатаза, уреаза) и окислительно-восстановительный фермент (каталаза). На основании проведенных исследований выявлено, что внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву нетрадиционных удобрений усиливает ферментативную активность дерново-подзолистой супесчаной почвы, что расширяет эффективное и потенциальное плодородие.

В ходе исследования показано, что преобладающими группами в опыте с осадками сточных вод и отходами кофейного производства были бактерии. Большое место среди микроорганизмов занимают актиномицеты. Бациллы представлены различными споровыми формами. Грибы малочисленны.

Ключевые слова: обезвоженные осадки сточных вод, почва, удобрения, ферментативная активность, активный ил, инвертаза, уреаза, фосфатаза, каталаза, отходы кофейного производства, бактерии, бациллы, грибы, микроорганизмы

Размещено на Allbest.ru