Влияние цеолитов и фитомелиоранта на агроэкологические показатели нефтезагрязненных почв в криоаридных условиях Забайкалья
Анализ динамики агрофизических, агрохимических показателей, численности микроорганизмов и биологической активности нефтезагрязненной почвы при внесении цеолитов и фитомелиорации. Характеристика аборигенных микроорганизмов-деструкторов нефтеполлютантов.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.04.2018 |
Размер файла | 77,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Специальность:06.01.03 - Агропочвоведение, агрофизика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Влияние цеолитов и фитомелиоранта на агроэкологические показатели нефтезагрязненных почв в криоаридных условиях Забайкалья
Коновалова Елена Викторовна
Улан-Удэ 2009
Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственной экологии агрономического факультета ФГОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»
Научный руководитель: кандидат биологических наук,
Профессор Татьяна Михайловна Корсунова
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук
Тимофей Петрович Лапухин
Кандидат сельскохозяйственных наук
Марина Бадмацыреновна Батуева
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Иркутская
государственная сельскохозяйственная академия»
Защита состоится «24» декабря 2009 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета КМ 220.006.02 при Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова по адресу: 670024, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина,8, факс 8(3012)44-21-33
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова и на сайте www.bgsha.ru
Автореферат разослан "___" ноября 2009 года
Ученый секретарь диссертационного
совета, профессо Т.М. Корсунова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В связи со значительной интенсификацией добычи нефти, потерями при транспортировке и применении нефтепродуктов активно происходит процесс отчуждения земель из хозяйственного использования.Загрязнение нефтью влияет на весь комплекс физических, физико-химических, биологических свойств почв, определяющих их плодородие.
Физические, термические и химические методы очищения от нефтяных углеводородов, не обеспечивают их полного удаления из почвенного слоя и могут являться источником вторичного загрязнения (Baraff, 1992; Роев, 1998; Федоров, 1993; Тарасенко и др., 2001; Абросимов, 2002; Киреева, 2004).
Технологии мобилизации природных резервов почвенных экосистем, направленных на разложение нефтеполлютантов, рассматриваются в настоящее время как наиболее перспективные и эффективные способы очистки. Процессы самоочищения почвы во многом определяются функциональной активностью углеводородокисляющих микроорганизмов, способных усваивать нефть в качестве единственного источника углерода (Самосова, Филипчикова, 1979;Doff, Stelof, 1989).
Поэтому при решении проблемы рекультивации нефтезагрязненных почв более целесообразным представляется разработка способов стимулирования активности аборигенной нефтеусваивающей микрофлоры загрязненного грунта, не требующих трудоемких, дорогостоящих операций, связанных с выделением, культивированием и внесением углеводородокисляющей культуры микроорганизмов. Больший эффект при этом может быть достигнут за счет применения мелиорантов, например цеолитов, которые обеспечивают одновременно сорбцию углеводородов нефти и адгезию клеток нефтеусваивающих микроорганизмов из почвы. Фитомелиоранты также ускоряют процессы очистки почвы и позволяют обеспечить стабильность процесса биологического распада при относительно невысокой стоимости затрат (Wein, Bliss, 1978; Meagher, 1995; Leyval, Binet, 1998; Brizili et al., 2000; Kramer, Chardonnes, 2000; Шамаева, Кабиров, 2004; Федотов и др., 2004; Киреева и др., 2004; Pillon-Smits et al., 2005; Турковская, Муратова, 2005; Корягина, 2006; Якушева, 2006; Шагиев, 2007). Фиторемедиация не требует снятия плодородного слоя почвы, может применяться на больших площадях и способствует сохранению и улучшению окружающей среды. Корневая система растений способствует активизации газообмена почвы, развитию нефтеокисляющей микробиоты в естественной среде, подвергшейся нефтяному загрязнению.
В связи с этим, перспективным способом очищения нефтезагрязненных почв в криоаридных условиях Забайкалья представляется использование аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ), с усилением эффективности этого приема за счет применения цеолитов и фитомелиорантов.
Цель исследования: оценка способности аборигенной микрофлоры, цеолита и фитомелиоранта снижать содержание в почве нефтепродуктов, улучшая агрофизические, агрохимические и биотоксикологические свойства нефтезагрязненной почвы.
Основные задачи:
Изучить закономерности изменений агрофизических, агрохимических показателей и биотического потенциала каштановой легкосуглинистой нефтезагрязненной почвы в зависимости от дозы и фракционного состава нефтеполлютанта.
Исследовать динамику агрофизических, агрохимических показателей, численности микроорганизмов и биологической активности нефтезагрязненной почвы при внесении цеолитов и фитомелиорации.
Оценить влияние различных доз и фракционного состава нефтепродуктов на развитие сельскохозяйственных культур при возделывании на нефтезагрязненной почве и мелиорирующем эффекте внесения цеолитов.
Научная новизна.
- впервые в криоаридных условиях Забайкалья изучено влияние различных доз и характера нефтезагрязнителя на почву и сельскохозяйственные культуры;
- показана перспективность использования цеолита и фитомелиорантов для восстановления почв при углеводородном загрязнении;
- приведена морфологическая и экологическая характеристика аборигенных микроорганизмов-деструкторов нефтеполлютантов.
Защищаемые положения:
1. Загрязнение различными дозами и фракциями нефти влияет на комплекс биогеоценотических свойств почвы и приводит к ухудшению агрофизических, агрохимических показателей и деградации биотического потенциала каштановой легкосуглинистой почвы.
Внесение цеолитов и фитомелиорация оказывают положительное влияние на динамику агрофизических, агрохимических показателей, численность микроорганизмов и биологическую активность нефтезагрязненной почвы.
3. Бензиновая фракция нефтепродуктов является более токсичной для сельскохозяйственных культур, чем дизельное топливо, и негативный эффект усиливается с увеличением дозы загрязнителя, при этом внесение цеолитов оказывает мелиорирующий эффект и снижает фитотоксичность почвы для сельскохозяйственных культур.
4. Перспективным приемом рекультивации нефтезагрязнения является активизация деятельности аборигенных микроорганизмов нефтедеструкторов на фоне применения цеолитов и фитомелиорантов.
Теоретическая и практическая значимость
Обоснована перспективность использования мелиорантов, стимулирующих процессы биологического самоочищения нефтезагрязненных почв в криоаридных условиях Забайкалья.
Полученные результаты исследований вносят вклад в теоретические аспекты рекультивации нефтезагрязненных почв, могут быть использованы отделами рекультивации, в сфере сельского хозяйства, озеленения селитебных территорий, лекционных курсах «Рациональное использование природных ресурсов», «Нормирование и сертификация природных объектов», « Охрана земель».
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:
Международной научной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2004); материалах региональной конференции «Красноярский край, развитие, перспективы» (Красноярск, 2004); региональной научной конференции «Научный и инновационный потенциал Байкальского региона глазами молодежи» (Улан-Удэ, 2004); региональной конференции «Научное обеспечение устойчивого развития АПК в Сибири» (Улан-Удэ, 2004); международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005); международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2005); международной научно-практической конференции молодых ученых СФО (Новосибирск, 2006); международной научно-практической конференции «Инновации - приоритетный путь развития АПК» (Кемерово, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 в рецензируемых изданиях.
Объем и структура работы: Диссертационная работа изложена на 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 4 рисунками, содержит 41 таблицу, 21 приложение. Состоит из введения, 5 глав, списка использованной литературы, включающей 189 наименований, в том числе 48 зарубежных авторов.
нефтезагрязненный почва микроорганизм фитомелиорант
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Проблема нефтезагрязнения почвенных экосистем, методы их мелиорации и биоремедиации
Дана общая характеристика нефтяных углеводородов, как опасных загрязнителей природной среды. Рассмотрены вопросы влияния нефти и нефтепродуктов на компоненты почвенных экосистем и сопряженные с этим проблемы рекультивации. Описаны материалы и способы рекультивации нефтезагрязнений, используемые в мировой практике.
Глава 2. Объекты, условия и методы исследований
Экспериментальная работа состояла из полевых опытов, проведенных в Баргузинском районе Республики Бурятия в течение 2004 - 2006 гг и лабораторных исследований.
Объект исследований - каштановая легкосуглинистая мучнисто-карбонатная почва, искусственно загрязненная нефтепродуктами различных фракций. Нефтезагрязнение создавалось внесением бензина (легкая фракция нефти) в дозах 2 л/м2 и 4 л/м2 и дизельного топлива (конденсированная фракция) в дозе 2 л/м2. В качестве мелиоранта вносился цеолит(морденитовый туф) как почвоулучшитель комплексного действия и фитомелиорант картофель. Выбор культуры обусловлен особенностями технологии его возделывания, предполагающей рыхление и аэрацию почвы, активизирующей деятельность УОМ. Культура- биотеста на фитотоксичность нефтезагрязненной почвы - салат листовой. Размер опытных делянок 1 м2, повторность опыта 4-кратная.
Схема опыта № 1.
1 вариант - каштановая легкосуглинистая почва (контроль)
2 вариант - контроль + бензин 2 л/м2
3 вариант - контроль + 2 л/м2 + цеолит 1 кг/м2
4 вариант - контроль + бензин 4 л/м2
5 вариант - контроль + бензин 4 л/м2 + цеолит 1 кг/м2
6 вариант - контроль + дизельное топливо 2 л/м2
7 вариант - контроль + дизельное топливо 2 л/м2 + цеолит 1 кг/м2
Схема опыта № 2
1 вариант - каштановая легкосуглинистая почва (контроль) + фитомелиорант
2 вариант - контроль + бензин 2 л/м2 + фитомелиорант
3 вариант - контроль + бензин 2 л/м2 + цеолит 1 кг/м2 + фитомелиорант
4 вариант - контроль + бензин 4 л/м2 + фитомелиорант
5 вариант - контроль + бензин 4 л/м2 + цеолит 1 кг/м2 + фитомелиорант
6 вариант - контроль + дизельное топливо2 л/м2 + фитомелиорант
7 вариант - контроль + дизельное топливо 2 л/м2 + цеолит 1 кг/м2 + фитомелиорант
Постановку опытов, анализ и обработку данных проводили согласно общепринятых методик.
Глава 3. Агроэкологические аспекты использования цеолитов на нефтезагрязненных почвах
Загрязнение почвы нефтепродуктами неоднозначно сказывается на ее агрофизических показателях: гранулометрическом составе, структурном состоянии, влажности. Анализ результатов свидетельствует о некотором изменении гранулометрического состава изучаемой почвы под влиянием нефтезагрязнений: отмечается сокращение фракции средней и мелкой пыли, хотя изменение нельзя назвать значительным. В дальнейшем, по годам исследований данная тенденция также прослеживается. Внесение цеолита несколько ослабляет тенденцию изменения гранулометрического состава почвы под влиянием нефтепродуктов. Введение в опыт фитомелиоранта на фоне нефтезагрязнения и внесения цеолитов не оказывает значительного влияния на изменение показателя гранулометрического состава.
Более значительные изменения агрофизических свойств при загрязнении нефтепродуктами происходят в структурном состоянии почвы: отмечается значительное возрастание водопрочности структурных агрегатов, причем наиболее существенно это выражено в варианте с дизельным топливом (таблица 1). Так, коэффициент водопрочности контрольной почвы составляет 0,4, при загрязнении бензиновой фракцией нефти в дозе 2 л/м2 он возрастает до 0,88, а при дозе 4 л/м2 бензина достигает 0,93 и оценивается как высокий. Внесение дизельного топлива еще более увеличивает водопрочность и коэффициент достигает 0,99 - избыточно высокий. Эти изменения позволяют предполагать, что при загрязнении дизельным топливом агрегаты «парафинируются», т. е. на них адсорбируются трудноразлагаемые фракции нефти. Изменения структуры почвы под воздействием нефтепродуктов являются неблагоприятными с агроэкологических позиций.
Внесение цеолита в качестве мелиоранта способствует снижению аномально высокой агрегированности и водопрочности агрегатов, и коэффициент водопрочности к концу 3-го года достигает средних величин даже в вариантах с внесением дизельного топлива.
Таблица 1 - Влияние цеолитов на структурное состояние нефтезагрязненной каштановой легкосуглинистой почвы
Варианты |
Размер фракций агрегатов, мм |
||||||||||
>10 |
10-7 |
7-5 |
5-3 |
3-2 |
2-1 |
1-0,5 |
0,5 0,25 |
<0,25 |
Коэффициент водопрочности S1/S2 |
||
каштановая легкосуглинистая почва (контроль) |
1,3 - |
3,2 - |
13,1 - |
15,6 18,7 |
13,2 13,8 |
24,8 24,3 |
16,3 15,3 |
9,6 5,1 |
2,9 22,8 |
0,4 низкий |
|
контроль+ бензин 2 л\м2 |
1,2 - |
2,1 - |
12,7 4,4 |
14,3 28,7 |
18,4 41,8 |
26,8 8,3 |
17,3 6,3 |
5,4 5,1 |
1,9 5,4 |
0,88 высокий |
|
контроль + бензин 2 л\м2 +цеолиты |
1,2 - |
2,6 - |
12,6 2,3 |
14,7 25,4 |
17,2 35.6 |
25,3 11,5 |
17,7 13,8 |
6,6 5,3 |
2,1 6,1 |
0,84 высокий |
|
контроль + бензин 4 л\м2 |
1,1 - |
1,9 - |
10,1 5,3 |
13,6 27,6 |
19,2 43,4 |
29,0 11,3 |
19,3 4,1 |
4,6 3,5 |
1,2 4,8 |
0,93 высокий |
|
контроль + бензин 4 л\м2 +цеолиты |
1,2 - |
2,0 - |
11,3 3,4 |
13,9 26,4 |
17,2 39,8 |
28,9 11,1 |
18,7 10,3 |
5,2 4,1 |
1,6 4,9 |
0,83 высокий |
|
контроль + дизельное топливо 2 л\м2 |
0,9 - |
1.4 - |
9,3 4,9 |
12,4 28,7 |
22,2 44,5 |
30,8 11,9 |
18,3 3,3 |
3,4 2,4 |
1,3 4,3 |
0,99 чрезмерно высокий |
|
контроль + дизельное топливо 2 л\м2 +цеолиты |
1,1 - |
1,9 - |
10,1 3,8 |
14,6 27,2 |
19,5 42,8 |
29,6 10,9 |
16,5 7,4 |
4,6 3,3 |
2,1 4,8 |
0,94 высокий |
Примечание. 1) В числителе - результаты сухого просеивания, в знаменателе - результаты мокрого просеивания.
Почвы, насыщенные нефтепродуктами, теряют способность впитывать и удерживать влагу, для них характерны более низкие значения влажности всех категорий, водопроницаемости по сравнению с фоновыми аналогами. Наибольшее снижение показателя влажности (рисунок 1) почвы за вегетационный период отмечалось в вариантах с внесением дизельного топлива в качестве загрязнителя и составило в июне 2004 г 8,2%, по сравнению с 9,8% в контроле. Восстановление водно-физических свойств до контрольных при внесении цеолита наиболее активно происходит в первый год опыта.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Рисунок 1 - Влияние цеолита на влажность нефтезагрязненной почвы
Под влиянием нефтезагрязнения отмечено увеличение плотности почвы, которая возрастает с увеличением как дозы, так и характера нефтеполлютанта (таблица 2). Обусловленное этим снижение порозности приводит к ухудшению режима аэрации и подавлению активности УОМ. Внесение цеолита и фитомелиоранта несколько ускоряет процесс оптимизации агрофизических свойств нефтезагрязненной почвы.
Таблица 2 - Изменение физических свойств нефтезагрязненной каштановой почвы при мелиорации цеолитом
Вариант |
Плотность сложения , г/см3 |
Объем твердой фазы, % |
Общая порозность, % |
|
каштановая легкосуглинистая почва (контроль) |
1,31 |
48,6 |
51,4 |
|
контроль+ бензин 2 л\м2 |
1,38 |
53,2 |
46.8 |
|
контроль + бензин 2 л\м2 +цеолиты |
1,35 |
52,8 |
47,2 |
|
контроль + бензин 4 л\м2 |
1.,43 |
53,7 |
46,3 |
|
контроль + бензин 4 л\м2 +цеолиты |
1,39 |
52,1 |
47,9 |
|
контроль + дизельное топливо 2 л\м2 |
1,48 |
54,2 |
45,8 |
|
контроль + дизельное топливо 2 л\м2 +цеолиты |
1,44 |
53,8 |
46,4 |
В результате нефтяного загрязнения почвы обнаружены изменения ее агрохимических свойств и в первую очередь - снижение содержания нитратного азота, обусловленное подавлением активности нитрифицирующих организмов. Выявлена прямая зависимость показателя от дозы и токсичности внесенного нефтепродукта, состояния водно-воздушного режима загрязненной почвы при внесении цеолита и фитомелиоранта. Отмечается большее негативное воздействие на содержание нитратного азота фракции бензина, как более токсичного загрязнителя, по сравнению с дизельным топливом (рисунок 2).
Рисунок 2 - Динамика содержания нитратного азота нефтезагрязненной каштановой почвы при внесении цеолита
Анализ данных содержания подвижного фосфора в исследуемой нефтезагрязненной почве позволяет говорить о сопряженности изменения показателей с содержанием нитратного азота.
Содержание обменного калия в верхнем пахотном слое почвы (рисунок 3) характеризуется как повышенное. При внесении в почву нефтепродуктов этот показатель снижается до уровня среднего и даже, при более высокой дозе (4 л/м2), низкого уровня. Можно предположить, что нефтепродукты за счет своей способности обволакивать почвенные частицы препятствуют попаданию обменного калия в почвенный раствор. Внесение в почву цеолитов - калийсодержащей руды (4,5% калия), даже в невысокой дозе, положительно влияет на динамику содержания обменного калия в нефтезагрязненной почве в сторону его увеличения.
Рисунок 3 - Динамика содержания обменного калия нефтезагрязненной каштановой почвы при внесении цеолита
Содержание обменных кальция и магния в исследуемой почве характеризуется как низкое, при внесении нефтезагрязнителя, в течение опытного периода, содержание элементов оценивалось как очень низкое. В вариантах с цеолитом содержание элементов приближалось к уровню контроля.
Введение в опыт фитомелиоранта (картофель) в первой половине вегетации не оказывает видимого воздействия на показатели содержания всех макроэлементов в почве при нефтезагрязнении. При этом во второй половине вегетационного периода (июль, август) происходит снижение содержания биофильных элементов, что связано их потреблением на формирование урожая.
Глава 4 Динамика естественного углеводородокисляющего микробоценоза почвы при нефтезагрязнении, его изменение под влиянием мелиоранта
Почвы Забайкалья характеризуются невысокой численностью микроорганизмов, они сосредоточены в верхнем, наиболее прогреваемом слое 0-20 см. Содержание микроорганизмов в 2-3 раза ниже, чем в Европейской части России и Западной Сибири (Нимаева, 1993).
Количественный состав микроорганизмов отражает интенсивность, дозу и характер нефтезагрязнения, а также выявляет мелиорирующую роль цеолита. При нефтезагрязнении отмечено снижение видового разнообразия микроорганизмов, встречаются однотипные по морфологии, мелкие пигментированные колонии микроорганизмов.
Таблица 3 - Влияние цеолитов на численность микробоценоза нефтезагязненной почвы
Образцы почв |
Количество микроорганизмов, КОЕ/г почвы |
|||||
ОМЧ |
спорообразующие бактерии |
углеводород-окисляющие |
актиномицеты |
мицелиальные грибы |
||
каштановая легкосуглинистая почва (контроль) |
3,8 х 105±0,19 |
1,80х104±0,15 |
1,03х104±0,37 |
4,2х104±0,75 |
0,20х103±0,16 |
|
контроль+ бензин 2 л\м2 |
7,6 х 103±0,13 |
1,55х102±0,14 |
1,33х102±0,66 |
1-2 |
1-2 |
|
контроль + бензин 2 л\м2 +цеолиты 1кг\м2 |
6,8 х 104±0,25 |
3,94х104 ± 0,23 |
5,10х102± 3,16 |
2,73х102±0,60 |
8,3±0,33 |
|
контроль + бензин 4 л\м2 |
1,2 х 103±0,24 |
5,30х102± 0,84 |
не обнаружены |
не обнаружены |
не обнаружены |
|
контроль + бензин 4 л\м2 +цеолиты 1кг\м2 |
9,4 х103±0,32 |
2,66х103± 0,59 |
1-2 |
не обнаружены |
1-2 |
|
контроль + дизельное топливо 2 л\м2 |
1,4 х 104±0,19 |
4,34х103±0,14 |
1,33х102±0,66 |
3,69х102±0,60 |
2,3 х102±0,33 |
|
контроль + дизельное топливо2 л\м2 +цеолиты 1кг\м2 |
8,2 х 104±0,40 |
4,12х103±2,30 |
4,53х102±1,76 |
7,54х102±0,60 |
3,8 х102±0,33 |
Анализ данных свидетельствует о том, что бензин в качестве поллютанта более токсичен, чем дизельное топливо, при этом увеличение дозы загрязнителя в 2 раза значительно влияет на численный состав микробиоты. Внесение в почву дизельного топлива в дозе 2л/м2 несет значиетельно меньший негативный эффект, и численные показатели микроорганизмов не проявляют столь значительных различий с контролем.
Внесение же цеолитовых туфов способствует значительному увеличению численности микроорганизмов.
Одна из особенностей микроорганизмов - это их зависимость от условий окружающей среды (рН, t и др.). Наши исследования показали, что как для чистых, так и для накопительных культур микроорганизмов-нефтедеструкторов температурный оптимум лежит в диапазоне 20 - 300С.
Была проверена способность микроорганизмов к росту на среде, содержащей различные концентрации нефтепродукта в качестве единственного источника углерода .Рост чистых культур при различных концентрациях субстрата (5%,10%,15%) показал довольно низкую активность микроорганизмов по сравнению с накопительными культурами. Наибольший рост почти всех культур(чистых и накопительных) зафиксирован при концентрации субстрата 5%.
Проведенный скрининг выявил способность, как чистых, так и накопительных культур разлагать различные соединения, входящие в состав нефти. Наилучший рост наблюдался на смешанных субстратах: дизельное топливо, керосин. На нонодекане, гексане и нафталине обнаружен умеренный рост. Ароматические субстраты, такие как: о-ксилол, м-ксилол, фенол, нафталин практически полностью подавляют рост и развитие выделенных культур.
Загрязнение почвы нефтепродуктами приводит к снижению активности каталазы и уреазы в 2 - 3 раза, протеазы в 2 - 2,5 раз, но увеличивает активность дегидрогеназы в 2 - 5 раз. Применение цеолитов оптимизирует ферментативную активность и создает благоприятный режим для УОМ в нефтезагрязненной почве.
Глава 5. Влияние цеолитов на фитотоксичность нефтезагрязненных почв, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур
Нефтезагрязнители в почве значительно снижают урожай картофеля. В вариантах опыта с поллютантами различного фракционного состава и в различных дозах происходит снижение урожая клубней на 25 - 42,1 %, формирование зеленой массы сокращается на 25 - 35 % в первый год опыта (таблица 4).
Таблица 4 - Влияние мелиоранта на продуктивность картофеля при возделывании на нефтезагрязненной почве (за 2004 - 2006 гг)
Вариант |
2004 г |
2005 г |
2006 г |
В среднем за 3 года |
|||||||||||||
Масса клубней |
Масса ботвы |
Масса клубней |
Масса ботвы |
Масса клубней |
Масса ботвы |
Масса клубней |
Масса ботвы |
||||||||||
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
кг/м2 |
% |
||
каштановая легкосуглинистая почва (контроль) |
7,6 |
- |
2,0 |
- |
8,7 |
- |
2,7 |
- |
7,5 |
- |
2,2 |
- |
7,9 |
- |
2,2 |
- |
|
контроль+ бензин 2 л\м2 |
4,9 |
64,4 |
1,4 |
70,0 |
7,5 |
86,2 |
2,0 |
74,0 |
7,2 |
96,0 |
1,8 |
81,8 |
6,3 |
79,7 |
1,7 |
77,2 |
|
контроль + бензин 2 л\м2 +цеолиты |
5,6 |
73,7 |
1,8 |
89,0 |
8,1 |
93,1 |
2,3 |
85,1 |
7,3 |
97,3 |
1,9 |
86,3 |
6,6 |
83,5 |
1,9 |
86,3 |
|
контроль + бензин 4 л\м2 |
4,4 |
57,9 |
1,3 |
65,0 |
7,2 |
82,7 |
1,9 |
70,3 |
7,1 |
94,6 |
1,7 |
77,2 |
5,9 |
74,6 |
1,6 |
72,7 |
|
контроль + бензин 4 л\м2 +цеолиты |
5,3 |
69,7 |
1,6 |
80,0 |
7,7 |
88,5 |
2,1 |
77,7 |
7,2 |
96,0 |
1,8 |
81,8 |
6,2 |
78,4 |
1,8 |
81,8 |
|
контроль + дизельное топливо 2 л\м2 |
5,7 |
75,0 |
1,5 |
75,0 |
7,9 |
90,8 |
2,0 |
74,0 |
7,4 |
98,6 |
1,9 |
86,3 |
6,9 |
87,3 |
1,8 |
81,8 |
|
контроль + дизельное топливо2 л\м2 +цеолиты |
6,2 |
78,5 |
1,8 |
90,0 |
8,3 |
95,4 |
2,3 |
85,1 |
7,5 |
100 |
2,1 |
95,4 |
7,3 |
92,4 |
2,0 |
90,1 |
|
НСР0,05 |
0,24 |
0,17 |
0,20 |
0,13 |
0,13 |
0,14 |
Внесение цеолита на нефтезагрязненной почве оказывает значительный мелиорирующий эффект, при этом урожай клубней увеличивается на 3,5 - 11,7 % в первый год опыта. В дальнейшем по годам опыта отмечается пролонгированный затухающий эффект внесенного цеолита.
Анализ качества клубней картофеля показал, что при загрязнении почв нефтепродуктами наблюдается увеличение показателей содержания сухого вещества, крахмала и сахара.
Загрязнение нефтью почвы сопровождается сильным негативным воздействием на растения (Шилова, 1978, 1988; Демиденко, Демурджан, Шеянова, 1983; Гашева, Гашев, Соромотини, 1990), из-за изменения ее физико-химических свойств, главным образом из-за увеличения гидрофобности и заполнения нефтью почвенных капилляров и прямого токсического действия углеводородов нефти (фитотоксичности) (Демиденко, Демурджан, Шеянова, 1983; Гузев, Левин, Селецкий, 1989; Халимов, Левин, Гузев, 1997),
Биоиндикация нефтяного загрязнения с целью оценки сохранности экологических функций почвы в агроэкосистемах может осуществляться при использовании растений, чувствительных к негативным изменениям факторов среды. Ремедиация загрязненных почв может быть оценена по функции «почва - растение».
С целью биоиндикации изменения функциональных свойств почвы, загрязненной нефтью, в лабораторных условиях проводились опыты по влиянию нефтепродуктов и цеолитов на лабораторную всхожесть и образование вегетативной массы салата листового (таблица 5). Реакция растений на загрязнение почвы нефтью оценивалась визуально в процессе вегетации. Внесение цеолита оказывает мелиорирующее действие и улучшает показатели по сравнению с вариантами нефтезагрязниенной почвы. Дальнейший анализ позволяет говорить о снижении фитотоксичности загрязненной почвы с течением времени и оптимизации ее свойств для выращивания культуры салата.
Таблица 5 - Влияние мелиорации нефтезагрязненной почвы цеолитом на развитие салата листового
Вариант/показатели |
контроль |
бензин 2 л\м2 |
бензин 2 л\м2 + цеолиты |
бензин 4 л\м2 |
бензин 4 л\м2 + цеолиты |
дизельное топливо 2 л\м2 |
дизельное топливо 2 л\м2 + цеолиты |
|
1 месяц после внесения |
|
|
|
|
|
|
||
процент проросших семян % |
92 |
42 |
51 |
38 |
46 |
48 |
64 |
|
вегетативная масса, кг/м2 |
3,24 |
1,57 |
1,98 |
1,33 |
1,82 |
2,08 |
2,32 |
|
вегетативная масса, % к контролю |
- |
49,7 |
63,1 |
42,4 |
57,9 |
66,2 |
73,8 |
|
3 мес. |
||||||||
процент проросших семян % |
94 |
54 |
62 |
47 |
58 |
62 |
71 |
|
вегетативная масса, кг/м2 |
3,32 |
1,99 |
2,29 |
1,65 |
2,15 |
2,30 |
2,67 |
|
вегетативная масса, % к контролю |
- |
59,9 |
68,9 |
49,7 |
64,8 |
69,3 |
80,4 |
|
5 мес. |
||||||||
процент проросших семян % |
92 |
68 |
73 |
61 |
68 |
71 |
84 |
|
вегетативная масса, кг/м2 |
3,32 |
2,44 |
2,76 |
2,24 |
2,48 |
2,58 |
3,04 |
|
вегетативная масса, % к контролю |
- |
73,3 |
82,1 |
67,2 |
74,6 |
78,6 |
91,6 |
|
12 мес. |
||||||||
процент проросших семян % |
94 |
72 |
84 |
69 |
78 |
82 |
89 |
|
вегетативная масса, кг/м2 |
3,42 |
2,59 |
3,02 |
2,48 |
2,81 |
2,95 |
3,20 |
|
вегетативная масса, % к контролю |
- |
76,2 |
88,3 |
72,5 |
81,8 |
84,8 |
93,5 |
ВЫВОДЫ
1.Загрязнение нефтепродуктами оказывает существенное отрицательное воздействие на структурное состояние, водный и воздушный режимы почв, причем уровень негативного влияния зависит от дозы и характера поллютанта: конденсированная фракция (дизельное топливо) вызывает наибольший отрицательный эффект при более низкой дозе по сравнению с легкой фракцией нефти(бензином).
2. Внесение цеолитов на фоне нефтезагрязнения способствует оптимизации почвенной структуры и восстановлению водно-физических свойств, тогда как использование фитомелиоранта не оказывает заметного положительного влияния на агрофизические показатели почвы.
3. Нефтепродукты в почве приводят к снижению содержания нитратного азота, фосфора, калия, обменных оснований, практически не изменяют реакцию среды.
4. Применение цеолита как источника макроэлементов способствует некоторому повышению содержания питательных веществ, тогда как фитомелиорант снижает их содержание в почве во второй половине вегетационного периода за счет потребления на формирование урожая.
5. При попадании нефтепродуктов в почву наблюдаются качественные и количественные изменения в составе почвенной микробиоты: снижается доля спорообразующих в 2-3 раза, углеводородокисляющих микроорганизмов - в 2 раза, численность актиномицетов и мицелиальных грибов до их элиминации. Бензиновая фракция нефти более токсична для микробоценоза, чем дизельное топливо и увеличение дозы нефтепродукта усиливает негативный эффект.
6. Цеолиты на нефтезагрязненных почвах оказывают благоприятное воздействие на восстановление общего микробного числа, особенно на количество актиномицитов, численность которых возрастает.
7. Культивирование чистых культур микроорганизмов на нефтезагрязненных субстратах выявило низкий уровень роста по сравнению с накопительными. Наиболее оптимальными условиями культивирования для них являются температура 20-300С, концентрация поллютанта в субстрате 5%, наименее токсичным субстратом - дизельное топливо, тогда как более токсичные компоненты нефти, такие как гексан, бензол, о-ксилол, м-ксилол, фенол ингибировали их рост.
8. Загрязнение почвы нефтепродуктами приводит к снижению активности каталазы и уреазы в 2 - 3 раза, протеазы в 2 - 2,5 раз, но увеличивает активность дегидрогеназы в 2 - 5 раз.
9. Нефтезагрязнители в почве затягивают прохождение фаз вегетации и снижают урожай картофеля на 25 - 35 %. Внесение цеолитов оказывает мелиорирующий эффект, при этом урожай клубней увеличивается на 3,5 - 11,7 %.
10. Биоиндикация изменения функциональных свойств почвы, загрязненной нефтепродуктами выявила: резкое снижение всхожести на 52 - 62 %, образования вегетативной массы салата листового на 33,8 - 57,6 %, в дальнейшем происходит снижении фитотоксичности загрязненной почвы и оптимизация ее агроэкологических свойств.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Ленскинова Л.В. Нитрифицирующая активность каштановой почвы / Л.В. Ленскинова, Е.В. Коновалова// Материалы зональной конференции, Троицк, 2004. - С. 35.
Коновалова Е.В Экологическая характеристика аборигенных штаммов организмов деструкторов предельных углеводородов оз. Байкал / Е.В.Коновалова // Международная научная школа- конференция «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий». -Абакан, 2004.- С. 44-45.
Коновалова Е.В Экологическая характеристика и исследование культуральных свойств аборигенных штаммов микроорганизмов-нефтедеструкторов / Е.В.Коновалова // Региональная конференция «Красноярский край, развитие, перспективы». - Красноярск, 2005. - С. 15 - 16.
Коновалова Е.В. Каталазная активность каштановой дефлированной почвы при инокуляции полученными аборигенными штаммами микроорганизмов - деструкторами предельных углеводородов / Е.В.Коновалова // Международный форум «Актуальные проблемы современной науки». - Самара, 2005. - С. 56 -58.
Коновалова Е.В.Экологическая характеристика микроорганизмов деструкторов предельных углеводородов каштановой дефлированной почвы Забайкалья / Е.В. Коновалова, В.Н. Вяткина // Международная научная школа-конференция студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий». - Абакан, 2005. - С. 97-99.
Коновалова Е.В. Ферментативная активность каштановой дефлированной почвы при инокуляции полученными аборигенными штаммами микроорганизмов - деструкторами предельных углеводородов. / Е.В.Коновалова // Международная научно-практическая конференция молодых ученых СФО. - Новосибирск - 2006. - С. 63 -66.
Коновалова Е.В. Влияние цеолитов на урожайность и качество картофеля сорта Волжанин при возделывании на нефтезагрязненных почвах Забайкалья / Е.В.Коновалова // Вестник Бурятского государственного университета. - Вып. 3. - Улан-Удэ.: Издательство Бурятского госуниверситета, 2007. - С. 103 - 106.
Корсунова Т.М. Реакция сельскохозяйственных растений на загрязнение почвы нефтью / Т.М. Корсунова, Е.В. Коновалова // Сборник материалов VIII международной научно-практической конференции «Инновации - приоритетный путь развития АПК». - Кемерово, 2009. - С. 98-100.
Коновалова Е.В. Влияние цеолитов на количественный и качественный состав микробоценоза нефтезагрязненной каштановой легкосуглинистой почвы в условиях Забайкалья / Е.В.Коновалова // Сборник материалов VIII международной научно-практической конференции «Инновации - приоритетный путь развития АПК». - Кемерово, 2009. - С. 97-98.
Коновалова Е.В. Динамика агрофизических показателей серой лесной оподзоленной нефтезагрязненной почвы при внесении цеолитов / Е.В.Коновалова // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. - Вып. 3. - Улан-Удэ.: Изд-во ФГОУ ВПО «Бурятская ГСХА им. В.Р. Филиппова», 2009, - С. 49-55.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Компоненты нефти и их негативное влияние на окружающую природную среду. Виды микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. Понятие и подходы биоремедиации, способы рекультивации нефтезагрязнённых почв и грунтов с применением методов биоремедиации.
реферат [72,0 K], добавлен 18.05.2015Влияние нефтезагрязнений на окружающую среду. Биотехнологические методы очистки нефтезагрязненных экосистем. Влияние температуры окружающей среды на микробную деградацию углеводородов в почве. Изучение аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 02.12.2014Почва как специфическая среда обитания микроорганизмов. Влияние различных концентраций цинка на качественные характеристики почвенной микрофлоры. Наиболее резистентные к загрязнению солями цинка и наиболее чувствительные к нему группы микроорганизмов.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 04.06.2015Строение и местоположение микроорганизмов. Механические, биологические и физические свойства почвы. Микробиологический анализ воздуха. Эпидемиологическое значение воды. Бактериологические и гельминтологические показатели. Санитарная охрана почвы.
презентация [1,8 M], добавлен 11.01.2014Микробиологическая диагностика и индикация почв. Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы и обеззараживание почвы. Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов. Загрязнение почв тяжелыми металлами.
курсовая работа [45,7 K], добавлен 08.05.2012Применение микроорганизмов для ликвидации загрязнений нефтью. Культивирование микроорганизмов, применение питательных сред. Метод количественного учета микроорганизмов с помощью счетной камеры Горяева. Влияние разных факторов на скорость роста бактерий.
дипломная работа [1023,0 K], добавлен 30.12.2014Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом. Формы существования микроорганизмов в водных микробных сообществах, методы их анализа и учета. Сохранение патогенных свойств микроорганизмов в водной среде.
курсовая работа [39,9 K], добавлен 17.09.2013Влияние нефти и нефтепродуктов на растения и на микробиологические процессы в почве. Микробная деградация углеводородов нефти. Отбор и характеристика штаммов антистрессовых симбиотических бактерий, осуществляющих деструкцию нефтяных загрязнений почвы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 19.05.2014Характеристика методов и способов обезвреживания нефтезагрязненных субстратов. Анализ методов оценки нефтяного загрязнения почв и подходов к их восстановлению. Биоремедиация и трансформация нефти в почве микробиологическим препаратом и дождевыми червями.
дипломная работа [115,1 K], добавлен 01.04.2011Основные достоинства и недостатки биологического метода очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений. Описание работы очистных сооружений БИО–25 КС "Кармаскалы". Установка обеззараживания сточных вод. Выделение и активация аборигенных микроорганизмов.
дипломная работа [344,6 K], добавлен 25.11.2012Проблема локальных загрязнений почвы, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов. Снижение количества микроорганизмов в почве как следствие загрязнения почвы нефтепродуктами. Пагубное влияние загрязнений на пищевые цепи. Способы рекультивации земель.
презентация [795,2 K], добавлен 16.05.2016Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду. Компоненты нефти и их действие. Нефтяное загрязнение почв. Способы рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов с применением методов биоремедиации. Характеристика улучшенных методов.
курсовая работа [56,5 K], добавлен 21.05.2016Понятие микрофлоры почв. Общее значение почвенных бактерий и актиномицетов. Изучение почвенных диатомовых водорослей. Измерения биологической деятельности микроорганизмов в холмистой местности с лессовыми почвами. Количество и состав групп бактерий.
реферат [16,5 K], добавлен 04.07.2011Особенности почвы как объекта химического исследования и показатели химического состояния почв. Подготовка проб почвы с исследуемых участков. Составление аналитической пробы. Определение молибдена в вытяжках из почв, в растворах золы кормов и растений.
презентация [248,8 K], добавлен 01.06.2014Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.
реферат [54,0 K], добавлен 13.04.2008Микрофлора почвы, воздуха и тел животных. Критерии оценки санитарного состояния водоемов, в которые включены показатели титра энтерококков, перфрингенститра и индекс бактериофагов. Стадии, симптомы дисбактериоза. Современные методы диагностики и лечения.
презентация [1,7 M], добавлен 03.09.2014Сравнительный анализ структуры микробных сообществ различных типов почв в пределах Ленского района, Якутия. Выделение активных комплексных ассоциаций углеводородокисляющих микроорганизмов, перспективных для очистки мерзлотных почв от нефтезагрязнений.
статья [45,9 K], добавлен 27.04.2016Нормативно-правовые основы экологического мониторинга окружающей среды в России. Физико-химические методы определения нефтепродуктов и других токсинов в окружающей среде. Биотестирование, особенности использования микроорганизмов в токсикометрии.
курсовая работа [50,7 K], добавлен 03.11.2009Влияние сжигания попутного нефтяного газа в факельной установке на естественные и искусственные фитоценозы. Зависимость влияния выбросов на луговые фитоценозы по мере приближения к факелу согласно розе ветров. Фитотоксичность нефтезагрязненной почвы.
дипломная работа [676,4 K], добавлен 13.04.2015Виды загрязнения почвы, их характеристика. Оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур. Соли, наиболее опасные при засолении почвы. Принимаемые меры для восстановления плодородия почвы при обнаружении ее засоления.
контрольная работа [28,8 K], добавлен 10.01.2017