Введение 3
1. Биологическая активность почв
1.1 Актуальная и потенциальная биологическая активность почв. Методы
определения
1.2 Основные группы почвенных микроорганизмов
1.2.1 Функциональные группы почвенной биоты ..
1.2.2 Микробиологическая активность в условиях антропогенного загрязнения
1.3 Ферментативная активность
1.4. Ферментативная активность в условиях антропогенного загрязнения
2. Применение показателей биологической активности в экологическом
мониторинге состояния почв
2.2 Экологический мониторинг состояния окружающей среды
2.3 Почвенный экологический мониторинг
3. Материалы и методы
3.1 Краткая характеристика природного комплекса Валаамского архипелага
3.2 Материалы
3.2.1 Характеристика точек отбора почвенных образцов ....
3.3 Исследуемые параметры
3.4 Методы исследования
4 Результаты и обсуждение
4.1 Агрохимические свойства почв исследуемых участков
4.2 Результаты определения кислотности
4.3 Содержание органического вещества
4.4 Полученные данные биологической активности исследуемых почв
4.4.1 Ферментативная активность
4.4.2 Эмиссия углекислого газа
4.4 Сравнительная оценка биологической активности исследуемых
участков
4.5 Расчет интегрального показателя эколого-биологического состояния
почв
5 Статистическая обработка результатов определения почвенных параметров 5
5.1 Кластерный анализ распределения исследуемых параметров 5
5.2 Кластерный анализ общего распределения исследуемых параметров 13
5.3 Корреляционный анализ результатов 16
Заключение 18
Список использованных источников 23
Приложение А 27
Приложение Б 28
В условиях постоянно нарастающей антропогенной нагрузки на естественные экосистемы важной задачей является поиск и разработка методов оценки состояния компонентов окружающей среды. Мониторинг качества почвенных ресурсов в настоящее время представляется наиболее сложным и трудоемким для исследователей. Система контроля за состоянием почв основывается на сравнении компонентного состава почвы с предельно допустимыми концентрациями загрязняющих веществ и не учитывает оценку выполнения важнейших функций, таких как трансформация вещества и энергия, регулирование газового состава и др. Методы определения содержания загрязняющих веществ в почве, как правило, отличаются трудоемкостью и сложностью проведения анализа, требующей высокой квалификации исследователя.
Микробиота и почвенные ферменты во многом обуславливают протекание различных биохимических реакций, лежащих в основе экосистемных функций почвы. Микробиологические параметры в условиях антропогенного загрязнения изменяются в первую очередь и могут быть использованы в качестве индикаторов изменений качества почвы. Поэтому в последнее время исследователи уделяют особое внимание разработке параметров и методов для оценки микробиологической и ферментативной активности почвы .
Остров Валаам является площадкой экологического мониторинга учебно - научной станции «Валаам», в задачи работы которой входит наблюдение за состоянием водных и наземных экосистем острова. В условиях возрастающей антропогенной нагрузки необходимо увеличение числа объектов и параметров для экологического мониторинга. В программу почвенного экологического мониторинга острова Валаам ранее не входили параметры микробиологической и ферментативной активности. В связи с чем, актуальна проблема поиска и внедрения простых и недорогостоящих методов оценки биологической активности почв, которые могут быть включены в программу полевых и лабораторных исследований научно-исследовательской станции.
Цель работы - проведение сравнительной оценки биологической активности разных типов почв острова Валаам...
Для оценки биологической активности исследователи обычно учитывают интенсивность основных биологических и биохимических процессов в почве. Так как оценка параметров, отражающих активность всех биологических и биохимических процессов (термогенез, количество АТФ) отличается высокой трудоёмкостью и сложностью проведения анализа, на практике принято использовать показатели, определяющие наиболее распространенные процессы (почвенное дыхание, накопление аминокислот, активность ферментов и др).
Биологическую активность почв подразделяют на актуальную и потенциальную, которым соответствуют различные методы и параметры определения. Оценка потенциальной активность осуществляется в искусственно созданных условиях. Значения параметров потенциальной биологической активности можно применять в качестве диагностического показателя потенциальной продуктивности и плодородия почвы, а также в качестве индикатора загрязнения различными ксенобиотиками.
Определение актуальной биологической активности проводится в естественных (полевых) условиях. К методам оценки потенциальной активность можно отнести: оценку эмиссии углекислого газа и различные аппликационные методы.
Так в данной работе для оценки биологической активности исследуемых почв применялись следующие параметры:
1. эмиссия углекислого газа, т.е. «дыхание», характеризует общую биологическую активность почв;
2. целлюлозоразрушающая способность, что позволяет определить активность микроорганизмов, участвующих в процессах деструкции целлюлозы;
3. активность уреазы, данный фермент определяет важные этапы превращения азотсодержащих веществ в почве;
4. активность каталазы данный фермент, отвечает за процесс разложения перекиси водорода;
5. водородный показатель, реакция среды почвенного раствора оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов;
6. содержание органического вещества, позволяет оценить содержание гумуса в почве, который образуется за счёт жизнедеятельности микроорганизмов.
Для большинства исследуемых образцов характерна сильнокислая и кислая реакция среды, исключение составляют участки, расположенные на полигоне ТКО в зонах непосредственного обращения с отходами (П1-П3). Значения актуальной и потенциальной кислотности для данных площадок находятся в диапазонах рНвод 8,29 - 8,75 и рНсол 7,84 - 8,02 соответственно. Можно сделать предположение о том, что слабощелочная реакция среды данных участков возникает вследствие подщелачивания почвы продуктами распада строительных материалов и других отходов.
Наименьшая величина потенциальной и актуальной кислотности зафиксирована на участке леса Г3 (рНвод 3,62; рНсол 2,74), такие низкие значения величины водородного показателя характерны для торфяных почв.
В большинстве исследуемы образцов отмечено высокое содержание органического углерода. Значения данного показателя варьируют от 1,81 до 26,93%. Максимальные значения содержания органического углерода отмечены на участках П5, К1, Г1, Г3. Все эти участки расположены на переувлажненных территориях с мощными торфяными горизонтами. Наименьшие значения данного параметра зафиксированы на точках П4 (1,81%) и Л1 (1,81%). Низкое содержание органического углерода на участке «П4» может обуславливаться снижением интенсивности биохимических реакций вследствие загрязнённости территории ТКО. Точки «Л1» и «Л2» расположены на разных участках Лещевого луга. Можно предположить, что более низкое содержание органического углерода на «Л1» (заложенной близко к дороге) обуславливается воздействием на почву загрязняющих веществ от автотранспорта, а также более интенсивным выпасом скота в данной части луга...
