Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 5
Биоуголь, свойства, способы получения 5
Биоуголь как почвенный мелиорант 8
1.2.1 Секвестрации атмосферного углерода при внесении биоугля в почву 14
Почвенное дыхание как показатель биологической активности почв 16
Субстрат - индуцированное дыхание 21
Базальное дыхание 23
1.3.3 Методы определения базального и субстрат - индуцированного дыхания 24
1.4. Влияние биоугля на биологическую активность почв 27
Глава 2. Объекты и методы исследования 30
2.1. Объекты исследования 30
2.2. Методы исследования 32
Глава 3. Результаты и обсуждение 35
3.1. Влияние биоуглей на субстрат - индуцированное
дыхание в модельных инкубационных экспериментах 35
3.2. Влияние биоуглей на базальное дыхание в модельных
инкубационных экспериментах 45
3.3. Оценка свойств биоуглей, влияющих на
биологическую активность почв 51
Выводы 53
Список литературы
Биоуголь оценивается как перспективное органическое удобрение, так как его применение приводит к улучшению физических и физико-химических свойств почв, способствует аккумуляции влаги и питательных веществ (Downie с соавт., 2009), что особенно важно при наличии малоплодородных и истощенных земель. Биоуголь положительно влияет на численность, состав и активность микроорганизмов в почве и оказывает благоприятное воздействие на плодородие (Jeffery с соавт., 2011; Lehmann, 2007). Поэтому авторами указывается перспективность его внесения в почвы в качестве улучшителя их свойств (Lehmann с соавт., 2003; Liang с соавт., 2006).
Микроорганизмы в почве осуществляют основные ферментативные процессы, играют важную роль в разложении органического вещества, осуществляют ряд жизненно необходимых процессов, которые объединяются термином «микробиологическая активность почвы» (Иващенко, 2017). Один из главных и информативных показателей микробиологической активности - почвенное дыхание, которое является одним из важнейших компонентов баланса углерода наземных экосистем (Иващенко, 2017). Его принято называть базальным дыханием (БД), что отражает доступность органического вещества для почвенных микроорганизмов, его интенсивность связана с биологическими и биохимическими процессами и его используют как информативный показатель качества и плодородия почв (Селивановская с соавт., 2011; Устимов с соавт., 2014).
Еще одним фактором, связанным с микробиологической деятельностью и определяющим плодородие почв является микробная биомасса (Селивановская с соавт., 2011, Стольникова с соавт., 2010, Logah с соавт., 2010). Для определения микробной биомассы почвы применяют метод субстрат - индуцированного дыхания (СИД), который отражает физиологическое состояние почвенных микроорганизмов.
На сегодняшний момент проводятся эксперименты по влиянию биоуглей на почвенные микроорганизмы и на плодородие почв. На результаты определения СИД и БД в модельных экспериментах влияет время предъинкубирования и инкубирования субстрата с биоуглем. В многочисленных исследованиях различные авторы практикуют различные подходы к инкубированию и к предъинкубированию почвенного материала (Zimmerman с соавт., 2011, Рижия с соавт., 2015, Ананьева с соавт., 2011). Длительность модельных экспериментов в различных работах отличается, и составляет от нескольких дней до нескольких месяцев. В случае изучения влияния биоуглей на СИД и БД почв, процедура предъинкубации является традиционным приемом постановки лабораторных экспериментов и рассматривается как необходимая процедура для установления равновесий в модельной смеси и получение достоверной информации. Поэтому изучение влияния биоуглей на интенсивность базального и субстрат-индуцированного дыхания является актуальным для оценки эффективности их внесения в почвы как в аспекте повышения их плодородия, так и секвестрации атмосферного углерода.
Объектами исследования были серые лесные почвы и десять образцов биоуглей, приготовленных из различных растительных остатков при различных температурах пиролиза.
Цель работы изучить влияние кратковременного и длительного предъинкубирования модельных смесей почва-биоуголь на биологическую активность серой лесной почвы методом определения интенсивности субстрат - индуцированного и базального дыхания почв.
В задачи исследования входило:
1. Определить интенсивность субстрат - индуцированного и базального дыхания при различных периодах предъинкубации.
2. Оценить влияние длительности предъинкубирования смесей на субстрат-индуцированное и базальное дыхание почв.
3. Провести оценку свойств биоуглей, влияющих на субстрат - индуцированное дыхание почв.
В результате проведенного исследования по изучению влияния биоугля на биологическую активность почв были сделаны следующие выводы:
1. Проведено определение СИД и БД в модельных смесях из свежеотобранного почвенного материала с различными биоуглями при различных периодах предварительного инкубирования.
2. Показано, что с увеличением длительности предварительного инкубирования в контроле и в модельных смесях наблюдается снижение интенсивности СИД и БД. Содержание С-С02 с увеличением длительности предварительной инкубации в результатах определения БД снижается с 3,4 до 1,7 мг/кг*ч. Содержание С-С02 с увеличением длительности предварительной инкубации в результатах определения СИД снижается с 41,4 до 19,4 мг/кг*ч.
3. Свойства, влияющие на интенсивность СИД зависят от длительности предварительной инкубации. В начальный период предварительного инкубирования положительное влияние биоуглей оказывает содержание в них доступного органического вещества. С увеличением длительности предъинкубирования, влияет только содержание зольных элементов. Негативное воздействие могут оказывать легкорастворимые соли, а положительное влияние pH вод. может быть связано с нейтрализацией кислой среды серой лесной почвы.
