Регистрация / Вход
Прислать материал

Биологический мониторинг почвы в процессе восстановления

Сведения об участнике
ФИО
Хабибуллина Аида Рамилевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Биологический мониторинг почвы в процессе восстановления
Резюме
Проведены исследования образцов почв в процессах их восстановления. На основании оценки ферментативной и дыхательной активности почвенного биоценоза и анализа фосфолипидных жирных кислот сделаны выводы о восстановлении почв и влиянии стрессоров на микроорганизмы. Отмечено, что искусственное восстановление почв протекает интенсивнее естественного; возвышенные участки северных территорий являются более благоприятными для восстановления.
Ключевые слова
Почва, почвенные микроорганизмы, восстановление, ферментативная активность, дыхательная активность, фосфолипиды.
Цели и задачи
Цель: биологический мониторинг почвы в процессах ее восстановления
Задачи:
1. Отбор проб с территорий неработающих засыпанных угольных шахт;
2. Оценка активности биоценоза проб почвы по следующим параметрам:
- ферментативная активность микробиологических сообществ;
- дыхательная активность микробиологических сообществ;
- содержание фосфолипидных жирных кислот в составе клеточных мембран почвенных микроорганизмов;
3. Оценка состояния почв по содержанию органического углерода;
4. Оценка влияния внешних факторов на биоценоз почв.
Введение

Экологические последствия загрязнения почв проявляются позже загрязнений атмосферы и гидросферы, однако они более устойчивы и долговременны. Таким образом, охрана почв биосферы в целом  возможна только на основе почвенно-экологического мониторинга.

Почвенные микроорганизмы играют основную  роль в почвообразовании и поддержании плодородия почв, осуществляют круговороты всех необходимых биогенных элементов, выступают в качестве деструкторов в экологических системах.

Методы и материалы

Объектом исследования выступала почва, отобранная с территорий неработающих засыпанных мест добычи угля в районе Радовешице (Radovešice), окрестности г.Усти над Лабем, Чешская Республика с глубины 5 см. В настоящее время данные территории находятся в процессах восстановления. Искусственное восстановление производится за счет высадки деревьев, а естественное восстановление обуславливается процессом сукцессии, который представляет собой  последовательную закономерную смену одного биологического (микробного) сообщества другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов или воздействия человека. Для выявления стрессовых факторов, влияющих на почвенные микроорганизмы в процессе естественного восстановления, пробы отбирались с различных территорий: северная и южная сторона, возвышенности и низменности. С каждого участка отбор проб осущетвлялся в 4 повторностях.

В данной работе использовались методики определения содержания органического углерода, анализа ферментативной активности, включающей в себя определение активности дегидрогеназы, анализа дыхательной активности и анализа фосфолипидных жирных кислот.

Описание и обсуждение результатов

Мониторинг состояния микробиологических сообществ в исследуемых пробах проводился на основании анализа ферментативной активности, фософлипидных жирных кислот мембран почвенных микроорганизмов, дыхательной активности.

Значения ферментативной активности микроорганизмов в рекультивируемых почвах близки к показателямпочв, используемых в сельскохозяйственных целях. При этом отмечено, что активность всех групп анализируемых ферментов почвенных микроорганизмов в условиях естественного восстановления почв ниже, чем в контрольной и рекультивируемых почвах. 

Согласно данным, полученным методом анализа фосфолипидов, разнообразие микроорганизмов и количество живых микроорганизмов в биоценозе исследуемых почв не соответствует контрольным пробам, что свидетельствует  о не завершении процессов восстановления почвы. Однако показатели почвы, находящейся в процессе рекультивации ближе к контрольной системе, что характеризует искусственное восстановление как более быстрый  процесс по сравнению с естественным.

Значение дыхательной активности микроорганизмов почвы, находящейся в процессе рекультивации, близкок контрольной пробе, что свидетельствует о пригодности исследуемой почвы по данному показателю к использованию в сельском хозяйстве. Дыхательная активностьмикроорганизмов в условиях естественного восстановления коррелирует с невысокой ферментативной активностью соответствующих проб.

Согласно полученным результатам, наибольшей ферментативной активностью характеризуются микроорганизмы в почвах возвышенной местности, что может быть обусловлено более высокой температурой по сравнению с низменностями, оптимальным содержанием влаги. Избыточное содержание воды может быть обусловлено протекание грунтовых вод на близком расстоянии, которые в свою очередь могут изменить рН почвы. Лимитирующим фактором для микроорганизмов с северной стороны, вероятно, является пониженная температура почвы.

Наименьшее количество фосфолипидных жирных кислот наблюдаются у микроорганизмов, находящихся в возвышенных местностях, что связано с уменьшением влагосодержания почвы и повышенной температурой. На северных территориях вероятно в качестве стрессового фактора выступает температура.

Наибольшей дыхательной активностью обладают микроорганизмы, обитающие в почвах низменностей, что может быть связано с оптимальной концентрацией кислорода в данных местах. Для возвышенностей характерно большее насыщение почв воздухом, и в данном случае избыток кислорода может выступать в качестве лимитирующего фактора.

Используемые источники
1. I.S. Organization. Soil quality: determination of dehydrogenase activity in soils. Part I: method using triphenyltetrazolium chloride (TTC) ISO. 2005:(23753-1);
2. Розов Л. П. Мелиоратное почвоведение – М.: 1956. – 439 с.;
3. Виноградский С. Н., Микробиология почвы, М.: 1952. – 897 с.;
4. Яковлев А.С., В жур. Почвоведение.№1. Москва, 2000. С.70-79;
5. Н.В. Жукова. Жирные кислоты морских организмов: таксономические и трофические маркеры. Владивосток, 2009. 48 с.;
6. «Estimation of bacteria encapsulated in Lentikats Biocatalyst via phospholipid fatty acid content: a preliminary study», J.Trogl, I.Jirkova etc, Folia Microbiol, 58,135-140 (2013);
7. Frouz J, Cajthaml T, Kříbek B, et al. Deep, subsurface microflora after excavation respiration and biomass and its potential role in degradation of fossil organic matter. Folia Microbiologica. 2011;56(5):389–396.
Information about the project
Surname Name
Khabibullina Aida
Project title
Biological monitoring of the soil condition in the process of its recovery
Summary of the project
Investigations of soil samples in the process of their recovery. Based on the assessment of enzymatic activity, respiratory activity of the soil’s biocenosis and phospholipids fatty acids’ analysis findings were made on the recovery of soils and the effect of stressors on organisms. It is noted that the artificial soil recovery is more intense natural; elevated areas of the northern territories are more favorable for recovery.
Keywords
Soil, microorganisms of the soil, recovery, enzymatic activity, respiratory activity, phospholipids fatty acids.