Микробная биомасса чернозема и дыхательная активность при сельскохозяйственном воздействии - Биология и естествознание отчет по практике

Главная

Биология и естествознание
Микробная биомасса чернозема и дыхательная активность при сельскохозяйственном воздействии

Изучение физико-химических и биологических процессов почвообразования, пространственно-временной организации почв. Методы определения микробной биомассы почвы. Оценка содержания микробной биомассы и газопродукционной активности чернозема разных экосистем.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Микробная биомасса чернозема и дыхательная активность при сельскохозяйственном воздействии
Практическое обучение проходило в Институте физико-химических и биологических проблем почвоведения Российской академии наук (РАН).
История основания Института физико-химических и биологических проблем почвоведения. В г. Пущино в 1970 г. Академией Наук СССР был организован Институт агрохимии и почвоведения, цель которого была связана с развитием исследований почв и их функций в биосфере. В 1982 г. Институт агрохимии и почвоведения был объединён с Институтом фотосинтеза в Институт почвоведения и фотосинтеза (ИПФС), а в 1999 г. Институт почвоведения был воссоздан как Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения (ИФХиБПП РАН). В настоящее время в структуру Института входят следующие исследовательские лаборатории: археологического почвоведения; геохимии и минералогии; криологии; физико-химии; экологии почв; моделирования экосистем, а также группа генезиса эволюции почв. Н а базе института работают учебно научный центр и аспирантура РАН. В Институте работают 1 член-корреспондент РАН, 19 докторов и более 50 кандидатов наук.
Направление исследований: физико-химические и биологические процессы почвообразования, пространственно-временная организация почв.
1. Физико-химические и биологические процессы почвообразования и трансформации природных и экзогенных химических веществ в почвах и экосистемах.
2. Роль почвы в биогеохимических циклах биофильных, литофильных и техногенных элементов.
3. Значение криосферы в глобальном круговороте вещества и энергии и консервации генетических ресурсов.
4. Пространственно-временная организация и функционирование почв в биосфере как основа устойчивого развития.
5. Математическое моделирование почвенных процессов и экосистем.
Практика проходила в лаборатории Почвенных циклов азота и углерода ИФХиБПП РАН, руководитель чл.-корр. РАН Валерий. Николаевич. Кудеяров.
Научная работа выполнялась под руководством г.н.с. д.б.н. Ананьевой Надежды Дмитриевны.
Научные проблемы, решаемые Лабораторией в течении последних 20 - 30 лет, чрезвычайно актуальны в контексте усилий международного сообщества по смягчению глобальных изменений окружающей среды и климата путём контролирования и уменьшения антропогенных выбросов парниковых газов в атмосферу Земли. Эмиссия парниковых газов из почвы, в особенности СО 2 и N 2 O, тесно связана с интенсивностью процессов азотного цикла, стабилизацией почвенного органического вещества, активностью микробного сообщества, размером пула микробной биомассы и структурой микробного сообщества, доступностью С и N субстратов, активностью корневых систем растений в связи с оптимизацией их азотного питания, воздействием естественных и антропогенных нарушений на баланс С в наземных экосистемах. Все эти научные проблемы были предметом систематических исследований в Лаборатории. Интегрирующая процессов углеродного и азотного циклов в почве выражается в эмиссии парниковых газов с почвенной поверхности, поэтому сотрудники лаборатории проводят также и обширные исследования по изучению почвенного дыхания; оценке вклада в него корневого, ризосферного и микробного компонентов; изменений основных составляющих баланса углерода при повышающейся концентрации углекислоты в атмосфере; количественной оценке источников и стоков парниковых газов как в региональном, так и в глобальном масштабе. Кроме того, разрабатываются концептуальные и математические модели циклов азота и углерода в почве.
С 2006 г. в лаборатории представлены экологоагрохимические исследования повышения продуктивности агроценозов, выполняемые под руководством д.б.н. В.И. Никитишена.
1. Определение интенсивности процессов азотного цикла в зависимости от соотношения С орг / N мин . в почве, а также эмиссии N 2 O с почвенной поверхности как результирующей этих процессов
2. Установление размеров затравочного эффекта ризодепозитов и органического углерода удобрений в отношении минерализации гумусовых веществ почвы.
3. Определение скорости оборачиваемости микробной биомассы в почве и ризосфере в зависимости от доступного С и N субстратов.
4. Разработка математических моделей, описывающих динамику доступного углерода и микробной биомассы в почве и направленность процессов внутрипочвенного азотного цикла.
5. Исследования многолетней динамики эмиссии СО 2 из почв культурных и естественных экосистем, включая детальное изучение скорости продуцирования углекислого газа при контрастной смене температурно-влажностных условий.
6. Определение вклада корневых систем растений, ризосферных и почвенных микроорганизмов в дыхание почвы.
7. Определение скоростей обновления и механизмов стабилизации почвенного органического вещества в зависимости от типа почвы.
8. Разработка эколого - агрохимических основ повышения продуктивности агроценозов.
Физико-химические и биологические процессы почвообразования
Почва - уникальная полидисперсная многокомпонентная система, выполняющая экологические, социальные и экономические функции. В последние десятилетия на смену одностороннему восприятию почвы как сельскохозяйственного ресурса пришло понимание ее роли в окружающей среде. За последнее столетие происходит трансформация почвенного покрова за счет антропогенного воздействия (вырубка лесов, выпас скота, распашка земель, загрязнение и постоянно растущая площадь городских территорий). Интерес к оценке и сохранению почвенных ресурсов стимулируется обеспокоенностью их истощения и сокращения.
Литературные сведения в большинстве своем показывают, что интенсивное землепользование, распашка и внесение удобрений приводят к нарушению равновесного функционирования почвенных экосистем и уменьшению грибной биомассы. В то же время, почвы лесных, залежных и восстанавливающихся экосистем, неподверженных антропогенной нагрузке, сохраняют естественное плодородие, физическую структуру, накапливают и закрепляют больше органического вещества, в том числе и в микробной биомассы, основную долю которой составляют микроскопические грибы.
Во второй половине 20 века была распахана значительная часть территории России. Современные сельскохозяйственные земли мира потеряли с конца 19 века 2.5-6 кг С / м 2 (Bolin, 1977). Вовлечение почвенного покрова в сельскохозяйственное использование при непрерывной интенсификации сельского хозяйства оказывает большое влияние на свойства практически всех типов почв, изменяя их химический состав, физическую структуру, содержание и качественный состав гумуса. Этим обусловлены значительные нарушения в функционировании почвы как природного тела, в формировании и активности ее живой фазы, в первую очередь микроорганизмов, которые являются исключительно чуткими индикаторами изменений, происходящих в окружающей среде.
Некоторыми авторами показано, что сельскохозяйственное использование почв приводит к уменьшению грибной биомассы по сравнению с естественными аналогами. Этот факт был объяснен физическим разрушением мицелия микроскопических грибов вследствие распашки почвы, отрицательного действия удобрений на их колонизацию на корнях растений и обедненности подстилочного слоя лигнином и целлюлозой, которые являются основой для развития сапротрофных базидиомицетов. Показано также, что бактериальные сообщества почвы, напротив, менее подвержены влиянию сельскохозяйственного использования. Выявлено, что содержание грибной биомассы в почве нарушенных экосистем снижалось, однако грибная биомасса является преимущественно преобладающей над бактериальной и в пахотных почвах.
Живая часть почвы состоит преимущественно из микробного компонента, который чутко реагирует на разнообразные антропогенные воздействия. Микробная биомасса почвы составляет около 85% таковой всех почвенных организмов и привносит около 90% всего потока CO 2 суши в атмосферу. Среди газообразных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов выделяют двуокись углерода (СО 2 ), метан (СH 4 ) и разнообразные окислы азота (N Х O). Особое внимание в последние десятилетия приковано к этим газообразным продуктам, поступающим из почвы в атмосферу, в связи с их большой ролью в глобальном изменении климата. Так вклад СО 2 в изменение климата, по оценке ведущих экспертов, составляет около 45-50%, а N 2 O - всего6%, однак5о он обладает большим экранирующим эффектом (разрушение озонового слоя атмосферы) и долгим «пребыванием» (160 лет) в атмосфере (IPCC, 2001).
Одним из важных факторов потепления климата на Земле в настоящее время принято считать увеличивающуюся концентрацию в атмосфере парниковых газов. В течение последних 250 лет концентрация CO 2 , CH 4 и N 2 O в атмосфере увеличилась на 30, 145 и 15% соответственно Увеличение концентрации в атмосфере некоторых других газов несет угрозу человечеству в связи с глобальным изменением климата (потепление) и окружающей среды. Вклад диоксида углерода (СО 2 ) в изменение климата, в том числе и его концентрация в атмосфере, весьма велики по сравнению с другими парниковыми газами. Почва участвует в балансе СО 2 , связывая его в различные формы или, наоборот, способствуя его высвобождению в атмосферу. Этот газ образуется в почве за счет разложения поступающих в почву растительных остатков. Основными источниками СО 2 в почве считают деятельность почвенных микроорганизмов и дыхание корней. «Чистый» почвенный источник СО 2 более чем на 95% состоит из "микробного дыхания" (преимущественно микроскопические грибы и бактерии). На дыхание почвенных животных, прежде всего дождевых червей, приходится не более 5%. Природные источники, обеспечивающие 96% годового потока углерода СО 2 , состоят из дыхания наземной растительности (24%), дыхания почвы (30%), эмиссии с поверхности океана (41%) и вулканической деятельности - <1%. В качестве источника СО 2 антропогенная деятельность вносит не столь существенную долю (4%) по сравнению с природной, но последствия такого влияния на потоки углерода в экосистемах могут быть значительными.
Состояние микробного пула почвы, в первую очередь биомасса и дыхание, является ключевым фактором ее экологических функций, определяющих газообмен с атмосферой и круговорот элементов питания. Живая часть органического углерода почвы - микробная биомасса - является более чувствительной к различным воздействиям и нарушениям, чем органическое вещество в целом. Микробная биомасса - ценный показатель для многих экологических исследований и мониторинговых программ для разных регионов и масштабов. Поэтому изучение функционирования микробного сообщества почв естественных и антропогенно-преобразованных экосистем представляется актуальной научной задачей.
Методы определения микробной биомассы почвы
Традиционными методами определения содержания микробной биомассы почвы являются высев на агаризованные среды и прямая микроскопия. Эти методы имеют преимущество, связанное с возможностью дифференцировать клетки различных групп микроорганизмов. Однако ограничения этого метода заключаются в ненадежности дифференциации клеток на живые и мертвые, ошибочном учете почвенных частиц как микроорганизмов, условности выбора коэффициентов пересчета от числа клеток к их биомассе, что, в свою очередь и определяет некоторую условность полученных данных об общей биомассе почвенных микроорганизмов.
За последние десятилетия были разработаны экспрессные оценки содержания микробной биомассы почвы, которые основаны на физиологических, биохимических и химических методах. Они включают методы фумигации-инкубации (ФИ), фумигации-экстракции (ФЕ) и субстрат-индуцированного дыхания (СИД), а также анализ аденозин трифосфата (АТФ) и определение содержания ДНК в почве.
Для определения содержания углерода микробной биомассы почвы (С мик ) широко используют метод СИД, отражающий, в определенной степени, и физиологическое состояние почвенных микроорганизмов. Метод получил название субстрат-индуцированного дыхания, поскольку был основан на измерении начальной максимальной скорости дыхания микроорганизмов, индуцированного внесением в почву легкоокисляемого и универсально доступного субстрата. В качестве такого субстрата была выбрана глюкоза - основной мономер целлюлозы, доля которой в растительном опаде составляет почти 70-80%. Окисление и соокисление глюкозы микроорганизмами почвы in situ за время, в течение которого не происходит роста и размножения клеток (несколько часов), положено в основу определения содержания углерода микробной биомассы почвы. Метод СИД позволяет определить метаболически активный компонент микробного сообщества по интенсивности дыхания почвы (образование СО 2 ), обогащенной глюкозой. При этом предполагается, что дыхательный отклик пропорционален суммарной микробной биомассе почвы. Оценивая реалистичность допущений этого метода, необходимо принять во внимание, что микроорганизмы окисляют глюкозу до СО 2 или соокисляют ее наряду с потреблением множества других почвенных органических соединений. Следует отметить также, что способность увеличивать скорость образования СО 2 на внесение глюкозы характеризуются практически все аэробные и большинство факультативно-анаэробных хемоорганотрофных микроорганизмов, включая все эукариотные и подавляющее большинство бактерий. Набор микроорганизмов, не учитываемых физиологическим методом, может включать лишь некоторые облигатно-анаэробные, метилотрофные и хемолитотрофные бактерии. Однако, во-первых, доля последних ничтожно мала в суммарной биомассе почв, например автоморфных, и во-вторых, для их специального учета может быть использована соответствующая модификация метода СИД.
Объектом нашего исследования была почва - чернозём типичный (Курская обл), расположенные в степной зоне. Русские черноземные степи по характеру климата, рельефу местности, растительности и животным, а отчасти также по грунтам и почвам, составляют неразрывную часть того великого степного пояса, который почти сплошь опоясывает все северное полушарие.
Плодородный черноземный слой почвы метровой толщины природа создавала в течение тысячелетий в степях с определенным гидротермическим режимом. Большое содержание перегноя придает ему темную окраску. Именно под влиянием растительности луговых (северных) степей сформировались почвы, входящие в Центрально-Черноземным заповедник имени Алехина.
Профиль черноземов имеет следующее морфологическое строение (горизонты): А д - степной войлок (мощность до 5 см), состоящий из корней и переплетенных стеблей трав (целина), в пахотных почвах- он отсутствует; А - гумусово-аккумулятивный горизонт (мощность ?40-130 см ), темно-серого или черного цвета, зернистый или зернисто-комковатый, с бусами на корнях растений; АВ - переходный темно-серый гумусовый, зернисто-комковатый по структуре, с заметным побурением внизу горизонта или с темно-бурыми пятнами; В - горизонт гумусовых затеков (мощность 40-80 см), буровато-серый, комковатый, часто подразделяется (структура и степень гумусированност) на подгоризонты (В 1 , В 2 , В 3 ), в них присутствуют карбонаты кальция (псевдомицелий, журавчики, белоглазки, за исключением сильновыщелоченных и оподзоленных черноземов); ВС К - иллювиально-карбонатный.
Черноземы типичные образуются под разнотравно-злаковой растительностью на лёссах, лёссовидных и покровных суглинках. Они характеризуются большой мощностью гумусового слоя - от 50 до 70 см (холодная климатическая фация) и до 100-190 см (теплая), присутствием карбонатов в форме мицелия, известковых трубочек в горизонте АВ. Чаще карбонаты наблюдаются с глубины 60-70 см. Горизонт А мощностью до 130 см, черный или серовато-черный, зернистый, а АВ - темно-серый с едва заметным буроватым оттенком, часто с более темными затеками. Ниже АВ залегает серовато-бурый уплотненный иллювиально-карбонатный горизонт В к с языками и затеками гумуса, комковато-призматической структуры, с карбонатами преимущественно в виде мицелия, выцветов, журавчиков. Этот горизонт постепенно переходит в горизонт ВС К - палево-бурый, переходный к породе, со значительным количеством карбонатных прожилок и журавчиков, С к - карбонатная, почвообразующая порода палевого цвета. Гипс и легкорастворимые соли отсутствуют во всем профиле почв. В почвах много кротовин. В. В. Докучаев назвал черноземы «царем почв» в связи с их высоким плодородием. Под курскими целинными заповедными степями толщина верхнего темноокрашенного гумусового слоя чернозема достигает 1.5 метра. Содержание гумуса в верхних 10 сантиметрах почвы составляет 9-12%, а его запас в метровом слое составляет 540 тонны на гектар.
Мощные черноземы заповедника на нескашиваемой (некосимой) целине находятся в режиме, близком к тому, в каком они были в доисторических степях. По запасам питательных веществ эти черноземы не имеют себе равных в Европе, они являются своеобразным эталоном почв. Именно поэтому чернозём Курской области был взят для данного исследования.
Образцы чернозёма отбирали на Стрелецком участке заповедника Алёхина, он самый большой (2046 га), расположен в 10 км южнее г. Курска и протянулся неширокой лентой (1,5-2,5 км) с юго-запада на северо-восток, почти на 8 км, имея в западной своей части 3 небольших лесных урочища: Дуброшина, Соловьятник и Дедов Веселый, а в восточной части - Петрин лес, из них самое большое составляет около 500 га (Рис. 1, 2). Леса в этой местности занимают почти 40% территории - это байрачные дубравы, немного осинников, единичны другие лиственные породы. В лесных урочищах Петрин лес и Дедов Веселый находятся кордоны, где проживают инспектора по охране заповедной территории. Площадь степей и лугов: 868 га, что составляет 42,4% от всей площади участка.
Рис. 1. Карта-схема Стрелецкого участка
С 16 века заповедными степями владели стрельцы, охраняющие рубежи русского государства в крепости Курск и получившие эти земли за верную сторожевую службу. Стрелецкая степь располагается на плакоре, с северной стороны граница проходит по Петрину логу, склоны занимают 14%. На участке преобладают целинные типичные черноземы, лишь в Стрелецкой степи можно встретить почвы с метровой толщей плодородного гумусового слоя.
Стрелецкая степь, является красочной разнотравной степью с широколистными злаками, настоящей лабораторией под открытым небом. На сравнительно небольшой территории произрастает 860 видов различных трав, кустарников и деревьев! Обитает 7 видов растений, занесенных в Красную книгу РФ (пион тонколистный, касатик безлистный, рябчики русский и шахматный, ковыли перистый, опушеннолистный и красивейший). На одном квадратном метре - до 87 видов растений. Охранная зона Стрелецкого участка составляет 9409 га (Рис. 3-6).
Такая высокая видовая насыщенность редко встречается в центральных областях России.
В.В. Алехин назвал Стрелецкую и Казацкую степи «Курской ботанической аномалией». Всё это богатство характерно только для косимой степи (покос - это имитация «скусывания» трав дикими копытными животными, которых к настоящему времени не осталось). Имеются и другие режимы заповедания: пастбищный, где выпасается домашний крупно-рогатый скот; некосимый, который в наших условиях зарастает древесно-кустарниковой растительностью и пирогенный, когда участок степи выжигается.
Сочетание открытых степных пространств и леса в условиях сложного рельефа, богатейшие почвы, высокопродуктивная растительность и оптимальный режим тепла и влаги способствуют разнообразию животного мира, насчитывающих (видов): около 200 - пауков, более 4000 - насекомых (из них 850 - бабочек), 7 - земноводных, 5 -пресмыкающихся, 189 - птиц, 40- млекопитающих.
Целью работы была оценка содержания микробной биомассы и его газопродукционной активности чернозема (Курская область) разных экосистем: некосимая степь (ненарушенная, эталонная) и пашня (продолжительное время находится под сельскохозяйственным влиянием) для установления нарушенности функционирования почвенного микробного сообщества при таком антропогенном воздействии.
1. Отбор почвенных образцов чернозема разных экосистем;
2. Подготовка (усреднение, просеивание и предынкубация) почвенных образцов для микробиологического анализа;
3. Определение углерода микробной биомассы почвы методом субстрат-индуцированного дыхания;
4. Измерение базального (микробного) дыхания почвы;
5. Расчёт удельного дыхания микробной биомассы;
6. Выявление различий в функционировании микробного сообщества чернозема разных экосистем;
7. . Статистическая обработка данных.
Рис 4. Район отбора почвенных образцов
Среднегодовая температура воздуха изученной территории составляет +4.6 - 6.1°С, а осадки 475 - 640 мм.
Для исследования были взяты 2 экосистемы: некосимая степь Стрелецкого участка заповедника им. Алёхина и пашня, близ д. Кривцово, 60 км от заповедника. Характеристика объектов исследования приведена в табл. 1, некоторые химические свойства чернозема приведены в табл. 2.
Таблица 1. Характеристика объекта исследования
Табл. 2. Химические свойства чернозема типичного (Курская обл.) разных экосистем (верхний 10 см минеральный слой; среднее значение ± стандартное отклонение)
В каждой экосистеме выбирали случайным образом три пространственно-удаленные точки, из которых отбирали почвенные образцы. Отбор (май 2014 г.) осуществляли почвенным буром из пяти точек (метод «конверта») ровной площадки 10Ч10 0-10; 10-20; 20-30; 30-40 и 40-50 см (всего 30 образцов). Образцы из каждой упомянутой глубины усредняли для каждой экосистемы и функциональной зоны. В естественной экосистеме растительную подстилку в образец не включали. Образцы почв естественной влажности хранили (8-10єС) с воздухообменом не более 2-х месяцев.
До начала анализов образец почвы просеивали через сито с диаметром ячеек 2 мм и предынкубировали (22С, 7 сут, 60% полной влагоемкости). Всего отобрано 30 образцов
Метод субстрат-индуцированного дыхания (СИД) основан на измерении первоначального максимального выделения СО 2 из почвы, обогащенной глюкозой за период не более 6-ти часов (Anderson, Domsch, 1978; Ананьева и др., 2011). За это время происходит окисление или соокисление глюкозы и исключается размножение клеток с её участием (Мирчинк, Паников, 1985). Метод СИД предполагает соблюдение условий, связанных, прежде всего, с количеством внесенной в почву глюкозы, температурой предынкубации (до внесения глюкозы) и инкубации (после внесения глюкозы) почвенного образца. Концентрация глюкозы, обеспечивающая наибольший первоначальный отклик почвенного микробного сообщества в виде образовавшегося СО 2 , определяется экспериментально для каждого типа почвы и составляет, в основном, от 1 до 20 мг глюкозы г -1 почвы (Sparling, Williams, 1986; Priha, Smolander, 1994; Lin, Brookes, 1999 a). Метод не предполагает применения очень низких (недостаточное количество для всех микроорганизмов почвы) и очень высоких (возможно токсическое влияние) концентраций глюкозы. Навеску почвы (1 г) помещали во флакон (объем 15 мл), добавляли раствор глюкозы (0.1 мл г -1 почвы), результирующая концентрация которой составляла 10 мг г -1 , герметично закрывали и фиксировали время. Обогащенный глюкозой образец почвы инкубировали (3-5 ч, 22єС), затем отбирали шприцем пробу газовой фазы из флакона (около 0.5 мл). Пробу вводили в газовый хроматограф (Кристаллюкс 4000М, детектор по теплопроводности) и регистрировали в ней концентрацию СО 2 . Время отбора газовой пробы также фиксировали. Скорость СИД выражали в мкл CО 2 г -1 почвы ч -1 .
Углерод микробной биомассы (С мик ) почвы определяли согласно формуле:
С мик (мкг С г -1 почвы) = СИД (мкл СО 2 г -1 почвы ч -1 ) Ч 40.04 + 0.37 (Anderson, Domsch, 1978).
Базальное дыхание (БД) определяли по скорости выделения СО 2 почвой за 24 ч инкубации при 22°С и 60% полной влагоемкости, что составляет около 25-30% содержания влаги в почве. Измерение БД выполняли как для СИД, только вместо раствора глюкозы в почву вносили воду (0.1 мл г -1 почвы).
Скорость базального дыхания выражали в мкг СО 2 -С г -1 почвы ч -1 . Удельное дыхание микробной биомассы или микробный метаболический коэффициент (qCO 2 ) рассчитывали как отношение скорости базального дыхания к микробной биомассе:
БД / С мик = qСО 2 (мкг СО 2 -С мг -1 С мик ч -1 ).
Измерения С мик и БД были выполнены в трёх повторностях, расчёт на вес сухой почвы ( 105°С, 8 ч), результаты выражены как среднее ± стандартное отклонение. Расчет и визуализацию экспериментальных данных проводили в программе Ехel. Однофакторный дисперсионный анализ ( t - критерий или критерий Стьюдента, p ? 0.05 ) осуществляли в программе Statistica 6.0.
В изученном чернозёме типичном (0-10 см) Курской области содержание С мик составило от 408 (пашня) до 1877 (некосимая степь) мкг С г -1 . Выявлено, что величина С мик в почве некосимой степи изученных точек отбора составила от 1230 до 1877 мкг С г -1 , а в пахотной экосистеме - от 408 до 873 мкг С г -1 , разница между этими величинами составила 1.5 и 2.1 раза соответственно. Показано, что содержание С мик в некосимой степи в среднем было 1531 ± 326 мкг С г -1 , а в пахотной почве оно было значимо меньше, в 2.5 раза. Скорость БД составила от 1.74 (пашня) до 0.60 (некосимая степь) мкг СО 2 -С г -1 ч -1 . Выявлено, что величина БД чернозёма некосимой степи составила 1.74 - 1.17, а в пахотной экосистеме - 0.60 - 0.79 мкг СО 2 -С г -1 ч -1 . Показано, что скорость БД в некосимой степи в среднем достигала 1.63±0.17 мкг г -1 ч -1 , а в пахотной почве - была ниже, в 3 раза.
Рисунок 7. Содержание углерода микробной биомассы (С мик ) в чернозёме типичном (0-10 см ) Курской области разных экосистем (1, 2, 3 - точки отбора образцов ). Данные с разными буквами различаются значимо (p = 0.000001, критерий Стьюдента)
Рисунок 8. Базальное дыхание (БД) в чернозёме типичном (0-10 см) Курской области разных экосистем (1, 2, 3 - точки отбора образцов). Данные с разными буквами различаются значимо (р = 0.000004, критерий Стьюдента)
Вниз по профилю содержание С мик уменьшалось. В почве некосимой степи содержание С мик в нижних слоях 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см было в 1.1-1.7, 2.1-2.7, 2.2-3.5, 2.8-5.4 меньше, чем в верхнем 10-см слое. В пахотной экосистеме уменьшение этого показателя составило 0.7-1.1, 1.2-1.7, 1.7-3.5, 2.3-3.8 раз для 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см соответственно по сравнению с верхним слоем.
Так, вниз по профилю уменьшение микробной биомассы почвы некосимой степи в среднем составило 3 раза, а таковое в пахотной экосистеме - 2 раза.
Скорость БД вниз по профилю также снижалась, так в слое 40-50 она не превышала 0.70 и 0.50 мкг СO 2 -C г -1 ч -1 для некосимой степи и пахотной экосистемы соответственно.
В почве некосимой степи величина БД в нижних слоях (10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см) была в 1.1-1.6, 1.7-2.2, 2.2-3, 2.4-4.5 раза меньше, чем в верхнем 10-см.
В пахотной экосистеме уменьшение этого показателя составило 0.7-1.4, 1-2, 1.2-3.1, 1.4-2.1 раза для 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см соответственно по сравнению с верхним 10-см слоем.
В нижнем изученном горизонте чернозёма некосимой степи снижение микробиологической активности (продуцирование СО 2 ) составило в среднем 2 раза, а на пашне - 1.5 раза.
Рисунок 9. Профильное (0-50 см) распределение углерода микробной биомассы (С мик ) в чернозёме типичном Курской области в некосимой степи (НС) и на пашне (1, 2, 3, - точки отбора образцов)
Суммарный запас углерода микробной биомассы в 1.5 м слое изученной почвы составил 3687 - 4564 мкг г -1 и 1616 - 2813 мкг г -1 для некосимой степи и пахотной экосистемы соответственно. Общий профильный пул С мик чернозёма некосимой степи составил в среднем 4253±491 мкг С г -1 , а пашни - меньше в 2 раза, p?0.05. Продуцирование СО 2 в 0.5 м слое некосимой степи в среднем было 4.87 мкг СO 2 -C г -1 ч -1 , а в агроэкосистеме - меньше в 2 раза.
Рисунок 10. Суммарный запас углерода микробной биомассы (С мик ) в 0.5 м слое чернозёма типичного разных экосистем (среднее ± с.о.). Данные с разными буквами различаются значимо (р ? 0.05, критерий Стьюдента)
Основной вклад в профильный полуметровый запас С мик и БД приносят верхние слои почвы (0-10 и 10-20 см), их доля составила 63 и 58% для некосимой степи и пашни - 59 и 52% соответственно. Доля С мик и БД в нижнем (40-50 см) слое была меньше в 7 и 5, 6 и 3 раза соответственно для некосимой степи, пашни по сравнению с верхними (0-10 и 10-20 см).
Показано, что величина микробной биомассы и её активность в почве агроэкосистемы в 2 раза ниже, чем некосимой степи. Такая тенденция может быть связана с ухудшением функционирования микробного сообщества пахотной почвы и, как следствие, ухудшение ее экологического состояния в результате постоянного антропогенного воздействия (отчуждение растительных остатков, распашка, уплотнение, перемешивание горизонтов). Вниз по профилю чернозема изученные микробиологические показатели (С мик и БД) снижаются. Отмечено, что верхний 20-см слой чернозема характеризуется наибольшими изученными микробиологическими параметрами.
Интегральные показатели (qCO 2 и С мик / С орг ) функционирования микробного сообщества почвы. Микробный метаболический коэффициент (qCO 2 ) характеризует экофизиологический статус микробного сообщества и может служить экологическим индексом (показателем) состояния почвы в целом. «Оптимальное» значение этого коэффициента составляет, по разным оценкам, около 1, а его повышение (2.5-5.0) может указывать на стрессовое состояние микробного компонента почвы. Доля углерода микробной биомассы в общем органическом углероде почвы (С мик / С орг ) может служить своеобразным индикатором ее качества и «здоровья».
Значение qCO 2 чернозёма типичного (верхний 10-см слой) составило от 0.89 до 1.93 мкг СO 2 -С мг -1 С мик ч -1 . Среднее значение этого показателя не различалось значимо для некосимой степи и пашни (1.08±0.15 и 1.27±0.57 мкг СО 2 -С мг -1 С мик ч -1 соответственно). Отношение С мик / С орг в чернозёме некосимой степи было наибольшим (5.1), пашни - в 2 раза меньше, чем в естественной экосистеме (табл. 3).
Табл. 3. Значение удельного дыхания микробной биомассы (qCO 2 ) и доля углерода микробной биомассы в общем органическом углероде (С мик /С орг ) чернозема(0-10 см)
qCO 2 , мкг СО 2 -С мг -1 С мик ч -1
Значение qCO 2 вниз по профилю почы изученных экосистем увеличивалось. В чернозёме некосимой степи и пашни величина qCO 2 нижнего слоя (40-50 см) была больше (в 1.2-1.5 и 1.1-2.9 раза соответственно), чем в соответствующем
Микробная биомасса чернозема и дыхательная активность при сельскохозяйственном воздействии отчет по практике. Биология и естествознание.
Письмо Солдату Кратко Эссе 50 Слова
Реферат: Федор Рокотов 1735-1808гг. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение Мое Любимое Занятие С Сложноподчиненными Предложениями
Курсовая работа: Процесс маркетинговых исследований. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение Рассуждение На Тему Зимний Лес
Отчет по практике по теме Монтаж, наладка оборудования на перерабатывающем предприятии
Реферат: The Simpsons 3 Essay Research Paper The
Курсовая работа: Глобализация экономики и финансов на современном этапе экономического развития
Контрольная работа по теме Разработка ключевых показателей деятельности для целей бюджетирования
Контрольная работа: Структура и классификация информационных технологий
Тематика Рефератов По Обществознанию
Курсовая работа по теме Анализ оплаты труда в торговом предприятии
Легко Ли Быть Гордым Сочинение
Дипломная работа по теме Налогообложение предприятия на примере холдинговой компании "Мир книг"
Роль Тренера В Подготовке Спортсменов Реферат
Реферат: План урока геометрии. Тема: Свойство медиан треугольника
Курсовая работа: Особенности формирования национального богатства
Курсовая работа: Проблема Большого взрыва. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Самый Памятный День
Дипломная работа: Изучение исторических персоналий на уроках истории в 8 классе (на примере личностей Наполеона Бонапарта, Александра I и Кутузова)
Профессиональные заболевания пользователей ПК, оздоровительные мероприятия - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда реферат
Производственная безопасность. Приборы химической разведки - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда контрольная работа
Производственное освещение - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда контрольная работа