- •Шаронова н.Л., Пахомова в.М., Бунтукова е.К. Экология почвенной микробиоты и диагностика почв
- •Содержание
- •Глава 5. Влияние сельскохозяйственного использования почв на почвенную микробиоту 107
- •Глава 6. Влияние антропогенной деградации биоценозов на почвенную микробиоту 167
- •Введение
- •Глава 1. Общие представления о почвенной микробиоте
- •Почвенные водоросли
- •Почвенные животные
- •Простейшие
- •Коловратки
- •Нематоды
- •Тихоходки
- •Членистоногие
- •Почвенные грибы
- •Прокариоты
- •Цианобактерии
- •Протеобактерии
- •Спирохеты
- •Цитофаги
- •Грамположительные бактерии
- •Микоплазмы
- •Архебактерии
- •Глава 2. Специфика почвы как среды обитания микроорганизмов
- •Твердая фаза почвы
- •Жидкая фаза почвы
- •Газовая фаза почвы
- •Концентрация ионов водорода
- •Окислительно-восстановительные условия
- •Температура
- •Глава 3. Основные принципы биологической индикации и диагностики почв
- •Ботаническая и зоологическая биоиндикация и диагностика почв
- •Почвенно-альгологическая индикация
- •Микробиологическая диагностика и биологическая активность почв
- •Биологическая индикация загрязнения почвенной среды и самоочищения почв
- •Глава 4. Влияние промышленного загрязнения на почвенную микробиоту
- •Загрязнение тяжелыми металлами
- •Концепция предельно допустимых концентраций (пдк) тяжелых металлов в почве
- •Влияние тяжелых металлов на микроорганизмы в почве
- •Микробиологическое нормирование загрязнения почв тяжелыми металлами
- •Радиоактивное загрязнение
- •Загрязнение нефтью и нефтепродуктами
- •Влияние углеводородного загрязнения почв на показатели комплекса микромицетов
- •Влияние загрязнения углеводородами на водоросли
- •Биодеградация нефти в почве
- •Воздействие кислых дождей
- •Глава 5. Влияние сельскохозяйственного использования почв на почвенную микробиоту
- •Микробиологические аспекты загрязнения почв пестицидами
- •Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы
- •Микробиологические подходы к оценке действия пестицидов
- •Детоксикация пестицидов в почве
- •Влияние внесения минеральных удобрений
- •Влияние минеральных удобрений на общую численность и биомассу микроорганизмов в почве
- •Влияние минеральных удобрений на численность различных физиологических групп микроорганизмов и активность процессов азотфиксации и денитрификации в почве
- •Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов и устойчивость микробных систем почв к удобрениям
- •Оценка устойчивости микробных систем различных почв к воздействию минеральных удобрений
- •Влияние длительного применения минеральных удобрений на микробную систему почв
- •Влияние эрозионных процессов
- •Глава 6. Влияние антропогенной деградации биоценозов на почвенную микробиоту
- •Влияние рекреационной и пастбищной дегрессии почв на микроорганизмы
- •Влияние рубки леса на микроорганизмы
- •Лабораторный практикум работа 1. Определение численности микроорганизмов различных физиологических групп в почве
- •1. Приготовление плотных и жидких питательных сред для выявления разных физиологических групп микроорганизмов
- •Ход работы
- •2. Выявление групп микроорганизмов методом обрастания комочков почвы
- •3. Взятие средней почвенной пробы и подготовка образца к микробиологическому анализу
- •4. Приготовление почвенной суспензии
- •Учет различных групп микроорганизмов
- •Материалы и оборудование
- •Работа 2. Исследование реакции микроорганизмов на факторы внешней среды
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 3. Исследование микробиоценозов почвы и определение ее биологической активности
- •1. Исследование микробоценозов почвы методом обрастания стекол по Холодному - Росси Ход работы
- •2. Определение биологической активности почвы по интенсивности разложения полотна методом Мишустина – Вострова - Петровой Ход работы
- •3. Определение биологической активности почвы по интенсивности разложения целлофановых мембран методом Гузева – Иванова - Левина Ход работы
- •4. Определение изменений в инициированном микробном сообществе Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 4. Выявление ризосферной и корневой (ризопланы) микрофлоры методом теппер
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 5. Исследование свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 6. Исследование азотфиксирующей активности ацетиленовым методом в лабораторных условиях
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 7. Определение мобилизуемых запасов фосфора и калия в почве по методу буткевича
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 8. Определение токсичности водных экстрактов почвы и индивидуальных соединений с использованием в качестве тест-объекта бактерий pseudomonas putida
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 9. Определение общей микробной биомассы в почве
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 10. Определение ферментативной активности почвы
- •1. Газометрический метод определения активности каталазы в почве
- •Ход работы
- •Ход работы
- •3. Определение активности инвертазы в почве
- •Ход работы
- •2. Определение активности дегидрогеназы в почве
- •4. Определение активности уреазы в почве
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Приложение
- •Глоссарий
- •Список использованной и рекомендованной литературы
Глоссарий
АБИОТИЧЕСКАЯ СРЕДА – совокупность условий неорганической среды, влияющих на живые организмы через химический состав атмосферы, почвы, природных вод, донных отложений и физическим (или климатическим) путем через температуру, осадки, ветер, давление атмосферы, рельеф.
АБИОТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ – процессы, протекающие в абиотической среде
АГРОИСТОЩЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ - потеря почвенного плодородия в результате обеднения почв элементами минерального питания, неблагоприятных изменений почвенного поглощающего комплекса, реакции среды, обеднения минералогического состава, избыточного облегчения или утяжеления гранулометрического состава, уменьшения содержания и ухудшения качества органического вещества, развития неблагоприятного комплекса почвенной биоты.
АГРОХИМИКАТЫ - удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных.
АГРОЭКОСИСТЕМА (агробиоценоз) – неустойчивая, искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человекам экосистема с целью производства с.-х. продуктов (огороды, сады, виноградники и пр.).
АККУМУЛЯЦИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ – накопление в живых организмах химических веществ, загрязняющих среду обитания.
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ - это совокупность воздействия деятельности человека (в основном производственной) на органический мир, что приводит к изменению рельефа, химического состава окружающей среды, климата региона (планеты), перераспределению пресной воды.
БИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ (биогенез) – образование органических соединений живыми организмами.
БИОИНДИКАТОР – организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию, и поведению которого можно с большой достоверностью судить о свойствах среды, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.
БИОКОСНОЕ ТЕЛО – термин В.И. Вернадского, означающий такие природные тела, которые образовались при одновременном участии живых организмов и горных пород. Почва – типичный пример биокосных тел.
БИОМАССА – выраженное в единицах массы (веса) или энергии количество живого вещества тех или иных организмов, приходящееся на единицу площади или объема.
БИОТА ПОЧВЕННАЯ (эдафон)– вся совокупность живых обитателей почвы.
БИОТЕСТИРОВАНИЕ – исследование параметров качества окружающей среды, основанное на отклике биологических объектов.
ВЕТРОВАЯ ЭРОЗИЯ разрушение почвенного покрова вследствие захвата и переноса частиц поверхностных слоев почв ветровыми потоками.
ВОДНАЯ ЭРОЗИЯ - разрушение почвенного покрова под действием поверхностных водных потоков и проявляется в плоскостной и линейной форме. Плоскостная водная эрозия проявляется в виде смытости поверхностных горизонтов (слоев) почв. Линейная (овражная) эрозия представляет собой размыв почв и подстилающих пород, проявляющихся в виде формирования различного рода промоин и оврагов.
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ПОЧВЫ – процесс выноса из почвенного профиля различных растворимых веществ с нисходящими или боковыми токами почвенной влаги.
ГИГИЕНИЧЕСКИЙ НОРМАТИВ – установленное исследованиями допустимое минимальное или максимальное количественное и (или) качественное значение показателя, характеризующего тот или иной фактор среды обитания с позиций его безопасности и (или) безвредности для человека.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПЕСТИЦИДОВ И АГРОХИМИКАТОВ - регистрация пестицидов и агрохимикатов, на основании которой федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий организацию регистрационных испытаний и государственную регистрацию пестицидов и агрохимикатов, дает разрешения на производство, применение, реализацию, транспортировку, хранение, уничтожение, рекламу, ввоз в Российскую Федерацию и вывоз из Российской Федерации пестицидов и агрохимикатов.
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ - соотношение физического песка (менее 0,01 мм) и физической глины (<0,01 мм). По соотношению песка, пыли и глины почвы объединяются в классы и группы.
ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ - совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению ее свойств и режимов, снижению природно-хозяйственной значимости земель.
ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО ПЕСТИЦИДА - биологически активная часть пестицида, использование которой в виде различных препаративных форм приводит к воздействию на тот или иной вид вредного организма или на рост и развитие растений.
ДЕТОКСИКАЦИЯ – процесс превращения токсичных компонентов в нетоксичные путем полного или частичного разложения или образования нетоксичных комплексов.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН - доза излучения, создаваемая космическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека.
ЗАБОЛАЧИВАНИЕ - изменение водного режима, выражающееся в увеличении периодов длительного переувлажнения, подтопления и затопления почв.
ЗАСОЛЕНИЕ - процесс избыточного накопления водорастворимых солей, включая и накопление в почвенном поглощающем комплексе ионов натрия и магния.
ЗАСОЛЕНИЕ ПОЧВЫ - накопление водорастворимых солей и возможное изменение реакции среды вследствие изменения их катионно-анионного состава.
ЗЕМЛИ - территории, ограниченные однотипным хозяйственным использованием или назначением в рамках естественных или искусственных оконтуривающих границ и обладающие тем или иным почвенным покровом.
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков.
КАРТОГРАММА ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ - совокупность изолиний, нанесенных на картографическую основу и соединяющих точки с одинаковым содержанием химического вещества в почве. Картографической основой могут служить земпланы, контурные, топографические и тематические карты (почвенные, геоморфологические, агрохимические и др.).
КЛЮЧЕВАЯ ПЛОЩАДКА (КЛЮЧ) - элементарный участок, с которого отбирают (составляют) смешанный почвенный образец, отражающий уровень загрязненности почв.
МИГРАЦИЯ ПЕСТИЦИДОВ – совокупность процессов перемещения пестицидов по цепи: воздух – почва – вода – растения – животные человек.
МИКРОБОЦЕНОЗ (микробиоценоз) – сообщество микроорганизмов.
МИКРООРГАНИЗМ – организм, величина которого от 50 до 5000 мкм.
НАРУШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ - механическое разрушение почвенного покрова, обусловленное открытыми и закрытыми разработками полезных ископаемых и торфа; строительными и геолого-разведочными работами и др. К нарушенным землям относятся все земли со снятым или перекрытым гумусовым горизонтом и непригодные для использования без предварительного восстановления плодородия, т.е. земли, утратившие в связи с их нарушением первоначальную ценность (ГОСТ 17.5.1.01-83).
ОСОЛОНЦЕВАНИЕ ПОЧВЫ - приобретение почвой специфических морфологических и других свойств, обусловленное вхождением ионов натрия и магния в почвенный поглощающий комплекс, что рассматривается как самостоятельный процесс неблагоприятных изменений почв засоленного ряда.
ПЕРСИСТЕНТНОСТЬ – химическая устойчивость в окружающей среде.
ПЕСТИЦИДЫ - группа химических и биологических соединений и препаратов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений и животных, сорными растениями, вредителями сельскохозяйственной продукции, для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев и подсушивания растений.
ПЛОДОРОДИЕ – свойство почвы, заключающееся в ее способности обеспечивать растения водой и питательными веществами. Плодородие определяется как природными свойствами почвы, так и способами ее возделывания.
ПЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ – масса сухого вещества в единице объема естественного ненарушенного сложения почвы. Высокое значение плотности – результат уплотнения почвы или большого содержания в ней песка. Уплотнение почвы под действием тяжелой техники приводит к нарушению структуры почвы, ухудшению процесса аэрации, снижению водопроницаемости, нарушению водного и теплового режима. Все это ухудшает продуктивность почвы. Например, увеличение плотности почвы на 0,01 г/см3 снижает урожай зерна кукурузы на 130 кг/га.
ПОЛЛЮТАНТ (загрязнитель) – вещество, загрязняющее окружающую природную среду.
ПОРОЗНОСТЬ ПОЧВЫ – это суммарный объем пор между твердыми частицами почвы, воздухом и водой.
ПОЧВА – это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени. Почва как природное физическое тело Земли занимает особое промежуточное положение между живыми (живущими организмами) и косными (горные породы и минералы, магма) телами.
ПОЧВЕННЫЙ ПОГЛОЩАЮЩИЙ КОМПЛЕКС (ППК) – совокупность минеральных, органических и органоминеральных соединений высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных поглощать и обменивать поглощенные ионы.
ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР – это жидкая фаза почвы, включающая почвенную воду, растворенные в ней соли, органические и органоминеральные вещества.
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) ВЕЩЕСТВ – такое содержание вещества, при котором на человека и окружающую среду еще не оказывается ни прямого, ни косвенного вредного воздействия.
ПРИОРИТЕТНОЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩЕЕ ПОЧВУ ХИМИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО - вещество, подлежащее контролю в первую очередь.
ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ЗЕМЕЛЬ - качество земель, лимитирующее характер и эффективность их хозяйственного использования, участия почвенного покрова в обеспечении функционирования экосистем (в том числе и агроэкосистем) и существования природных ландшафтов.
РАДИАЦИОННАЯ АВАРИЯ - потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды.
РЕГЛАМЕНТ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ И АГРОХИМИКАТОВ - обязательные требования к условиям и порядку применения пестицидов и агрохимикатов;
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ – комплекс мер, направленных на восстановление ранее нарушенного природного ландшафта, а также продуктивности нарушенных земель.
СТЕПЕНЬ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ И ЗЕМЕЛЬ - характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств. Крайней степенью деградации является уничтожение почвенного покрова.
СТРУКТУРА ПОЧВЫ - совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава.
ТЕХНОГЕННО ИЗМЕНЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН - естественный радиационный фон, измененный в результате деятельности человека.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ (ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ) ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЫ - ухудшение свойств почв в результате избыточных технологических нагрузок при всех видах землепользования, разрушающих почвенный покров, ухудшающих его физическое состояние и агрономические характеристики почв, приводящих к потере природно-хозяйственной значимости земель.
ТОКСИКАНТ – ядовитое, вредное для здоровья вещество.
ТОКСИЧНОСТЬ – вредное воздействие химических элементов или соединений на живые организмы (в зависимости от их концентрации или содержания).
ФИЗИЧЕСКАЯ (ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКАЯ) ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ - нарушение сложения почв, ухудшение комплекса их физических свойств и приводящих к ухудшению водно-воздушного и других режимов, физических условий существования почвенной биоты и растений в том числе.
ФИТОСАНИТАРНАЯ ОБСТАНОВКА - состояние земель, лесов и растительности, определяемое численностью вредителей растений, распространением болезней растений и наличием сорных растений;
ФОНОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ - содержание, соответствующее их естественным концентрациям в почвах различных почвенно-климатических зон, не испытывающих заметного антропогенного воздействия.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЗЕМЕЛЬ - возникшее под воздействием промышленности, сельскохозяйственной, бытовой или иной деятельности человека изменение химического состава почв, вызывающее снижение их плодородия и качества.
ЦИРКУЛЯЦИЯ ПЕСТИЦИДОВ – совокупность процессов распространения пестицидов из мест их применения и накопления в окружающей среде, а также процессов перемещения пестицидов отдельными факторами среды
ЭРОЗИЯ - разрушение почвенного покрова под действием поверхностного стока и ветра с последующим перемещением и переотложением почвенного материала. В крайних случаях проявления эрозионные процессы приводят к формированию останцового рельефа полностью разрушенных земель. Соответственно выделяются водная и ветровая эрозии.
ЭФФЕКТИВНАЯ ДОЗА РАДИАЦИИ - величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.
