WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Влияние пестицидов на биологическую активность чернозема типичного центральной зоны северо-западного предкавказья

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БУРХАН Ольга Павловна

Влияние пестицидов на биологическую активность

чернозема типичного центральной зоны

Северо-Западного Предкавказья

Специальность 03.00.16 – «Экология»







АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук.

Краснодар - 2010

Работа выполнена на кафедре ботаники и кормопроизводства ФГОУ ВПО

«Кубанский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Криворотов Сергей Борисович.


Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Звержановский Михаил Иванович,

доктор биологических наук, профессор

Ганжара Николай Федорович

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений»

Защита состоится « 27 » апреля 2010г. в 11 часов на заседании диссертационного совета

Д 212.101.14 по биологическим наукам, при Кубанском государственном университете по адресу: 350040, г. Краснодар, ул.Ставропольская, 149, КубГУ, биологический факультет.

Тел.:8-861-219-95-76,

e-mail: http://www.tvv61@inbox.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного университета (350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская,149, http://www.kubsu.ru ).

Автореферат разослан « 26 » марта 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент В.В.Тюрин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время загрязнение почв экосистем пестицидами приняло глобальный характер. Поступление их в почву в больших количествах в первую очередь влияет на биологические свойства почвы: снижается численность ассоциативных группировок микробобиоты, погибают беспозвоночные животные сапротрофного яруса, в котором происходит потребление и разложение органических остатков. В загрязненных почвах наряду с микроорганизмами гибнут такие ценные индикаторы содержания гумуса и регуляторы рН почвы, как энхитреиды и дождевые черви. Вырабатываемый у энхитреид и люмбрицид в морреновых железах углекислый кальций нейтрализует почвенные кислоты, проходящие через пищеварительный тракт этих животных, поэтому выделяемые ими копролиты имеют более высокое значение рН, чем почвы. В копролитах обильно развиваются бактерии. Копролиты – центры образования специфических ассоциативных микробных сообществ. Пестициды – это экологический фактор, появившийся в природе в связи с широким применением человеком чужеродных соединений для борьбы с сорняками и вредителями культурных растений. Пестициды способны изменять биологические свойства почв, частично нарушать или приводить к полной утрате их плодородия. Кроме того, пестициды изменяют и более консервативные признаки почв экосистем, такие как гумусное состояние, структуру, рН.

Учитывая то, что почва является экологическим узлом связей биосферы, обеспечивает сопряжение биологического и геологического круговоротов, нарушение микробиологических и биохимических процессов в ней неизбежно отражается на функционировании экосистемы в целом. Это выражается в уменьшении продуктивности сообществ, снижении скорости микробной деградации органического вещества и, в отдельных случаях, значительные территории превращаются в техногенную пустыню.

Среди других типов почв черноземы обладают высокой степенью устойчивости к загрязнению вообще и, к пестицидам, в частности. Однако и они не всегда способны противостоять воздействию загрязняющих веществ. Черноземы играют значительную роль в производстве сельскохозяйственной продукции на Северном Кавказе и в целом в стране, поэтому снижение их плодородия в результате загрязнения химическими веществами опасная тенденция.

Воздействие пестицидов, а так же экологическая оценка состояния почв в сеяных биоценозах экосистем региона осуществляется установлением ряда диагностических показателей, снижающих биологическую активность. Эти показатели широко используются при мониторинге загрязнения почв экосистем пестицидами. Вышеизложенное является одним из важнейших аспектов актуальности выбранной темы.

Цель исследования - установить основные принципы изменения биологической активности чернозема типичного в экосистемах Северо-Западного Предкавказья под влиянием загрязнения пестицидами.

В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

  1. Установить влияние пестицидов на численность основных групп микробобиоты в составе и структуре почвенных микробоценозов, интенсивность основных микробиологических процессов в экосистемах Северо-Западного Предкавказья.
  2. Выявить виды микробобиоты, почвенных беспозвоночных животных, а так же микробоценозы, являющиеся индикаторами загрязнения почв пестицидами.
  3. Изучить влияние пестицидов на ферментативную активность, гумусное состояние, содержание в почве доступных для растений форм азота и фосфора, фитотоксичность чернозема типичного для использования этих показателей в мониторинге почв района исследований.
  4. Выявить зависимость изменения биологической активности от природы пестицида, содержания его в почве изучаемых экосистем, химической формы соединения, сроков от момента загрязнения, оценить разницу раздельного и совместного действия пестицидов, установить взаимосвязь показателей биологической активности между собой и содержанием в почве пестицидов.
  5. С помощью системы показателей разработать наиболее эффективный способ диагностики разных уровней загрязнения почв пестицидами, влияющих на биологическую активность почвы.

Научная новизна. На основании комплексных исследований проведен сравнительный анализ разных методов оценки биологической активности почв основных экосистем региона. В основу анализа положено сравнение вариабельности полученных данных и чувствительности методов к вы­явлению разных уровней загрязнения почвы пестицидами. Впервые проведено сравнение исследованных черноземов экосистем Северо-Западного Предкавказья по сте­пени изменения биологической активности с целью определения их относитель­ной устойчивости к загрязнению пестицидами. Полученные данные позволили выявить степень устойчивости черноземов типичных экосистем центральной зоны Северо-Западного Предкавказья к загрязнению пестицидами. Выявлены виды микробобиоты и почвенных беспозвоночных животных, а так же микробоценозы, которые необходимо использовать в качестве биоиндикаторов для мониторинга загрязнения черноземов пестицидами.



Теоретическое и практическое значение работы. Полученные результаты позволили расширить знания об изменении биологической активности черноземов типичных под влиянием загрязнения пестицидами в экосистемах центральной зоны Северо-Западного Предкавказья. Результаты исследований используются в качестве практических рекомендаций сельскохозяйственными предприятиями СПК «Нива Кубани» Брюховецкого района, Краснодарского края, ЗАО «Победа» (ст. Новоджерелиевская Краснодарского края), свеклосовхозом «Кореновский», Краснодарского края. Полученные данные вносят вклад в развитие наук экологии и почвоведения, а так же могут быть применены при изучении биологической активности почв после их сельскохозяйственного использования. Материалы диссертационной работы используются в преподавании курсов «Экология и рациональное природопользование», «Экология почв», «Почвоведение» в Кубанском государственном университете, а так же при прохождении студентами учебных практик.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В целях диагностики загрязнения почв экосистем пестицидами следует использовать основные показатели биологической активности: химический состав почв, гумусность и pH, которые чутко реагируют на внешние воздействия.

2. При загрязнении почв пестицидами происходит снижение численности бактерий, основных представителей почвенных беспозвоночных животных. Наиболее чувствительными являются аммонифицирующие, олигонитрофильные, коринеподобные споровые бактерии и стрептомицеты, а так же нематоды, энхитреиды, люмбрициды, а наиболее устойчивыми: целлюлозолитические и азотофицирующие бактерии, из мезофауны - гастроподы. В загрязненных пестицидами почвах происходит увеличение численности почвенных миксомицетов.

3. Для мониторинга и биоиндикации загрязнения черноземов экосистем пестицидами важными являются результаты анализа видового состава и структуры почвенных микробоценозов.

Апробация. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2007); на XXII и XXIII Межреспубликанских научно-практических конференциях «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2010); на научно- практической конференции, посвященной 20-летию природоохранной службы Краснодарского края (Краснодар, 2008); II и III Всероссийских конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», (Краснодар, 2008, 2009), II международной Интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии» (Орел, 2009 г.), XXXVI и XXXVII научных конференциях молодых ученых ВУЗов Южного Федерального округа (Краснодар, 2008, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе монография, и статья в рецензируемом научном журнале из перечня, рекомендованного ВАК Министерства образования РФ для защиты докторских и кандидатских диссертаций.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, научно-методических рекомендаций, списка литературы (100 источников, из них 10 на иностранных языках). Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и 10 приложениями.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе приведен обзор литературы, посвященный изучаемой проблеме, а так же рассмотрены ранее проводившиеся исследования по данной теме. Освещены теоретические аспекты исследования, основные показатели биологической активности почв, включая ферментативную, микробиологическую активность и гумусное состояние, жизнедеятельность представителей почвенных беспозвоночных животных. Рассмотрено влияние пестицидов на эти показатели, а так же исследования экологов и почвоведов по данной проблеме в историческом аспекте.






Глава 2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ ТИПИЧНЫХ В ЭКОСИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Объектом исследований является чернозем типичный южно-европейской фракции. По географическому положению его основные массивы расположены в северной части Краснодарского края.

Северную часть Предкавказья, соответствующую ареалу черноземов типичных, занимает лёссовая эрозионно-аккумулятивная равнина. Район, где проводились исследования, расположен к северу от реки Кубань и имеет слабый наклон с востока на запад и северо-запад. Его абсолютные высоты с 6 - 15 м на западе, возрастают до 150-200 м на юге. Территория сформировалась в плиоцене в условиях умеренного прогибания Кубанской впадины как дельтово-аккумулятивная равнина. Почвообразующие породы исследуемого района представлены преимущественно карбонатными лёссовидными глинами и суглинками мощностью от 6 до 50 м флювиогляциального, аллювиального и аллювиально-делювиального происхождения. Содержание СаСО3 колеблется в широких пределах (4-16 %) и обычно выше на севере территории. В валовом составе лёссовидных глин и суглинков при относительно высо­ком содержании кремнезема (56-68 %) присутствует значительное количество алюминия (13-16 %), железа (4,4-6,7 %) и магния (1,6-2,7 %). Эти породы богаты калием (1,6-2,0 %) и фосфором (0,10-0,16 %).

Особенности климата региона определяют значительную интенсивность биологического круговорота и почти круглогодичное осуществление почвенных процессов в экосистемах, что проявляется в специфике накопления гумуса и миграционных явлениях.

Согласно почвенно-географическому районированию России, изучаемые черноземы типичные южно-европейской фракции относятся к предкавказской провинции сверхмощных, и мощных обыкновенных южных типичных и выщелоченных мицелярно-карбонатных черноземов. Характерный признак черноземов типичных южно-европейской фракции — наличие карбонатов с поверхности или в пределах верхних 30 см. В гумусовом горизонте появляется обильная карбонатная плесень, а ниже белоглазка. Гранулометрический состав черноземов обыкновенных преимущественно тяжелосуглинистый и легкоглинистый.

В минералогическом составе пылеватых фракций преобладает кварц, полевые шпаты и слюда, в составе илистой фракции — гидрослюды и смешаннослойные гидрослюдисто-монтмориллонитовые образования.

Черноземы типичные отличаются высокой ферментативной активностью. Эти почвы имеют большую мощность генетических горизонтов, чем черноземы обыкновенные североприазовские, они обладают большим ферментативным пулом. Активность ферментов по всему почвенному профилю выше в целинных черноземах, чем на пашне.

Глава 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые исследования и отбор образцов почвы для модельных опытов проводились на территории СПК «Нива Кубани» в экосистемах Брюховецкого и Кореновского районов Краснодарского края. Модельные эксперименты и лабораторно-аналитические исследования осуществлены в агрохимической лаборатории управления сельского хозяйства Брюховецкого района.

Для комплексного изучения изменения биологической активности, других свойств чернозема типичного южно-европейской фракции под влиянием загрязнения различными пестицидами, в 2005-2008 годах, был проведен ряд модельных и полевых опытов, которые осуществлялись в 3-х кратной повторности. В качестве фонового участка по содержанию гумуса в Брюховецком районе использовали образцы почвы, взятые с нераспаханного залуженного участка, прилегающего к лиману (общий гумус 3,93 – 4,0%). Подобный залуженный фоновый участок в Кореновском районе, где брались образцы почвы, был выбран на левобережье реки Бейсуг (общий гумус 3,89-4,0%).

В качестве загрязняющих веществ были выбраны различные по токсичности и химическому составу пестициды: фенизан, раундап и кинмикс.

Фенизан – водный раствор, содержащий 30 гр/л дикамбы (диэтилэтаноламинная соль)+ 22,2 гр/л хлорсульфурона. Аминные соли дикамбы и хлорсульфурона хорошо поглощаются с последующим перераспределением по всему растению. Аминная соль дикамбы действует как ауксиноподобный регулятор роста растений.

Кинмикс - инсектицид для борьбы с комплексом вредителей на важнейших культурах, это концентрат эмульсии, содержащий 50 г/л бета-циперметрина.

Действующее вещество раундапа глифосат. Водный раствор содержит 360 г/л глифосата и 180 г/л поверхностно-активного вещества.

Изучалось действие разных концентраций пестицидов в почве: 1,10, 100 ПДК. Каждый пестицид вносился отдельно, в количестве, доводящем его содержание в почве до исследуемого значения. Кроме того, изучалось совместное действие пестицидов, для чего почва загрязнялась смесью из трех пестицидов.

При изучении динамики изменения биологической активности образцы почвы для лабораторных анализов отбирались через различные промежутки времени от момента загрязнения: 7, 30, 180, суток.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.