WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |
20-30

13,0

15,2

13,0

41,3

2,2

6,9

2,1

5,6

16,8

58,1

2,5

НСР05

0-20

1,0

1,1

0,8

1,03

1,29

0,8

1,2

20-30

0,6

1,1

1,3

0,34

1,31

0,9

1,2

При рассмотренииотдельных вопросов, кроме многолетнихполевых опытов, использованы почвенныеобразцы, отобранные на пашне, подшироколиственным лесом и разнотравнымлугом, возраст которых более 50 лет.Отмеченные экосистемы составляют единыйландшафт, так как для них характернысходные геоморфологические,гидрологические, литологические условия.

Схема и методикамикробиологических исследований вмодельных опытах. Работавключала изучение влияния плодородияпочвы на активность основных групппочвенных микроорганизмов внеблагоприятных экологических условиях:почвенной засухе (опыты 6 и7), загрязнении тяжелымиметаллами (Zn, Cu, Cd) – серия опытов 8. Схема опытов включала дваконтрастных варианта, различающихся поуровню плодородия, которые названы условноплодородная и неплодородная. Данныеварианты представлены территориальнымиучастками одной геохимической фации:рельеф ровный, почва серая леснаятяжелосуглинистая, растительность – культурная. Различияв плодородии почвы обусловленыприменением органических удобрений.Неокультуренный вариант почвы отражаетобщее состояние пахотного земледелия. Втакой серой лесной почве содержаниегумуса составляет около 2,0%, содержаниеэлементов питания среднее.Систематическое применение навозаувеличило гумус до 5,4%, подвижногофосфора – до 47 иобменного калия – до 41 мг/100 г (табл.4). Отмеченные свойстваокультуренной почвы могут отражатьмаксимально-возможный (предельный) дляданного типа почвы продукционный,агроэкологический потенциалустойчивости.

Опыт 6 по моделированиюзасухи. Отбор почвенныхобразцов на микробиологическиеисследования осуществлялся с двухвариантов опыта 5. Почвенные образцыиспользованы в модельном опыте (заложеныметодом рендомизации) для изучениямикробиологической устойчивости. Дляэтого почвенные образцы просеивали черезсито 2 мм и подсушивали в течение 3 дней(естественная сушка) до влажностизавядания (ВЗ) 6-7% от сухой почвы. Послетого как почву засыпали в сосуды, произвелиполив водой до влажности, соответствующей30% от сухой почвы. На вариантах снеплодородной и плодородной почвой, где посхеме опыта количество воды должно былобыть критическим (стрессовым) дляжизнедеятельности микроорганизмов(засушливые условия), влажность почвыснижали до 14% от сухой почвы (естественноеиспарение) и поддерживали в течение 10 дней.В вариантах с постоянным оптимальнымусловием увлажнения неплодородной иплодородной почвы содержание водыколебалось на протяжении всего времениэкспозиции (30 дней) в пределах 25-30% от сухойпочвы. Изучали протеолитическую ицеллюлозолитическую активность, а такжеактивность азотобактера, количествоосновных групп микроорганизмов.Использовали прямое микроскопирование.

Для оценкимикробиологической устойчивости мыпредлагаем использовать условныйкоэффициент микробиологическогосопротивления (КМС), рассчитываемый последующей формуле:

КМС = Nнф/(Nбф–Nнф),(1)

где Nнф – численностьмикроорганизмов в неблагоприятныхусловиях;

Nбф – численностьмикроорганизмов в благоприятныхусловиях.

Если коэффициент меньшеединицы, микробиологическаяжизнедеятельность обладает повышеннойсенсорной восприимчивостью к действиюнеблагоприятного фактора; больше единицы__микробиологическая активностьотносительно устойчивая.

Серия опыта 7 поизучению трансформации азота. По образованию аммонийной инитратной форм азота можно косвенно судитьоб активности соответствующих группмикроорганизмов. Для этого были поставленытри лабораторных опыта (экспозиция 7 дней) смочевиной (опыты 7.I и 7.II) и растительнойбиомассой клевера (опыт 7.III с почвойвлажностью 25-27% от сухой почвы). Для этого всерую лесную почву вносили мочевину израсчета 0,5 и 1,0 г на 100 г почвы. Количествобиомассы клевера (листья) было 1 г на 50 гпочвы. Исследования проводили в Институтесадоводства (г. Москва).

Серия опыта 8 смоделированием загрязнения иподкисления. В опытахиспользован тот же подход в схеме выборапочвенных образцов, их подготовке канализу, что и в предыдущем опыте 6.Загрязнение почвы моделировалипутем внесения в нее в растворенной формеCuSO45H2O вколичестве, при котором доза медисоставляла 300 (опыт 8.I с одним уровнемзагрязнения), 200, 600 и 900 мг/кг (опыт 8.II).Контроль – беззагрязнения с фоновой концентрациейэлемента (ацетатно-аммонийная вытяжка).Влажность почвы поддерживали на уровне 30%от сухой почвы. Время экспозиции – 30 суток.

В опыте 8.III загрязнениепочвы производили кадмием из расчета 10, 30 и100 ПДК. Экспозиция составляла 1, 10, 35 и 57суток.

В опыте 8.IV изучаливлияние цинка на активность азотобактера внеплодородной и плодородной почве (опыт 5).Доза цинка составила 50 и 100 мг/кг.

Подкисление почвыимитировали добавлением разбавленнойсерной кислотой из расчета созданиякислотной нагрузки 0,03 мМ/л (опыт 8.V) и 0,018, 0,044и 0,120 мМ/л (опыт 8.VI).

В данную серию опытовбыли включены исследованиямикробиологической диагностикиустойчивости серой лесной почвы разныхэкосистем –агро-, лесо- и лугового сообществ. Кислотнаянагрузка составила 2,510–5 М/л (опыт 8.VII), дозамеди соответствовала 30 и 50 ПДК (опыт8.VIII).

В опытах 8.I, 8.II-8.VIIIопределяли численность основных группмикроорганизмов, в опыте 8.III –субстрат-индуцированное дыхание,микробную биомассу, базальноедыхание.

Анализы почв и растенийвыполнены в соответствии с существующимистандартами (ГОСТ 26490-85; ГОСТ 26488-85;ГОСТ 26204-91; ГОСТ 17.4.02-83).Калийную и фосфатную буферностьопределяли по Beckett (1964). Максимальнуюфосфатную буферную способность (МВС),буферную способность при заданнойравновесной концентрации фосфора (2 мг/л) врастворе (ВС) –по Keramidas и др. (1983) на изотермах Q/Y и Ленгмюра.

Устойчивость почвы кзагрязнению оценивали по параметрамионообменной адсорбции тяжелых металлов– максимальнойадсорбции и буферной способности вобласти низких исходных концентрацийкатионом тяжелых металлов (цинк) – от 0 до 0,31 мМ/л присоотношении почва: раствор, равном 1:20(Соколова и др., 1991; Водяницкий и др., 2000), и вобласти высоких концентраций – от 0 до 50 мМ/л присоотношении почва: раствор, равном 1:10(Ладонин, 1997). Находили точки пересечениякасательной, проведенной при равновеснойконцентрации катионов тяжелых металлов 5, 10и 20 мМ/л. В этом случае буферная способностьопределяется как тангенс угла наклона(тангенсная буферность, Beckett, 1971).

Потенциальную буфернуюспособность (ПБС) к катионам ТМрассчитывали по формуле:

ПБС = QmaxК/(1+Сравн.К)(1+Сo.К);(2)

где Qmax – максимальнаяадсорбция катиона ТМ (мМ/кг); Сo. – концентрация ТМ(мМ/л) при нулевой исходной концентрации;Сравн. –равновесная концентрация (мМ/л), К – константа.

Для определениябуферности к подкислению использовалсяметод непрерывного потенциометрическоготитрования (НПТ) (Соколова, 2001).

Выделение фракций ила,тонкой и средней пыли для определенияминералогического состава проводилось пометодике Н.И. Горбунова (1971).Ориентированные препараты фракцийисследованы рентгендифрактометрическимметодом. Рентгендифрактометры полученыдля воздушно-сухих образцов, насыщенныхэтиленгликолем и прокаленных притемпературе 5500С в течение 2 часов.

Микробиологическиеисследования проводили общепризнаннымиметодами (Звягинцев, 1987, 1991) в Институтебиохимии и физиологии микроорганизмов им.Г.К. Скрябина (г. Пущино). В качествеосновного приема предварительнойобработки образцов почв для анализачисленности бактерий использовалиультразвуковое диспергирование (22 кГц, 0,44А, 2 мин) на низкочастотном диспергатореУЗДН-1.

Субстрат-индуцированное дыхание(СИД), микробную биомассу (Смик) определялиметодом, предложенным в работах ДжАндерсона и К. Домша (Anderson, Domsch, 1978).Микробный метаболический коэффициент(qCO2),

рассчитывали какотношение скорости базального дыхания (БД)к микробной биомассе (Смик):

БД/Смик = qСО2(мкг СО2–Смг-1Смикчас-1)(3)

Учет урожайности вполевых опытах проводился сплошнымметодом. Урожай зерна приводили к 14%-нойвлажности. Зеленую массу вики с овсом иклевера пересчитывали на сено сиспользованием метода пробных снопов.

Затраты энергии напроизводство минеральных удобренийопределяли с помощью коэффициентов,приведенных в работе А.С. Миндрина (1997).

Затраты энергии навнесение минеральных удобрений, уборку идоработку дополнительного урожаяучитывали по методике Г.А. Булаткина (1983).Коэффициент энергетической эффективности(Кээ) удобрений определяли как отношениеэнергосодержания сельскохозяйственнойпродукции к энергозатратам, связанным сприменением удобрений.

В работе использованыпроизводственные данные РязанскогоОбластного управления статистики поурожайности основныхсельскохозяйственных культур, дозвносимых удобрений, обеспеченностипахотных почв элементами питания за разныеинтервалы времени.

Для статистическойобработки экспериментальных данныхметодами дисперсионного, корреляционного,регрессионного и других видовстатистического анализа использованыпрограммные комплексы «STATISTICA» и «MATHСAD».

Расчетэколого-экономической устойчивостипродукционного процесса.Устойчивость продукционного процессапредлагаем оценивать коэффициентами,численно определяемыми в условныхединицах. Коэффициент устойчивости можнорассчитать следующим образом:

Ку = Ун.г/У,(4)

где Ку – коэффициентустойчивости; Ун.г. – урожайность внеблагоприятный год; У = Уб.г.–Ун.г. – разница в урожайности вблагоприятный год (Уб.г.) и неблагоприятный(Ун.г.). Чем больше значение Ку, тем вышеустойчивость. В устойчивостипродукционного процесса должныприсутствовать экономическая иэкологическая оценки, отражающиеминимальный эколого-экономическийуровень стабильности. Для этого мы ввелипонятие “коэффициентэколого-экономической устойчивости”(Кээу), который можно рассчитывать последующим формулам:

Кээу(1) = (Угтк0,5-0,7 –Уэц)/(Уэц–Угтк <0,5); (5)

Кээу(2) = (Угтк0,5-0,7 –Уэц)/(Угтк >1,0–Уэц);(6)

где Кээу – коэффициент эколого-экономическойустойчивости;

Уэц – нижний порог экономическицелесообразной урожайности;

Угтк0,5-0,7, Угтк >1,0, Угтк <0,5 –соответственно урожайность в засушливый,оптимальный и сухой годы. Подставивзначения урожайности, полученные вварианте без удобрения, в уравнениязависимости продуктивности от ГТК,выведенные для удобренного фона, мыкалькулировали теоретическую урожайность,названную как “урожайностьтрансформированная” (УТР). где УТР –трансформированная урожайность вэкспериментальных вариантах; ТУ(Ki) – теоретическаяурожайность на контроле, полученные вварианте без удобрений и вариантах судобрениями при некотором значении ГТК (i);C(Ei) и C(Ki) –свободные члены в уравнениях зависимостипродуктивности зерна от ГТК наэкспериментальных (фон РК, фон РК + Nаа) иконтрольном вариантах; Вo (Еi) и Вo(Ki) – коэффициенты вуравнении для экспериментальных иконтрольного вариантов. Если ТУ(Кi) < C(Ei),то УТР = C(Ei). На основании уравнения 7рассчитали трансформированныйкоэффициент устойчивости (ТКУ):

ТКУ = (У(Еi)–ТУ(Ki))/(УТР(Е0,5)–УТР(Еi<0,5)),(8)

где ТКУ –трансформированный коэффициентустойчивости; У(Еi) – фактическая и (или) урожайность,определенная по уравнениям регрессии, принекотором значении ГТК. Разница УТР вчислителе формулы 8 отражает величинуотклика на возмущающий фактор – почвенную засуху,задаваемый величиной разницы У(Еi)–ТУ(Ki). Наибольшимкрайним значением ГТК может быть единица (внашем случае 0,5).

РЕЗУЛЬТАТЫИССЛЕДОВАНИЙ

2. Оценка засушливыхусловий и устойчивости

продукционногопроцесса

Наибольшая вероятностьнегативного проявления почвенной засухинаблюдается в весеннее время, т.е. вначальные периоды развития яровых культур.В этот период в регионе осадков в среднемвыпадает около 43 мм. Однако изменения впогодной обстановке, произошедшие запоследние 20 лет, свидетельствуют онеобходимости пересмотрасреднемноголетнего значения в сторону егоуменьшения: в 7 случаях из 21 количествоосадков составило меньше 20 мм (33,0%), среднеезначение __ 34мм, в то время как за длительный период1942-1981 гг. это было в 3 случаях из 40 (7,5%). За1942-1981 гг. количество лет с осадками меньше 43мм (среднестатистическое значение)составило 21, за 1982-2002 гг. –16. На усиление засушливостиклимата в последнее время указываетэкспоненциальное выравнивание майскихосадков: за 60-ти летний период уравнениетренда имеет вид: Y = 52,0-0,3X.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»