WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Отдельный раздел посвящен анализу публикаций, рассматривающих методы математического анализа результатов полевых опытов, который свидетельствует о растущей потребности в данных методах исследований. Однако эти публикации единичны, более того, в литературе не представлены подходы, позволяющие интерпретировать совокупность результатов, полученных различными биологическими методами в динамике долговременных полевых экспериментов.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объекты исследования, схема мелкоделяночного эксперимента. Объектами исследования служили почвы, микробные сообщества серой лесной почвы, сеянцы сосны обыкновенной Pinus sylvestris L., выращиваемые в ГБУ «Пригородный учебно-опытный лесхоз».

Для обработки почвы использовали компосты из ОСВ, образующихся на станции очистки сточных вод г. Казани. Компосты готовили в полевых условиях из ОСВ, опилок и торфа в соотношении 1:1:1 (по массе). Первое внесение компоста осуществляли в дозах 30, 60 и 90 т га-1 весной 1999 года. Второе внесение компоста из ОСВ осуществляли весной 2001 года. На половину участков, обработанных в 1999 году, компост вносили повторно в дозах 25, 50 и 75 т га-1 (варианты 25, 50, 75). На вторую половину участков в данную ротацию компост не вносили (варианты 30, 60, 90). Для того, чтобы оценить эффект более высоких доз компоста на новые, необработанные ранее участки, компост вносили в дозах 100, 150, 175 т га-1 (варианты 100, 150, 175). В 2003 году участки были вспаханы и оставались под паром. Третью обработку почвы компостом проводили весной 2004 г. На участки вариантов 30, 60, 90 вносили компост в дозах 30, 45 и 60 т га-1 соответственно. Аналогичное внесение осуществляли на участки вариантов 25, 50 и 75 (30, 45 и 60 т га-1 соответственно). На участки вариантов 100, 150 и 175 компосты не вносили. Все опытные участки были заложены в четырех повторностях и расположены рэндомизированно.

Весной 1999, 2001, 2004 годов участки были засеяны семенами сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. Семена сосны обыкновенной (2 класс, всхожесть 94-95%) высевали сеялкой СКП-6 по 5-строчной схеме. Норма высева – 1,2 г на 1 м строчки. Сеянцы сосны выращивали в течение 2 лет (ротация сеянцев сосны – 2 года), затем сеянцы выкапывали и пересаживали в природные лесные массивы.

Аналитические методы. Характеристики ОСВ, компостов и почв устанавливали в соответствии с методами, указанными в ГОСТ. Влажность определяли как потерю веса после высушивания образца при 1050С в течение 24 ч (ГОСТ 25713-85, 1985). Содержание органического углерода (Сорг) определяли мокрым окислением 0,167 M K2Cr2O7 с последующим титрованием 0,1M (NH4)2Fe(SO4)2 6H2O (ГОСТ 26213-91, 1992). Значения рН определяли потенциометрическим методом в водном (1:1) и солевом 1,0 М KCl (1:25) экстрактах (ГОСТ 26483-85, 1985). Содержание азота (Nобщ) определяли по методу Къельдаля (ГОСТ 26715-85, 1985). Валовое содержание металлов в ОСВ, компостах и почвах определяли после мокрого окисления образца конц. HNO3 и 3% H2O2. Оценку содержания металлов проводили методом атомной абсорбционной спектрометрии на приборе AAnalyst-300 (Perkin-Elmer, Nalwalk, USA; Методические …, 1989).

Определение характеристик сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Учет сеянцев, сохранившихся к осени, и выход стандартных растений проводили в трех средних строчках в конце первого и второго вегетационных сезонов каждой ротации посевов сосны. В конце вегетационного сезона отбирали сеянцы сосны (по 100 штук каждого варианта), очищали от остатков почвы, высушивали, отделяли по корневой шейке надземную часть от корневой и измеряли высоту и биомассу надземной части.

Методы оценки состояния почвенного микробного сообщества. С каждого участка отбирали по пять почвенных образцов с глубины 0 – 10 см методом конверта. Образцы освобождали от корневых остатков, просеивали через сито с диаметром ячеек 2 мм и до начала анализа хранили в бумажных пакетах при 40С.

Определение суммарной микробной биомассы (Смикр) проводили экстракционно-фумигационным методом (ISO 14240-2, 1997). Базальную респираторную активность (Vbasal) почвенного микробного сообщества определяли по количеству выделяемого СО2 титрованием после его поглощения щелочью (Bioassays…, 1995). Метаболический коэффициент (qCO2) рассчитывали как отношение дыхания необогащенной почвы к уровню микробной биомассы (Anderson, Domsch, 1993). Потенциальную активность азотфиксации почвенного микробного сообщества определяли ацетиленовым методом (Методы…, 1991; Гарусов с соавт., 1998). Дегидрогеназную активность почвы определяли методом Ленарда, основанным на колориметрическом измерении формазана (ТТФ), образующегося в результате восстановления 2,3,5- трифенилтетразолий хлорида (ТТХ) (Хазиев, 2005). Уреазную активность определяли методом Галстяна, основанным на колориметрическом определении аммиака реактивом Несслера (Хазиев, 2005).

Статистические методы анализа. Измерение всех параметров проводили не менее чем в трехкратной повторности. Достоверность различий полученных результатов оценивали с использованием коэффициента Стьюдента (Р>0,95). Для имитации результатов экспериментов был применен метод рандомизации (Efron, Tibshirani, 1993, Davison, 1997). Для описания изменений показателей во времени были использованы нелинейные обобщенные аддитивные модели (generalized additive models, GAM) (Hastie, 1990). Для объединения массивов данных в группы применяли кластерный анализ (Айвазян с соавт., 1989). Кластеризацию данных осуществляли методом Варда (Дюран, Оделл, 1977). Для написания программы использовали программный пакет R (R: A language …, 2000).

Глава 3. Результаты и обсуждение

Характеристика ОСВ станции очистки г. Казани и компостов на их основе

Исходные ОСВ и полученные на их основе компосты, применяемые для восстановления качества почв, были охарактеризованы по содержанию органического вещества и металлов (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика осадков сточных вод и компостов компостовна их основе

Показатель

ОСВ для

компоста второго внесения

Компост

(второе внесение)

ГОСТ Р. 17.4.3.07-2001

Directive 86/278/CEE

Сорг, %

41±9

35±6

не менее 20

не менее 30

Nобщ, %

2,6±0,5

1,7±0,3

не менее 0,6

не менее 0,6

рНKCl

6,8±0,2

6,1±0,1

5,5-8,5

5,5-8,5

Влажность, %

80±4

54±4

не более 80

не более 85

Cr, мг кг-1

89±19

67±12

1000

Cd, мг кг-1

23±5

12±2

30

20-40

Ni, мг кг-1

250±53

77±14

400

300-400

Cu, мг кг-1

1311±275

312±45

1500

1000-1750

Pb, мг кг-1

254±15

166±37

500

750-1200

As, мг кг-1

0,41±0,08

0,1±0,02

20

Zn, мг кг-1

2105±442

646±74

3500

2500-4000

Hg, мг кг-1

0,81±0,17

0,2±0,03

15

3

Установлено, что содержание органического вещества (по Сорг) в компостах изменяется в интервале от 27 до 37 %, что соответствует требованиям, предъявляемым ГОСТ 17.4.3.07-2001 (2001). Аналогичные данные о содержании Сорг в компостах, приготовленных из ОСВ, представлены в зарубежной литературе (Ros et al., 2006; Larcheveque et al., 2008; Bastida et al., 2008).

Установлено, что в приготовленных компостах присутствуют металлы. В наибольшем количестве представлены медь и цинк – 158–312 и 520–646 мг кг-1 соответственно. Наименьшим содержанием характеризовались мышьяк и ртуть – 01–0,2 мг кг-1. Сравнение содержания металлов в исходных ОСВ и компостах, приготовленных на их основе, показывает, что в компостах их содержание снижается в 1,5–4,2 раза (табл. 1). Такой результат является преимуществом данного метода обработки. Аналогичный эффект отмечен в ряде работ (Ros et al., 2006; Busby et al., 2007; Bastida et al., 2008; Ramirez et al., 2008). Полученные компосты по содержанию металлов соответствуют требованиям ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 (2001) и могут быть использованы в качестве нетрадиционного удобрения. Содержание металлов в полученных нами компостах также соответствует требованиям Директивы стран ЕС 86/278/CEE (1986).

Влияние компостов из ОСВ на качество серой лесной почвы

Содержание Сорг в исходной почве лесного питомника находилось в пределах 0,42 – 0,71%. Почва характеризовалась слабощелочным значением рН (рНН2О 7,6–7,7, рНKCl 7,1 – 7,2). При анализе гранулометрического состава выявлено содержание физической глины в количестве 16%. Соотношение песка, пыли и ила составило 29, 68 и 3%. Совокупность полученных результатов позволила отнести почву к песчано-пылеватой супеси. Анализ содержания металлов в почве лесного питомника показал, что их значения не превышают установленных нормативов (ГН 2.1.7.2041-06).

Первое внесение компоста не привело к достоверному увеличению содержания металлов в почве. При втором внесении компоста обнаружено увеличение в образцах ряда вариантов содержания Cd, Cr, Cu и Pb относительно почв необработанных участков в 1,8–2,7, 1,1–2,4, 1,7–2,5 и 1,1–2,5 раз соответственно. Анализ содержания металлов в почве после третьего внесения компоста из ОСВ показал, что увеличение их содержания по сравнению с контрольным вариантом обнаружено в некоторых вариантах в случае кадмия (1,2–2,0 раз), хрома (1,1–2,0 раз), меди (1,1–1,4 раз), цинка (1,1–1,4 раз) (табл. 2). В целом необходимо отметить, что содержание ни одного из анализируемых металлов не достигло уровня ПДК, а также значений, установленных в странах ЕС в качестве предельных для почв, обработанных ОСВ (McGrath et al., 1995). Полученные результаты в основном согласуются с данными, представленными в литературе. Так, ряд авторов свидетельствуют о том, что внесение осадков не приводит к накоплению металлов выше ПДК (Минеев 1990; Касатиков с соавт., 1997; Smith, 2008; Delibacak et al., 2009). В то же время в литературе представлены данные как об увеличении содержания металлов в почве выше ПДК (Касатиков с соавт., 1992; Кутукова, Плеханова, 2002; Минеев с соавт., 2003), так и об отсутствии увеличения вовсе (Мерзлая с соавт., 1995; Cornu et al., 2001).

В почвах, обработанных компостом, было также определено содержание органического вещества. К концу второго вегетационного сезона после первого внесения компоста уровень Сорг во всех вариантах опыта снизился практически до уровня контрольного варианта. Во вторую ротацию посевов сосны для тех участков, на которые производилось внесение компоста (варианты 25, 50, 75, 100, 150 и 175), обнаружено увеличение содержания Сорг в почве, прямо пропорциональное дозе внесения. В образцах почв, отобранных на участках с внесением компоста в 1999 году (варианты 30, 60 и 90), содержание Сорг находилось на уровне контрольного варианта. При оценке содержания Сорг после третьего внесения компоста установлено, что на участках вариантов 25, 50, 75, 30, 60 и 90 его уровень оказался выше по сравнению с контрольным вариантом, на который компост не вносили (табл. 2). В то же время на участках, где компост не вносили (вариант 100, 150 и 175), содержание органического вещества оказалось незначительно выше контрольного варианта. В целом полученные результаты согласуются с данными, представленными в литературе о том, что внесение ОСВ способствует увеличению содержания органического вещества почв (Касатиков с соавт., 1999; Кутукова, Плеханова 2002; Минеев с соавт., 2003; Ros et al., 2006; Enwall et al., 2007).

Таблица 2

Содержание органического вещества (Сорг, %) и металлов (мг кг-1) в почвах

при третьем внесении компоста

Вариант

Сорг, %

Металлы

Cd

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






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