Денисова Татьяна Викторовна

Вид материала

4.3. Дыхание почвы и скорость разложения мочевины
4.4. Изменение фитотоксических свойств почв
Таким образом
Глава 5. Динамика восстановления биологических свойств чернозема обыкновенного после воздействия гамма-излучения

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4.3. Дыхание почвы и скорость разложения мочевины

Полученные нами результаты показали отсутствие достоверного влияния гамма-излучения на интенсивность выделения из почвы углекислого газа. Другие авторы (Stotzky, Mortensen, 1959) при облучении почвы дозами до 2,5 КГр также не обнаружили достоверных отличий в продукции почвой CO₂. В следующем эксперименте мы использовали модифицированную методику А.Ш. Галстяна, которая направлена на создание оптимальных условий для микроорганизмов (в качестве субстрата использован раствор глюкозы). В этом случае гамма-излучение оказало подавляющее воздействие на дыхание почвы. С увеличением дозы γ-излучения интенсивность дыхания снижалась на 17, 30, 48 и 47% (p<0,001) соответственно. Таким образом, дыхание, определяемое по модифицированной методике, является более информативным показателем влияния гамма-излучения на биологическую активность чернозема. Гамма-излучение не оказало достоверного влияния на скорость разложения мочевины.

4.4. Изменение фитотоксических свойств почв

Достоверное подавляющее воздействие гамма-излучения, при прорастании тест-объектов (пшеница, редис) на облученной почве, обнаружено на длину корней. Чем больше доза гамма-излучения, тем отмечалось бóльшее подавляющее воздействие (особенно для пшеницы). Показатели прорастания семян: всхожесть, энергия, дружность и скорость прорастания и показатели интенсивности начального роста: длина побегов, сухая фитомасса оказались малочувствительными и неинформативными.

Таким образом, при исследовании влияния ионизирующего излучения на биологические свойства чернозема обыкновенного установлены следующие закономерности. Гамма-излучение оказало подавляющее воздействие на биологические свойства чернозема, в особенности на микрофлору. Наиболее чувствительными оказались микромицеты, бактерии разных групп – более устойчивы к облучению. По степени радиочувствительности к γ-излучению исследованные микроорганизмы чернозема образовали ряд: микромицеты>бактерии-аммонификаторы >спорообразующие бактерии>бактерии-амилолитики >бактерии рода Azotobacter. Ферменты чернозема в целом более устойчивы к гамма-излучению, чем микрофлора. Однако, различные ферменты отличаются по радиорезистентности: дегидрогеназа чувствительнее, чем каталаза. По степени устойчивости ферменты образовали ряд: каталаза>инвертаза>дегидрогеназа. Гамма-излучение не повлияло на содержание гумуса и скорость разложения мочевины в почве, на показатели фитотоксичности: длина побегов, фитомасса, всхожесть, дружность, энергия и скорость прорастания семян тест-объектов. Рентгеновское излучение оказало стимулирующее влияние на спорообразующие бактерии, бактерии-аммонификаторы и активность каталазы.

Глава 5. Динамика восстановления биологических свойств чернозема обыкновенного после воздействия

гамма-излучения

5.1. Изменение численности микрофлоры

Для аммонифицирующих бактерий не отмечено однозначной закономерности изменения численности в зависимости от доз облучения и сроков инкубации (рис. 7). На 3-и сутки во всех вариантах (кроме варианта с дозой 10 КГр) наблюдали восстановление численности КОЕ, особенно ярко это проявилось в варианте с максимальной дозой воздействия 20 КГр, где численность бактерий практически достигла уровня контроля.

Через 30 суток в варианте с дозой 5 КГр обилие бактерий достигло уровня контроля, а в варианте с дозой 20 КГр – даже несколько превысило. Особенность воздействия дозы 10 КГр состояла в том, что численность бактерий через 3, 30 и 90 суток инкубации находилась практически на одном уровне и составила 12, 12 и 13% (p<0,01), а через 180 суток составила 38% (p<0,01) от контроля соответственно.

В целом в модельных экспериментах по восстановлению облученной почвы поведение бактерий-аммонификаторов сходно в вариантах с дозами 1 и 10 КГр; 5 и 20 КГр (Денисова, Казеев, 2008).

Рис. 7. Изменение численности бактерий-аммонификаторов чернозема под влиянием γ-излучения (цифры у кривых в КГр) и через 3-180 суток после воздействия

К 90-м суткам – вновь падение численности, причем, чем больше доза – тем сильнее эффект. Возможно, это объясняется таким явлением как осцилляции - колебательная форма существования и развития микробного сообщества. Помимо более или менее регулярных циклов, среди популяций разного организменного уровня, включая почвенные микробные популяции, встречаются нерегулярные осцилляции, или флуктуации (Семенов, 2001). Возможно также, что толерантные микробы дают вспышку численности за счет питания лизированными клетками погибших, менее устойчивых микроорганизмов. Такой эффект активизации микробиологических процессов в почве и усиления интенсивности дыхания при увлажнении высушенных образцов был отмечен ранее (Кудеяров и др., 1995).

В начальные сроки после облучения почвы (3 и 30 суток) не наблюдалось существенных изменений численности спорообразующих бактерий (рис. 8).

Считается (Сафиязов, 1971), что спорообразующие бактерии являются наиболее устойчивой группой микроорганизмов к ионизирующему излучению. Через 90 дней, их численность в вариантах с дозами 1 и 5 КГр резко превысила контрольные значения на 197% (p<0,001) и 87% (p<0,05) соответственно. Из всех наблюдаемых групп почвенной микрофлоры лишь эти бактерии, пусть и спустя 90 дней, восстановили и даже превысили контрольные значения. В то же время при высоких уровнях воздействия (дозы 10 и 20 КГр) и через 180 суток численность бактерий остается на уровне облучения.

Рис. 8. Изменение численности спорообразующих бактерий чернозема под влиянием γ-излучения (цифры у кривых – КГр) и через 3–180 сут. после воздействия

Микромицеты – наиболее чувствительная группа микроорганизмов к γ-излучению. Их обилие оставалась значительно ниже контроля для всех вариантов и сроков инкубации после облучения почвы. Под влиянием доз 5, 10 и 20 КГр на всех сроках инкубации оно было ниже контроля на 60% и больше (рис. 9).

Рис. 9. Изменение обилия микромицетов чернозема под влиянием

γ-излучения (цифры у кривых в КГр) и через 3-180 суток после воздействия

В вариантах с дозами 1 и 5 КГр через 30 и 90 суток можно наблюдать незначительное «восстановление» обилия грибов. Однако обилие микромицетов в этих вариантах скорее не изменяется, поскольку, через 30-90 суток происходит снижение обилия грибов в контроле от 28,941,19 до 15,200,66 тыс/г. Доза 20 КГр оказала наибольшее подавляющее воздействие на микромицеты. Через 3, 30 и 90 суток инкубации обилие грибов составляло 0,1; 2 и 4% (p<0,001) от контроля соответственно, но через 180 суток инкубации наблюдали резкий скачек – до 42% (p<0,01) от контроля.

Для азотфиксирующих бактерий р. Azotobacter отмечена сильная отрицательная корреляция между их обилием и дозами воздействия (r = –0,91; –0,93; –0,93; –0,92 (p<0,05). Доза 20 КГр для азотфиксаторов является летальной, и даже через 180 суток инкубирования они не развиваются (рис. 10).

В почвенных образцах, подвергнутых воздействию γ-излучения дозой 10 КГр обилие азотфиксирующих бактерий остается практически одинаковым для всех сроков инкубации и составляет 10-14% (p<0,001) от контроля. При облучении дозами 1 и 5 КГр обилие этих бактерий после инкубирования находится на уровне контроля.