научная статья по теме ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНО-ГУМУСОВЫХ ПРЕПАРАТОВ В ЦЕЛЯХ РЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНО-ГУМУСОВЫХ ПРЕПАРАТОВ В ЦЕЛЯХ РЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 5, с. 580-583

БИОЛОГИЯ ПОЧВ

УДК 631.46

ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНО-ГУМУСОВЫХ ПРЕПАРАТОВ В ЦЕЛЯХ РЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДИЗЕЛЬНЫМ ТОПЛИВОМ

© 2014 г. Е. Н. Козлова, А. Л. Степанов, Л. В. Лысак

Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы

e-mail: sowest88@yandex.ru Поступила в редакцию 09.10.2013 г.

Изучено действие бактериально-гумусовых препаратов на биологическую активность почв, загрязненных дизельным топливом. Влияние препаратов оценивалось по интенсивности эмиссии СО2 из почвы, общей численности бактерий и структуре сапротрофного бактериального комплекса. Показана способность бактериально-гумусовых препаратов усиливать биологическую активность загрязненных почв. Установлена возможность поддержания целевых популяций бактерий в почве в течение не менее двух месяцев.

Ключевые слова: бактериально-гумусовые препараты, динамика численности, структура бактериального комплекса, интенсивность дыхания, ремедиация почв.

Б01: 10.7868/80032180X14050104

ВВЕДЕНИЕ

Развитие нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а также неизменный рост автомобильных перевозок неизбежно сопровождаются загрязнением окружающей среды. Вредные соединения накапливаются в почве, что делает невозможным нормальный рост и развитие растений. Очевидна необходимость проведения мероприятий по ремедиации загрязненных почв. Известна способность гуминовых кислот проявлять защитные свойства по отношению к почвенным микроорганизмам и растениям [2, 4, 7]. По этой причине широко распространено использование препаратов гуминовых кислот в целях ремедиации почв. Для очищения почв от токсичных соединений органической природы также применяются препараты бактериальных культур, способных разлагать углеводороды нефти, ксенобиотики [1] и синтезировать физиологически активные вещества, стимулирующие рост растений [3]. Существенный недостаток бактериальных препаратов — непродолжительный срок хранения и быстрая элиминация аборигенным микробным сообществом после внесения в почву. Данная проблема решается в случае использования бактериальных препаратов на основе гуми-новых кислот (бактериально-гумусовых препаратов). Ранее показано, что микроорганизмы способны сохранять жизнеспособность в составе

бактериально-гумусовых препаратов не менее года [8].

Целью работы было исследование влияния бактериально-гумусового препарата на биологическую активность почв, загрязненных нефтепродуктами.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Изучались свойства бактериально-гумусового препарата на основе гуминовых кислот бурого угля "Гумигель" (фирма "Агросинтез"), представляющего собой коллоидный гель гумата калия темно-коричневого цвета с рН = 7.0, плотностью раствора 1.1 г/см3, массовой долей гумата 5%. Препарат гуминовой кислоты обогащали смесью бактерий родов Rhodococcus и Pseudomonas, а также комплексом микроорганизмов, выделенным из перегнойно-глеевой почвы (ОУПЭЦ "Чашнико-во"), содержащим бактерий родов Bacillus, Arthro-bacter, Rhodococcus, Pseudomonas, Cytophaga, Myxococcus, Aquaspirillum. Титр бактерий в растворе гумата составлял 109 кл./мл геля.

Для изучения действия бактериально-гумусовых препаратов на биологическую активность почв проводили модельные опыты в сосудах объемом 5 л. Для опытов использовали грунт, представляющий собой смесь супеси (90%) и дерново-подзолистой почвы (10%). В качестве загрязнителя вносили дизельное топливо в концентрациях

ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНО-ГУМУСОВЫХ ПРЕПАРАТОВ

581

I

мкмоль CO2/r в час 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

II

В

млрд кл./г 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

5 1

1 U- М- Ш4

2 5 Месяц

мкмоль CO2/r в час 1.0

1.2 1.0 0.8 I 0.6 0.4 0.2 0

I

0.8 0.6 0.4 0.2

0

12 3 4

12 3 4

млрд кл./г

Рис. 1. Влияние бактериально-гумусовых препаратов на интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов (I) и общую численность бактерий в почве (II). Обозначения: 1 — почва, 2 — почва с гуминовой кислотой, 3 — почва с гуминовой кислотой и чистыми культурами бактерий, 4 — почва с гуминовой кислотой и комплексом почвенных микроорганизмов.

2 и 4% в следующих вариантах опыта: 1) почва; 2) почва с внесением препарата гуминовой кислоты ("Агросинтез"); 3) почва с внесением препарата гуминовой кислоты и бактериальных культур (Rhodococcus, Pseudomonas); 4) почва с внесением препарата гуминовой кислоты и почвенного комплекса микроорганизмов.

В качестве контроля использовали грунт без внесения дизельного топлива.

Влияние бактериально-гумусовых препаратов на биологическую активность почв оценивали по изменению общей численности бактерий и интенсивности дыхания почвенных микроорганизмов. Также исследовали структуру сапротрофного бактериального комплекса.

Определение общей численности микроорганизмов в почве проводили методом люминесцентной микроскопии при окрашивании акридином оранжевым [6].

Интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов оценивали методом газовой хроматографии (хроматограф московского опытного завода "Хроматограф", модель 3700, длина колонки 3.2 м, наполнитель — "Полисорб 1", температура термостата 40°С, сила тока катарометра — 150 мА, газ носитель — гелий, скорость расхода газа-носителя — 30 мл/мин).

Оценку структуры сапротрофного бактериального комплекса проводили методом посева на агаризованную глюкозо-пептонно-дрожжевую среду [5]. Посевы проводили стандартным способом из тысячного, десятитысячного разведений в пятикратной повторности после предварительной обработки на ультразвуковом диспергаторе

1.4 г 2.0

1.2 1.0 1.5

II 0.8 0.6 1 1.0

0.4 I I I 0.5

0.2

0 1 1 1 -1 0

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

5 4

3 2 1

0

I

1234

1234

12 3 4

■ 2% 4%

12 3 4

Рис. 2. Влияние бактериально-гумусовых препаратов на интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов (I) и на общую численность бактерий (II) при 2- и 4%-ном загрязнении дизельным топливом в течение первого (А), второго (Б) и пятого (В) месяцев. Обозначения здесь и на рис. 3: 1 — почва с дизельным топливом, 2 — почва с дизельным топливом и гуминовой кислотой, 3 — почва с дизельным топливом и гу-миновой кислотой с чистыми культурами бактерий, 4 — почва с дизельным топливом и гуминовой кислотой с комплексом почвенных микроорганизмов.

УЗДН-1 (22 кГц; 0.44 А; 2 мин) [6]. Для ингибиро-вания развития грибов в среду добавляли 50 мг нистатина на 0.5 л среды. Характеристику структуры сапротрофного бактериального комплекса осуществляли при помощи показателя относительного обилия определяемых родов бактерий по градациям: доминанты — более 30% от общего числа бактерий, учитываемых на использованной среде; субдоминанты — 20—30%; группа среднего обилия — 10—20%; минорные компоненты — менее 10%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Как показали исследования, внесение в незагрязненную почву препарата только гуминовых кислот и гуминовых кислот, обогащенных бактериями, не оказывало существенного воздействия на интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов (рис. 1, I). Аналогичные данные получены для показателей общей численности бактерий (рис. 1, II).

1

582

КОЗЛОВА и др.

%

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

I I п

16

12

0

I

1

3 4 ■ 1 месяц

1 2

2 месяца

Рис. 3. Изменение доли бактерий рода Rhodococcus (А) и Pseudomonas (Б) в сапротрофном бактериальном комплексе почвы.

В случае загрязнения почвы дизельным топливом в первый месяц постановки опыта отчетливо видно преобладание интенсивности эмиссии СО2 в вариантах внесения гуминовых кислот с комплексом почвенных микроорганизмов (рис. 2, I, А). Это относится как к 2-, так и к 4%-ому загрязнению дизельным топливом. В последующие месяцы происходит снижение интенсивности дыхания микроорганизмов, что может быть связано с уменьшением содержания доступного организмам органического вещества (рис. 2, I, Б, В). При этом наибольшее уменьшение эмиссии СО2 произошло в варианте внесения в загрязненную почву гуминовых кислот с комплексом почвенных микроорганизмов.

Общая численность микроорганизмов в исследуемых образцах изменялась следующим об-

разом. В начале эксперимента наибольшая численность бактерий наблюдалась в вариантах внесения в загрязненную почву гуминовых кислот с комплексом почвенных микроорганизмов, что совпадает с данными по эмиссии СО2 и может быть связано с большей приспособленностью бактерий в составе бактериально-гумусовых препаратов к условиям обитания в почве. При этом численность микроорганизмов находится в обратной зависимости от концентрации нефтепродуктов в почве (рис. 2, II, А). В следующие месяцы количество микроорганизмов возрастает (рис. 2, II, Б, В). При этом численность становится примерно одинаковой как при 2-, так и 4%-ном загрязнении. Это можно объяснить развитием микроорганизмов за счет потребления добавленного субстрата (дизельного топлива).

Изменения структуры сапротрофного бактериального комплекса (таблица) оказалось удобным проследить на примере бактерий родов Rhodococcus и Pseudomonas, наиболее интересных в практическом отношении, поскольку они известны как активные деструкторы нефтепродуктов. Так, в первый месяц опыта доля бактерий рода Rhodococcus была наименьшей в контрольной загрязненной почве и наибольшей в варианте внесения в загрязненную почву гуминовых кислот с комплексом почвенных микроорганизмов (рис. 3, А). Это связано с высоким содержанием в последнем варианте бактерий в активном состоянии, которые быстро развиваются, разлагая углеводороды дизельного топлива, что согласуется с показателем интенсивности дыхания почвенных микроорганизмов. На второй месяц доля бактерий рода Rhodococcus возросла, оставаясь при этом наибольшей в случае внесения в загрязнен-

8

4

1

4

Изменение структуры сапротрофного бактериального комплекса почвы, загрязненной дизельным топливом (1 мес./2 мес.)

Вариант опыта Доминанты Субдоминанты Группа среднего обилия

1 Cytophaga/Arthro-bacter Arthrobacter/ Rhodococcus Myxococcus, Rhodococcus/—

2 Arthrobacter/Arthro-bacter —/Rhodococcus Rhodococcus, Cytopha-ga/Cytophaga

3 Arthrobacter/Arthro-bacter Rhodococ-cus/Rhodococcus Pseudomonas/—

4 Arthrobacter, Rhodo-coccus/Rhodococcus —/Arthrobacter Cytophaga/ Strept

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком