ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ НА ЭМИССИЮ CO2 В ЧЕРНОЗЕМЕ, ЗАГРЯЗНЕННОМ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ, В УСЛОВИЯХ ЛИЗИМЕТРИЧЕСКОГО ОПЫТА

© 2009 г. Ю.А. Мажайский, О.В. Черникова, И.Ю. Давыдова

ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (Мещерский филиал)

При разложении органического вещества почвы выделяется углекислый газ (CO2).
Как известно, эмиссия CO2 в основном зависит от почвенных микроорганизмов, поэтому может служить показателем биологической активности почвы (Макаров, 1988).
Тяжелые металлы (ТМ), как один из техногенных факторов, обладают ингибирующим действием в отношении почвенных микроорганизмов.
В соответствии с проведенными ранее исследованиями было установлено, что выбросы Рязанской ГРЭС приводят к превышению ПДК валовых форм ТМ в почве, в том числе свинца - на 56 %, а это, в свою очередь, обусловливает изменение общей биомассы, структуры почвенного микробного сообщества, его состава и видового разнообразия (Мажай-
ский, 2001).
В этой связи, является актуальным вопрос о возможности реабилитации загрязненных ТМ почв при использовании разных систем удобрений. Показателем уровня восстановления почвы может служить её биологическая активность, определенная по величине эмиссии CO2.
Для оценки последействия систем удобрений в условиях лизиметрического опыта на микробиальное разложение органического вещества в горизонте А оподзоленного чернозема при совместном загрязнении Zn, Cu, Pb, Cd были проведены исследования по изучению актуальной эмиссии CO2.
Для опыта были использованы соли Zn(CH3COO)2'2H2O; CUSO4 5H2O; Pb(CH3COO)2; CdSO4. В лизиметрическом опыте был смоделирован повышенный уровень загрязнения ТМ (Pb - 40 мг/кг почвы; Cd - 0,6 мг/кг почвы; Zn - 110 мг/кг почвы; Cu - 90 мг/кг почвы).
Схема систем удобрений представлена в таблице 1.

Дозы извести (CaCO3) были расчитаны по двойной гидролитической кислотности почвы.
Основные физико-химические свойства почвы, определенные до и после загрязнения ТМ, внесения удобрений, известкования и поливов в лизиметрах, представлены в таблице 2.
Под влиянием известкования улучшились экологические свойства почвы: степень кислотности изменилась от слабокислой до близкой к нейтральной (рН - от 5,1 - 6,2 до 6,4 -6,8), гидролитическая кислотность (Нг) уменьшилась от 1,6 - 5,0 до 0,80 - 1,78 мг-экв/100г, сумма обменных оснований и степень насыщенности почвы (S и V) повысилась от 11,1- 15,3 до 19,5 - 25,5 мг-экв/100г и от 76 - 91% до 92 - 93%, соответственно.

Для определения актуальной эмиссии CO2 в черноземе после выполненных реабилитационных мероприятий навеску свежей просеянной (2 мм) почвы (5 г) помещали в пени-циллиновые флаконы, герметично закрывали резиновыми пробками и инкубировали в течение суток при температуре 28° С.
Анализ газа (CO2) проводили на газовом хроматографе "М-3700" с детектором по теплопроводности. Длина колонки - 3 м, диаметр - 3 мм, наполнитель Полисорб-1, температура испарителя - 30° С, температура катарометра - 100° С, измерительных элементов - 150° С, сила тока 148 мА, расход газа-носителя (гелия) - 30 мл/мин. Эмиссию углекислого газа выражали в мкмоль С02/г час. Определение активности дыхания проводили в 5-кратной повторности по соответствующей методике (Степанов, Лысак, 2002).
Результаты исследований эмиссии С02 в почве приведены в таблице 3.

Проведенные исследования показали, что в условиях загрязнения почвы ТМ после известкования, поливов и применения данных систем удобрений математически достоверные различия в значениях актуальной эмиссии СО2 между вариантами отсутствуют, за исключением варианта N1P2K1.
Как видно из таблицы 3, только вариант N1P2K1 с М= 7,43±0,25 статистически достоверно отличается от других вариантов.
Следовательно, в изученной схеме лизиметрического опыта негативное последствие загрязнения ТМ на биологическую активность почвы наблюдается при недостатке минерального фосфора и отсутствии органических удобрений. Наличие фосфора обусловливает эвтрофикацию среды почвы. Органические удобрения - дополнительный источник СО2, фосфора и микроорганизмов.
Это обстоятельство позволяет заключить, что для реабилитации загрязненного ТМ чернозема можно рекомендовать внесение минерального фосфора в дозе, свыше 120 мг/кг почвы. При меньшем количестве вносимого минерального фосфора (например, 60 мг/кг почвы) целесообразно применять навоз КРС в дозе 100 т/га.

Литература

Макаров Б.Н. Газовый режим почвы. М.: Агропромиздат, 1988. С. 12-22.
Мажайский Ю.А. Экологические факторы регулирования водного режима почв в условиях техногенного загрязнения агроландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 2001. 227 с.
Степанов А. Л., Лысак Л.В. Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии. М.: МАКС Пресс, 2002.
88 с.