На правах рукописи

ДУРИХИНА Наталья Викторовна

Биологическая активность дерново-подзолистой почвы при использовании осадков сточных вод

Специальность 03.00.07 - микробиология

06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва-2007

Работа выполнена на кафедрах биологии почв и агроинформатики факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор М.М.Умаров

доктор биологических наук, профессор Е.П.Пахненко

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор А.Н.Лихачев

Доктор биологических наук, профессор В.И.Никитишен

Ведущая организация: ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт информатизации агрономии и экологии (ВНИИ) «Агроэкоинформ»

Защита диссертации состоится ………………. 2007 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании Диссертационного совета К.501.001.05 при МГУ имени М.В. Ломоносова

по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, факультет почвоведения, ауд. М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан ……………………2007 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу:

119991, Москва, ГСП-1, МГУ имени М.В.Ломоносова, факультет почвоведения, Учёный совет.

Учёный секретарь Диссертационного совета,

доктор биологических наук,

профессор Г.М. Зенова

Актуальность темы. Рост городов и развитие экономики сопровождаются увеличением объемов коммунальных и промышленных сточных вод и их осадков (ОСВ), которые всё чаще рассматриваются как нетрадиционный дешёвый источник азота, фосфора и микроэлементов для агроценозов. Перспективность использования ОСВ в качестве удобрений следует в первую очередь из того, что по содержанию тяжелых металлов и других токсикантов они, как правило, удовлетворяют экологическим требованиям, в том числе и международным. В Российской Федерации расчетный объем выхода сухого ОСВ оценивается ориентировочно в 2,6 млн. т в год, из которых не менее одной трети может быть использовано в растениеводстве в качестве удобрения (Мерзлая и др., 2001; Курганова, 2002; Минеев и др., 2003). Однако из этого количества ОСВ пока применяется лишь небольшая часть, что объясняется рядом причин, главной из которых является отсутствие у потребителя сведений об удобрительной ценности и особенностях их применения. В то же время показано, что при соблюдении научно-обоснованной технологии применения ОСВ под кормовые культуры не происходит ухудшения химического и санитарного состояния почвы и снижения качества получаемой продукции (Мерзлая и др., 2003). Как известно, биологические процессы в почвах не только определяют большинство их важнейших экологических функций, но и формируют условия получения полноценной и безопасной растительной продукции. Показатели состояния почвенных микроорганизмов и интенсивность осуществляемых ими процессов трансформации азота, углерода и других биофильных элементов в почвах широко используются в качестве критерия устойчивости функционирования агроэкосистем и при оценке их природно-ресурсного потенциала (Устойчивое развитие агроландшафтов, 2000; Деградация и охрана почв, 2002). Однако таких данных практически нет для оценки действия и последействия ОСВ, а так же эффективности агротехнологий их утилизации. Более того, до настоящего времени однозначно не решен принципиальный вопрос о критериях и параметрах использования ОСВ, различающихся по предварительной очистке, условиям и срокам хранения, а также компостов на их основе.

Целью работы была характеристика состояния микробного комплекса и интенсивности процессов микробной трансформации азота и углерода в дерново-подзолистой почве при использовании компостов на основе различных ОСВ г. Москвы, а также эколого-агрохимическая оценка их действия в качестве удобрения.

Задачи исследования:

1. Определить потенциальную активность азотфиксации и денитрификации, эмиссию СО₂ и СН₄ в дерново-подзолистой почве при внесении компостов на основе ОСВ в качестве органических удобрений.

2. Определить микробную биомассу, общую численность и структуру микробного комплекса дерново-подзолистой почвы при внесении компостов на основе ОСВ.

3. Изучить функциональное разнообразие микробных комплексов дерново-подзолистой почвы при внесении различных доз навоза и компостов на основе ОСВ.

4. Изучить влияние компостов на основе различных ОСВ на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы.

5. Оценить влияние компостов на основе ОСВ разного химического состава на урожай и качество сельскохозяйственной продукции.

Научная новизна. Проведена комплексная агроэкологическая оценка влияния различных доз компостов на основе партий ОСВ г. Москвы, различающихся по своим характеристикам (составу, технологиям хранения и внесения) на биологическую активность дерново-подзолистой почвы. Показано, что при нормированном использовании ОСВ не происходит нарушения процессов микробной трансформации азота и углерода, изменения структуры микробного комплекса дерново-подзолистой почвы. Тем не менее, анализ спектра потребляемых субстратов микробными сообществами и расчет коэффициента устойчивости показал значительные изменения целостности системы в почве при внесении высоких доз компостов (35 т/га) на основе ОСВ.

Использование компоста из свежего ОСВ и компоста из ОСВ длительного срока хранения, а так же навоза КРС оказывает достоверное положительное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. При их внесении содержание кислоторастворимых форм тяжелых металлов в почве сохраняется ниже ПДК.

Практическая значимость. Для оценки возможности использования компостов на основе ОСВ в сельском хозяйстве и оценки последствия их применения был использован комплексный подход, включающий определение биоразнообразия и биологической активности почв, как наиболее информативные показатели. Полученные данные не позволяют однозначно рекомендовать высокие дозы различных видов компостов на основе ОСВ г. Москвы в качестве нетрадиционных органических удобрений в сельском хозяйстве.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на VIII Международной конференции по фундаментальным наукам «Ломоносов-2001» (Москва, МГУ, 2001), научно-технической конференции «Природообустройство сельскохозяйственных территорий» (Москва, 2001), Международной научной конференции «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пущино, 2001), а так же на заседании кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ.

Объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы. Материалы диссертации изложены на … страницах машинописного текста, содержат …. рисунков, ….. таблиц. Список литературы включает … источников, из них … зарубежные.

Автор выражает глубокую признательность за ценные консультации и помощь в работе д.б.н. Г.Е.Мерзлой, д.б.н. Е.В.Кургановой, к.б.н. Н.В.Костиной, к.б.н. Л.В.Лысак.