Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы

Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при контроле эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава (т.е. с отсутствием верхнего плодородного слоя, вследствие проведения строительных или ремонтных работ), осуществляемой с помощью торфа, представляющего из себя природное образование и содержащего в своем составе негумифицированные растительные остатки, перегной, минеральные включения и микроорганизмы, приводящие к восстановлению их плодородия с участием фермента дегидрогеназы в соответствующих биохимических процессах.

Известен способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв методом визуализации в полевых условиях, включающим внесение в почвы торфа и наблюдение за восстановлением их плодородия (О.П.Андреев, Г.П.Ставкин, И.Л.Левинзон, И.Б.Перепелкин, С.А.Лобастова. Защита и восстановление земель и ландшафтов Крайнего Севера при добыче газа // Экология и промышленность России. - 2003. - Июнь. - С.4-9).

Недостатками известного способа являются использование торфа без учета гранулометрического состава нарушенных тундровых почв Крайнего Севера, а также многолетнее наблюдение (в течение 15-20 лет) за эффективностью рекультивации данных почв методом визуализации. В результате отмеченные недостатки не позволяют рационально использовать местный торф в качестве единственного рекультивирующего средства восстановления нарушенных тундровых почв, а также для экспрессного и широкомасштабного контроля их рекультивации.

Наиболее близкими к заявленному способу являются способ контроля создания плодородного слоя на грунте методом визуализации в полевых условиях, включающим его покрытие смесью песка, торфа и других компонентов и наблюдение за произрастанием травяного покрова (Семенцов А.Ю. Применение суперкомпоста ПИКСА для реабилитации городских почв. - М.: ВНИИИА, 2006. - 32 с.).

Существенными недостатками данного способа являются использование торфа без учета гранулометрического состава грунтов, а также многомесячные наблюдения (в течение 12-24 месяцев) за созданием плодородного слоя на грунтах методом визуализации в полевых условиях. В результате отмеченные недостатки не позволяют рационально использовать местный торф в качестве единственного рекультивирующего средства восстановления нарушенных почв, а также для экспрессного и широкомасштабного контроля эффективности их рекультивации.

Целью предлагаемого изобретения является решение технической задачи определения рациональной дозы местного торфа, необходимой для восстановления плодородия нарушенных земель в зависимости от гранулометрического состава нарушенных тундровых почв, а также экспрессного и широкомасштабного контроля эффективности рекультивации с помощью торфа данных почв в динамике методом анализа активности фермента дегидрогеназы.

Данная техническая задача решена благодаря тому, что на первом этапе определяют гранулометрический состав нарушенных почв, например,, пирофосфатным (см. Практикум по почвоведению, М.: Колос, 1980, с.73-87) или любым другим методом. Рациональную дозу торфа в виде соотношения торф: почва выбирают из таблицы в зависимости от гранулометрического состава почв. На втором этапе отбирают пробы торфа (проба №1), нарушенной почвы (проба №2) и нарушенной почвы с добавлением рациональной дозы торфа (проба №3).

Таблица
Рациональные дозы торфа в виде соотношения торф:почва в зависимости от их гранулометрического состава
Классификация почв по грапулометрнческому составу	Содержание физической глины (частицы<0,01 мм), %	Соотношение торф:почва
Песок рыхлый	0-5	1:4
Песок связный	5-10	1:4
Супесь	10-20	1:4÷1:5
Суглинок легкий	20-30	1:5÷1:6
Суглинок средний	30-40	1:6÷1:7
Суглинок тяжелый	40-50	1:7÷1:8
Глина легкая	50-65	1:8÷1:11
Глина средняя	65-80	1:11÷1:20
Глина тяжелая	>80	1:20

В качестве метода анализа используют определение активности фермента дегидрогеназы отобранных проб с применением реактивов - карбоната кальция, водных растворов глюкозы и 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида, насыщенного щелочного раствора пирогаллола и этилового спирта.

При этом о начале рекультивации нарушенной почвы с помощью торфа судят по повышению активности дегидрогеназы пробы №3 относительно пробы №2. Об окончании рекультивации судят по выравниванию активности дегидрогеназы пробы №3 с активностью дегидрогеназы пробы №1.

Способ осуществляют следующим образом. Отбирают несколько вариантов проб, а именно: из торфа (проба №1), нарушенной почвы (проба №2) и нарушенной почвы с добавлением рациональной дозы торфа (проба №3). Пробы для анализа активности дегидрогеназы отбирают в 6-ти кратной повторности, в которых определяют ее активность в динамике не реже чем через каждые 10 суток и в течение не более 40 суток.

Активность дегидрогеназы проб анализируют с помощью модифицированной колбы Эрленмейера (1) с коленчатым отростком (2), изображенной на фиг.1.

С целью анализа активности дегидрогеназы, по 1 г пробы отдельно из каждого вышеназванного варианта помещают в модифицированные колбы Эрленмейера (1), в которые затем последовательно добавляют 0,1 г тонкоизмельченного карбоната кальция, по 1 мл 1%-х водных растворов глюкозы и 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида (а), и все это перемешивают. Далее в коленчатый отросток (2) с помощью шприца вводят насыщенный щелочной раствор пирогаллола (б). Колбы герметизируют и ставят на инкубирование в термостат при 30°С на одни сутки.

После завершения инкубирования проб производят экстракцию образующегося в них 2,3,5-трифенилформазана (вещество красного цвета) с помощью этилового спирта (5 раз по 4 мл). Экстракты каждой пробы объединяют до объема 25 мл и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре (при длине волны Х=490 им). Затем рассчитывают по калибровочному графику (в единицах мкг или мг 2,3,5-трифеплформазана/(г·сут)) количество 2,3,5-трифенилформазана, выражаемое в процентах от контрольного варианта, т.е. торфа и различающееся в различных вариантах, что в результате позволяет судить о начале и окончании рекультивации нарушенной почвы с помощью торфа.

По результатам этих экспериментов, проведенных в динамике не реже чем через 10 суток и в течение не более 40 суток, выявляют начало рекультивации нарушенных тундровых почв с помощью торфа. Оно соответствует повышению активности дегидрогеназы пробы №3 относительно активности дегидрогеназы пробы №2. Окончание рекультивация определяют по моменту выравнивания активности дегидрогеназы пробы №3 с активностью дегидрогеназы торфа (проба №1).

Так, при внесении торфа в нарушенные почвы (связнопесчаного гранулометрического состава) в соотношении 1:4, активность дегидрогеназы за 20 сут возрастала в среднем на 20 и 46% (2 и 4) по сравнению с вариантами без внесения торфа (1 и 3), см. фиг.2.

Заявляемое техническое решение позволяет определить величину рациональной дозы местного торфа, необходимой для проведения рекультивации нарушенных земель в условиях тундры, и произвести экспресс-оценку скорости рекультивации. Как следствие оптимизируются затраты на проведение работ по рекультивации нарушенных земель и снижается брак в работах по рекультивации, связанный с низким качеством контроля методом визуальных наблюдений, выходящим за пределы отрезка времени, когда предоставляется гарантия на выполненные подрядчиком работы по рекультивации.

Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв с учетом гранулометрического состава, включающий внесение торфа в почвы и контроль за восстановлением их плодородия, отличающийся тем, что определяют гранулометрический состав нарушенной почвы, например, пирофосфатным методом и назначают дозы торфа в зависимости от гранулометрического состава почв, затем отбирают пробы торфа - проба №1, нарушенной почвы - проба №2 и нарушенной почвы с добавлением торфа - проба №3, определяют активность фермента дегидрогеназы отобранных проб в динамике не реже чем через каждые 10 суток и в течение не более 40 суток, при этом о начале рекультивации нарушенной почвы с помощью дозы торфа судят по повышению активности дегидрогеназы пробы №3 относительно активности дегидрогеназы пробы №2, а об окончании рекультивации судят по выравниванию активности дегидрогеназы пробы №3 с активностью дегидрогеназы пробы №1.