Використання біологічних тестів для оцінки впливу мінеральних добрив на агроекосистему

Оцінювати різні біотести щодо мінеральних добрив доцільно виходячи з того, що потенційний негативний вплив МД може полягати у привнесені БАЕ у ґрунтову систему і педохімічно активному впливі на неї - зміні реакції ґрунтового середовища.

Важливим показником рівня небезпечності мінеральних добрив може бути дія на ґрунтову біоту (зміна загальної кількості мезофауни, сапрофітної мікрофлори, активність протікання біохімічних процесів тощо). З усіх біотичних компонентів ґрунту мікробна спільнота найчутливіша до змін екологічної ситуації під час сільськогосподарської діяльності. У відповідь на антропогенне навантаження мікробна спільнота змінюється структурно-функціонально, що виражається у послідовній зміні чотирьох адаптивних зон. У першій зоні (зона гомеостазу), яка характерна для низького рівня навантаження, відбуваються зміни загальної біомаси мікробної спільноти при постійному складі та організації. Середні рівні навантаження спричиняють зміни в організації мікробної спільноти у вигляді перерозподілу популяцій за ступенем домінування, тоді як видовий склад залишається незмінним (зона стресу). При цьому у ґрунті розвиваються токсиноутворюючі мікроорганізми. Для третьої зони (зона резистентності), яка характеризується високим рівнем навантаження, характерні зміни складу мікробної спільноти. Його видовий склад різко скорочується через загибель більшості організмів, властивих контрольному ґрунту. Переважаючий розвиток одержують стійкі щодо певного фактору популяції. Подальше збільшення навантаження призводить до повного пригнічення росту і розвитку мікроорганізмів у ґрунті (зона репресії).

Тривале застосування мінеральних добрив сприяє збільшенню загальної чисельності мікроорганізмів у ґрунті. Але при застосуванні високих доз мінеральних добрив (понад 300 кг/га NPK) можливо пригнічення мікробіологічної діяльності (рис. 2).

Рис. 2. Вплив тривалого застосування мінеральних добрив на загальну чисельність мікроорганізмів у орному шарі темно-сірого опідзоленого ґрунту, млн/г ґрунту (ІЗ УААН)

На фоні загальної тенденції зменшення чисельності мікроорганізмів у ґрунті при застосуванні підвищених доз NPK (понад 180 кг/га NPK) можна спостерігати збільшення кількості таксономічних груп, здатних утворювати токсини, що характерно для зони стресу. Так, при тривалому застосуванні мінеральних добрив на темно-сірому опідзоленому грунті (ІЗ УААН) кількість грибів зросла з 113 до 154- 159 тис, стрептоміцетів - з 4,1 до 5,2-5,9 млн, або відповідно на 36,3-40,7% і 26,8-43,9% (рис. 3).

Рис. 3. Вплив тривалого застосування мінеральних добрив на чисельність токсиноутворюючих груп мікроорганізмів у темно-сірому опідзоленому ґрунті: -●- гриби ; -•- стрептоміцети

Встановлені в умовах багатьох стаціонарних дослідів особливості впливу мінеральних добрив на мікробоценоз свідчать про необхідність контролю за станом біоти при їхньому застосуванні.

Поширеним видом біотестування є фітотестування, тобто визначення умов середовища за станом рослин. Для фітотестування використовують широкий спектр тест-рослин, серед яких значне місце посідають злакові, бобові, мареві…

В умовах штучного забруднення ґрунту ВМ на дерново-підзолистому ґрунті в дослідах Інституту агроекології та біотехнології УААН одержано дані, які показали, що фітотестування не завжди можна з успіхом використовувати для оцінки мінеральних добрив як джерело БАЕ. Так, біопродуктивність тест-культури ячменю знижувалася лише при доволі високому рівні забруднення ґрунту - 1,0 ГДК Cd, Pb, Cu, Zn за валовими формами. Перехід рослин від зони оптимуму до зони песимуму спостерігали при забрудненні ґрунту - 5,0 ГДК. При забрудненні ґрунту ВМ - 0,5 ГДК проявлявся стимулюючий ефект на рослини ячменю - біопродуктивність порівняно з контролем зросла на 16,0%. Це свідчить, що такі концентрації ВМ не спричиняють руйнації толерантного потенціалу рослин і відіграють роль мікроелементів, тобто стимулюють фізіологічні процеси рослин. З мінеральними добривами у ґрунт надходить незначна кількість БАЕ, і перевищення рівня ГДК за їхніми валовими формами спостерігають у крайніх випадках, тому результати екотоксикологічної оцінки мінеральних добрив за показниками фітотоксичності можуть бути необ'єктивними.

Подібну залежність спостерігали і при використанні онтогенетичного підходу, тобто вивченні реакції тест-організму на певній стадії його онтогенезу. Встановлення токсичності грунту за показниками розвитку зернівки пшениці (І-II етапи органогенезу за Ф. Куперман) виявилося можливим лише за високого рівня забруднення ґрунту: 5,0 ГДК Cd, Pb, Zn, Cu. У цьому разі пригнічувався розвиток первинного (зародкового) кореня. При менших рівнях забруднення (0,5-1,0 ГДК) на початкових етапах онтогенезу активізувався ріст зародкового кореня і пагона з колеоптилем, тобто ВМ у такому разі виконували роль мікроелементів (табл. 1).

Цікаві статті з розділу

Рекультивація промділянки при поверхневому порушенні ландшафту
Дія людини на природу багато в чому пов'язана з порушенням величезних територій. Окрім безпосереднього порушення ґрунтів відбувається псування природних ландшафтів, порушення гідрологічного ...

Моніторинг екологічного стану ґрунтів сільськогосподарського призначення
Проблема збереження ґрунтового покриву сільськогосподарських угідь та родючості ґрунтів набула загрозливих масштабів. Це пов’язано зі значною розораністю території, із збільшенням викидів у земл ...

Ландшафтний моніторинг
Ландшафтний моніторинг як підсистема єдиної державної системи екологічного моніторингу підрозділяється на геоботаніческий, кліматичний (мезо- і мікрокліматичний), геохімічний, ґрунтовий і т ...