Ферментативна активність чорноземів типових під лісовими та степовими фітоценозами

/

ДИПЛОМНА РОБОТА

на тему

«ФЕРМЕНТАТИВНА АКТИВНІСТЬ ЧОРНОЗЕМІВ ТИПОВИХ ПІД ЛІСОВИМИ ТА СТЕПОВИМИ ФІТОЦЕНОЗАМИ»

ВСТУП

Земля -- найважливіша складова природних ресурсів; основа рослинного і тваринного світу; вмістилище природних надр; операційний базис промисловості, населених пунктів і доріг; головний засіб виробництва в сільському господарстві. Тому раціональне землекористування є обов'язковою складовою комплексної системи експлуатації та охорони природних ресурсів. Для сільського господарства найбільше значення має частина землі під назвою ґрунт [. Алимов А. Й., Цемко В. П., Новаторов Й. Й. Эколого-экономические аспекты охраны почв Украннской ССР. К., 1980.].

Ґрунт -- основний компонент наземних екосистем, що утворився протягом геологічних епох у результаті постійної взаємодії біотичних і абіотичних факторів. Як складний біоорганомінеральний комплекс ґрунти є природною основою функціонування екологічних систем біосфери.

Важливою властивістю ґрунтів є їх родючість. Завдяки їй ґрунти є основним засобом виробництва в сільському та лісовому господарствах, головним джерелом сільськогосподарських продуктів та інших рослинних ресурсів, основою забезпечення добробуту населення [. Панас P. M. Ґрунтознавство: навчальний посібник. Ї Львів: 'Новий Світ - 2000', 2006. Ї 372 с.]. Використовуючи ґрунт, як засіб виробництва людина суттєво змінює процес ґрунтотворення, впливає на властивості ґрунту, та на родючість.

Важливою, якщо не головною, задачею сучасного землеробства є збереження і підвищення родючості ґрунту. Ця проблема не нова, вона стояла на порядку денному в Росії ще в ХІХ ст. перед практиками і вченими. Можливо, це і стало причиною вивчення ґрунтового покриву і, в першу чергу, чорноземів.

Питання поліпшення властивостей чорноземів типових глибоких в долинних ландшафтах південно-східного Лісостепу України під впливом антропогенного фактору та підвищення їх продуктивності набуває особливого значення на сучасному етапі інтенсифікації землеробства. У науковій літературі останнім часом з'явилось ряд публікацій, які висвітлюють зміни властивостей ґрунтів під впливом трав'янистої та деревної рослинності, в тому числі процеси їх деградації, але трактування їх неоднозначне. У центрі уваги при антропогенній дії повинна бути доля чорнозему -- “царя ґрунтів” [. Бєляев А. Б. Многолетняя динамика свойств черноземов выщелоченных под разними лесонасаждениями // Почвоведение. _ 2007. _ № 8. _ С. 917 _ 926.], тому що найбільш поширеними ґрунтами України є чорноземи звичайні, чорноземи типові та опідзолені, які складають 67,4% площі ріллі [. Тихоненко Д.Г. Часткове грунтознавство. /загальний курс/: Навч. посібник. _ Харків: ХНАУ ім. В.В. Докучаєва, 2007. - 190 c.].

Програми використання та охорони земель, є послідовним проведенням державної політики спрямованої на збалансоване забезпечення потреб населення і галузей економіки у земельних ресурсах, раціонального використання та охорони земель, захисту їх від виснаження, деградації, забруднення, збереження ландшафтного і біологічного різноманіття та створення екологічно безпечних умов проживання населення і провадження господарської діяльності. Адже задачами вказаної програми є - зменшення розораності земельного фонду, збільшення лісистості території, здійснення консервації деградованих, малопродуктивних та техногенно забруднених земель, запобігання деградаційним процесам ґрунтового покриву та мінімалізації їх наслідків.

Виконання цих задач можливе лише на агроекологічній основі збереження та покращання ресурсного потенціалу конкретної земельної території у межах зон, підзон, агрокліматичних районів, агроланшафтів, на основі вивчення принципів формування, функціонування, забезпечення сталості та високої продуктивності агрофітоценозів, агроекосистем, агроландшафтів. У цих умовах необхідно відпрацювати систему ефективних і бережливих методів оптимізації родючості ґрунтів, тобто створити в агроекологічному і економічному розумінні досконалу систему природокористування, яка базується на сучасному рівні розвитку сільського, лісового та водного господарств і забезпечує охорону природного середовища [. Булыгин С.Ю., Неаринг М.А. Формирование экологически сбалансированых агроландшафтов. Проблема эрозии. - Х.: Эней, 1999. _ 276 с., . Булигін С.Ю. Формування екологічно сталих агроландшафтів. - К.: “Урожай”. - 2005. - 298 с.].

Збереження і відтворення родючості ґрунту поряд з використанням екологобезпечних технологій вирощування сільськогосподарських культур є актуальною задачею сучасності. Інтенсивне використання ґрунтів впливає на його властивості, змінюючи хімічний склад, фізико-хімічну структуру, вміст та склад гумусу. Цим зумовлені значні порушення функціонування ґрунту як природного тіла, формування його живої фази і, передусім, мікрофлори [. Дем`янюк О.С. Біологічна активність дерново-середньопідзолистого ґрунту та продуктивність ячменю при систематичному застосуванні добрив у сівозміні // Автореф. дис. канд. с.-г. наук: 060103 / О.С. Дем`янюк; Нац. аграр. ун-т. - К., 2001. - 18 с. - укр. - http://www.lib.ua-ru.net/inode/14270.html. ].

Така постановка вирішення питання підвищення продуктивності землі дає позитивну відповідь на геніальне передбачення В.В. Докучаєва, що тільки розумне співвідношення ріллі, луків, лісу, водних територій обумовлює раціональне використання землі та її максимальні репродуктивні можливості. В зв'язку з цим, дуже важливим є питання відносно розвитку сучасного (антропогенного) ґрунтотворення під різними фітоценозами (культурний степ, природний степ і переліг, лісокультурні насадження). Це особливо важливо тепер, коли в Україні велика кількість середньо- та сильнозмитих земель потребує виведення з ріллі під залуження та залісення.

АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Ґрунт - не тільки середовище для існування мікроорганізмів, але й продукт їх життєдіяльності. Всі ґрунти нашої планети утворилися з материнських гірських порід внаслідок взаємодії двох процесів - вивітрювання та ґрунтотворення.

У результаті процесів ґрунтоутворення формуються різні типи ґрунтів. Найважливішими серед них є мінералізація рослинних і тваринних решток, утворення гумусу та його руйнування [. Демкин В.А., Якимов А.С., Алексеев А.О., Каширская Н.Н., Ельцов М.В. Палеопочвы и природная среда степей Нижнего Поволжья в золотоордынское время (XVIII-XIV в.в. н.э.) // Почвоведение, 2005. Ї № 2. Ї С. 133 Ї 144., . Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. Микробиологические исследования подкурганных палеопочв пустынно-степной зоны Волго-Донского междуречья // Почвоведение, 2004. Ї № 7. Ї С. 853 Ї 860.].

Багато чисельними дослідами доведено, що склад і чисельність ґрунтової біоти може служити інформативним індикатором екологічного стану біоценозу. Так чорноземи звичайні можна віднести до ґрунтів середньозбагачених мікроорганізмами, при цьому з'ясувалося, що загальна чисельність мікрофлори є величиною достатньо стабільною і може бути одним із основних характеристик ґрунтового підтипу. Але не дивлячись велику кількість робіт, присвячених вивченню біологічної активності, структура мікробного комплексу і фітотоксичності чорноземів недостатньо досліджена [ Страхурлова Л.Д., Свистова И.Д., Щеглов Д.И. Биологическая активность как индикатор плодородия чернозёмов в различных биоценозах // Почвоведение. _ 2007. _ № 6. _ С. 769 _ 774.].

За висловлюваннями В.І. Вернадського, ґрунт із фауною і флорою, що його населяють є єдиною живою плівкою суші Землі, що володіє найвищою геохімічною енергією живої речовини [. Гельцер Ю.Г. Показатели биологической активности в почвенных исследованиях // Почвоведение, 1990. Ї № 9. Ї С. 47 Ї 60.].

Розвинув вчення про елементарні біологічні одиниці, що здійснюють кругообіг речовин на поверхні суші; чітко охарактеризованих і названих терміном “біогеоценоз”, інший вчений В.Н. Сукачов. Детальну програму досліджень в області ґрунтової мікробіології склав Є.Н. Мішустін, підсумки від одержаних результатів робіт були опубліковані в двотомному видані “Микрофлора почв” (1967). Ним були розроблені і модифіковані аплікаційні методи визначення інтегральної біологічної активності ґрунтів і з успіхом застосовані при вивченні ґрунтів від автоморфних до гідроморфних [13, . Мишустин Е.Н., Петрова А.Н. Определение биологической активности почвы // Микробиология, 1963. Ї Т. 32. Ї Вып. 3. Ї С. 479 Ї 483., . Степанов А.Л., Манучарова Н.А., Смагин А.В. и др. Характеристика биологической активности микробного комплекса городских почв // Почвоведение. Ї 2005. Ї № 8. Ї С. 978 Ї 983.]. Ці роботи продовжуються і в теперішній час, дозволяючи стверджувати, що склад природних ценозів різних ґрунтів завжди специфічний і змінюється досить характерно при певних антропогенних впливах на ґрунт. Це дозволяє використовувати мікробіологічну діагностику для аналізу як типу, так і стану ґрунту, що особливо важливо при визначенні його родючості [. Каширская Н.Н., Хомутова Т.Э., Демкина Т.С., Демкин В.А. Микробная биомасса подкурганных и современных почв степной зоны Нижнего Поволжья // Почвоведение, 2009. Ї № 5. Ї С. 581 Ї 587.].

Зміну властивостей ґрунтового профілю, в процесі його розвитку, обумовлено еволюцією співвідношень в ґрунті тепла, вологи і повітря (біотермічні умови), що визначають біологічну активність ґрунтотворного процесу, а чисельність мікроорганізмів в генетичних горизонтах служить показником характеру зміни біогідротермічних умов в процесі еволюції ґрунтового покриву, що направлений на збільшення потужності ґрунтового профілю [. Мятликова Е.А., Боярская М.Н., Владимирова Е.В. и др. Микробиологический мониторинг наземных экосистем. Ї Новосибирск. Наука, 1991. Ї 222 с.].

Різноманітний за хімічним складом опад рослин мінералізують численні неспорові і спорові бактерії родів Pseudomonas, Arthrobacter, Cytophaga, Mycobacterium, Bacillus, Clostridium тощо, гриби родів Penicillium, Fusarium, Mucor, Aspergillus тощо, актиноміцети. Продукти розпаду органічних речовин (феноли, хінони, ароматичні альдегіди, пептиди, амінокислоти, уронові кислоти тощо) використовуються мікроорганізмами у процесах синтезу гумусу (перегною), який є комплексом складних високомолекулярних сполук (гумусові кислоти, гуміни та прогумінові речовини). Розкладаючи коріння, післяжнивні стерньові рештки, гній, сидерати тощо, мікроорганізми підвищують вміст у ґрунті гумусу, рухомих сполук азоту, фосфору, калію, інших елементів живлення рослин. У результаті їх діяльності в ґрунті утворюються біологічні речовини, які мають властивості біокаталізаторів -- ферменти, вітаміни, вільні амінокислоти, ауксини. Ці речовини активізують ростові процеси в рослині і є важливим біологічним фактором ґрунту [10, 11].

Мікрофлора ґрунту представлена грибами, актиноміцетами, переважно гнильними, маслянокислими, азотфіксуючими, нітрифікуючими, денітрифікуючими, целюлозорозкладаючими, сірко- та залізобактеріями. У меншій кількості знаходяться водорості, дріжджі, бактеріофаги [. Мікрофлора ґрунту. - http://1guehw9gfwefh9238fh1/agriculture/ ].

Ґрунтові гриби (міко-, гіфо- й актиноміцети) добре мінералізують органічну речовину, але за умов задовільної і достатньої зволоженості ґрунту. Суттєву роль відіграють плісеневі гриби та дріжджі.

Для високої біологічної активності ґрунту треба забезпечувати нейтральну або близьку до неї слабкокислу чи слабколужну реакцію ґрунтового розчину, тому що більшість мікроорганізмів, особливо бакетрії і деякі гриби, не розвиваються в кислому середовищі (при рН < 4,5 -- 5,0). Є бактерії і гриби, які можуть розвиватися і в підкисленому середовищі, але вони не мають великого значення для живлення рослин.

Найбільше біологічне й екологічне значення з мікробіоти мають безхлорофільні організми ґрунту -- бактерії, гриби, актиноміцети, найпростіші (інфузорії, амеби, корененіжки та ін.). З-поміж них дуже велике значення мають азотфіксуючі бактерії, оскільки задоволення потреб рослин в азоті -- завдання значно складніше, ніж забезпечення їх потреб в інших мінеральних елементах.

Одним із джерел надходження азоту в ґрунт є зв'язування атмосферного азоту мікроорганізмами, які, на відміну від рослин, здатні окислювати молекулярний азот. Аналогічно асоціативним азотфіксаторам, які засвоюють азот із атмосфери, багато мікроорганізмів можуть перетворювати нерозчинні форми фосфатів ґрунту на легкозасвоювані рослинами. До таких мікроорганізмів належать різні бактерії, стрептояйцети, гриби та ін. До них, зокрема, відносяться роди Bacillus, Mycobacterium, Pseudomonas, Penicillium, Acpergillus тощо. Фосфати перетворюються на розчинні форми і в результаті діяльності нітрифікуючих бактерій [. Біоекологічні фактории ґрунту. Ї http://buklib.net/component/option,com_jbook/task,view/Itemid,99999999/catid,187/id,8166/].

Функції мікроорганізмів досить різні. Ціанобактерії синтезують органічну речовину, фіксують азот із повітря і тим самим підвищують родючість ґрунту.

Гриби розщеплюють клітковину, лігнін і, таким чином, відіграють важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів. Актиноміцети відомі тим, що продукують антибіотичні речовини, що дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення. За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами мікроорганізмів, до цієї групи входять збудники багатьох процесів: амоніфікації, нітрифікації, фіксації азоту, перетворення сірки, заліза та інших елементів у ґрунті, що також підвищує біологічну активність і родючість [. Мікрофлора ґрунту й ефективність сільгоспвиробництва. - http://www.propozitsiya.com/].

Зростаюче антропогенне навантаження на екосистеми призводить до якісних та кількісних змін показників родючості навіть таких високо буферних ґрунтів як чорноземи. В зв`язку з цим все більше уваги приділяється вивченню динамічних характеристик ґрунту: складу доступних елементів живлення рослин, ферментативної та мікробіологічної активності. Багато чисельними дослідженнями доказано, що склад і чисельність ґрунтової біоти можуть служити інформативним індикатором екологічного стану біоценозів [. Козлов К.А. Биологическая активность некоторых почв Иркутской области // Изд-во СОАН СССР, 1960. №4. с. 108-114.].

Ґрунт складається з твердих частинок різної величини, він містить ґрунтову воду, повітря, ґрунтові мікроорганізми, коріння рослин, у ньому живуть різні тварини. Завдяки їх дії ґрунт органічно зв'язаний з атмосферою і сонячною енергією та постачає необхідне для росту й розвитку деревних та інших рослин живлення.

Перегній нагромаджується у верхньому шарі ґрунту і міцно з'єднує його частинки в дещо більші грудочки. Головним джерелом нагромадження перегною в ґрунті є рослини.

Крім ґрунтотворного, мікроорганізми мають і інший вплив на ліс. Окремі види прискорюють розвиток коріння і рослин. Це спороносні і неспороносні бактерії, дріжджі та ін. Азотобактер, гриби, актиноміцети та інші утворюють вітаміни (тіамін, біотин, нікотинову кислоту). Деякі види бактерій ризосфери живляться кореневими виділеннями. Засвоюючи або руйнуючи кореневі виділення, вони тим самим запобігають їх нагромадженню.

В свою чергу і рослинний покрив активно впливає на мікрофлору ризосфери. Він вважається могутнім фактором добору і нагромадження відповідних видів мікробів ґрунту. Встановлено залежність між складом бактеріального населення ґрунту і типом ґрунтотворного процесу.

Ліс істотно впливає на ґрунт. Опале листя, гілки, рештки плодів, шматочки кори, відмерле коріння повертають у ґрунт зольні елементи живлення рослин і азот, забезпечуючи цим самим ріст лісових насаджень.

Лісова підстилка зазвичай виділяється як поверхневий генетичний горизонт ґрунту біологічної акумуляції специфічних і неспецифічних органічних сполук. Цьому горизонту притаманні особливі признаки та властивості, які визначають як напрямок і особливості ґрунтотворення, так і успіх природного відтворення і росту деревних порід. З біогеоценотичної точки зору, підстилка - це специфічний біогеогоризонт, активний фактор, діючий на ґрунт [. Зонн С.В. Влияние леса на почвы. Ї М.: Изд-во АН СССР, 1954. Ї 160 с., . Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. Ї М.: Лесная промышленность, 2000. Ї 263 с.].

В основі принципу біологічної діагностики ґрунтів лежить уявлення про те, що ґрунт разом із популяціями живих організмів складають єдину систему.

Мікробіологічна і біологічна характеристика ґрунтів - найбільш складні розділи ґрунтової біодіагностики. Мікроорганізми - це дуже чутливі індикатори, які швидко реагують на зміну середовища.

Ґрунти характеризуються не тільки складом і чисельністю різних груп біоти, але і їх сумарною активністю, а також активністю біохімічних процесів, обумовлених наявністю в ґрунті певного запасу ферментів, які виділяються у процесі життєдіяльності рослин і метаболізму мікроорганізмів, а також увібраних ґрунтом після руйнування клітин [. Мікробіологія ґрунтів: Посібник до лабораторно-практичних занять / М.А. Щуковський, К.Б. Новосад, Л.Л. Велічко, О.М. Казюта, Л.І. Васильєва; За ред. Д.Г. Тихоненка / Харк. нац. аграр. ун-т ім. В.В. Докучаєва. - Х.., 2002. - 136 с.].

У ґрунті відбувається як синтез нових хімічних сполук, так і їх розпад та перетворення. Більшість цих процесів здійснюється за участю особливих біокаталізаторів - ферментів. Мікроорганізми, що зустрічаються в ґрунті, залежать від абіотичних сполук, які є для них і їжею, й елементом навколишнього середовища. З іншої сторони хімічний склад кожного ґрунту в значному ступені представляє результат життєдіяльності населяючи її організмів. Ці взаємозв`язки мертвих складових речовин ґрунту з біологічними факторами в значному ступені мають характер біохімічних реакцій, заснованих на ферментативному каталізі [. Руссель Стефан. Микроорганизмы и жизнь почвы. - М.: Колос, 1977. - 218с.].

Ферменти - біологічні каталізатори, що прискорюють в сотні і тисячі разів біохімічні реакції в живих організмах. Різноманітні екзо- і ендоферменти ґрунтових мікроорганізмів, фауни і рослин потрапляють до ґрунту. В результаті іммобілізації ферменти в ґрунті стабілізуються і тривалий час зберігають свою активність [. Методы почвенной энзимологии / Ф.Х. Хазиев. - М.: Наука, 1990 - 189 с.].

За рахунок ферментів клітина може синтезувати нуклеїнові кислоти, необхідні для передавання спадкових ознак; ферменти приймають участь в процесах синтезу білку; існують також групи ферментів, які беруть участь в процесах живлення та дихання клітин. Ферменти здійснюють й важливіший енергетичний процес - фотосинтез [26].

Частина ґрунтових ферментів синтезують і виділяють через кореневу систему вищі рослини. Інші ферменти ґрунту мають мікробіологічне походження та є продуктами метаболічних процесів ґрунтових мікроорганізмів [. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии / Пер. с венг. И.Ф. Куренного; Под. Ред. И с предисл. Г.С. Муромцева. - М.: Колос, 1983. - 296стр.].

Оптимальна температура для дії ферментів 30-60єС, однак в більшості випадків визначення ферментативної активності проводять при 30єС згідно рекомендаціям Міжнародного союзу по номенклатурі і класифікації ферментів.

У звґязку з невисокою швидкістю протікання ферментативних реакцій в ґрунті час інкубації реакційної суміші коливається від декількох годин до діб. Оптимальним є час, впродовж якого швидкість реакції була б постійною. Однак при тривалому часі експозиції можливе гальмування швидкості реакції внаслідок утворення продуктів реакції, руйнування самих ферментів та інших гальмуючих факторів [. Почвенные микроорганизмы и интенсивное землепользование / Андреюк Е.И., Иутинская Г.А., Дульгеров А.Н. - Киев: Наук. думка, 1988. - 192с.].

В хімічному відношенні ферменти є білками. Однак лише невелика частина їх складається з чистого білка. В більшості ферментів, окрім білкової молекули, мається також і небілкова. Тому вважається, що фермент складається з двох частин: апофермента - білкової молекули та кофермента - небілкової молекули. В більшості випадків каталітичні властивості ферменту обумовлені наявністю кофермента. В молекулах ферментів коферментами можуть служити вітаміни, нуклеотид або просто йон металу (заліза, молібдену або міді).

Одним з широко розповсюджених методів вимірювання інтенсивності ґрунтово-біологічних процесів є визначення ферментативної активності. Ферментативну активність ґрунту прийнято розглядати як сукупність процесів, каталізуючих позаклітинними (іммобілізованими на ґрунтових частках і стабілізованими на ґрунтовому розчині) та внутріклітинними ферментами ґрунтової біоти. В ґрунті накопичується певний «пул» ферментів, якісний і кількісний склад якого характерний для даного типу ґрунтів, однак інтенсивність ферментативних процесів залежить від конкретних умов: наявності та концентрації субстрату, температури, вологості, концентрації водневих іонів (рН) тощо [. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Учебное пособие. М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.].

Велике значення в ферментативному каталізі відіграють так звані інгібітори та активатори. Інгібіторами ферментів називають хімічні сполуки, які сповільнюють або припиняють діяльність ферментів; активатори володіють протилежними властивостями.

Ґрунтові мікроорганізми володіють сильними ферментативними властивостями. Із клітин мікроорганізмів виокремлено більшість ферментів, вивчених до теперішнього часу.

Таким чином, ферменти відіграють велику і навіть вирішаючи роль в метаболізмі живої клітини. Однак, метаболітична діяльність не є єдиною їх функцією. Вони беруть участь також в процесах так званого позаклітинного травлення.

Ще в 1938 р. Х. Карстрем спостерігав, що деякі бактеріальні ферменти синтезуються тільки в присутності індукторів або специфічних субстратів цих ферментів. Це явище називається ферментативною індукцією. Тоді ж було відомо, що деякі з ферментів можуть вироблятися деякими штамами бактерій відносно постійно незалежно від присутності індукуючого субстрату, при чому такий синтез ферментів був названий конституційним синтезом.

Явище, протилежне індукції, - ферментативна репресія - було відкрито в 1953р. французом Ж. Моно. Воно полягає в гальмуванні утворення ферментів клітиною під впливом продуктів ферментативної реакції. [26].

Відомо, що ґрунт може виявляти ферментативну дію на різні органічні і неорганічні субстрати. Ензиматична активність ґрунту пов`язана з життєдіяльністю населяючих її мікроорганізмів, водоростей, простіших, біохімічною активністю коренів рослин. Каталітичну дію на субстрати виявляють як ферменти, що виділяються в зовнішнє середовище живими організмами, так і внутріклітинні, що попадають в ґрунт після відмирання і розпаду клітин.

Ензиматичний комплекс, що характеризує ґрунт, на думку В.Ф. Купревіча, Т.А. Щербакової, не може бути зведений до сумарної активності її живого населення. Особисто ґрунтова компонента складається з вільних ґрунтових ферментів, а також ферментів, що зв`язані з органічною речовиною чи іммобілізованих на ґрунтових частках.

Екзоферменти виділяються кліткою в середовищі та каталізують реакції гідролізу складних органічних сполук на більш прості, доступні для асиміляції мікробною кліткою.

До них відносяться гідролітичні ферменти, що грають винятково важливу роль у харчуванні мікроорганізмів.

Залежно від умов утворення ферментів їх розділяють на конститутивні і індуцибельні.

Конститутивними називають ферменти, синтезовані кліткою поза залежністю від субстрату, на якому розвиваються бактерії. Наприклад, ферменти гліколізу.

Індуцибельні ферменти синтезуються тільки у відповідь на присутність у середовищі необхідного для клітки субстрату-індуктора. Він взаємодіє з репресором, інактивує його, у результаті чого включається генетичний апарат клітки і починається синтез відповідного ферменту [. Мікробіологія з основами вірусології / За ред. Вікерчук. - К., 2002., . Браунштейн А.Е. и др. Современные представления о механизме каталитического действия ферментов // Ферменты. М.: Наука, 1964., . Бендер М., Бергерон Р., Комияма М. Биохимическая химия ферментативного катализа: Пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 352 с .].

Д.Г. Звягінцев звертає увагу на важливу роль іммобілізованих ферментів в ґрунті: вони регулюють ряд глобальних процесів перетворення органічних та неорганічних речовин, спричиняють колообігу речовин, властивому визначеним екосистемам; вони більш стійкі та довгочасні, ніж вільні ферменти. Активність ґрунтових ферментів добре зберігається в продовж тривалого часу і навіть в повітряно-сухих зразках. Штучно ж винесені ферменти (наприклад, карбогидрази) погано зберігаються, їх активність падає в перші місяці зберігання, вони легко вимиваються з ґрунту.

Різноманітні види обробітку ґрунту, зрошення, осушення, перезволоження - змінюють агрофізичні властивості ґрунтів, що опосередковано приводить до зміни режимів продукування ферментів. Стабілізація (іммобілізація) ферментів у ґрунті відбувається внаслідок адсорбції або хемосорбції на носіях, головними з яких є глинисті мінерали, целюлоза і інші полісахариди та гумусові речовини, шляхом утворення різноманітних зв`язків між молекулами білка та поверхнею адсорбенту (електростатичне та гідрофобне тяжіння, водневі, іонні і ковалентні зв`язки). Характер іммобілізації і ступінь стабілізації визначаються молекулярною структурою ферменту, характером змін білкової молекули при виділенні у ґрунт та властивостями адсорбуючої поверхні ґрунту, такими як: мінералогічний, гранулометричний і хімічний склад, характер полідисперсності і склад функціональних груп гумусових кислот під впливом вологості, температури середовища тощо [. Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почвы под влиянием естественных и антропогенных факторов // Почвоведение №7, 1992 - С. 70-82.]. Отже, іммобілізація і стабілізація ферментів обумовлюють збереження і забезпечують їх участь в каталітичних процесах у відповідних умовах.

Для повної характеристики ферментативної активності часто використовують дві групи методів: методи визначення потенційної і актуальної ферментативної активності ґрунтів [. Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван. Айастан, 1974 - 256с.]. Потенційна активність більш стабільна, але вона в меншій мірі характеризує дійсну інтенсивність процесів в ґрунті, актуальна активність змінюється більше і характеризує дійсну динаміку процесів [30, . Звягинцев Д.Г., Алиев С.А. Разгранечение внутриклеточных и внеклеточных ферментов в почве // Материалы симпозиума «Динамика микробиологических процессов в почве и обуславливающие её факторы». Т.2. Таллин, 1974 - С. 106-110., . Звягинцев Д.Г. Биология почв и их диагностика // Сборник трудов. «Проблемы и методы биодиагностики и индикации почв». М.: Изд-во Наука, 1976., . Звягинцев Д.Г. Почвы и микроорганизмы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. - 256 с.].

За даними ряду авторів [37, 13, . Гончарова Л.Ю., Безуглова О.С., Валков В.Ф. Сезонная динамика содержания гумуса и ферментативной активности чернозёма обыкновенного карбонатного // Почвоведение №10, 1990 - С. 85-93., . Купревич В.Ф. Биологическая активность почвы и методы её определения // Докл. АН СССР, 1951. Т.79. №5. С. 863-866., . . Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимология // Наука и техника. Минск, 1966 - 275с., . Ратнер Е.Н., Самойлова С.А. Об усвоении нуклеиновых кислот и о внеклеточной фосфатазной активности корней // Физиология растений, 1958. Т.5. Вып.3., . Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 203 с.], ферментативна активність відображає зміни, які відбуваються в ґрунтотворному процесі при розоренні і окультуренні ґрунтів, може слугувати показником їх біологічної активності, а отже і родючості.

Відповідно, ферментативна активність є невід`ємною властивістю ґрунту, функціонуючою як єдина біологічна система. Виходячи з цього багато дослідників зв`язують її з загальною біологічною активністю та родючістю ґрунту. На основі проведених досліджень В.Ф. Купрєвіч вказував на можливість об`єктивної оцінки сумарної біологічної активності ґрунту і в деякому ступені його родючості шляхом визначення ферментативної активності. К.А. Козлов розглядав останню як складний інтегральний показник, що відображає інтенсивність і направленість біологічних перетворень в ґрунті.

Враховуючи, що біологічна активність ґрунту характеризується сумарним результатом сполученно протікаючи біохімічних процесів, А.Ш. Галстян вважає, що при оцінці біологічної активності і родючості ґрунтів методом ферментативних реакцій необхідні диференціальний підхід і визначення різних класів ферментів - гідролаз, оксиредуктаз.

Встановлені прямі відношення між ферментативною активністю і родючістю ґрунтів дозволяють використовувати рівень активності ферментів для порівняльної оцінки ефективності агротехнічних заходів, а також діагностики зміни ґрунту при різних антропогенних діях.

Були висловлені й протилежні думки про те, що по ферментативній активності ґрунту не можна судити про його родючість, але цей показник можна використовувати в якості додаткової інформації про розвиток біологічних процесів. В теперішній час з позицій системно-екологічного аналізу визнається важлива функціональна роль ферментів як каталізаторів матеріально-енергетичного обміну в ґрунті.

Скупчення великих кількостей мікроорганізмів і кращі фізико-хімічні властивості дають можливість припускати і більшу біологічну (ферментативну) активність. В комплексі з агрохімічною характеристикою ґрунтів ці дані дозволяють розширити характеристику змін типового чорнозему під впливом лісових насаджень. Оскільки кожен тип ґрунту відрізняється не тільки абсолютною кількістю мікроорганізмів, але і специфічним їх видовим складом, постільки і активність ферментів в різних ґрунтах буває не однаковою [36]. Так, дослідження Н.А. Красильникова та ін. показали, що кількість мікроорганізмів в ризосфері в десятки і сотні разів більша, ніж у ґрунті, віддаленому від кореневої системи рослин. Наявність такого біологічного шару повинна впливати на ферментативну активність ґрунту в зоні коренів [37, . Хазиев Ф.Х., Гулько А.Е. Ферментативная активность почв агроценозов и перспективы её изучения // Почвоведение №8, 1991 - С. 88-103.].

Багато авторів вказують на відсутність кореляції чисельності мікроорганізмів з активністю ферментів [. Бурангулова Н.М. Фосфогидролазная активность и вопросы биохимической мобилизации фосфорорганических соединений почв // Азотный фонд и биохимические свойства почв Башкирии. Уфа, 1977., . Дробник Я.В. Изучение биологических превращений органических веществ в почве // Почвоведение №12, 1957. С. 62-71., . Иванов Н.А., Баранова Р.П. Динамика ферментативных и биологических процессов в некоторых почвах лесостепного Зауралья // Труды Свердловодского СХИ, 1972, Т.26. С. 24-39.]. В той же час ряд дослідників відмічають позитивний кореляційний зв`язок чисельності мікроорганізмів з певними ферментами: інвертазою [21, . Міхновська А.Д. Активність гідролітичних ферментів у чорноземах глибоких Лісостепу України // «Агрохімія і ґрунтознавство». Респ. міжвід. тематичний наук. зб. 1970, вип.. 13. С. 37-43.], уреазою [38,. Голимбет В.Е. О методике изучения ферментативной активности почв // Почвоведение, 1982. №1. С. 127-130.], фосфатазою [. Булгадаев Р.В., Нечесов И.А. Фосфотазная активность некоторых почв Иркутской области // Изд-во Иркутского с.-г. института, 1993 - Том 2. Выпуск 25 - С. 224-229.,45], каталазою [. Каунельсон Р.С., Ершов В.В. Микробиологическая характеристика почв Карельской ССР // Микробиология, том 26. Выпуск 4. 1957 - С. 33-41.] та інші.

В ряді робіт, що узагальнюють існуючі в літературі відомості про ферментативну активність ґрунту, виділяються такі основні функції ферментів:

- участь в початкових фазах розкладання рослинних та тваринних рештках, участь в біологічному коловороті вуглецю, азоту, фосфору та інших ліофільних елементів;

- трансформація органічної речовини, біогенез гумусу;

- забезпечення біохімічного гомеостазу ґрунтів;

- біокаталітичні перетворювання сполук в умовах, несприятливих для життєдіяльності мікроорганізмів [34].

Аналізуючи результати вивчення залежності ферментативної активності ґрунту від екологічних параметрів, Ф.Х. Хазієв звертає увагу на те, що в більшості випадків фактори були розглянуті окремо, і ці дослідження можна визнати тільки як методичний прийом. В дійсності взаємозв`язок факторів зовнішнього середовища, а також антропогенної дії виражається в поліфункціональних залежностях ферментативної активності від екопараметрів [27].

Сьогодні стає очевидним, що без прийняття жорстких мір екологічна ситуація може вийти з під контролю і поставить в найближчий час під загрозу саме існування людства [. Bramble B.J. An environmentalists of view of pest management and the Green Revolution // Trop. Pest. Manag. - 1989. - V.35, №3. - Р. 228 - 230., . Breymeyer A.I. Ecological monitoring as a method of hand evaluation // Geogr. pol. - 1984. - V.50. - P. 371 - 384.]. Тому, перед екологами стала задача пошуку шляхів вирішення гострого протиріччя між безперервно зростаючими масштабами діяльності людини і необхідністю збереження природного середовища шляхом суворого нормування антропогенних навантажень. Цим визначається актуальність проблеми агроекологічного моніторингу [. Cairns J. Jr. Biological monitoring Part. VI Future needs // Water Res. - 1981. - V.15, №8. - Р. 941 - 952., . Tschorsnig H.-P. Vmwelt in Gefahr // Stuttgart. Beitr. Naturk. - 1986. - B.C., - № 22. - Р. 1 - 48.].

Біота ґрунту швидко і адекватно реагує на найменшу зміну факторів ґрунтотворення. В цьому плані зооіндикація особливо приваблива тому що тварини, в порівнянні з рослинами і мікроорганізмами, володіють більш удосконаленими системами фізіо-, хемо- і механорецепції. Покрови безхребетних є проникливими для ґрунтових розчинів, степінь проникнення у різних видів _ неоднакова. Будь-який елементарний ґрунтовий процес (ЕГП) викликає в ґрунті певне фізико-хімічне (екологічне), середовище, жити в якому можуть тільки певні тварини, які адаптовані до нього. Дія ЕГП відображається лише в появі в різних горизонтах певних режимних особливостей, які впливають на біоекосистему ґрунту, визначаючи умови існування безхребетних. Зв'язок останніх з ЕГП може бути не тільки опосередкований. Деякі тварини можуть бути зв'язані з ґрунтовим процесом безпосередньо приймаючи участь у ньому [. Мордкович В.Г. Зооиндикация почв и почвенных процессов // Почвоведение. 1991. № 8. С. 40 - 47.].

РОЗДІЛ I. ОБ`ЄКТИ, УМОВИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

1.1 Характеристика умов досліджень

1.1.1 Фізико-географічні умови проведення досліджень

Дослідження були проведені в учбово-дослідному господарстві «Комуніст» Харківського національного аграрного університету імені В.В. Докучаєва.

У геоморфологічному відношенні Роганський стаціонар залягає в межах правобережного плато Сіверського Донця, де врізалася долина його правої притоки р. Уди. Стаціонар розташований в межах плато місцевого вододілу з широкими і глибокими балками, в одній з яких протікає річка Роганка. Плато місцевого (міжбалочного) вододілу рівне, шириною більше 1000-2000м.

Район досліджень розташований на південно-західних відрогах Середньоруської височини і є хвилястою рівниною. Панує тут корінне плато з мезорельєфом водоерозійного типу. Для даної місцевості характерний розвиток річкових долин. Річкова і балочна система розчленовує територію на великі вододіли з широкими ерозійними плато.

В долині річки Сіверський Донець на широті м. Чугуїв є п'ять четвертинних терас, сумарна ширина яких досягає майже 60км [. Демченко М.А. Гидрография Харьковской области // Харьковская область. Природа и хозяйство. Материалы Харьковского отдела географического общества Украины. - 1971. - Вып. VIII. - С.51. - 65.].

Більша частина території представлена широким вододільним плато із слабо пологими схилами. Ґрунтові води залягають глибоко і тому не впливають на розвиток ґрунтового покриву.

1.1.2 Кліматичні умови району досліджень

Досліди проводилися на території навчально-дослідного господарства Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва, яке розташоване в лісостеповій зоні з помірно теплим кліматом. Основний період вегетації складає 160 днів. Найтепліший місяць - липень має середньодобову температуру повітря близько 20,4оС, найхолодніший - лютий з температурою 6,4оС. Зима досить тривала і може супроводжуватися повними звільненнями землі від снігу, зумовленими чисельними відлигами. Подовженість зимового періоду складає близько 120 днів. Сніг з'являється у II-III декадах листопада, тривалість періоду із сніговим покривом 90-110днів, висота снігового покриву коливається в межах 10-15см. Навесні температура повітря підвищується інтенсивно, хоча подекуди мають місце і різкі зниження, навіть заморозки. Перехід середньодобової температури через +5оС приходиться на IIІ декаду березня, останні заморозки в III декаді квітня - I декаді травня. Літо жарке, часто посушливе. Сума температур вище +10оС складає 2700о.

Осінь тривала, без суттєвих понижень температури. Перший заморозок у II декаді вересня, найпізніше - у III декаді жовтня. Безморозний період триває близько 150днів, з температурою вище +5оС - 200, з температурою вище +10оС - близько 160днів. У північно-західних районах області сума позитивних температур вище +10 С становить 2600-2750оС, а в південних і південно-східних - 2800-2950оС. Безморозний період у північній частині області триває 150-160, а в південній - 160-170 днів.

Зауважимо, що територія нашого дослідного поля знаходиться на межі між лінією міста Харків і Харківським районом (південно-східна частина міста), тому орієнтовано області ми описуємо північну її частину.

Температурний режим області змінюється і залежно від рельєфу. Так, у глибоких балках і річкових долинах, куди стікає холодне повітря, безморозний період зменшується на 15-20днів, а заморозки тут сильніші і триваліші.

Клімат Харківської області в цілому помірно-континентальний з посиленням континентальності в південному і південно-східному напрямках. Середньорічна температура повітря коливається від +6,0оС до +7,4оС. Найхолодніші місяці - січень і лютий, найтепліші - липень і серпень [. Агроклиматический справочник по Харьковской области. - Л.: Гидрометеорололгическое изд-во, 1957. - 180 с.2].

Температурний режим 2008 року підтвердив тенденцію до потепління клімату в даній агрокліматичній зоні. Час настання весни 2008 року виявився досить раннім, перехід температури через 5°С відбулося у другій декаді березня, що відповідно спричинило ранній початок весняно-польових робіт у полі.

За даними Роганської метеостанції в 2008 році спостерігалися такі погодні умови:

Таблиця 1 Метеорологічні показники погодних умов 2008 року за даними Роганської метеостанції

Найбільші відхилення температури повітря від середніх багаторічних показників за місяць в цьому році спостерігались в лютому - на +4,9°С, березні - на +6,6°С та в жовтні - на +3,5°С (Рис. 1)

Рис. 1.1. Температурний режим 2008 року у порівнянні з середніми багаторічними даними

У 2008 році найбільша кількість опадів спостерігалася в весняно-літній період, особливо в квітні - 75,7мм та червні - 73,9мм. Найбільші відхилення кількості опадів від середньої багаторічної норми спостерігалися в березні - на 40,7мм більше кліматичної норми та в серпні - на 34,4мм менше кліматичної норми (Рис.2):

Рис. 1.2 Кількість опадів в 2008 році у порівнянні з середніми багаторічними даними

Висока вологість повітря більш притаманна західній частині області, середня багаторічна кількість днів з атмосферною посухою за теплий період становить 14,6%, у тому числі з інтенсивною посухою складає 1,7%.

Сума багаторічних декадних значень сумарної ФАР по області складає 2210 за рік, з максимальною кількістю - 332мДж/м2 у липні, і мінімальною - 41мДж/м2 - у грудні.

До несприятливих для вирощування сільськогосподарських культур кліматичних умов району слід віднести часті малосніжні зими з відлигами та льодяною кіркою, яка викликає загибель озимих культур, нерівномірний розподіл опадів протягом року, часті зливи в період збирання зернових культур, весняні заморозки у період цвітіння садів і сходів теплолюбних рослин.

1.1.3 Геологія і ґрунтотворні породи

Досліди проводилися в Дендропарку Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва. Ця місцевість відноситься до Лісостепової Лівобережної високої провінції Харківсько-Старосалтівського району. Це підвищена рівнина зі старим зрілим водно-ерозійним широко хвилястим рельєфом. Основна ґрунтоутворююча порода -- важкосуглинковий лес, на якому утворився багатий поживними речовинами з високими агрономічними властивостями ґрунт.

У геологічному відношенні територія учгоспу приурочена до південно-західного схилу Воронежського кристалічного масиву, що переходить в Дніпровсько-Донецьку западину.

Ґрунтотворними породами на території області є здебільшого леси, а також делювіальні, давньоалювіальні і сучасні алювіальні відклади. Лесові породи залягають на вододілах і надзаплавних терасах різних долин і балок. Делювіальні відклади розташовані на дні балок і частково в річкових долинах. Давньоалювіальні відклади є ґрунтотворними породами на борових терасах річок і представлені пісками. Сучасні алювіальні відклади розповсюджені виключно в заплавах річок.

Головна ґрунтотворна порода на території області представлена типовим карбонатним лесом верхнього ярусу лесової товщі, синхронної валдайському зледенінню. Лес світло-палевий, важкосуглинковий, мулувато-крупно-пилуватий. Мулувата фракція складає більш 35%. Ця дрібнопориста порода багата фосфором (0,11-0,13%) і калієм (1,8-2,1%). Вміст СаО складає 6_9%, Al2O3 7_10%, О2 61_75%, легкорозчинних солей 0,081-0,133%, з перевагою бікарбонату кальцію.

Потужність лесових порід коливається від декількох метрів до 20-25м, збільшуючись на низинах і зменшуючись на схилах висот [. Крокос В.И. Краткий очерк четвертичных отложений Украины. БМОИП, отдел геологии. Том 4, 1926г.].

Завдяки карбонатності лесові породи мають ряд цінних фізичних і фізико-хімічних властивостей _ високе мікроагрегатування, добра водо-проникність, нейтральна або лужна реакція.

Леси _ це породи, на яких формуються найродючіші ґрунти світу.

1.1.4 Рослинний покрив

Характер рослинного покриву району досліджень визначається специфічними ґрунтами і тим, що розташований в південній частині Лісостепової зони, де острівки лесів чергуються з безлесовими масивами степу, тому рослинний покрив, як один з ведучих факторів ґрунтотворення в умовах Харківської області представлений двома основними рослинними формаціями: широколистими та хвойними лісами і трав'янистою (степовою та лучностеповою).

Степова трав'яниста рослинність, що складається з різнотравно-ковилових асоціацій, в минулому майже суцільно покрила південну і східну частину степової зони області, а також безлісі простори лісостепової, за виключенням річкових долин. Згідно А.Н. Краснову, Г.Н. Висоцькому, М.І. Алексєєнко та інші [. Высоцкий Г.Н. Избранные сочинения. М.: Изд-во АН СССР, 1962. Т. 1., . Алексеенко М.И. Растительность Харьковской области. Харьковская область. Природа и хозяйство. Материалы Харьковского отделения географического общество Украины. Выпуск VII- Харьков. Издательство ХГУ 1971.ст.80 - 91.], місцеві широколистяні ліси (“нагірні” діброви) приурочені до високих правобережних нагір'їв, поширені в основному в лісостеповій частині області (на захід від долини річки Сів. Донець), де вони в минулому масивами покривали правобережжя річок і виходили окремими масивами на міжріччя. Тепер значна площа лісів вирубана і місця їх давнішнього зростання виявляються по опідзолених ґрунтах, які тут утворилися в минулому.

Природна трав'яниста рослинність збереглася на схилах балок і в заплавах річок. В межах останніх на заболочених низинах виділяються галофітна і гідрофільна флора. На місці колишніх лучних степів цілковито панують культурні степи, де ростуть культурні трав'янисті рослини, а також супутні їм бур'яни, під покривом яких розвиваються орні чорноземи.

Згідно В.В. Докучаєву (1892), нагірні діброви високого правобережжя являють собою рефугіуми або центри консервування деревної широко-листяної рослинності в лісостеповій зоні. Про давній вік дібров на правобережжі річки Сів. Донець свідчать не тільки сильно-опідзолені ґрунти (світло-сірі і сірі), але і реліктові рослини, що збереглися в районі наших досліджень. Є.М. Лавренко [. Лавренко Е.Д. Болрта України // Вісник природознавства, 1928, № 3.], М.І. Алексєєнко [64] в лісах Зміївського району виділяють слідуючі релікти: Сoronilla varia _ в'язіль барвистий (горошок кучерявий), Orobus _ вовчун, Symphytum officinale - живокіст, (окопник) лікарський, та ін.

На схилах балок, перелозі, а також на галявині дендропарку, де ми проводили дослідження, трав'яниста рослинність представлена такими видами: ковила волосиста _ (Stipa capillata), костриця лучна _ (Festuca pratensis) i червона _ (F. Rubra), осот звичайний _ (Cirsium vulgare), полин гіркий _ (Artemisia absinthium), березка польова _ (Convolvulus arvensis), молочай огородній _ (Euphorbia peplus), степовий _ (E. Stepposa), пирій повзучий _ (Agropirum repens), мишій сизий _ (Setaria glauca), мишій зеле-ний (Setaria viridis) та інш..

В глибоких балках зустрічаються байрачні ліси, які відносяться до типу сухих берестово-кленових дібров [. Воробьёв Д.В. Типы лесов Европейской части СССР. - К.: АН СССР, 1953. _ 449с.], і від нагірних дібрав відрізняються більш низьким бонітетом (клас продуктивності заплавних дібрав визначається глибиною залягання ґрунтових вод, типом засолення ґрунтів і ґрунтових вод, ступенем солонцюватості і фізичними властивостями ґрунтів) деревостою, бідним флористичним складом і так далі. Д.В. Воробйовим заплавні діброви віднесені до типу сирої в'язево-ясеневої діброви. В притерасних низинах зустрічаються низинні чорновільшанники, що представлені вільхою клейкою Alnus Glutinosa. В низинних заболочених ділянках заплави зустрічаються мілколистні ліси і чагарники _ невеликі зарослі з білої верби _ (Salix alba), вільхи _ (Alnus), осики _ (Populus nigra) сильно розповсюджені чагарникові вербняки.

1.1.5 Ґрунтовий покрив

Харківська область розташована на стику двох природних зон - степової і лісостепової, що обумовлює значну зміну природних факторів ґрунтотворення, а звідси і ґрунтів. Лісостепова зона України відрізняється великою різноманітністю поєднання факторів ґрунтотворення, що в свою чергу обумовлює різноманітність ґрунтів.

Найбільш розповсюджені в Лісостепу України чорноземи типові глибокі і опідзолені на лесових терасах, сірі та темно-сірі опідзолені під реліктовими лісами і реградовані ґрунти на плато правого і лівого корінних берегів, ґрунти заплавних терас - лучні та лучно-болотні, а також ґрунти борових терас.

Об'єкти наших досліджень типові за основними показниками природного середовища, включаючи ґрунти, як дзеркало ландшафту. Ґрунтовий покрив, представлений тут, характерний не тільки для долинних ландшафтів річки Сів. Донець, але і для подібних територій всієї середньої полоси нашої країни.

Для дослідів було закладено сім варіантів, серед яких:

Перший об'єкт _ лісосмуги з насаджень дубу П'ятницького (Quercus robur L, Q. pedunculata). (N 49є'53'58.93”; E 36є26'59.67”)

Пробна площа - 0,4 га. Діаметр середнього дерева 26,1 см. Висота 18,8 м. Місце розташування _ свіжий гуд (Д2), живий надґрунтовий покрив бідний, складається з одиноких рослин: кульбаба лікарська (Taraxacum officinale) і тонконога лісового (Poa sylvestris).

Опис профілю ґрунту.

H0 (0 - 2 см.) лісовий опад, що складається з листя та гілок дубу, пухкий і напіврозкладений.

H (2 - 40 см.) гумусовий, свіжий, темно-сірий, зернисто-грудковатий, важкосуглинковий, пухкий, густо пронизаний корінням деревної рослинності, перехід поступовий по кольору і структурі в:

Hpk (40 - 76 см.) верхній перехідний, гумусований слабше верхнього, карбонатний, свіжий, темно-сірий з палевим відтінком, важкосуглинковий, грудкувато-зернистий, слабо ущільнений, має коріння рослин, перехід поступовий в:

HРk (76 - 102 см.) нижній перехідний, слабогумусовий, свіжий, брудно-палевий, ущільнений, нещільно грудкуватий, карбонатний, перехід поступовий за забарвленням і структурою в:

Рk (102 см і глибше) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, карбонатний, пористий, карбонати у вигляді прожилок і цвілі.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі.

Другий об'єкт _ березові насадження берези повислої (Betula pendula Roth) (N 49є'53'42.03”; E 36є27'18.37”). Пробна площа - 0,3 га. Діаметр середнього дерева 26,9 см. Висота 18,9 м.Умови зростання _ свіжий гуд (Д2). Живий надгрунтовий покрив складається з одиничних рослин полину гіркого (Artemisia absinthium) і кульбаби лікарської (Taraxacum officinale).

Опис профілю ґрунту:

Н0 (0 - 2 см) лісовий опад складається з листя і гілочок берези.

Н (2 - 40 см) гумусовий, свіжий, темно-сірий, зернистий, важкосуглинковий, пухкий, безкарбонатний, пронизаний корінням деревної рослинності, перехід поступовий в;

Нpk (40 - 70 см) верхній перехідний, темно-сірий з палевим відтінком, карбонатний, свіжий, грудковато-зернистий, важкосуглинковий, пухкий, перехід помітний в:

НРk (70 - 102 см) нижній, перехідний, слабогумусований, карбонатний, брудно-палевий, важкосуглинковий, пухкий, грудкуватий, перехід поступовий в:

Рk (102 - 110 см) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, карбонатний, пористий, пухкий, карбонати у вигляді цвілі і прожилок.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі.

Третій об'єкт _ насадження сосни звичайної (Pinus silvestris) (N 49є'53'44.87”; E 36є27'15.55”).

Пробна площа - 0,4 га. Діаметр середнього дерева 17.7 см. Висота 11,6 м. Місце розташування _ свіжий гуд, живий надгрунтовий покрив майже відсутній

Опис профілю ґрунту.

H0 (0 - 3 см.) лісовий опад, що складається з гілок та нерозкладеної хвої, нижче 1 см - напіврозкладена.

H (3 - 37 см) гумусовий, темно-сірий, зернисто-грудкуватий, важкосуглинковий, свіжий, пухкий, безкарбонатний пронизаний корінням деревної рослинності, перехід за забарвленням і стуктурою поступовий в:

Hpk (37 - 66 см) верхній перехідний, гумусований слабше верхнього, карбонатний, свіжий, брудно-бурий, нещільно-грудкуватий, важкосуглинковий, перехід поступовий в:

HРk (66 - 102 см) нижній перехідний, слабогумусовий, свіжий, брудно-палевий, грудкуватий, важкосуглинковий, ущільнений, карбонат., перехід помітний в:

Рk (102 - 110 см) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, пухкий, пористий, із значною карбонатною цвіллю і плямами карбонатів.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі.

Четвертий об'єкт _ насадження модрини (Larix Sibirica) (N 49є'53'39.91”; E 36є27'5.88”).

Пробна площа _ 0,4 га. Діаметр середнього дерева 15.5 см. Висота 13,8 м. Умови зростання _ свіжий гуд, живий надгрунтовий покрив _ одиничні рослини пирію повзучого (Agropyrum repens).

Опис профілю ґрунту:

H0 (0 - 4 см) лісова підстилка, що складається з гілочок та хвої модрини, хвоя на поверхні (до 2 см) не розкладена, а нижче напіврозкладена.

H (4 - 42 см) гумусовий, свіжий, темно-сірий, зернисто-грудкуватий, важкосуглинковий, пухкий, безкарбонатний пронизаний корінням деревної рослинності, перехід поступовий по кольору в:

Hpk (42 - 71 см) верхній перехідний, гумусований слабше верхнього, карбо-натний, свіжий, темно-сірий з буруватим відтінком, грудкувато-зернистий, важкосуглинковий, пухкий, пронизаний корінням, перехід помітний в:

HРk (71 - 102 см) нижній перехідний, слабо і нерівномірно гумусовий, свіжий, бурувато-сірий, нещільно-грудкуватий, важкосуглинковий, ущільнений, карбонатний, пористий, пухкий, перехід поступовий в:

Рk (102 - 110 см) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, пухкий, пористий, карбонати у вигляді прожилок і цвілі.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі.

П'ятий об'єкт _ насадження смереки (N 49є'53'37.11”; E 36є27'10.31”).

Пробна площа - 0,4 га. Діаметр середнього дерева 15,9 см. Висота 15,7 м. Умови зростання _ свіжий гуд, живий надґрунтовий покрив _ одиничні рослини пирію повзучого (Agropyrum repens).

Опис профілю ґрунту:

H0 (0 - 5 см) лісова підстилка, що складається з гілочок та хвої смереки, хвоя на поверхні (до 3 см) не розкладена, а нижче напіврозкладена.

H (5 - 41 см) гумусовий, свіжий, темно-сірий, зернисто-грудкуватий, важкосуглинковий, пухкий, безкарбонатний пронизаний корінням деревної рослинності, перехід поступовий по кольору в:

Hpk (41 - 72 см) верхній перехідний, гумусований слабше верхнього, карбо-натний, свіжий, темно-сірий з буруватим відтінком, грудкувато-зернистий, важкосуглинковий, пухкий, пронизаний корінням, перехід помітний в:

HРk (72 - 102 см) нижній перехідний, слабо і нерівномірно гумусовий, свіжий, бурувато-сірий, нещільно-грудкуватий, важкосуглинковий, ущільнений, карбонатний, пористий, пухкий, перехід поступовий в:

Рk (102 - 110 см) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, пухкий, пористий, карбонати у вигляді прожилок і цвілі.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі.

Шостий об'єкт _ знаходиться на ділянці перелогу (N 49є'53'59.87”; E 36є26'58.22”) в Роганському стаціонарі закладеному в 1946 році де куртина, весь цей час була зайнята трав'янистою рослинністю, а до цього ріллею. За цей період, з 1946 року, тут утворився природний трав'янистий ценоз. Асоціація _ різнотравно-мятликова. Проективне покриття поверхні _ 100%. У складі травостою слідуючи види: пирій повзучий (Agropyrum repens), вівсюг звичайний (Avena fatua L), мишій сизий (Setaria glauca), мишій зелений (Setaria viridis), амброзія полинолиста (Ambrosia artemisiіfolia), волошка синя (Сentaurea cyanus L), конюшина гірська (Trifolium montanum), молочай лозний (Еuphorbia virgultosa), кульбаба лікарська (Taraxacum officinale), деревій щетинистий (Achillea setacea), сокирки польові (Consolida regalis S.F.Gray), цикорій дикий (Cichorium intybus L), спориш звичайний (Polygonum aviculare).

Опис профілю ґрунту:

H (0 - 53 см) гумусовий, свіжий, темно-сірий, у верхній частині (до 10 _ 14 см) сильно задернований, зернисто-грудкуватий, важкосуглинковий, пухкий, безкарбонатний по всьому горизонту мілке коріння трав'янистої рослинності, перехід поступовий по кольору в:

Hpk (53 - 75 см) верхній перехідний, темно-сірий з буруватим відтінком, гумусований слабше верхнього, карбонатний, з частими ходами хробаків і кротовинами в яких гумусованість не одинакова, свіжий, грудкувато-зернистий, важкосуглинковий, пухкий, перехід помітний в:

HРk (75 - 103 см) нижній перехідний, слабо і нерівномірно гумусовий, свіжий, бурувато-сірий, дещо ущільнений, нещільно-грудкуватий, важкосуглинковий, карбонатний, пористий, пухкий, перехід поступовий в:

Рk (102 - 115 см) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, пухкий, пористий, вологий, карбонати у вигляді прожилок і цвілі.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі.

Сьомий об'єкти _ знаходиться в Роганському стаціонарі закладеному в 1946 році. Весь цей час була зайнята посівами озимої пшениці (N 49є'53'59.36”; E 36є26'56.93”). За цей період, з 1946 року, тут вирощувалися районовані культури польової сівозміни. У складі бур'яну зустрічається: пирій повзучий (Agropyrum repens), кульбаба лікарська (Taraxacum officinale), вівсюг звичайний (Avena fatua L), мишій сизий (Setaria glauca), мишій зелений (Setaria viridis), молочай лозний (Еuphorbia virgultosa), кульбаба лікарська (Taraxacum officinale), осот городній (Sonchus oleraceus), барвінок трав'янистий (Vinca herbacea).

Опис профілю ґрунту:

H (0 - 40 см) гумусовий, орний (0 - 23 см) свіжий, темно-сірий, зернисто-грудкуватий, важкосуглинковий, пухкий, безкарбонатний, підорний (23- 40 см) з вираженою плужною підошвою (ущільнений, плитчастий) - мілкозернистий, важкосуглинковий, свіжий перехід поступовий за забарвленням в:

Hpk (40 - 68 см)верхній перехідний, гумусований менше верхнього, карбонатний, темно-сірий з буруватим відтінком, свіжий, грудкувато-зернистий, важкосуглинковий, пухкий, переритий кротовинами і ходами хробаків, поступово по забарвленню переходить в:

HРk (68 - 102 см) нижній перехідний, слабо і нерівномірно гумусовий, свіжий, бурдно-палевий, нещільно-грудкуватий, важкосуглинковий, ущільнений, карбо-натний, пористий, пухкий, переритий кротовинами, перехід поступовий в:

Рk (102 - 110 см) материнська порода - палевий, пилувато-важкосуглинковий лес, пухкий, пористий, карбонати у вигляді прожилок і псевдоміцелію.

Назва ґрунту: чорнозем типовий глибокий важкосуглинковий на палевому лесі

1.2 Програма та методика досліджень

Актуальність теми обумовлена вирішенням проблеми еволюції чорноземних ґрунтів під впливом різних фітоценозів, що має виняткове науково-практичне значення для вирішення питання раціонального використання земель України, особливо при проведенні фітомеліоративних робіт (залуження, заліснення) на схилових ґрунтах, що підлягають виведенню з інтенсивного сільськогосподарського використання.

Метою наших досліджень було дослідити зміни біологічної активності у чорноземах під лісовою та степовою рослинністю в умовах Лісостепу України.

Для досягнення цієї мети ставились такі задачі:

· визначити активність гідролітичних ферментів (протеази, уреази, інвертази) у чорноземах під різними деревними культурами та травґяною рослинністю в динаміці (весна, літо);

· визначити активність окислювально-відновних ферментів (дегідрогенази, нітратредуктази, нітритредуктази) у чорноземах під різними деревними культурами та травґяною рослинністю в динаміці (весна, літо);

· визначити біологічну активність чорноземів типових під різним рослинним покривом за інтенсивністю виділенням СО2;

· порівняти характер впливу рослин в штучних (паркових) біоценозах та агроценозах на чорноземах типових.

Наші дослідження були проведені на кафедрі ґрунтознавства ХНАУ ім. В.В. Докучаєва під керівництвом кандидата с.-г. наук, доцента К.Б. Новосада.

Для досліджень був вибраний типовий для південно-східного Лісостепу України стаціонар: Роганський стаціонар (Харківська обл., Харківський р-н), закладений у 1946 р., де панують чорноземи типові глибокі, які більше століття розорювались, а з 1946 р. відведені під переліг (природні трави) та варіанти із зональною системою польових сівозмін і лісосмуга з дубу. Досліджувались чорноземи перелогу, чорноземи орні, чорноземи під дубом - в лісосмузі. Для досліджень включили також чорноземи типові глибокі, які розорювалися до 1972 р., а після закладення дендропарку ХНАУ імені В.В. Докучаєва почали формуватися під покривом насаджень модрини, берези, сосни та смереки (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Об'єкти досліджень

Об`єкти, що планувалися для проведення досліджень обмежувалися в натурі, і на найбільш типових ділянках закладали розрізи та пробні площадки, які прив'язувалися за допомогою GPS-навігатора LD-3W.

Зразки для дослідження відбиралися таким чином: на відстані 60 _ 70 см від стовбура дерева по ходу скелетного горизонтального коріння брали проби щупом, окремо з двох горизонтів (0 _ 20 і 20 _ 40 см) у трьох типових місцях.

У лабораторії зразки перемішувались, відповідно варіанту відбору проб, розкладалися на столі для просушування до повітряно-сухого стану, потім подрібнювались і просівались через сито 1 мм. У такому вигляді зразки надходили для аналізу. Польову вологість, визначали у верхніх генетичних горизонтах у чотири-п'ятикратній повторюваності ваговим методом, шляхом висушування ґрунту в термостаті при Т = 105оС до постійної ваги [. Крупский Н.К. Методическое пособие по лабораторным и полевым анализам при обследованиях почв колхозов и совхозов УССР. - Х.: РИО Харьк. СХИ, 1957., . Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: МГУ, 1962. - 492 с.].

Відбір, оброблення та зберігання ґрунту для дослідження аеробних біологічних процесів в лабораторії робились згідно ДСТУ ISO 10381 _ 6 _ 2001 [. Методи аналізів грунтів і рослин: Методичний посібник. С.Ю. Булигін, С.А. Балюк, А.Д. Міхновська, Р.А. Розумна. - К.: ФПУ, 1999. - 160 с., . Мікробіологія ґрунтів: Посібник до лабораторно-практичних занять / М.А. Щуковський, К.Б. Новосад, Л.Л. Велічко, О.М. Казюта, Л.І. Васильєва; За ред. Д.Г. Тихоненка / Харк. нац. аграр. ун-т ім. В.В. Докучаєва. - Х.., 2002. - 136 с.].

Ферментативну активність грунту визначали титрометричним та фотоколориметричним способами за стандартною методикою А.Ш. Галстяна в модифікації Д.Г. Звягінцева, Ф.Х. Хазієва, І.Н. Ромейко [70, . Галстян А.Ш. К методике определения гидролитических ферментов почвы // Почвоведение. - 1965. - №2. - С. 68 - 74., . Ромейко И. Н. Протеолитическая активность дерново-подзолистой почвы при разных способах вспашки // Почвоведение. - 1969. - № 10. - С. 87 - 91.].

Нами проводилося вивчення активності наступних окислювально-відновних ферментів: дегідрогенази - методом А.Ш. Галстяна [. Галстян А.Ш. К методике определения активности дегидраз в почве // Докл. АН АрмССР. 1962. Т. 35, №4. С. 181 - 184.], нітратредуктази - методом А.Ш. Галстяна і Л.В. Маркосяна [. Галстян А.Ш., Маркосян Л.В. Определение активности нитратредуктазы почвы // Докл. АрмССР. - 1966. - Т. 43, №3. - С. 147 - 150.], нітритредуктази - методом А.Ш. Галстяна і Е.Г. Саакяна [. Галстян А.Ш., Cаакян Э.Г. Метод определение активности нитритредуктазы почвы // Докл. АрмССР. - 1970. - Т. 50, №2. - С. 108 - 110.]; та гідролітичних - протеази - методом І.Н. Ромейко [72], уреази - методом А.Ш. Галстяна в модифікації Ф.Х. Хазієва [70], інвертази - методом А.Ш. Галстяна в модифікації Д.Г. Звягінцева [70].

Інтенсивність мінералізації органічних решток визначали за інтенсивністю виділення СО2 згідно ДСТУ ISO 14239-2001, а обрахунок даних по інтенсивності виділення СО2 за методом фіксування двох точок еквівалентності [. Алексеев В.Н. Количественный анализ. - М. - Госхимиздат. - 1963 г. (издание третье). - 568 c.

].

РОЗДІЛ II. БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ ҐРУНТІВ ПІД РІЗНИМИ ФОРМАЦІЯМИ В ПРИРОДНИХ ТА КУЛЬТУРНИХ ГЕОЕКОСИСТЕМАХ

2.1 Ферментативна активність чорноземів під різними фітоценозами

Ферменти - біологічні каталізатори, що прискорюють у сотні і тисячі разів біохімічні реакції в живих організмах. Різноманітні екзо- і ендоферменти ґрунтових мікроорганізмів, фауни і рослин потрапляють до ґрунту. У результаті іммобілізації ферменти в ґрунті стабілізуються і тривалий час зберігають свою активність [46].

Ферментативна активність ґрунтів - це єдність екологічно обумовлених процесів надходження, стабілізації та прояву активності ферментів у ґрунті. Всі три ланки, які її визначають, розглядаються як блоки продукування, іммобілізації і дії ферментів [46], функціонування яких взаємозв'язане і обумовлене коливаннями екологічних параметрів. У ґрунтах природних екосистем, де екологічні параметри у стані динамічної рівноваги, динаміка ФА ґрунту обумовлена сезонними, природними коливаннями гідротермічного режиму, мікробіологічної активності ґрунту, розвитком рослин.

Одним з широко розповсюджених методів вимірювання інтенсивності ґрунтово-біологічних процесів є визначення ферментативної активності. Ферментативна активність ґрунту залежить від її фізичних та хімічних особливостей, вмісту поживних речовин, рівня рН, вмісту солей тощо. Частина ґрунтових ферментів синтезують і виділяють через кореневу систему вищі рослини. Інші ферменти ґрунту мають мікробіологічне походження та є продуктами метаболічних процесів ґрунтових мікроорганізмів [46].

Для визначення ферментативної активності зазвичай беруть ґрунт, який підсушений на відкритому повітрі; вологі зразки слід підсушувати в лабораторії при кімнатній температурі. Необхідно слідкувати за тим, щоб зразок не містив нерозкладених рослинних решток. Грудки ґрунту подрібнюють і просівають крізь сито з комірками розміром 1мм. При вивченні ферментативної активності вологого зразку видаленню рослинних решток слід приділяти більше уваги [28].

2.1.1 Активність гідролітичних ферментів у чорноземах під різним рослинним покривом

Гідролази здійснюють реакцію гідролізу різноманітних складних органічних сполук, діючи на різноманітні зв'язки: складноефірні, глюкозидні, амідні, пептидні та інші. Гідролази у великій кількості знаходяться в ґрунтах і відіграють важливу роль у збагаченні їх рухомими та доступними для рослин і мікроорганізмів поживними речовинами, руйнуючи високомолекулярні органічні сполуки. До цього класу відносяться такі ферменти, як інвертаза, уреаза, фосфатаза, протеаза, целлюлаза та інші, активність яких є найважливішим показником біологічної активності ґрунтів та оцінки антропогенного впливу.

Гідролази є найбільш вивченими ферментами у ґрунті. Для визначення їх активності запропоновані різні методи.

Нами були вивчені такі ферменти, як інвертаза, уреаза та протеаза.

Інвертаза діє на в-фруктофуранозідний зв'язок у сахарозі, рафінозі, стахіозі та інших і розщеплює сахарозу на еквімолярні кількості глюкози і фруктози.

Інвертаза поширена у природі, вона є у багатьох мікроорганізмах, зустрічається майже в усіх типах ґрунтів. Її активність є характерним показником типів ґрунтів та їхньої біологічної активності.

Визначення активності інвертази засноване на обліку відновлюючих цукрів, які утворюються при розщепленні сахарози. Цей метод знайшов широке застосування і може бути використаний для визначення інвертази у зразках ґрунту із широким діапазоном активності фермента і концентрації субстрату.

Аналізуючи наші дані, бачимо, що найвища активність інвертази спостерігається під трав`янистими фітоценозами. Інвертазна активність під деревною рослинністю складає наступний ряд: береза > дуб > модрина > сосна > смерека. Слід відмітити, що майже в усіх варіантах активність інвертази зростає влітку, це, можливо, пов`язане з максимальним надходженням переробленого мікроорганізмами органічного матеріалу (цукрів), і майже у всіх варіантах інвертазна активність з глибиною по профілю зменшується, окрім варіантів під хвойними деревними породами, де вона зростає у шарі 20-40см, що можна пояснити надходженням цукрів, які звільнюються при розкладанні мікрофлорою (переважно грибною) важкодоступного рослинного опаду.

Отже, чорноземи, які утворилися під різними фітоценозами, мають різний характер надходження і розкладу органічної речовини, відрізняються кількістю і якістю гумусу, тому найбільшою активністю інвертази характеризується гумусовий горизонт. З глибиною її активність знижується, що корелює з вмістом і розподілом поживних речовин, гумусу і мікроорганізмів по профілю.

Розпад органічних азотистих сполук переважно здійснюється за безпосередньою участю позаклітинних ферментів. До ферментів, що беруть участь у перетворенні білкових речовин, відноситься уреаза. Аміак, який утворився внаслідок уреазної реакції, є джерелом живлення рослин.

Активність уреази -- один із найважливіших показників біологічної активності ґрунтів. Уреаза каталізує розпад сечовини на аміак і вуглекислоту:

NH2

О--С + Н2О уреаза 2NH3 + CO2 + H2O

NH2

Фермент володіє точною специфічністю дії: розщеплює лише сечовину і не діє на похідні. Оптимум рН уреази близький до 7,0, але може зміщуватися залежно від концентрації сечовини, від природи та концентрації застосовуваних буферів. У ґрунті уреаза може діяти у відносно широкому діапазоні рН.

Аналізуючи дані активності уреази в чорноземі під різним рослинним покривом бачимо, що найбільшу активність уреази має ґрунт під перелогом весною, у верхніх шарах. Дещо слабша вона під природною трав`янистою рослинністю та ріллею, ще нижча під березою, сосною, смерекою, а мінімальна під дубом і модриною.

Характерне підвищення активності уреази під природною трав`янистою рослинністю, перелогом, ріллею, можливо, пов`язане з інтенсивним розкладенням органічних решток та зі збагаченням їх амідними сполуками.

Активність цього ферменту в усіх варіантах досить низька, що є результатом тривалого зберігання зразків та низькою стійкістю цього ферменту до впливу часу. Слід зазначити, що найбільша активність уреази спостерігається у ґрунті перелогу. З глибиною активність уреази майже в усіх варіантах знижується, окрім варіантів дуб, сосна та смерека. Найменшу активність має фермент у ґрунті під дубом (табл. 2.1., рис. 2.1).

Протеолітичні ферменти каталізують гідролітичне розщеплення білкових речовин до пептидів та гідроліз цих продуктів до амінокислот. Розщеплення білків до пептидів відбувається в місцях пептидних зв'язків за схемою

... NH -- CR3H -- CO -- NH -- CR2H -- CO -- NH -- СR1Н -- СООН = фермент + H2O==> NH2 -- CR3H -- CO -- NH -- CR2H -- CO -- NH -- СR1Н -- СООН,

де R1, R2 та R3, -- радикали (бокові ланцюги) амінокислот.

Протеази поділяються на дві групи: протеїнази та пептидази. Перші з них розщеплюють білки, а другі каталізують розпад поліпептидів і дипептидів до амінокислот. Проте такий поділ досить умовний.

При визначенні активності протеаз у ґрунті як субстрат застосовують казеїн, желатину та деякі пептиди. Активність протеаз враховують за кількістю амінокислот чи інших кислоторозчинних продуктів, які звільнюються при розпаді білкових субстратів у ґрунті, або за зміною фізичних властивостей субстрату, наприклад, за зменшенням в'язкості.

Дані наших досліджень активності протеази показали, що найвищу її активність виявлено в чорноземі у варіантах дуб та береза, дещо нижча - у варіанті перелогу, а мінімальна активність у ґрунті під сосною та смерекою. З глибиною у цих варіантах активність ферменту знижується, окрім варіантів дуб та береза.

Таблиця 2.1 Динаміка активності гідролітичних ферментив у чорноземах під різним рослинним

Рис. 2.1 Динаміка гідролітичних ферментів в чорноземах під різним рослинним покривом

У свіжо відібраних зразках найбільшу протеолітичну активність має ґрунт під модриною. Під дубом і березою вона однакова - середня і з глибиною зменшується.

2.1.2 Активність окислювально-відновних ферментів у чорноземах під різним рослинним покривом

Ферменти, віднесені до класу оксидоредуктаз, каталізують окислювально-відновні реакції, що відіграють провідну роль у біохімічних процесах у клітинах живих організмів, а також у ґрунті. Окислювально-відновні реакції є основною ланкою у процесі синтезу гумусових речовин у ґрунті. Оксидоредуктази беруть участь в утворенні солонців у засолених ґрунтах та у цілому ряді інших процесів у ґрунті. Найбільш поширені у ґрунтах такі оксидоредуктази, як каталази, дегідрогенази, пероксидази, поліфенолоксидази та інші, активність яких є важливим показником біологічної активності ґрунтів, а також генезису ґрунтів.

Нами були вивчені такі ферменти, як: дегідрогеназа, нітратредуктаза та нітритредуктаза в чорноземі типовому під різним рослинним покривом у свіжо-відібраних та реанімованих зразках.

Дегідрогенази - ферменти, що беруть участь у процесі дихання. Вони відщеплюють водень від окислених субстратів. Одні дегідрогенази можуть переносити водень безпосередньо на молекулярний кисень, інші - тільки на якісь інші акцептори, наприклад, метиленову синь.

Процеси дегідрування можуть протікати за наступною схемою:

АН2 + В ==дегідрогеназа А + ВН2.

Дегідрогенази розповсюджені дуже широко. Їх дія - показник біологічної активності ґрунту. Основним методом виявлення дегідрогеназ є відновлення індикаторів з низьким редокспотенціалом типу метиленової сині за рахунок дегідрування відповідних субстратів. У ґрунті субстратами дегідрування можуть бути неспецифічні органічні сполуки (вуглеводи, органічні кислоти, амінокислоти, спирт, жир, феноли та ін.) і специфічні сполуки (гумусові речовини) [38].

Вивчення дегідрогеназної активності показало, що вона дещо більша в чорноземі під деревною та трав`янистою рослинністю влітку - 13,3 під перелогом, проти 10,3 - весною, 9,0 - 7,2 у чорноземах під деревними насадженнями влітку, проти 7,6 - 5,2 мг субстрату / 10г ґрунту.

Таким чином, ріст дегідрогеназної активності характерний для літа, де показники її вищі в порівнянні з весною, за винятком чорнозему під насадженнями дубу - де вона вища весною - 10,9, проти 8,1мг субстрату / 10г ґрунту влітку.

Аналізуючи активність дегідрогенази в чорноземі під лісовими насадженнями можна побудувати наступний ряд: дуб > береза > сосна > смерека > модрина - весною, і влітку: береза > дуб > сосна > смерека > модрина, що відображає процеси синтезу гумусових компонентів ґрунту, в основі яких лежать окислювально-відновні процеси. Отже, можна припустити, що процеси гумусоутворення протікають найбільш інтенсивно в чорноземі під насадженнями дубу, берези та у варіанті перелогу - під трав`янистою рослинністю.

З рисунку 2.2 бачимо, що сільськогосподарське використання чорноземів (рілля), знижує активність дегідрогеназ - 6,8мг субстрату / 10г ґрунту. З глибиною дегідрогеназна активність ґрунту зменшується.

Аналізуючи вміст дегідрогенази в чорноземі під різними рослинами весною, можна сказати, що активність цього ферменту досить висока у всіх варіантах. Особливо виділяється чорнозем під дубом і перелогом.

Взагалі, можна сказати, що чорнозем типовий має досить високу активність дегідрогенази. Можливо, це обумовлено інтенсивністю протікання процесів гуміфіксації в літній період та оптимальними умовами, що склалися в цьому ґрунті.

Виявлено, що дегідрогеназна активність найбільша в ґрунті під перелогом та листяними породами: березою (12,8), дубом (11,6), мінімальний вміст - під шпильковими породами: сосною (7,9), смерекою (6,7) та модриною (6,3). З глибиною активність знижується.

Процеси відновлення нітратного азоту в ґрунті до аміаку каналізують нітрат- та нітритредуктази. Нітратредуктаза діє на відновлений НАД як донор водню і переносить його до кисню нітратів, перетворюючи їх в нітрити:

НАД*Н2 + NО3 > НАД + NО2 +Н2О

Найбільшою активністю нітратредукуючих ферментів характеризується чорнозем під трав`янистою рослинністю (переліг - 1,5), а також в ріллі - 1,1, можливо, через незадовільний обробіток ґрунту. Вниз по профілю активність ферменту закономірно збільшується, за винятком ґрунту ріллі.

Таблиця 2.2 Динаміка активності окислювально-відновних ферментив у чорноземах під різним

Рис. 2.2 Динаміка гідролітичних ферментів в чорноземах під різним рослинним покривом

Аналізуючи її активність в чорноземі під лісовими насадженнями, можна побудувати наступний ряд весною: береза > модрина > сосна > смерека > дуб, а влітку: дуб > модрина > сосна > смерека > береза.

Подальше відновлення нітритів до аміаку каталізують нітритредуктази:

7НАД(Ф)*Н2 + NО2 > 7НАД(Ф) + NН4ОН + Н2О

Найбільшою нітритредукуючою активністю, як бачимо, характеризується чорнозем під дубом (9,8), майже в 2 рази нижча під модриною, березою, сосною і смерекою (6,5 - 5,9). Влітку активність нітритредуктаз майже в 2 - 3 рази менша у всіх варіантах. Не виявлена вона в шарі 0-20см в чорноземі під модриною, перелогом, що, можливо, можна пояснити посушливим літом.

2.2 Біологічна активність чорноземів типових під різним рослинним покривом за інтенсивністю виділення СО2

Визначення показників мікробіологічної трансформації органічної речовини ґрунту дає змогу враховувати інтенсивність і напрямок ґрунтових процесів, а відповідно більш точно визначити зміни в розвитку ґрунтів під дією антропогенного навантаження. Потреба у такому експериментальному моніторингу гостро відчувається у зв'язку з природним плануванням і оцінкою ґрунтового покриву.

У цій роботі ми спробували оцінити біологічну активність чорноземів типових під різним рослинним покривом (деревним, трав'яним та в агроценозах) за інтенсивністю виділення ґрунтами СО2.

Аналізуючи отримані дані слід відмітити, що біологічна активність знижується з глибиною по усіх варіантах досліду, що пов'язано з наявністю та доступністю мікроорганізмам органічних залишків. За зростанням інтенсивністю виділення СО2 (у грамах СО2 на кілограм повітряно-сухого ґрунту за добу) варіанти досліду можна розташувати у наступній послідовності: сосна - 0,35, дуб - 0,37, смерека - 0,37, модрина - 038, береза - 0,40, переліг - 0,42, рілля - 0,47.

Щодо впливу деревної рослинності на біогенність чорнозему типового глибокого відмітимо, що практично усі варіанти мають майже однаковий високий рівень інтенсивності мінералізації, але слід зазначити, що інтенсивність виділення СО2 ґрунтами під деревною та трав'яною рослинністю дещо нижча ніж у варіанті з ріллею. Це дає змогу говорити про процеси дегуміфікації та мінералізації під деревними та трав'яними фітоценозами дещо уповільнюються, а відповідно і про доцільність проведення заходів по виведенню ерозійно-небезпечних ґрунтів із розряду орних під заліснення та залуження.

РОЗДІЛ III. РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ЗЕМЕЛЬ

Географічне розташування зони Лісостепу та особливості її природно-ресурсного потенціалу зумовлюють визначальну роль аграрного сектору в економічному розвитку регіону. Завдяки сприятливим ґрунтово-кліматичним умовам, можливий інтенсивний розвиток сільськогосподарської галузі. Проте, надмірне антропогенне навантаження на земельні ресурси в більшості областей Лісостепу призвело до порушення оптимальних, екологічно обґрунтованих нормативів співвідношення земельних угідь. Можна вважати оптимальним, коли відношення дестабілізуючих чинників (рілля, сади) до стабілізуючих (природні кормові угіддя, ліси, лісосмуги) не перевищує одиниці. До цього розрахунку не входять урбанізовані і техногенно змінені території. Це означає, що розораність території повинна становити для лісостепової зони України 40--45% від загальної площі.

Водночас, аналіз нинішнього використання земельного фонду сільськогосподарського призначення зони Лісостепу свідчить про те, що близько 82% сільськогосподарських угідь складає рілля, тобто земля, яка знаходиться в постійному активному сільськогосподарському використанні, і лише 18% угідь _ це пасовища, сіножаті, багаторічні насадження та інші угіддя, тобто наявна невідповідність нинішньої структури угідь щодо оптимальних екологічно обумовлених параметрів.

Скорочення площі ріллі не призведе до зменшення обсягів виробництва товарної рослинницької продукції, якщо буде наведений елементарний господарчий порядок у використанні земель, що залишаються в інтенсивному обробітку. Виведення з інтенсивного сільськогосподарського використання малопродуктивних земель (деградованих, малорозвинених, низько-технологічних тощо) обумовлює не тільки зменшення екологічного ризику, а й оптимізує використання коштів, ресурсів праці. Світовий досвід показує, що підвищення ефективності сільського господарства можливе лише за умов інтенсивного використання високо родючих ґрунтів і за рахунок зниження вкладень у малопродуктивні землі.

Неодмінною умовою ведення високопродуктивного, конкурентоспроможного сільськогосподарського виробництва є запобігання деградаційним процесам, проведення заходів для збереження і підвищення родючості ґрунтів, що значною мірою визначається характером використання земель.

У процесі реформування земельних відносин значно зросли кількість і різноманітність аграрних підприємств, землевласників та землекористувачів, що значно ускладнило регулювання земельних відносин і призвело до порушення внутрішньогосподарського землевпорядкування, а в деяких випадках _ до подрібнення земельних масивів. Сільськогосподарське землекористування повинне забезпечувати економічну доцільність, розширене відтворення родючості й у цьому розумінні воно має бути ґрунтозахисним.

Така постановка проблеми вимагає дотримання реальних принципів оптимізації землекористування. Кожна система землеробства повинна бути обґрунтована екологічно, тобто відповідати ґрунтово-природному комплексу, який включає також локальні геоморфологічні та біогеохімічні особливості місцевості.

Така система повинна:

-- включати комплекс ґрунтово-меліоративних заходів (агротехнічні, агрохімічні або біологічні), спрямованих на забезпечення розширеного відтворення родючості ґрунту;

-- базуватись на використанні прогресивних технологій (зміна сортів і дотримання сівозмін, управління режимами ґрунту, врахування погодних умов);

-- здійснюватися з дотриманням агротехніки, технології.

Одним із основних завдань для оптимізації структури земельних угідь є виведення з обробітку малопродуктивних орних земель. Зменшення площі орних земель в областях Лісостепу повинно здійснюватись з урахуванням екологічних і економічних чинників. З метою поліпшення організації використання сільськогосподарських угідь, охорони й відтворення родючості ґрунтів, підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва та на виконання Указу Президента України від 3 грудня 1999 року № 1529/99 'Про невідкладні заходи щодо прискорення реформування аграрного сектору економіки' Міністерством аграрної політики України і Українською академією аграрних наук видано спільний наказ від 03.04.2000 № 26/33 'Про першочергові заходи щодо удосконалення землекористування', яким передбачено провести вилучення малопродуктивної ріллі з активного обробітку з урахуванням природних, економічних умов підприємств регіону та даних агрохімічної паспортизації. Відповідно до цього вилученню з орних земель і переведенню в інші категорії угідь підлягають такі землі (табл. 3.1).

Згідно із Земельним Кодексом України (2001 р.), до деградованих земель відносяться земельні ділянки з ґрунтами еродованими, перезволоженими, з підвищеною кислотністю, забрудненими хімічними речовинами, порушеними зсувами, карстоутворенням тощо. До малопродуктивних земель відносяться сільськогосподарські угіддя, ґрунти яких характеризуються негативними природними властивостями, низькою родючістю, а їхнє господарське використання за призначенням є економічно неефективним.

Таблиця 3.1 Переведення ріллі у природні кормові угіддя та заліснення в зоні Лісостепу, площа, тис. га

Першочерговому вилученню підлягають деградовані землі. Вилучення схилових земель з інтенсивного обробітку з метою створення на них сінокосів та пасовищ _ це один із ефективних заходів покращення кормової бази тваринництва, а також і засіб підвищення протиерозійної стійкості еродованих агроландшафтів та суттєвого покращення показників родючості еродованих ґрунтів. Після такої трансформації с.-г. угідь (табл. 3.2) в Лісостепу в інтенсивному обробітку залишиться 8871 тис.га найпродуктивніших земель (з обробітку буде виведено 3090 тис.га), а розораність угідь становитиме 61%. На цій ріллі шляхом запровадження сучасних технологій вирощування с.-г. культур необхідно сконцентрувати наявні енергетичні, матеріальні та трудові ресурси для виробництва потрібної кількості якісної продукції. Як показали дослідження наукових установ, зниження в агроландшафтах розораності земельного фонду від 80--90 до 50--60% і збільшення частки природних фітоценозів (луків, лісових насаджень) до 25--30% сприятиме значному скороченню ерозійних процесів та підвищенню продуктивності агрофітоценозів. Дослідженнями Інституту землеробства УААН встановлено, що при залісненні агроландшафту до 2% втрати поверхневими стоками становлять: азоту -- 5,0; фосфору -- 0,12; калію -- 0,91 кг/га. Збільшення заліснення території до 27% сприяє різкому зменшенню винесення цих елементів. І навпаки, за збільшення в агроландшафті частки ріллі втрати з поверхневими стоками ґрунту й поживних речовин підвищуються прямо пропорційно. Так, за розораності території землекористування до 50% винесення азоту за межі водорозділу було у сім разів, а фосфору -- вдвічі більшим порівняно до водорозділу з 20%-ю розораністю.

Матеріали наукових досліджень однозначно свідчать, що із збільшенням крутизни схилів ступінь еродованості ґрунтів підвищується (табл. 3.3). Схили крутизною понад 3° еродовані більше як на 80%, а змив ґрунту становить більше 10 т/га. Така кількість ґрунту не може бути компенсована шляхом ґрунтоутворюючого процесу.

Таблиця 3.2 Оптимізація сільськогосподарського використання земельного фонду в Лісостепу, тис. га

Таблиця 3.3 Поширення еродованих земель на схилах різної крутизни (% від загальної площі схилів) і втрати ґрунту на них, т/га

Усі ці дані свідчать про те, що з економічної й екологічної точок зору невигідно і нераціонально щороку обробляти схили крутизною понад 3°. Вони підлягають обов'язковому вилученню з обробітку. При цьому найдоцільніше буде відвести їх під постійне залуження або заліснення.

Виведення земель з інтенсивного обробітку дасть змогу в межах України значно зекономити енергетичні матеріально-технічні та трудові ресурси на загальну суму близько 1,5--2 млрд. ум. од., а також приблизно удвічі зменшити екологічні збитки, які за попередніми оцінками щорічно становлять близько 7--8 млрд. ум. од.

чорнозем фітоценоз грунт

РОЗДІЛ IV. ПРАВОВЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ОХОРОНИ ҐРУНТІВ

ЗАКОН УКРАЇНИ «ПРО ЗЕМЛЕУСТРІЙ»

Закон України від 22.05.2003 року №858-IV «Про землеустрій» розроблено згідно з вимогами пункту 4 розділу IX Прикінцевих положень Земельного кодексу України.

Основна мета Закону - забезпечення раціонального використання та охорони земель, створення сприятливого екологічного середовища і поліпшення природних ландшафтів. У Законі визначаються соціально економічні та екологічні заходи, спрямовані на регулювання земельних відносин і раціональну організацію території адміністративно територіальних утворень, суб'єктів господарювання, що здійснюються під впливом суспільно-виробничих відносин і розвитку продуктивних сил. Завдання Закону - визначення та регулювання правових, екологічних, соціальних і організаційних засад при здійсненні землевпорядної діяльності й спрямування його на забезпечення раціонального, економічно збалансованого використання земель, створення сприятливого, екологічно безпечного довкілля та поліпшення ландшафтів. Закон передбачає роль землеустрою, який виконуватиме технологічну функцію, виходячи з конкретних ландшафтних умов щодо спеціалізації сільськогосподарського виробництва, способів використання с.-г. угідь власниками землі та землекористувачами. Цей Закон визначає організаційно-правові, економічні та соціальні основи створення раціональних за розмірами землеволодінь і землекористувань товарних с.-г. підприємств.

У процесі виконання Закону України «Про землеустрій» будуть реалізовані основні принципи і напрями землеустрою, які ґрунтуються на положеннях Земельного кодексу та інших нормативно-правових актів у галузі земельного законодавства, а саме: забезпечення соціальної функції землеволодінь і землекористувань; створення юридичних, територіальних та еколого-економічних умов щодо реалізації громадянами України прав на земельні ділянки; досягнення комплексності розвитку територій, вивчення й організація використання їх як сукупності складних природних і антропогенних екосистем; пріоритетність сільськогосподарського землеволодіння та землекористування; забезпечення рівних умов розвитку різних форм господарювання на землі;недопустимість вилучення для несільськогосподарських потреб особливо цінних продуктивних земель; забезпечення раціонального землекористування та охорони земель.

Відповідно до статті 50 Закону Кабінет Міністрів України прийняв постанову від 26.05.2004 року № 677 «Про затвердження Порядку розроблення проектів землеустрою щодо відведення земельних ділянок». Постановою визначено випадки, коли проект відведення земельної ділянки не розробляється, на основі яких документів розробляється проект і хто має право на виконання проектних робіт.

ЗАКОН УКРАЇНИ «ПРО ОХОРОНУ ЗЕМЕЛЬ»

Більшість земель України використовуються в різних сферах виробничої діяльності і піддаються систематичному антропогенному впливу. Як свідчить практика, саме найактивніше використовувана частина земельного фонду загрозливо деградує і потребує принципово нових законодавчих заходів щодо їх охорони, які б дали можливість усунути негативні тенденції у зміні якісного стану земельних ресурсів країни. Виникла нагальна потреба у законодавчому вирішенні питань раціонального використання земель та всебічної їх охорони.

Закон України від 19.06.2003 року № 962-IV «Про охорону землі» і спрямований на регулювання правовідносин у сфері охорони й ефективного та раціонального використання земель, відтворення їхньої родючості й інших корисних властивостей, збереження екологічних функцій ґрунтового покриву з метою ефективного розв'язання завдань продовольчої та екологічної безпеки життєдіяльності суспільства, забезпечення сталого соціально-економічного розвитку України.

У законі визначено:

1) основні напрями охорони та екологічного захисту земель;

2) компетенцію органів державної влади й органів місцевого самоврядування у сфері охорони земель;

3) обов'язки фізичних і юридичних осіб у сфері охорони та раціонального використання земельних ресурсів;

4) нормативи в галузі охорони земель;

5) порядок фінансування заходів щодо охорони та раціонального використання земельних ресурсів;

6) види стимулювання заходів щодо охорони та еколого безпечного використання земель і підвищення родючості ґрунтів;

7) відповідальність за порушення законодавства про охорону земель;

8) основні напрями міжнародного співробітництва у сфері охорони земель.

У постанові Кабінету Міністрів України від 26.05.2004 року № 681 «Про затвердження Порядку здійснення природно-сільськогосподарського, еколого-економічного, протиерозійного та інших видів районування (зонування) земель», прийнятій відповідно до статті 26 вказаного Закону, визначаються принципи й критерії районування (зонування) земель, тематичне навантаження схем (карт), замовники робіт з районування та строки їх виконання.

ЗАКОН УКРАЇНИ «ПРО ДЕРЖАВНИЙ КОНТРОЛЬ ЗА ВИКОРИСТАННЯМ ТА ОХОРОНОЮ ЗЕМЕЛЬ»

Самовільне зайняття земельних ділянок, псування сільськогосподарських угідь, невиконання вимог щодо використання земель за цільовим призначенням, приховування від обліку та реєстрації - такий далеко неповний перелік найбільш поширених порушень земельного законодавства. І причина цього - відсутність належного правового поля.

До прийняття Закону України від 19.06.2003 року № 963-IV «Про державний контроль за використанням та охороною земель» така важлива функція держави, як контроль за використанням та охороною основного національного багатства, здійснювалася у порядку, передбаченому тимчасовим положенням про порядок здійснення органами Держкомзему державного контролю за використанням та охороною земель (наказ Держкомзему від 29.07.1993 року № 65) і, звичайно, це не давало можливості ефективно протидіяти тим численним порушенням, що мають місце при використанні земельних ділянок їхніми власниками та користувачами.

Мета Закону - вдосконалення порядку здійснення державного контролю за використанням та охороною земель, запобігання правопорушенням у галузі земельних відносин, а також правове забезпечення вжитих заходів щодо усунення виявлених порушень земельного законодавства. Завдання Закону полягає у забезпеченні дотримання органами державної влади, органами місцевого самоврядування, власниками землі та землекористувачами вимог земельного законодавства, а також в ефективній і високоякісній реалізації державної політики у сфері охорони та раціонального використання земель. Закон є основним правовим актом діяльності Державної інспекції з контролю за використанням і охороною земель, яка була утворена відповідно до постанови Кабінету Міністрів України від 25.12.2002 року № 1958 «Про утворення Державної інспекції з контролю за використанням і охороною земель».

ЗАКОН УКРАЇНИ «ПРО ОЦІНКУ ЗЕМЕЛЬ»

Закон України від 11.12.2003 року № 1378-IV «Про оцінку земель» є одним із базових у сфері ринкових відносин в Україні. Він врегульовує проведення оцінки земель в Україні згідно з нормами Земельного кодексу України і Законів України «Про оцінку майна, майнових прав та професійну оціночну діяльність в Україні», «Про плату за землю», «Про ліцензування певних видів господарської діяльності» з дотриманням положень міжнародних стандартів оцінки. Цей закон визначає засади проведення оцінки земель, вимоги до відповідної технічної документації, яка розробляється під час проведення оцінки земель, права, обов'язки та відповідальність учасників земле оціночного процесу, роль держави в земле оціночній діяльності. Закон дає змогу вдосконалити державну політику щодо плати за використання земель, зокрема запровадженню системи іпотечного кредитування. Правові результати Закону полягають, насамперед, у правовому врегулюванні питань професійної оцінки земель, що різко звузить можливість некваліфікованої або недобросовісної оцінки земель.

ЗАКОН УКРАЇНИ «ПРО ДЕРЖАВНУ ЕКСПЕРТИЗУ ЗЕМЛЕВПОРЯДНОЇ ДОКУМЕНТАЦІЇ»

Відповідно до статті 186 Земельного кодексу України прийнято Закон України від 17.06.2004 року № 1808-IV «Про державну експертизу землевпорядної документації». Він визначає правові, організаційні і фінансові основи проведення державної експертизи землевпорядної документації (далі - державної експертизи) та порядок її проведення.

Основним завданням державної експертизи є організація комплексної, науково обґрунтованої оцінки об'єктів експертизи щодо їх відповідності вимогам законодавства, встановленим стандартам, нормам і правилам. У Законі наводяться принципи, на яких базується державна експертиза, а також визначаються об'єкти і суб'єкти державної експертизи. Об'єктами державної експертизи є документація по землеустрою й оцінці земель. Обов'язковій державній експертизі підлягають проекти землевпорядної документації, що зазначені в статті 9 цього Закону. Вибіркова та добровільна форми експертизи використовуються для об'єктів, що не підлягають обов'язковій державній експертизі. За видами державна експертиза буває первинною, повторною (у випадках негативного висновку первинної експертизи, спірних випадках, закінчення строку дії (понад три роки) позитивної експертизи) і додатковою. Закон визначає органи виконавчої влади, які здійснюють регулювання у сфері державної експертизи, та їх повноваження. Названий законодавчий акт встановлює статус експерта державної експертизи - хто може бути експертом, його права, обов'язки та гарантії незалежності. Крім того, Закон визначає права і обов'язки замовників державної експертизи та розробників об'єктів державної експертизи, а також відповідальність за порушення законодавства у сфері державної експертизи. Закон дасть змогу значною мірою посилити контроль за використанням та охороною земель.

РОЗДІЛ V. ОХОРОНА ПРАЦІ ПРИ РОБОТІ В ЛАБОРАТОРІЇ

Головною метою розвитку охорони праці є максимальне усунення несприятливих, створення безпечних і комфортних виробничих факторів. Створення здорових, безпечних і комфортних умов на робочих місцях, підвищення продуктивності праці, зниження захворюваності і виробничого травматизму, подовження працездатності людей, максимальний розвиток їх творчих здібностей.

У лабораторії Харківського Державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва, де я проходила переддипломну практику, за охорону праці і техніку безпеки несуть відповідальність старші лаборанти, які проводять велику роботу по виконанню співробітниками лабораторії правил техніки безпеки і попередженню нещасних випадків. В лабораторії є журнал з правил техніки безпеки, постійно проводяться інструктажі. Періодичні, повсякденні інструктажі носять характер нагадування. На виконання заходів з охорони праці виділяються грошові засоби, які використовуються для придбання медикаментів, спецодягу та інших засобів захисту. За останні три роки в лабораторії не трапилося жодного нещасного випадку, пов'язаного з порушенням правил техніки безпеки.

Загальні положення з правил техніки безпеки в хімічних лабораторіях наступні:

1. При проведенні будь-яких операцій, пов'язаних хоч з незначною небезпекою пошкодження очей, працювати без окулярів або маски категорично забороняється. У випадку потрапляння будь-яких хімічних речовин на одяг, його необхідно швидко очистити, а якщо це неможливо, то замінити. Не можна зберігати разом особистий одяг і робочі халати.

2. Будь-які види робіт в хімічній лабораторії необхідно виконувати точно, акуратно, не допускаючи погрішності і безладу. Необхідні розрахунки треба робити заздалегідь і тільки у робочому зошиті, проводити записи і розрахунки на чернетках не дозволяється.

3. До роботи можна приступати тільки в тому випадку, коли всі її етапи вивчені і не викликають сумнівів. При виникненні будь-яких сумнівів слід звернутися до керівника. Перед роботою з новими речовинами кожен початківець повинен отримати індивідуальний інструктаж.

4. На робочому місці повинні знаходитись тільки необхідні в даний момент прилади і обладнання. Все, що заважає роботі, а також, в разі виникнення, своєчасній ліквідації наслідків нещасного випадку, необхідно прибрати.

5. Всі співробітники лабораторії повинні вміти надавати першу допомогу при нещасних випадках.

6. В лабораторних приміщеннях забороняється працювати при несправній вентиляції, проводити будь-які роботи, не пов'язані безпосередньо з виконанням отриманих завдань, палити, приймати їжу, зберігати продукти харчування і особистий одяг.

Для виконання досліджень в якості реактивів використовуються різні хімічні речовини. При роботі з реактивами слід виходити з того, що будь-які хімічні речовини здебільшого отруйні.

Особливо небезпечно систематичне потрапляння в організм протягом тривалого часу, навіть в найменших кількостях, з'єднань, які викликають хронічні отруєння. Тому кожен працюючий повинен вивчити в довідниках речовини, які використовуються в лабораторії, звертаючи особливу увагу на їх вогненебезпечність, отруйність, правила зберігання і можливість утворювати вибухові суміші з іншими речовинами.

Більшість реактивів надходять в лабораторію у тарі великих розмірів. Відбір невеликих порцій речовин безпосередньо з великих бутилів заборонено. Реактив з банок потрібно відбирати фарфоровою, скляною та пластиковою ложечкою, або перенести їх за допомогою воронки для сипучих речовин. Для забезпечення чистоти реактивів ні в якому випадку не можна плутати пробірки від банок, збирати просипану речовину і засипати її назад у банку, доставати реактив забрудненим шпателем або ложкою і т.д. Рідину рекомендується розливати за допомогою сифону. При роботі з рідкими кислотами необхідно пам'ятати, що вони можуть бути причиною важких опіків, які погано загоюються. Для роботи з ними одягають резинові рукавиці і чоботи, довгий прорезинений фартух.

Забороняється виправляти підписи на етикетках, наклеювати нові етикетки, не знявши старих, наносити на тару підписи, які легко змиваються або відклеюються. Помилкове використання не того реактиву - часта причина нещасних випадків. Забороняється користуватися реактивами у відповідності яких лаборант невпевнений, при найми без проведення аналізу відповідності їх етикетці на тарі.

При зберіганні реактиви слід розміщати в певному порядку і в конкретних місцях, виконуючи усі вимоги зберігання цих реактивів. Речовини, що виділяють отруйні або подразнюючі пари, зберігають у спеціально відведених полицях витяжної шафи. Особливо отруйні речовини слід зберігати у спеціальних, закритих шафах і видавати для роботи тільки відповідним особам.

Не дозволяється сумісне зберігання реактивів, які можуть взаємодіяти один з одним. Забороняється працювати з вогненебезпечними речовинами поблизу запалених пальників або електричних приладів. Неможна допускати попадання гарячих парів, рідин, які легко займаються, в атмосферу.

Правила користування газовими пальниками:

Не можна залишати запалені пальники, виходячи з лабораторії.

Необхідно слідкувати, щоб у лабораторії не було витоку газу.

Якщо пахне газом - слід:

Швидко погасити всі пальники;

Не виключати і не включати електричні прилади;

Зачинити двері і відчинити вікна і фрамуги;

Перевірити, чи не відкритий газовий кран і т.

Необхідно слідкувати, щоб полум'я не світилося і не проскакувало в середині пальника.

ВИСНОВКИ

З аналізу ферментативної активності чорнозему типового під різним рослинним покривом можна зробити наступні висновки:

1. Ферментативна активність чорнозему найбільше виражена в зоні ризосфери ґрунтів і дає наочне уявлення про направленість біохімічних процесів у ґрунті.

2. Максимальна активність гідролітичних й окислювально-відновних ферментів (окрім нітритредуктази) влітку свідчить на користь процесів гуміфікації в чорноземі під лісовими насадженнями і трав`янистою рослинністю.

3. Найбільш висока протеолітична активність притаманна верхнім шарам ґрунту - гумусовим горизонтам, закономірно знижуючись з глибиною ґрунтового профілю.

4. Ферментативна активність суттєво змінюється під дією сільськогосподарського використання і окультурення ґрунтів, відображає природні особливості і характер використання ґрунту.

5. Всі варіанти мають майже однаковий високий рівень інтенсивності мінералізації, але слід зазначити, що інтенсивність виділення СО2 ґрунтами під деревною та трав'яною рослинністю дещо нижча ніж у варіанті з ріллею. Це дає змогу говорити про зниження процесів мінералізації та дегуміфікації під деревними та трав'яними фітоценозами, а відповідно і про доцільність проведення заходів по виведенню ерозійно-небезпечних ґрунтів із розряду орних під заліснення та залуження.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ