badania Enzymologiczne w Niemczech
Schröder et al. (1985) zbadano, z punktu widzenia fizykochemicznego, mikrobiologicznego, enzymologicznego i mikromorfologicznego, siedem profili gleb technogenicznych powstałych podczas rolniczej rekultywacji łupów (less; pH w 0,01 M CaCl2 wynosiło 7,1-7,9), które powstały w wyniku wydobycia odkrywkowego węgla brunatnego w regionie Renu. Badane gleby znajdowały się w pobliżu Grefrath i Berrenrath., Rekultywacja rozpoczęła się około 20 lat wcześniej poprzez ponowne zagospodarowanie zmagazynowanego lessu jako materiału suchego, a następnie niwelację (pięć gleb) lub jako materiału mokrego (pompowanie mieszanki wodno-lessowej do zagłębień, czyli polerowanie gnojowicy), a następnie częściowe odparowanie wody (dwie gleby). Rekultywacja doprowadziła do gromadzenia się próchnicy i K oraz do utraty Na I Mg, ale dzięki uprawie 30-50 cm warstwa gleb stała się zagęszczona i nieprzepuszczalna. W glebach powstałych w wyniku przegrupowania suchego lessu często zagęszczano warstwę 50-120 cm.,
aktywność dehydrogenazy była wykrywalna na ogół tylko z warstwy 0-30 cm, ale nawet w tej warstwie aktywność ta osiągnęła tylko około 10% aktywności rodzimych gleb. Oddychanie (ewolucja CO2) było bardziej intensywne w górnych warstwach niż w głębszych, najniższe wartości były rejestrowane w warstwach zagęszczonych. W każdej warstwie gleb rodzimych tempo oddychania było większe w porównaniu z odpowiednimi warstwami siedmiu gleb technogenicznych. Podobne wyniki uzyskano również w odniesieniu do rozkładu celulozy., W celu poprawy zagęszczonych gleb zaleca się Głębokie spulchnianie i drenaż.
w tym samym regionie kopalni węgla, ale w innej miejscowości (Gustorf koło Grevenbroich), Lessmann i Krämer (1985) określili w 1983 r.niektóre parametry enzymologiczne i mikrobiologiczne w urobku wyrównanym (less) rekultywowanym Lucerną przez 2 lata. Dla porównania użyli rodzimej, wegetatywnie gliniastej gleby nadrzecznej. Miejsce badań znajdowało się w Kirchhoven (około 33 km od Gustorfu)., Działka Gustorf nigdy nie była nawożona, a Kirchhoven nie była leczona nawozami mineralnymi w ciągu ostatnich dwóch lat. Obie powierzchnie służą jako elementy kontrolne do eksperymentu nawożenia organicznego. Badania będą kontynuowane przez wiele lat, a także analizowane będą powierzchnie nawożone organicznie.
niefertylizowane działki różniły się od siebie parametrami enzymologicznymi i mikrobiologicznymi ich warstwy 10-20 cm., W tej warstwie działka lessowa miała mniejszą aktywność dehydrogenazy i ureazy, zawierała mniej bakterii ,oddychała mniej silnie (wytwarzała mniej CO2) i rozkładała celulozę wolniej niż działka rodzimej gleby. W warstwie 35-45 cm nie było znaczących różnic między dwiema działkami. Różnicowanie profilu na podstawie danych enzymologicznych i mikrobiologicznych zostało zmniejszone na wykresie lessowym.,
podejmując problematykę oceny gleb na rekultywowanym obszarze kopalni węgla brunatnego „Niederrheinische Bucht”, Schröder (1986) porównał charakterystyczną dla tego obszaru glebę rodzimą z dwoma reprezentatywnymi glebami technogenicznymi na Lessach, których rolnicza rekultywacja rozpoczęła się w 1970 roku. Rekultywacja jednej z tych dwóch gleb została uznana za dobrą, a drugiej za złą. Tak więc w każdym horyzoncie gęstość nasypowa była niższa niż 1,65 g cm-3 w dobrej glebie rekultywowanej i miała wyższą wartość w złej glebie rekultywowanej., W warstwie 0-40 cm aktywność dehydrogenazy, jak produkcja CO2 i rozkład celulozy, wykazywała następującą kolejność: gleba rodzima > dobra gleba rekultywowana > zła gleba rekultywowana.
(1987) przeprowadzono podobne porównanie z wykorzystaniem 15 dobrych i 15 złych gleb rekultywowanych na Lessach, również z obszaru węgla brunatnego w regionie Renu. Stwierdzono, że aktywność dehydrogenazy, biomasa drobnoustrojów i rozkład celulozy w warstwie 0-40 cm były ogólnie o 50-100% niższe w glebach rekultywowanych niż w glebach rodzimych., Jednocześnie średnie wartości tych parametrów drobnoustrojów oraz wartości analizowanych parametrów chemicznych (zawartość C, N, Na, K, Mg i Ca oraz zdolność wymiany kationów) nie wykazały znaczących różnic między glebami rekultywowanymi dobrymi i złymi. Uważamy, że stwierdzenie to, chociaż ważne dla aktywności dehydrogenazy (aktywność zależna od chwilowej proliferacji mikroorganizmów), nie może być stosowane do tych enzymów, które są w stanie gromadzić się w glebie i być w stanie nagromadzonym niezależne od chwilowej proliferacji drobnoustrojów., Aktywność takich enzymów nie została zbadana przez badaczy.
w innych badaniach przeprowadzonych w tym samym obszarze górniczym, Schröder i in. (1987a) i Schroder (1988a, b) określili m.in. aktywność dehydrogenazy w warstwie 0-40 cm 13 technogenicznych gleb gliniasto-mułowych powstałych po polerowaniu łupów zawiesinowych, a następnie ich rekultywacji rolniczej przez 6-25 lat, i stwierdzili, że aktywność ta była znacznie wyższa w glebach starszych niż w glebach młodszych., Zawartość C, N, K i Ca, zdolność wymiany kationów i biomasa drobnoustrojów również znacznie wzrosła w czasie, podczas gdy zależny od czasu spadek zawartości węglanu, Na I mg oraz wzrost rozkładu celulozy były nieznaczne. Istotne korelacje między wiekiem a parametrami mikrobiologicznymi i chemicznymi gleb technogenicznych miały następujące współczynniki. 0,82 (aktywność dehydrogenazy), 0,72 (biomasa drobnoustrojów). 0,95 (zawartość C), 0,59 (zawartość N), 0,87 (zawartość K), 0,74 (zawartość Ca) i 0,70 (zdolność wymiany kationów).,
uogólniając wyniki badań porównawczych 29 gleb technogenicznych powstałych po przemieszczeniu lessu jako materiału suchego (16 gleb) lub mokrego (13 gleb) oraz sąsiednich gleb rodzimych pod zwartą pokrywą roślinną, wszystkie znajdujące się w obszarze węgla brunatnego regionu Renu, Schröder (1988b) doszedł do wniosku, że aktywność dehydrogenazy, biomasa drobnoustrojów i rozkład celulozy w zaoranej warstwie gleb technogenicznych, w tym starych, osiągnęła tylko około 30-50%. % wartości odnotowanych w odpowiedniej warstwie gleb rodzimych.,
(1988) zbadano w 1987 r. właściwości biologiczne, oprócz chemicznych i fizycznych, 12 gleb technogenicznych położonych w strefie Köln-Bergheim (w strefie węgla brunatnego w regionie Ren). Gleby te zostały rekultywowane po ponownym wykorzystaniu lessu jako materiału suchego 20 lat wcześniej. Od tego czasu cztery z nich były wykorzystywane jako lasy klonowe i grabowe, cztery jako pastwiska, a cztery jako grunty orne.,
aktywność dehydrogenazy i biomasy drobnoustrojów była najwyższa w warstwie 0-10 cm gleb pastwiskowych, pośrednią w tej samej warstwie gleb leśnych, a najniższą w warstwie ornej (0-30 cm) gleb ornych. Nagromadzenie próchnicy i N było również bardziej widoczne w warstwie 0-10 cm gleb leśnych i pastwiskowych niż w warstwie 0-30 cm gleb ornych. Oznaczono również aktywność dehydrogenazy i biomasę drobnoustrojów w warstwie 10-30 cm gleb pastwiskowych i leśnych, a uzyskane wartości były niższe od wartości zarejestrowanych w warstwie 0-10 cm., Zawartość próchnicy i N zmniejszała się wraz z głębokością pobierania próbek we wszystkich glebach. Należy dodać, że na glebach leśnych i pastwisk zaobserwowano liczne nory dżdżownicowe, ale tylko nieliczne występowały na glebach ornych.
chociaż właściwości biologiczne i chemiczne warstwy 0-10 cm były lepsze na glebach pastwiskowych niż na glebach ornych, właściwości fizyczne gleb pastwiskowych były niezadowalające, ponieważ ich 30-40 cm warstwa została zagęszczona pod śladem zwierząt pastwiskowych, ponieważ pokrywa zielarska nie była jeszcze odporna na zakłócenia mechaniczne., Podsumowując, w pierwszych dziesięcioleciach rekultywowane gleby nie są zalecane do stosowania jako pastwiska.
(1993) na początku marca 1992 r. dwie młode (< 12 lat) i cztery stare (> 25 lat) rekultywowane działki. Na jednej z młodych działek znajdowały się grunty orne, na drugiej zaś roślinność leśna. Cztery stare działki były użytkowane odpowiednio jako grunty orne, leśne i użytkowe. Kontrolowano rodzimą glebę lessową., Głębokość próbkowania wynosiła 0-15 i 15-30 cm (gleby Orne), horyzont Ah (głównie 5-10 cm głębokości) oraz horyzont Y1 (do 30 cm głębokości) (gleby leśne i trawiaste). Aktywność dehydrogenazy i inwertazy oraz oddychanie wywołane substratem (ewolucja CO2 z próbek modyfikowanych glukozą) były zawsze najwyższe w starych glebach trawiastych, a najniższe w młodych glebach uprawnych. Zarówno młode, jak i stare gleby leśne były bardziej aktywne niż stare gleby Orne. Co zaskakujące, gospodarskie gospodarowanie dawnymi gruntami ornymi nie skutkowało zwiększoną aktywnością i oddychaniem*., Zgodnie z tymi ustaleniami zawartość organiczna C była niska w glebach ornych i wykazywała istotne nagromadzenie w kolejności: gleby stare leśne > gleby stare trawiaste > gleby Młode leśne.
w podobnym badaniu Schneider et al. (1995) porównano około 10-i 25-letnich gruntów rekultywacyjnych (less) wykorzystywanych jako grunty orne lub lasy. Próby wykonano w miesiącach wiosennych w latach 1988-1993. Aktywność dehydrogenazy i oddychanie wywołane substratem określone w obu agregatach glebowych (> 1.,5 cm), a w ich części zewnętrznej, środkowej i wewnętrznej z 5-10-centymetrowych warstw 10 – i 25-letnich gruntów ornych nie wykazywały znaczących różnic w zależności od wieku działki i części agregatu glebowego. Natomiast aktywność dehydrogenazy i oddychanie w 5-10-centymetrowych warstwach gleb leśnych było znacznie wyższe na 25-i 10-letnich działkach i wzrosło, w agregatach glebowych, z części zewnętrznych w kierunku wewnętrznych, na działkach w obu wiekach., W 20-25-centymetrowych warstwach tych samych gleb aktywność i oddychanie dawały niskie wartości, nie były zależne od wieku i nie wykazywały wyraźnych różnic w trzech częściach agregatów glebowych. Stwierdzono, że zawartość organiczna C ponownie kumuluje się w glebach leśnych. Obfitość różnych bezkręgowców, w tym dżdżownic, była również większa w lesie niż na glebach ornych., Podsumowując, zalecono, aby rolnicza rekultywacja łupów węgla brunatnego w badanym regionie rozpoczęła się od rekultywacji lasów; w takich warunkach gleby Orne szybciej osiągną „etap dojrzałości”.
niektóre z wyników złożonych badań glebowych, w tym enzymologicznych, przeprowadzonych w Nadreńskim obszarze węgla brunatnego i przeglądanych powyżej, zostały powtórzone przez Schröder and Schneider (1992) oraz Schneider and Schröder (1995).,
w strefie Halle-Lipsk Machulla i Hickisch (1988) przeanalizowali, enzymologicznie i mikrobiologicznie, hałdy łupków (głównie gliny brunatne lub Marly overburdens), które powstały w wyniku wydobycia węgla brunatnego w Espenhain. W 1987 r. pobrano próbki z warstwy 0-20 cm stosów 1 -, 9 -, 18-i 27-letnich. Jednoroczna kupa nie była obsiana roślinami uprawnymi. Jedna z 9-letnich hałd była uprawiana lucerną, podczas gdy kolejne 9-letnie hałdy oraz 18-i 27-letnie hałdy były nawożone rozcieńczonym płynnym gnojem i uprawiane na zboża., Kontrolowano obszar ugorowania na skraju terenu górniczego i działkę pozostawioną na polu zbóż.
oznaczono aktywność katalazy i dehydrogenazy oraz liczbę bakterii, actinomycetes, microfungi, mikroorganizmów celulolitycznych i fosforanotwórczych oraz komórek Pseudomonas fluorescens. Badano także obecność mikroorganizmów proteolitycznych, obfitość Azotobacter chrooccum oraz intensywność rozkładu celulozy.,
wyniki wykazały, że aktywność enzymu wzrosła, a mikroflora wzbogaciła się zarówno ilościowo, jak i jakościowo równolegle z wiekiem hałd. Po 18-27 latach rekultywacji aktywność katalazy i mikroflory w hałdach stała się podobna do aktywności gleb kontrolnych. Natomiast aktywność dehydrogenazy pozostała znacznie niższa nawet w 27-letniej hałdzie w porównaniu z aktywnością mierzoną w glebach kontrolnych.,
w regionie górnictwa węgla brunatnego Wetterau, na północ od Frankfurtu nad Menem, przeprowadzono kompleksowe badania glebowe przez Schröder and Schneider (1992) oraz Schneider and Schroder (1995). Do rekultywacji łupów (less; pH 7,4-7,7) zastosowano metodę suchego osadzania. Badano Młode (8-11 lat) i stare (20-25 lat) działki i niezakłócone grunty pod użytki rolne.
akumulacja organicznego C i całkowitego N przez lata była bardzo powolna w warstwie 0-30 cm, a nawet znacznie wolniejsza w głębszych warstwach powierzchni łupków., Aktywność dehydrogenazy była jednak znacznie większa u starszych osobników niż u młodych. Nie osiągnięto jednak poziomu aktywności gleb niezakłóconych.
do charakterystyki łupów w obszarze górniczym Niederlausitz (Dolne Łużyce), Katzur i Haubold-Rosar (1996) oraz Kolk i Hüttl (1996) zastosowały również metody enzymologiczne.
są bardzo kwaśne (pH 1,7-3.,5) ze względu na zawartość dwusiarczku żelaza (Piryt, markazyt), z którego powstaje kwas siarkowy w wyniku wietrzenia chemicznego i bakteryjnego (Thiobacillus ferrooxydans); ich wysypiska pozostają jałowe przez dziesięciolecia, jeśli nie są pokryte warstwą gleby uprawnej o grubości 100 cm lub nie są poddawane poprawie. W celu poprawy, składowiska odpadów są poddawane obróbce popiołem wapiennym lub bogatym w bazę popiołem z węgla brunatnego (w celu podniesienia pH do 5,0 w warstwie 0-45 cm, która jest wymagana do ponownego zalesiania) i nawozami mineralnymi (w szybkościach 100-150 kg N, 25-50 kg P i 100-200 kg K ha-1)., Wapno lub popiół należy włączyć do urobku na głębokość 60 cm, lepiej 100 cm. Nawozy są tylko włączone do górnej warstwy urobku. Następnie oczyszczone wysypiska są obsadzane gatunkami drzew leśnych.
Katzur i Haubold-Rosar (1996) odkryli, że aktywność katalazy i oddychanie wywołane substratem (glukozą) określone w organicznych warstwach powierzchniowych i wierzchnich gleb na oczyszczonych i zalesionych wysypiskach odpadów były wyższe w drzewostanach liściastych niż w drzewostanach iglastych., Na przykład na wysypiskach odpadów po obróbce popiołu w różnych drzewostanach leśnych o różnym wieku wartości aktywności katalazy i oddychania wzrosły w następującej kolejności: Pinus sylvestris (22 lata) < P. sylvestris (27 lat) < Quercus rubra-Tilia cordata (31 lat) < populus nigra (29 lat). Nagromadzenie C i N było również najwyższe pod drzewostanem topolowym, a najniższe pod drzewostanem 22-letnim sosnowym.,
Kolk i Hüttl (1996) określili aktywność fosfatazy alkalicznej w warstwie mineralnej 0-10 cm młodych (< 5 lat) wysypisk śmieci obsadzonych szybko rosnącymi klonami topoli i wierzby (w kopalni Welzow-Süd). Dla porównania służyły działki nie porośnięte ziemią leśną (przy kopalni Reichwalde). Te obszary kontroli nie zawierały węgla lub tylko niewielkie ilości proszku węglowego.,
kolejność aktywności fosfatazy alkalicznej w łupach pobranych w kwietniu 1996 r.była następująca: Wykres kontrolny niezawierający węgla< Wykres kontrolny zawierający niewielkie ilości proszku węglowego< wykres topolowy ≈ Wykres wierzbowy.
stwierdzono również, że aktywność fosfatazy alkalicznej jest nieporównywalnie bardziej czułym parametrem do charakterystyki łupów niż biomasa drobnoustrojów, ponieważ biomasa drobnoustrojów w stosunkowo wysoko aktywnej fosfatazie 0-10 cm warstwy mineralnej działek topolowych i wierzbowych nie była mierzalna i była bardzo mała.