Экологические аспекты эрозионных процессов - Танасиенко А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Биомасса и количество видов почвенных водорослей (Дубовик и др., 1979) снижаются по мере увеличения степени эродированности серых лесных и черноземных почв.
Таксономическая структура комплекса гетеротрофных
микроорганизмов эродированных почв может незначительно отличаться от микробного комплекса почв, не затронутых эрозией, но их активность трансформации азота, особенно на конечных этапах, изменяется существенно. Это связано с ферментами, синтез и индукция которых требует определенного элементного состава (Гантимурова, Танасиенко,
61
1981), а в смытых почвах азот (и фосфор в черноземах) чаще всего бывает в “минимуме”. Наибольшую устойчивость к деградационным процессам азотного цикла обнаруживают партнеры азотфиксирующего симбиоза, благодаря чему недобор урожая зернобобовых культур на смытых почвах не превышает 10%, а кукурузы - 60% (Кузнецов, Глазунов, 1996).
Наиболее ранимы при эрозии пахотных массивов свободноживущие диазотрофы. Реакция этой группы микробиоты проявляется при формировании слабо- и среднесмытых почв (Косинова и др., 1993). На первых этапах деградации быстрыми темпами подавляются механизмы анаэробной азотфиксации в силу снижения количества лабильной части органического вещества (Хазиев, 1982; Хазиев, Багаутдинов, 1987). Пул диазотрофов чрезвычайно чувствителен к углеродному субстрату. Облигатные анаэробы из рода Clostridium, в отличие от аэробных форм, функционирующих на широком спектре С-соединений, в том числе гуминовых и фульвокислот, используют узкий углеводный поток (Клевенская, 1974; Мишустин, Емцев, 1974). Разнообразный состав углеводного фонда почв черноземного ряда Западной Сибири (Клевенская, 1991) обеспечивает достаточный энергетический и трофический уровень клостридий, способствуя их некоторому преобладанию в почвах, незатронутых эрозией. Трансформация микробного сообщества усиливается при развитии эрозии на склоне южной экспозиции, где, как известно, по сравнению с северными аналогами меньше мощность гумусового горизонта, более интенсивны процессы минерализации органического вещества и азота (Чуян, Чуян, 1993).
Изменение состава и численности микрофлоры эродированных почв весьма контрастно в различных регионах. В Центральной Европе общее содержание основных групп микроорганизмов в эродированных почвах существенно ниже в сравнении с полнопрофильными. В сильносмытых черноземах преобладают формы, характерные для глубинных слоев. В Сибири длительное возделывание склоновых земель и внедрение интенсивных технологий также приводит к снижению пула микроорганизмов большинства трофических групп, разбалансированию функциональных механизмов: синтеза биомассы и аккумуляции азота (табл. 5.3). Это обусловлено высоким ежегодным смывом твердой фазы почвы, который, по данным А.А. Танасиенко (1992), достигает 9 т/га. Подобный смыв в итоге приводит к сокращению мощности гумусового горизонта, уменьшению содержания и запасов гумуса, обеднению почвы растворимыми органическими соединениями (Ковалева и др., 1998). Как отмечает Е.З. Теппер (1976), в черноземе выщелоченном среднесмытом диагностируется усиление минерализации гумусовых веществ, тестируемое по вспышкам роста проактиномицетов. Соотношение численности бактерий, предпочитающих минеральные формы азота, над числом бактерий, растущих на органическом субстрате, при развитии эрозионных процессов увеличивающееся в 1,5-2 раза, указывает на усиление олиготрофности в отношении доступных органических веществ, а незначительное преобладание олигонитрофилов над аммонификаторами в темно-серой лесной почве доказывает возрастающую олиготрофность и в отношении азота.
62
Таблица 5.3
Изменение таксономической структуры микроценозов в пахотном слое (О - 20 см) чернозема выщелоченного при эрозии
Микроорганизмы Молдавия Западная Сибирь
(Маринеску, 1989) Приобье Присалаирье Кузнецкая (Косинова котловина и др., 1993)
1 2 1 2 1 2 1 2
Бактерии, млн, КАА 22,1 5,8 3,7 1,0 1,6 1,3 2,4 1,1
Олигонитрофилы , млн 17,2 6,6 1,3 0,9 5,8 1,4 9,0 1,6
Бациллы, млн, МПА 1,4 0,8 0,3 0,2 0,4 0,2 1,1 0,3
Актиномицеты, млн 1,4 0,5 1,0 0,8 0,4 0,1 0,8 0,3
Грибы, тыс. 68,0 19,0 5,0 4,0 2,3 0,6 6,2 0,8
Примечание. Количество микроорганизмов приводится в КОЕ/г почвы.
Почвы: 1 - полнопрофильные; 2 - сильносмытые.
Деградация микробных сообществ по катене в процессе эрозии черноземов (в трансаккумулятивной позиции ландшафта) протекает менее активно, чем в темно-серых лесных среднесмытых почвах, где сокращение численности микроорганизмов отдельных групп доходит до уровня единичной встречаемости, а содержание активной биомассы снижается в 10 раз и более (табл. 5.4). Чрезвычайно слабое развитие микроорганизмов наблюдается в темно-серой лесной среднесмытой почве ранней весной: уровень численности всех таксономических групп на 1 - 2 порядка ниже в сравнении с осенним сроком, а активной биомассы - в 7 раз, в то время как в черноземе оподзоленном аналогичной степени смытости весенние значения сопоставимы с осенними.
Биологическое состояние эродированных пахотных угодий в промышленно-загрязненных районах, в частности в Кузбассе, по сравнению с почвами прилегающего района, Присалаирья, и наиболее удаленного от него - Приобья, ослаблено сильнее. В почвах черноземного ряда даже в летние сроки биохимические параметры жизнедеятельности микробных сообществ крайне низки, а в черноземе оподзоленном сильносмытом под посевами пшеницы не регистрируются ни процессы синтеза активной биомассы, ни процессы азотфиксации, что свидетельствует о глубоких нарушениях ферментативных систем микроорганизмов и существенном ослаблении потока легкодоступных для растений органических N- и С-содержа-щих компонентов микробной плазмы в биологический круговорот. Прогрессирование деградационных процессов в черноземах Кузбасса выражается и в более резком снижении их биогенности: содержание гумуса сокращается в сильносмытых черноземах в сравнении с несмытыми и сильносмытыми разновидностями более чем в 3 раза, а численность
