Экологические аспекты эрозионных процессов - Танасиенко А.А.
Скачать (прямая ссылка):
63
бактерий - в 4 - 10 раз, грибов - в б - 37 раз, актиномицетов - до полного исчезновения (табл. 5.5).
Особенно подверженными к комбинированной нагрузке (загрязнению и эрозии) оказались черноземы. В них, в отличие от других типов почв, активизируется рост проактиномицетов, превалирует бактериальный олиготрофный комплекс, что свидетельствует о ситуации биогенного дефицита. Определенную компенсационную функцию в поддержании энергетических и трофических процессов гетеротрофных микроорганизмов выполняют фотосинтезирующие микроскопические водоросли и азотфиксирующие цианобактерии (см. табл. 5.4). Одновременно возрастает эрозионная стойкость почв через механизмы агрегирования: в черноземе оподзоленном сильносмытом суммарная длина нитчатых трихомов увеличилась в 2 раза, в черноземе выщелоченном сильносмытом - в 7 раз по сравнению с полнопрофильными почвами. Важно подчеркнуть, что суммарная протяженность трихомов и грибного мицелия при различной эродированности того или иного подтипа черноземов сохраняется на исходном уровне при различном соотношении длины фото- и гетеротрофной биоты, что означает проявление различных биологических механизмов формирования агрегатного состава в несмытых и смытых разновидностях черноземов. Агрегирующая эффективность фотосинтезирующих нитчатых форм выше, чем у грибных гиф вследствие слизистых, чаще всего многослойных, оболочек, чехлов, влагалищ, поскольку наряду с механическим опутыванием почвенных частиц происходит биохимическое (коагуляционное) сцепление. По мере декальцирования профиля и смыва тонкодисперсных частиц снижается доля вклада в механизм “фототрофного” сцепления азотфиксирующих слизистых особей. На их смену приходят нитчатые осциляториевые и формидумовые цианобактерии, участвующие в биогенном перехвате ионов натрия.
Следовательно, в водопрочности агрегатов почв различной категории смытости участвуют два биогенных механизма: в слабосмытых разновидностях черноземов преобладают агломераты, богатые коллоидными соединениями и обменным кальцием, а в сильносмытых -агломераты, обедненные коллоидами, но обогащенные обменным натрием. Безусловно, что эрозионная стойкость не исчерпывается только водопрочностью агрегатов, особенно в отношении уплотненных почв, тем не менее в почвах с незначительной связностью можно ожидать временную стабилизацию эродируемой поверхности.
64
Таблица 5.5
Биологическое состояние пахотного слоя (0 - 20 см) эродированных почв Кузнецкой котловины, лето 1991 г.
Степень смытости, фон Гумус, % Биомасса, мгС в час N-фиксация, мкг/г в сутки Численность, тыс. КОЕ/г почвы Длина, см/г
1 2 3 4 трихо- мов гиф
Чернозем оподзоленный, пшеница
Слабо- смытый 8,6 4,0 0,7 1100 200 3,7 2930 0 150 926
Сильно- смытый 2,3 Нет Нет 100 Нет 0,1 3600 0 316 700
Чернозем выщелоченный
Несмы-тый, пар 11,0 5,4 2,7 3800 800 6,2 1200 0 237 239 3
Сильно- смытый, кукуруза 4,0 0,2 4,0 1100 400 1,1 1600 0 1615 112 7
Чернозем обыкновенный, клевер
Несмы- тый 11,0 4,0 0,4 1900 200 9,6 2000 0 432 200 8
Слабо- смытый 8,9 4,4 2,6 1600 200 2,2 3733 7 812 330 1
Примечание. Значения гумуса, биомассы, азотфиксации, численности бактерий, актином и цетов, грибов приводятся по данным Л.Ю. Косиновой и др. (1993).
Условные обозначения: 1 - бактерии, 2 - актиномицеты, 3 - грибы, 4 - водоросли.
В физиологическом аспекте слизь фототрофных микроорганизмов, в частности вида Nostoc commune обеспечивает сохранность его жизнеспособности при высокой инсоляции, ультрафиолетовом облучении, длительном обезвоживании. Не случайно слизепродуцирующие виды почвенной альгофлоры Nostoc commune, Microcoleus vaginatum в изобилии встречаются на поверхности эродированных черноземов, кротовин, тропинок (Штина, 1969), угольных отвалах Кузбасса и КАТЭКа (Шушуева, 1977; Артамонова, 1989; 1991). Воздушно-сухие слоевища ностока, содержащие 12% воды, при набухании способны увеличиваться в объеме в 13 раз (Келлер, 1952). 12-кратное увеличение ностока наблюдалось через б минут увлажнения (Durell, 1962). Такой же способностью к быстрому набуханию обладают влагалища микроклеусов, что в экологическом аспекте способствует биологическому удержанию влаги в почве.
65
Учитывая то обстоятельство, что разложение клетчатки в природе сопровождается образованием бактериями значительного количества полисахаридной слизи, которая подвергается медленной биодеградации, можно предполагать активное участие ее в процессе гумусообразования и формировании структуры эродированных почв.
Взаимоотношение почвенных цианобактерий с сапрофитными микромицетами носит характер метабиоза и реже - антагонизма. Выявлена приуроченность некоторых видов грибов к определенным видам цианобактерий. В присутствии эукариотных организмов цианобактерии имеют более высокую биохимическую активность, благодаря использованию продуктов фотосинтеза эукаритов, которые снижают концентрацию кислорода вокруг гетероцист азотфиксирующих форм. Уникальная способность цианобактерий осуществлять оксигенный фотосинтез и фиксацию молекулярного азота является важным фактором формирования активных микробных комплексов. Гетеротрофные микроорганизмы могут образовывать с цианобактериями устойчивые сообщества, в которых последние занимают доминирующее положение. Они прижизненно и после отмирания оставляют органические соединения гетеротрофным бактериям кишечной группы, псевдомонасам, бациллам, коринеподобным формам и другим (Гусев и др., 1979; Андреюк и др., 1990), тем самым стимулируют рост азотобактера, клостридиума, олигонитрофилов (Штина, Юнг, 1963). Следовательно, цианобактерии служат дополнительным источником органического вещества как энергетического материала для гетеротрофных микроорганизмов и, в итоге, способствуют повышению плодородия обедненных от эрозии почв.
