CC BY
90
БИОЛОГИЯ ПОЧВ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ И МЕТОДЫ ИХ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Е.Д. САБО, д.т.н., профессор кафедры почвоведения МГУЛа,
О.В. КОРМИЛИЦЫНА, к.с.-х.н., доцент кафедры почвоведения МГУЛа
Биологическая активность почвы определяется протекающими в ней биологическими процессами, в которых активную роль играют корневые системы древесных, кустарниковых и травянистых растений, почвенные, животные и микроорганизмы. Роль последних особенно велика, т.к. они принимают самое активное участие в разложении органических остатков, изменении химических свойств и преобразовании минерального состава почвы.
Количественный и качественный состав микроорганизмов очень сильно варьирует в зависимости от многих факторов внешней среды и вида почвы, поэтому в
дальнейшем при характеристике микрофлоры будет четко указываться вид почвы, а также место и время отбора образцов на анализ. При проведении исследований в Во-ря-Богородском лесничестве Щелковского учебно-опытного лесхоза биологическая активность изучалась на дерново-среднеподзолистых легкосуглинистых почвах с характерной для них микрофлорой (табл. 1).
Из табл. 1 видно, что подавляющее число микроорганизмов в слое почвы 0-35 см составляют бактерии (87,4 %), из которых преобладают неспоровые (67,1 %). Количество грибов достигает лишь 11,2 %. а актиномицетов - всего 1,4 %.
Помимо приведенных общих данных представляет интерес материал по распределению видов микроорганизмов внутри групп, в частности, среди споровых бактерий (табл. 2).
Из табл. 2 видно, что в данном виде почвы среди споровых бактерий преобладает вид Bacillus virgulus (33,8 %), в то время
как виды Bacillus idosus, Bacillus cereus. Bacillus mycoides представлены почти в равных долях при явно низком участии вида Bacillus agglomeratus (5,2 %).
О состоянии биологической активности почвы можно также судить по численности и соотношению видов микроскопических грибов (табл. 3).
Таблица 1
Групповой состав микроорганизмов в дерново-слабоподзолистой легкосуглинистой почве на контроле (Воря-Богородское лесничество, кв. 63, выдел 3, 28.09.91)
Глубина взятия образца, см Общее количество, тыс. шт./г абсолютно сухой почвы
Всех микроорганизмов Бактерий, в том числе Актино- мицетов Микроскопических грибов
Общее количество на МПА Неспоро- вых Споро- вых
0-5 4900,9 4427 3766 661 53,8 420,1
5 - 10 975,8 763 385 378 19,1 193,4
10- 15 561,5 479 241 238 11,6 70,9
15-20 331,8 302 180 122 9,7 20,1
20-25 279,0 204 131 73 6,1 68.9
25 - 30 209,8 157 126 31 - 52.8
30 - 35 121,0 121 121 - - -
Участие,% 100 87,4 67,1 20,3 1,4 11.2
Таблица
Распределение споровых бактерий по видам в дерново-слабоподзолистой легкосуглинистой почве на контроле (Воря-Богородское лесничество, кв. 63, выдел 3, 28.09.91)
Глубина Количество споровых бактерий, тыс. шт./г абсолютно сухой почвы, по видам
взятия об- Общее Bacillus Bacillus Bacillus Bacillus Bacillus
разца, см количест- во virgulus idosus cereus mycoides agglomeratus
0-5 661 174 126 212 106 43
5 - 10 378 117 117 38 77 29
10 - 15 238 78 58 28 68 6
15 - 20 123 63 16 24 20 -
20-25 73 46 9 18 - -
25-30 31 31 - - - -
30-35 - - - - - -
Участие, % 100,0 33,8 21,7 21,3 18,0 5,2
Таблица 3
Распределение микроскопических грибов по видам в дерново-слабоподзолистой легкосуглинистой почве на контроле (Воря-Богородское лесничество, кв. 63, выд. 3,28.09.91)
Глубина взятия образца, см Количество микроскопических грибов, тыс. шт./г абсолютно сухой почвы, по родам
Общее количество грибов ТпсЬоёегша РешсШшт 2}^огЬупсЬиз Дрожжепо- добные
0-5 299.9 48,6 181,3 44,8 25.2
5- 10 213,6 29,4 150,8 13,2 20,2
10-15 70,9 6,0 60,1 - 4.8
15 - 20 20,1 - 20,1 - -
20-25 8,2 - 8,2 - -
25 - 30 4,0 - 4,0 - -
30-35 - - - - -
Участие,% 100,0 13,6 68,9 9,4 8,1
Крупные специалисты в области микробиологии почв, академики В.Л. Омелян-ский и Е.Н. Мишустин считают, что оценка состояния почвы на основе ее микробиологической характеристики является наиболее точным методом. Это утверждение базируется на быстрой реакции микроорганизмов на изменение условий среды и быстром размножении. Новое поколение бактерий появляется через 3 - 4, а микроскопических грибов даже через 1,5-2 суток.
Микробиологическая характеристика почв базируется, как правило, на двух основных показателях: численности и видовом составе (включая и соотношение видов). Изменение условий среды: температуры, влажности, кислотности, светового режима, физических и водно-физических свойств почвы, содержания гумуса и мертвой органики (корней и стеблей растений, лесного спада и порубочных остатков) на фоне фактора времени приводит к довольно быстрому изменению численности и видового состава микроорганизмов. Это, безусловно, положительное свойство микроорганизмов вызывает и ряд трудностей при микробиологической характеристике почв, связанной с ограниченностью экспериментальных данных. В то же время стоящая перед нами задача требует, с одной стороны, оценки многолетних изменений почв вырубок, а с другой - про-
ведение, как правило, полевых работ экспедиционными методами. Эти две особенности исследований приводят к тому, что приходится работать и сопоставлять результаты в разные по погодным условиям годы и части вегетационного периода. А это в свою очередь заставляет искать более консервативные методы оценки изменения характеристики микроорганизмов, которые больше реагируют на изменение чисто почвенных условий. К этому добавляется еще одно обстоятельство, связанное с тем. что наиболее активные биологические процессы происходят в самом верхнем горизонте почвы (0 - 10 см). В то же время основные изменения физических и химических свойств почв вырубок изучаются нами, в основном, в слое 0 -35 см, то есть слое, ниже которого микробиологическая активность падает практически до нуля даже в относительно благоприятных условиях. Поэтому вполне понятно стремление при рассмотрении всех видов изменений использовать один и тот же слой почвы, как правило, 0-35 см.
Для достижения указанных целей нами используется дополнительно два показателя (два понятия): показатель биологической стабильности и коэффициент биологической стабильности почвенной микрофлоры. Первый из них характеризует динамический показатель темпов освоения изучаемо-
го почвенного слоя каким-либо видом (или группой) микроорганизмов и представляет собой, как правило, вторую производную функцию (полинома второй степени) изменения численности вида по горизонтам почвы. Второй показатель представляет собой отношение показателя биологической стабильности на опытном участке (элементе вырубки) к показателю биологической стабильности на контроле (в спелом еловом насаждении).
Изложенные выше положения требовали экспериментальной проверки, которая была проведена на лесном полигоне в Воря-Богородском лесничестве Щелковского учебно-опытного лесхоза в сентябре 1991 г. и на свежей вырубке Оленинского леспромхоза летом 1992 г. Для этого в одних и тех же условиях с трехкратной повторностью было проведено сравнение видов и численности микроорганизмов по 5-сантиметровым горизонтам почвы при обработке результатов различными методами (табл. 4).
Таблица 4
Сравнительный анализ стабильности микробиологической характеристики состояния дерново-подзолистой почвы по исследованиям на контроле и в колее волока свежей
вырубки в горизонте 0 - 35 см
Вид микроорганизмов Коэффициент различия по
численности показателю биологической стабильности коэффициенту биологической стабильности
средний макси- мальный
Общее количество на МПА 2,7 5,0 15,1 1.5
Общее количество неспоровых бактерий .2,3 4,6 15,0 3,4
В т.ч. Pseudomonas 27,8 32,9 3,3 1А
Общее количество споровых бактерий 12,9 57,5 20.4 1,8
В т.ч. Bacillus virgulus 20,5 111,2 L2 3,0
Bacillus idosus 15,2 19,4 27,3 1.1
Bacillus mycoides 17,9 28,6 1,9 1.3
Общее количество актиномицетов 5,3 6,7 L8 4,1
Общее количество микроскопических грибов 5,5 8,1 L3 2,1
Примечание. Численность и показатель биологической стабильности определялись на контроле в 1991 и 1992 гг. Коэффициент биологической стабильности определялся в эти же годы при разнице в возрасте колеи волока в пределах двух месяцев.
При обработке данных для сравнения использовался коэффициент отношения условно однородных исходных материалов. При этом в первом случае коэффициент различия определялся по Средней численности (графа 2 табл. 1) и одновременно по тому горизонту, в котором различия достигали максимальной величины (графа 3). Кроме того, были определены указанные выше показатель и коэффициент биологической стабильности (соответственно, графы 4 и 5). Если стремиться использовать только минимальные коэффициенты различия, то при ориентировании на численность микроорга-
низмов мы имеем единственный случай (общее количество неспоровых), когда этот вид обработки дает наиболее приемлемые результаты, хотя и не слишком сильно отличающиеся от результатов по коэффициенту биологической стабильности. Затем, на показатель биологической стабильности приходится 3 случая, а на коэффициент биологической стабильности 5 случаев из 9. Из сказанного видно, что за наиболее надежный показатель может быть принят коэффициент биологической стабильности вида, а также общей численности группы или совокупности всех видов.
Помимо приведенных показателей изменения состояния почв на вырубках можно использовать также изменение доли участия группы видов в общей численности всех микроорганизмов или одного вида в пределах только данной группы. В первом случае, т.е. при учете всей численности микроорганизмов наиболее показательна доля микроскопических грибов, которая резко возрастает на свежей вырубке и потом постепенно уменьшается, приближаясь к доле участия на контроле.
Из неспоровых бактерий наиболее чувствительным оказался вид Bacillus mycoides (на МПА), участие которого в колее волоков вырубок было близким к нулю, а на контроле составило 3,8 % всех неспоровых бактерий. Среди споровых бактерий
наиболее показательна доля участия также вида Bacillus mycoides (на МПА+СУ). доля которого после рубки леса падает почти до нуля, а потом планомерно возрастает, стремясь к доле участия на контроле. Несколько иной характер поведения у бактерий вида Bacillus idosus, доля участия которых сначала возрастает, достигает максимума, а потом падает, приближаясь к доле участия на контроле. Прямо противоположные результаты у бактерий вида Bacillus cereus. Поэтому особой четкостью и наглядностью отличается показатель отношения процентов участия видов Bacillus idosus и Bacillus mycoides. Роль всех указанных видов и их сочетаний, которые можно назвать индикаторами, более наглядно видна из таблицы (табл. 5).
Таблица 5
Изменение доли участия микроорганизмов-индикаторов в колее волоков на дерново-подзолистых почвах вырубок различного возраста
Виды микроорганизмов Участие, %, на вырубках возраста, лет
0 4 19 Контроль
Микроскопические грибы среди общей численности микроорганизмов 12,0 9,2 5,2 4,6
Виды споровых бактерий среди всех споровых: Bacillus mycoides (МПА+СУ) 0,0 2,7 14,4 17.1
Bacillus idosus 24,8 51.1 34,7 28,3
Bacillus cereus 17,9 4,8 12,7 11.5
Отношение процентов участия видов Bacillus idosus и Bacillus cereus 139 1065 273 246
Примечание. Для решения методических вопросов в ряде случаев рассматривалась не вся численность группы, поэтому при полной обработке всех имеющихся материалов приведенные цифры могут изменяться в ту или иную сторону.
ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПОСЛЕ СПЛОШНОЙ РУБКИ ЛЕСА
О.В. КОРМИЛИЦЫНА, к.с.-х.п., доцент кафедры почвоведения МГУЛа, Е.Д. САБО, д.т.н. профессор кафедры почвоведения МГУЛа.
Изменение микробиологической характеристики почв вырубок различного возраста изучалось на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Оленинского леспромхоза Тверской области. Они отли-
чаются от почв Воря-Богородского лесничества Щелковского учебно-опытного лесхоза, которые были изучены ранее. Кроме того, образцы для анализа брались в другой год и иное время вегетационного периода, что
