CC BY
51
УДК 631.427+591.9 М.В. Якутин
ИПА СО РАН, СГГА, Новосибирск
В.С. Андриевский
ИПА СО РАН, Новосибирск
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В МОНИТОРИНГЕ ПОЧВ ОЗЕРНЫХ РАВНИН ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ
Настоящее исследование было проведено в зоне пустынь Западной Монголии, на Озерной равнине. Было изучено состояние зоо-микробиального комплекса в ряду наиболее типичных почв данного региона. Делается вывод, что почвенно-биологические методы могут использоваться в практике экологического мониторинга равнинных почв в зоне пустынь.
M.V. Yakutin
Institute of Soil Science and Agrochemistry (ISSA)
18 Sovetskaya Ul., Novosibirsk, 630099, Russian Federation Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
V.S. Andrievsky
Institute of Soil Science and Agrochemistry (ISSA)
18 Sovetskaya Ul., Novosibirsk, 630099, Russian Federation
BIOLOGICAL CHARACTERISTICS IN ECOLOGICAL MONITORING OF SOILS IN THE LAKE’S PLAIN IN WESTERN MONGOLIYA
The present research has been spent in a desert zone of the Western Mongolia, on Lake’s plain. The zoo-microbial complex status among the most typical soils of the given region has been studied. There is conclusion that soil-biological methods can be used in practice of ecological monitoring of flat soils in a desert zone.
Озёрные равнины Западной Монголии - одна из самых засушливых областей Центральной Азии. Здесь преобладают наклонные равнины, иногда сильно всхолмлённые и повсюду изрытые сухими руслами. В больших понижениях располагаются озёра, окружённые глинистыми равнинами, в прошлом также представлявшими дно озера [1].
Чрезмерная деградация экосистем под воздействием различных антропогенных и природных факторов - опустынивание - наиболее ярко проявляется в аридных регионах Внутренней Азии. Еще в XIX веке этот процесс получил название «усыхание Азии». В настоящее время антропогенные нагрузки на природные комплексы Монгольских равнин быстро возрастают [2]. В связи с этим все более актуальными становятся проблемы поиска надежных и
относительно простых методов мониторинга аридных экосистем. В настоящее время основные методы мониторинга аридных экосистем основаны на анализе состояния надземных частей высших растений. Но использование этих методов после палов, на сбитых пастбищах и в периоды прогона скота не всегда возможно. В подземном блоке экосистемы находятся запасы живых и мертвых корней и масса организмов-деструкторов. Состояние и метаболическая активность организмов-деструкторов тесно связаны с состоянием продукционного блока экосистемы (в основном с состоянием высшей растительности) [3].
Цель данного исследования состояла в оценке применимости инструментальных почвенно-микробиологических и классических почвеннозоологических методов для целей мониторинга экосистем в зоне полупустынь. Для этого были изучены особенности распределения биомассы почвенных микроорганизмов, а также распределения видов панцирных клещей и их численностей по профилям основных типов почв на территории Озёрных равнин Западной Монголии.
Объекты исследования - четыре почвы в южной части Озерной равнины Западной Монголии - были выбраны во время совместной российско-монгольской экспедиционной поездки в сентябре 2009 г. Все исследованные почвы расположены на территории Гоби-Алтайского аймака на одной катене длиной около 25 км. Катена начинается в нижней части северо-восточного склона хребта Дарвийн-Нуру. В аккумулятивной позиции катены находится озеро Шаргын-Цаган-Нур.
Почвы, выбранные в качестве объектов настоящего исследования составляют ряд, характерный для котловин южной части Гобийского Алтая. На более высоких элементах рельефа формируются светло-каштановые почвы. Ниже по высоте их сменяют бурые пустынно-степные почвы. Еще ниже находится пояс серых пустынных почв, занимающих основные территории в равнинной части Гобы. Самые низкие элементы рельефа занимают солончаки, лежащие на побережье постоянных или пересыхающих озер. В нашем случае солончак был выбран в 500 м от уреза воды пересыхающего озера Шаргын-Цаган-Нур. Участки на светло-каштановой и на бурой полупустынной щебнистой почвах находятся под сильной пастбищной нагрузкой, участки на серо-бурой пустынной гипсоносной почве и на солончаке типичном - под умеренной пастбищной нагрузкой. Основные характеристики исследованных экосистем приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные характеристики исследованных экосистем
№ п/п Высота над уровнем моря Почва Экосистема Проективное покрытие (%) / Высота растений (см)
1 1749 Светло - каштановая типичная Полынно-злаковая сильно разреженная засушливая степь 25 / 5-4
2 1080 Бурая полупустынная щебнистая Сильно разреженное кустарничковое сообщество 10 / 2-5
3 976 Серо-бурая пустынная гипсоносная Разреженное кустарниково- кустарничковое сообщество 10 /5-100
4 956 Солончак типичный Разреженная тростниково-чиевая ассоциация 15 / 20-200
В образцах определяли влажность почвы и содержание углерода в биомассе почвенных микроорганизмов (С-биомассы) методом SIR [4]. Биомасса почвенных микроорганизмов - это основа деструкционного звена биологического круговорота в наземных экосистемах.
Одной из наиболее важных размерно-функциональных групп почвообитающих животных являются панцирные клещи (орибатиды). Их численности в некоторых типах почв достигают сотен тысяч и даже миллионов экземпляров на квадратный метр. Эти животные относятся к комплексу сапротрофов (питаются разлагающимися органическими остатками и микроорганизмами). Они влияют на рост и активность микроорганизмов, а также на видовой состав и структуру микробных сообществ [5]. Для анализа населения панцирных клещей отбирались почвенные пробы стандартным цилиндрическим пробоотборником послойно, по 5 см в глубину в 10-кратной повторности в каждой экосистеме. Выгонка клещей из почвы осуществлялась также общепринятым для микроартропод методом термоэклекции Тулльгрена-Берлезе [6]. Статистическая обработка полученных результатов проводилась методами вариационного и дисперсионного анализов [7].
Влажность бурой полупустынной щебнистой и серо-бурой пустынной гипсоносной почвы в момент отбора образцов была на уровне 3-6%, светлокаштановой типичной почвы - на уровне 6-10%, солончак типичного (наиболее гидроморфной почвы) - на уровне 14-23%.
Содержание С-биомассы было максимальным в верхнем (0-10 см) слое почвы 1 (Р. 1) и резко снижалось вниз по профилю (рис. 1).
Р. 1
Р. 2
0 10 20 30 40
0 10 20 30 40
Р. 3 Р. 4
НСР(5%) = 4,1
Рис. 1. Содержание углерода в биомассе микроорганизмов в профилях исследованных почв (мг С / 100 г почвы) (Обозначения см. табл. 1)
В верхнем слое в почве 2 (Р. 2) и почвы 3 (Р. 3) этот показатель был в 1,4 и в 1,7 раза ниже, чем в почве 1. В слое 10-20 см достоверных различий между почвами по данному показателю установлено не было. В почве 4 (Р. 4) отмечены минимальные значения С-биомассы среди всех изученных почв и в слое 0-10, и в слое 10-20 см.
В процессе проведения данного исследования встал вопрос об оценке силы влияния таких факторов, как тип почвы и глубина взятия образцов на изучаемые показатели. С использованием дисперсионного анализа был рассчитан F критерий для этих факторов и их взаимодействия. Влияние факторов, определяемых глубиной отбора образцов на содержание С-биомассы, оказалось сильным и достоверным (F=7,3, р<0,001). Но наиболее значительным, как и следовало ожидать, оказалось влияние типа почвы (F=19,1, р<0,001).
При обследовании катенного профиля с целью выявления населения панцирных клещей всего было обнаружено 6 видов. Их численности
л
находились в пределах от 40 до 300 экз. / м , что является нормальным для аридных экосистем (табл. 2). Малое видовое богатство, по-видимому, связано с малым запасом растительного опада и низким уровнем увлажненности. Среди панцирных клещей существует лишь небольшое количество видов относительно толерантных к засушливым условиям.
Таблица 2. Распределение панцирных клещей (орибатид) в почвах катены на
Л
Озерной равнине Западной Монголии (в экз./ м )
Вид Почва
1 2 3 4
Galumna obvia (Berlese, 1915) 133 - - -
Scheloribates latipes (C.L. Koch,1844) 133 - - -
Oribatula alata (Hermann, 1804) 44 - - -
Bipasalozetes cf. Lineolatus (Sitnikova, 1975) - 40 - -
Liebstadia similis (Michael, 1880) - - 100 200
Oppia sp. - - - 100
Суммарная численность 310 40 100 300
В почве 1, отличающейся более значительными запасами влаги и корней, численность панцирных клещей в 3-8 раз превышала численность в следующих по степени увлажнения экосистемах (почва 2 и 3). В почве 4 увеличивается степень увлажненности и запас растительного вещества, но также резко увеличивается и концентрация солей. Панцирных клещей становится здесь значительно больше, чем в почвах 2 и 3, но все же их обилие здесь гораздо ниже такового в незасоленных луговых почвах этой же природной зоны [8]. В целом, обследование показало, что население панцирных клещей катенного профиля в пустынной зоне Западной Монголии достаточно бедно как по численности, так и по видовому богатству.
Таким образом, в результате проведенного исследования можно сделать вывод, что при снижении уровня увлажненности и увеличении уровня засоления происходят существенные перестройки деструкционного звена биологического круговорота, основой которого является зоомикробный комплекс (почвенные микроорганизмы и панцирные клещи), в катенном ряду почв в зоне пустынь Западной Монголии. Происходит снижение и биомассы микроорганизмов, и численности панцирных клещей. При этом в более засушливых автоморфных почвах уровень снижения биомассы микроорганизмов ниже, а в менее засушливых гидроморфных - выше, чем уровень снижения численности панцирных клещей. Из этого можно сделать, что при усилении ксероморфности почв все большую роль в процессах деструкции органического вещества начинают играть почвенные микроорганизмы.
Проведенное исследование показало, что почвенно-микробиологические и, в некоторых случаях, почвенно-зоологические методы могут успешно использоваться в практике экологического мониторинга равнинных почв в зоне пустынь.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Синицын, В.М. Центральная Азия / В.М. Синицын. - М.: Гос. изд-во географ. лит-ры, 1959. - 456 с.
2. Гунин, П.Д. Современные процессы деградации и опустынивания экосистем восточного сектора степей и лесостепей / П.Д. Гунин, И.М. Микляева // Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т. 2. - М.: Научный мир, 2006. - 776 с.
3. Звягинцев, Д.Г. Биология почв / Д.Г. Звягинцев, И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. - М., Изд-во МГУ, 2005. - 445 с.
4. Schinner, F. Methods in soil biology / F. Schinner, R. Ohlinger, E. Kandeler, R. Margesin. - Berlin: Springer-Verlag, 1996. - 420 p.
5. Бызов, Б.А. Зоомикробные взаимодействия в почве / Б.А. Бызов. - М.: ГЕОС, 2005. - 228 с.
6. Методы почвенно-зоологических исследований. - М.: Наука, 1975. -206 с.
7. Плохинский, Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. - 367 с.
8. Якутин, М.В. Изменение основных компонентов деструкционного звена биологического круговорота в ряду равнинных почв Котловины Больших озер Западной Монголии / М.В. Якутин, В.С. Андриевский, Ч. Лхагвасурен // Сибирский экологический журнал. - 2010. - № 3. - С. 437-444.
© М.В. Якутин, В.С. Андриевский, 2011
