CC BY
15
УДК 574.24
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ
ЕРАВНИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ ВИТИМСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ
© Дамбаев Вячеслав Борисович
кандидат биологических наук, научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: slavadmb@rambler.ru
© Бадмаев Нимажап Баяржапович
доктор биологических наук, заведующий лабораторией, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: Nima_n@mail.ru
© Давыдова Туяна Владимировна
кандидат географических наук, научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: maust678@mail.ru
Исследованы физико-химические параметры и численность микроорганизмов-деструкторов органического вещества в мерзлотных почвах Еравнинской котловины Витимского плоскогорья. Полученные результаты указывают на высокую численность гетеротрофных микроорганизмов, которые активно участвуют в разложении органического вещества.
Ключевые слова: мерзлотные почвы, органическое вещество, численность микроорганизмов.
Значительную часть территории Забайкалья и, в частности, Бурятии занимает вечная мерзлота с так называемыми криоаридными почвами, сформированными в условиях низких температур и недостаточного увлажнения. Эти почвы представляют хрупкие и трудновосстановимые экосистемы и все более интенсивно вовлекаются в сельскохозяйственное производство. Возрастающая потребность в повышении плодородия почв и охрана их от деградации выдвигают проблемы изучения особенностей биологических, биохимических и физико-химических механизмов почвообразования и почвенного плодородия, скорости и направленности этих процессов. Поскольку в образовании и плодородии почв определяющую роль играют микробиологические процессы, то последние в исследованиях криоаридных почв слабо изучены. Перечисленные факторы и определили важность исследования физико-химических показателей и микробиологических характеристик почвенных топорядов Еравнинской котловины юга Витимского плоскогорья.
Объекты и методы исследований
Исследования проводились на 5 ключевых станциях. Станция 1-ЕК-06 «Стационар», черноземная криптоглееватая почва; Станция 2-ЕК-06 «Березовый лес», темногумусовая почва; Станция 3-ЕК-06 «Сосновый бор», дерновая альфегуму-
совая сезономерзлотная почва; Станция 4-ЕК-06 «Лиственничный лес», подбур мерзлотная почва; Станция 5-ЕК-06 «Красногорка» темногумусовая почва. Учет сапрофитов проводили на глюкозо-пептонной-дрожжевой среде с добавлением нистатина — антибиотика, ингибирующий рост грибов, в количестве 500 ед/мл [1]. Определение общей численности микроорганизмов проводили согласно методике [2].
Результаты и обсуждения
Для изученных почв Еравнинской котловины характерна слабокислая реакция среды. В карбонатном горизонте рН повышается до слабощелочной [3]. Низкие температуры воздуха характерны для таежных ландшафтов, особенно в северо-восточной части ЕК. Здесь максимальная величина температуры воздуха за зимний период равняется -(26-28) 0С, тогда как в центральной степной части -(22-24) 0С. При таких условиях поверхностные горизонты почв обычно охлаждаются до - (15-20) 0С, что приводит к накоплению в почвенной толще больших «запасов холода», медленному оттаиванию и слабой прогреваемости почв (табл. 1). Характер изменений значений рН по профилю почвы существенно не меняется.
Таблица 1
Физико-химические показатели в гумусовых горизонтах сезонно-мерзлотных и мерзлотных почвах
Показатели НТ и тип почвы
ЕК-1-ЧК ЕК-2-ТГ ЕК-3-ПБ ЕК-4-ДАГ ЕК-5-ТГ
Гранулометриче- сс сс/тс лс/сс лс, сп тс, глина
ский состав
Запас влаги при 244 300 высо- 195 180 360
НВ, слой 0-1 см сред/высо кое кое сред/низк ое низкое очень высокое
Теплосодержа- 26 среднее 13 слабое 14 слабое 30 большое 13 сла-
ние МДЖ/м2 бое
Водопроницае- 50 45 среднее 48 60 40 сред-
мость среднее среднее высокое нее
Глубина протаи- 350 300 320 промерза- 290-300
вания почв ние до 350 см
В верхних почвенных горизонтах отмечается незначительное увеличение значений рН до 6.06 за счет биогенного накопления оснований, а в нижних до 4,18 за счет слабой выщелоченности почвообразующих пород (табл. 2).
Наиболее обогащенными Сорг являются верхние горизонты, с глубиной содержание Сорг резко падает. Содержание органического вещества в верхних горизонтах почв варьировала от 2.9% станция 1-ЕК-06 «Стационар» до 9.57% станция 4-ЕК-06 «Лиственный лес». Вниз по профилю почвы происходит снижение содержания органического вещества. Минимальное значение Сорг 2.45% было отмечено на станции З-ЕК-06 «Сосновый бор».
Среди исследуемых групп бактерий-деструкторов органического вещества многочисленными были сапрофиты. Количество целлюлозоразлагающих бактерий на 2-3 порядка ниже числа сапрофитов.
Таблица 2
Содержание рН, Сорг и численность бактерий-деструкторов мерзлотных почв ЕК, тыс. кл/г почвы
целлюлолитики сапрофиты
Глубина, см рН Сорг,% аэробы анаэробы аэробы анаэробы
Ст. 1-ЕК-06 «Стационар»
0-2 - - 10 10 100 1
5-15 6.06 2.91 10 1 1 1
20-30 6.64 4.28 0.1 1 1-10 1-10
30-40 7.16 5.73 0.01 0.1 10 10
60-70 6.72 4.18 0.01 0.01 0.01 0.1
90-100 6.31 1.51 0 0 0 0
Ст. 2-ЕК-06 «Березовый лес»
0-1 6.69 3.21 10 1-10 100 10
1-9 5.35 7.8 10 10 100 1
20-30 - - 1 1 1 10
40-50 6.49 2.65 0.1 0.1 1 1
70-90 - - 0.01 0.01 0.01 0.1
Ст. 3-ЕК-06 «Сосновый бор»
1-6 4.31 7.8 10 1 1 1
6-20 - - 10 1 100 1-10
20-38 3.06 2.45 1 0.1 1 10
37-54 9.1 2.31 0.01 0.1-1 1 10
60-70 4.27 2.42 0.01 0.1 0.01 0.1
Ст. 4-ЕК-06 «Лиственничный лес»
А1 — 1(3)-9(13) 5.28 8.0 1 1 10 100
АВ — 9(13)-9(20) 5.46 9.5 10 1-10 100 100
Е — 19(20)-25(26) 7.39 3.84 1 1 1 10
В — 25(26)-59(60) 6.42 3.84 - - - -
Ст. 5-ЕК-06 «Красногорка»
Ad — 0-2(3) 4.78 3.67 1 1 10 100
A — 24-29 4.64 4.96 10 1-10 100 100
B1 — 29-36 - - 1 1 1 10
B2 — 68-73 - - 0.01 0.1 1 0.1
Bc — 73-100 4.18 3.86 0 0 0 0.01
- не определено
Численность аэробных сапрофитов в изученных почвах с глубиной горизонта уменьшается от 100 тыс. кл/г почвы до 0.01 тыс. кл/г почвы, Число аэробных и анаэробных целлюлозоразлагающих бактерий варьировало от 1 тыс. кл/г почвы до 10 тыс. кл/г почвы и от 0?1 тыс. кл/г почвы до 0.01 тыс. кл/г почвы соответственно.
Низкая численность сапрофитов и целлюлозоразлагающих бактерий отмечена в дерновой альфегумусовой сезономерзлотной почве 3-ЕК-06, где было отмечено низкое содержание Сорг.
Общее микробное число в исследуемых почвах варьировало в широких пределах. Максимальное значения для участка 5-ЕК-06 «Красногорка» составляло 356 млн кл/г почвы, а на участке 1-ЕК-06 «Стационар было зафиксировано 897 млн кл/г почвы. Микроскопирование накопительных культур целлюлозоразлагающих бактерий и сапрофитов выявило физиологическое разнообразие бактерий, которые присутствуют в накопительных культурах: палочки, кокки, кло-стридиальные формы.
Высокая численность бактерий-деструкторов связана с наличием питательных веществ и благоприятным физико-химическим параметрам среды обитания.
Таким образом, проведенные исследования указывают на высокую численность гетеротрофных микроорганизмов в исследуемых почвах Еравнинской котловины, которые активно участвуют в разложении органического вещества.
Литература
1. Добровольская Т. Г., Скворцова И. Н., Лысак Л. В. Методы выделения и идентификации почвенных бактерий. М.: Изд-во МГУ, 1989. 40 с.
2. Практикум по микробиологии / А. И. Нетрусов [и др.]. М.: Академия, 2005. 300 с.
3. Бадмаев Н. Б., Куликов А. И., Корсунов В. М. Разнообразие почв криолитозоны Забайкалья. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2006. 165 с.
PHYSICO-CHEMICAL AND MICROBIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PERMAFROST-AFFECTED SOILS OF ERAVNA VALLEY IN VITIM PLATEAU
Vyacheslav B. Dambaev Cand. Sci. (Biol.), Researcher,
Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 6, Sakhyanovoy St., Ulan-Ude 670047, Russia E-mail: slavadmb@rambler.ru
Nimazhap B. Badmaev
Doct. Sci. (Biol.), Head of laboratory of ecology and geography of soils Institute of General and Experimental Biology SB RAS 6, Sakhyanovoy St., Ulan-Ude 670047, Russia E-mail: Nima_n@mail.ru
Tuyana V. Davydova
Cand. Sci. (Geography), Researcher
Institute of General and Experimental Biology SB RAS
6, Sakhyanovoy St., Ulan-Ude 670047, Russia
E-mail: maust678@mail.ru
The physic-chemical parameters and the number of microorganisms-destructors of organic matter in permafrost soils of the Eravninskaya depression in the Vitim plateau are studied. The results obtained indicate a high number of heterotrophic microorganisms that actively participate in the decomposition of organic matter. Keywords: permafrost soils, organic matter, number of microorganisms.
References
1. Dobrovolskaya T. G., Skvortsova I. N., Lysak L. V. Methods for isolating and identifying soil bacteria. Moscow: Izd-vo MGU, 1989. 40 p.
2. Netrusov A. I., Egorova M. A., Zakharchuk L. M., et. al. Workshop on microbiology. M.: The publishing center "Academy", 2005. 300 p.
3. Badmaev N. B., Kulikov A. I., Korsunov V. M. Variety of soils of the permafrost zone of Transbaikalia. Ulan-Ude. Publishing house: BSC Center of the Russian Academy of Sciences, 2006. 165 p.
