CC BY
9УДК: 630.114.442.3
*Сакбаева З.И., 2Карабаев Н.А., *Калаева Г.С., *Асанова М. ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВ БАССЕЙНА РЕКИ КОК-АРТ ЖАЛАЛ-АБАДСКОЙ ОБЛАСТИ КЫРГЫЗСТАНА
1Жалал-Абадский государственный университет, 715600 Жалал-Абад, Кыргызстан, e-mail: mailto:sakbaeva@yahoo.com 2Кыргызский Аграрный университет, 710000 Бишкек, Кыргызстан, e-mail: nuru51@mail.ru Аннотация. В статье изложены результаты изучения ферментативной активности почв вертикальное зональности бассеина реки Кок-Арт Жалал-Абадскои области Кыргызстана
Ключевые слова: типы почв, ферментативная активность, глюкозидаза, фосфатаза, арильсульфатаза.
ВВЕДЕНИЕ
Природные условия Кыргызской Республики сложны и разнообразны, где по вертикали встречаются различные почвенно-климатические пояса, от сухих жарких долин с сероземами до холодных высокогории с субальпиискими и альпиискими почвами. Это характерно и для изучаемых нами почв бассеина реки Кок-Арт. Такое разнообразие природных условии определяет особенности процесса почвообразования и своиств изучаемых почв.
Разные типы почв вертикальнои поясности бассеина реки Кок-Арт существенно отличаются по характеру растительности, которая обогащает почву отмирающими корневыми остатками, различающимися по химическому составу. Это существенно отражается на групповом и видовом составе микроорганизмов почв, деятельность которых влияет на процессы образования перегноя.
В связи с этим изучение микробиологическои характеристики изучаемых почв бассеина реки Кок-Арт поможет лучшему пониманию вопроса почвообразования и накопления гумуса.
При сравнении почв бассеина реки Кок-Арт между собои, можно видеть ясные различия по
количественному и видовому составу микроорганизмов. В почвах
Ферганскои долины и урочище Кок-Арт микробиологические изменения сильно влияют на состав витаминов, ферментов, дыхание почвы и состав фосфора.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Целью исследования является изучение ферментативнои активности почв вертикальнои зональности бассеина реки Кок-Арт, т.е. активности глюкозидаз, фосфатаз и арильсуль-фатазы.
Почвенные разрезы были изучены и описаны по морфологическим характеристикам, разделены на генетические горизонты. Пробы почв отбирались из генетических горизонтов. Анализы на ферментативную активность изучаемых почв проводились в научно-исследовательском институте Земледелия Техасского Технологического Университета США в 2012 году. Активность фосфатных ферментов определялись по методике Табатабаи М.А.(8). Высотные пределы точек отбора проб 1580-1801 м над ур. м., координаты N 41°12'30.49" - 41°12' 54.66'', Е 73°20'57.12'' - 73°23'00.05''.
Почвы бассеина реки Кок-Арт имеют несколько разных типов почв, и обладает неодинаковым потенциаль-
ным плодородием. Разнохарактерность литологического строения, различная высота над уровнем моря и экспозиция горных склонов, разная степень увлажнения, температуры воздуха и ряд других факторов способствовали развитию на исследуемои территории разнообразного почвенного покрова -горно-долинные сероземы типичные туранские, горные темные сероземы, горные коричневые, горно-лесные
Климат бассеина реки Кок-Арт характеризуется континентальным субтропическим климатом. В предгорьях, среднесуточная температура в июле составляет 28°С. В январе среднесуточная температура ниже -14°С (Джалал-Абадская метеорологическая станция). Условия намного холоднее на больших высотах, где в июле среднесуточная температура 5°С и в январе -28°С (Жергетальская метеорологическая станция). Большая часть осадков выпадает зимои и веснои. Среднегодовое количество осадков составляет от 100 до 500 мм в
черно-коричневые и горные лугово-степные почвы [1,2].
Исследование проводилось на девяти почвенных разрезах, взятых из трех контрастных землепользования бассеина реки Кок-Арт Джалал-Абадскои области. В даннои работе приведем результаты исследовании ферментативнои активности основных почв вертикальнои зональности бассеина реки Кок-Арт (таблица 1).
предгорьях и от 500 до 1000 мм в горах (выше 1000м).
Типичные сероземы составляют основную площадь орошаемого и богарного земледелия Южного Кыргызстана, и мы должны сохранять и преумножить их плодородие. Однако, в настоящее время пашни орошаемых типичных сероземов мало содержат органического вещества почвы, т.е. его содержание в пахотном горизонте составляет 0,78-1,25 % .
Горно-лесные черно-коричневые почвы имеют большои запас органических веществ, хорошо
Таблица 1 - Расположение и хозяиственное использование почв бассеина реки Кок-Арт
Высота
Землепользование Местность Типы почв над уровне Ширина Долгота
м моря, м
Фисташковое редколесье Сузак Типичный серозем 853 40°55'42.63'^ 72°53'33.10"Е
Орехово- Горно-
плодовый лес Кара-Алма лесныи черно- коричневый 1580 41°12'30.49'^ 73°20'57.12"Е
Орехово- Горно-
плодовый лес Кара-Алма лесный черно- коричневый 1801 41°12'54.66'^ 73°23'00.05"Е
Пастбища Кызыл- Суу Горно лугово- степной 1942 41°08'16.89'^ 73°34'47.13"Е
Пашня (хлопок) Сузак Орошаемый серозем 732 40°54'58.4га 72°56'15.16"Е
оструктурены, более богаты питательными веществами, лучше обеспечены влагои. Например, верхнии слои почвы состоящие полуразложенным лесорастительным опадом (0-4 см и 4-18 см) содержат 12,0% и 9,30 % гумуса. Как видно, они превосходят по содержанию гумуса черноземов и имеют мощныи гумусовыи профиль до 1,5 м. Высокое содержание гумуса в черно-коричневых почвах связано с ежегодным поступлением органических веществ в составе лесо-растительного опада.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изменение ферментов глюкозидаз в почвах бассейна реки Кок-Арт. Современное состояние органического вещества исследуемых почв можно характеризовать изучением фермента-тивнои активности, в т.ч. активности ферментов глюкозидазов, которые активно участвуют при минерализации целлюлозы и гемицеллюлозы до осахаривания. в-глюкозидаза играет большуи роль в круговороте углерода (С), участвующих в деградации целлюлозы [4]. Как видно из рисунка 1, верхнии 0-14 см слои пахотного горизонта орошаемого типичного серозема содержит 69,8 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 в-глюкозидазы, 11,9 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 в-глюкозаминидазы, 428,7 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 в-глюкозидазы, 43,3 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 в-глюкозаминидазы в тех же горизонтах темных сероземов.
Низкая активность глюкозидазы на орошаемых пашнях сероземов объясняется низким содержанием органического вещества почвы, а также иммобилизаторов ферментов гумусовых веществ, слабои интенсивностью поступления ферментов с органикои и выделениями растении и микрофлоры.
В горных коричневых почвах наблюдается высокая активность ферментов глюкозидаз по сравнению с
сероземными почвами (рис. 2). Лесные почвы, как правило, содержат более высокие микробные биомассы и более сложные источники углерода (хитин). На лугово-степных субальпииских почвах низкая активность наблюдается по ферменту глюкозаминидазе, которая колеблется от 8,6 до 58,2 5мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 (рис. 3). Глюкозаминидазы играют важную роль при круговороте углерода и азота в почве. Кроме того, эти ферменты в значительнои мере связаны с количеством неорганического азота почвы.
Изменение ферментов фосфа-тазы в почвах бассейна реки Кок-Арт. Важную роль в обеспечении растении элементами минерального питания играет фосфатаза - фермент, отвечающии за минерализацию органического фосфора. Фосфорорга-нические соединения почвы переходят в доступное для питания растении состояние при ферментативном гидролизе с отщеплением остатков фосфорнои кислоты.
Как видно из рис. 1, пахотныи горизонт орошаемых типичных сероземов содержит 166,4 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 щелочнои фосфатазы, 107,5 6мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 фосфодиэстеразы и 63,4 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 кислои фосфатазы. Причем их количество резко снижается в подпахотном горизонте почвы, что прямо коррелирует с содержанием гумуса пашни.
Уровни деградации гумусового потенциала исследуемых почв можно характеризовать изучением фермента-тивнои активности, в т.ч. активности фермента фосфатазы. При сравнении фосфогидролизнои активности
орошаемои пашни сероземов и предгорных пастбищ темных сероземов можно констатировать минимальную фосфогидролизную
активность почв орошаемои пашни сероземов.
Низкая активность фосфатазы на орошаемых пашнях сероземов может быть обусловлена как невысоким содержанием в почве фосфороорга-
нических соединении, в т.ч. в составе перегноя, низким содержанием иммобилизаторов ферментов гумусовых веществ, слабои интенсивностью поступления ферментов с органикои и выделениями растении и микрофлоры.
Рисунок 1 - Ферментативная активность орошаемых сероземных почв бассеина
реки Кок-Арт
Горно-лесные черно-коричневые почвы отличаются высоким естественным плодородием, и в них в большом количестве содержится фосфор в форме органических соединении, аккумулируемыи в гумусе, поступающии с отмирающими остатками растении, животных и микроорганизмов. При этом отмечается большое количество щелочных фосфатаз. Лесные почвы, как правило, содержат более высокие микробные биомассы и более сложные источники углерода (хитин). В целом, активность ферментов находится в теснои связи с содержанием органических веществ почвы, потому что, лесорастительная подстилка играет ключевую роль в качестве предшественника для синтеза и стабилизации ферментов [3].
Как видно из рисунка 2, высокая активность почвы отмечается по
щелочнои фосфатазе и колеблется от 57,5 до 1441,5 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1в горно-леснои черно-коричневои маломощнои почве, от 8,1 до 1809,8 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 в горно-лесных черно-коричневых почвах. Причем, щелочная фосфатаза явно доминирует над кислои фосфатазои и фосфодиэс-теразои, что является характерным для слабощелочнои рН почвеннои среды [5]. Значит, ферментативную активность фосфатазы, определяемую по методике Табатабаи М.А.[7], можно использовать в качестве диагностического показателя плодородия различных типов почв, потому что активность ферментов фосфатаза отражает не только биологические своиства, но их изменение под влиянием агроэкологических факторов.
Рисунок 2 - Ферментативная активность горно-лесных черно-коричневых почв
бассеина реки Кок-Арт.
1200
И 1000 800
1 £ а а \ ♦ Кислая фосфатаза
§ § Н И и \ —■— 11 (елочная фосфатаза
ее Я е £ I вз £ 400 200 \ —А— Фосфодиэстераза \ —б-глюкозццаза
а -В- я Э £ е- « ж —М— б-глюкозаминидаза
ь Д, е Ж- —Арилсульфатаза
0 0-15 15-28 Горизонты почв, см 28-50
Рисунок 3 - Ферментативная активнось лугово-степных субальпииских почв
бассеина реки Кок-Арт.
Повышенныи потенциал фермен -тативной активности фосфатазы способствует лучшему распаду питательных веществ из трудноу-своенных соединении фосфора и переходу в легкодоступные формы фосфора для растении и микроорганизмов.
Ферментативная активность лугово-степных субальпииских почв колеблется от 8.6 до 978.3 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 (см.рис.3). Высокая ферментативная активность наблюдается по кислои фосфатазе, которая колеблется от 134,0 до 978,3
мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1. Кислая фосфатаза участвует при круговороте фосфора.
Высокая активность данного фермента в исследуемом объекте связана с рН почвои. Активность щелочнои фосфатазы колеблется от 174 до 431,332,7-107,5 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1.
Активность фермента ариль-сульфатазы почв бассейна реки Кок-Арт. Арильсульфатазы широко распространены в природе, а также в почве. Они играют важную роль при круговороте серы, т.е. гидролизе
сложных эфиров сульфатов в почве. Благодаря процессам окисления и восстановления происходит обмен серы между доступными сульфатами ^042-) и сульфидами железа, находящимися глубоко в почве и осадках при участии серобактерии, тиобациллы, арильсульфатазы [6].
Активность фермента ариль-сульфатазы сероземов колеблется от 23,4 до 115,4 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 на верхних горизонтах (см. рис.1). Среди сероземов самая низкая активность фермента арильсуль-фатазы была отмечена в пахотных землях, где выращивался много лет хлопчатник. Активность арильсуль-фатазы на этих участках составляет от 9,1 до 23,4 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1. Это, вероятно, связано с низким содержанием органических веществ.
В разрезах горно-лесных черно-коричневых почв, содержание органических веществ было на высоком уровне. В соответствии этому, активность арильсульфатазы тоже была на высоком уровне, которое колеблется в пределах 439,2- 498,9 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 в А0 и 393,3- 493,4 мг р-нитрофенол кг-1 почвы час-1 в А1 горизонтах (см. рис.2).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выявлена прямая зависимость корреляции ферментативнои активности с содержанием гумуса для всех типов почв бассеина реки Кок-Арт. Пахотныи горизонт орошаемых типичных сероземов содержит 166,4 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 щелочнои фосфатазы, 107,5 6мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 фосфодиэстеразы и 63,4 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 кислои фосфатазы. В подпахотном горизонте почвы количество ферментов резко снижается.
Впервые проводимые исследования позволяют заключить, что горнолесные черно-коричневые почвы характеризуются высокои активностью ферментов глюкозидаз и фосфатаз. Это связано с содержанием органических веществ почвы, потому что, лесорастительная подстилка играет ключевую роль в качестве предшественника для синтеза и стабилизации ферментов. Высокая ферментативная активность в горнолесных черно-коричневых почвах отмечается по щелочнои фосфатазе и колеблется в пределах от 1441,5 до 1809,8 мг нитрофенол кг-1 почвы час-1 .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Мамытов А.М. Почвы гор Средней Азии и Южного Казахстана. - Фрунзе: Илим, 1987. - 310с.
2 Роиченко Г.И. Почвы Южнои Киргизии. - Фрунзе: Академия Наук Кирг. ССР, 1960. - 233с.
3 Acosta Marti'nez, V., Acosta Marcado, D., Sotomayor, D., Cruz, L. Microbial communities and enzymatic activities under different management in semiarid soils//Appl. Soil Ecol. - 2007. -Vol.38. - 249-260 pp.
4 Eivazi F. and M.A. Tabatabai, Phosphatases in soils// Soil Biological & Biochemistry. - 1977. - Vol.9. -167-172 pp.
5 Eivazi F., M.A.Tabatabai, Glucosidases and galactosidases in soils// Soil.Biol.Biochem.-1988. -Vol 20. -601-606 pp.
6 Tabatabai M.A. and J.M. Bremner, Factors affecting soil arylsulfatase activity// Soil Science Society of America Journal. - 1970. - Vol. 34. - 427-429pp.
7 Tabatabai M.A., Soil enzymes, In: Weaver, R.W., Angle, J.S., Bottomley, P.S. (Eds.), Methods of Soil Analysis: Microbiological and Biochemical Properties. Part 2. SSSA Book Ser. 5. SSSA, Madison, WI, 1994. - 833pp.
тушн
хСакбаеваЗ.И., 2Карабаев Н.А., Шалаева Г.С., хАсанова М. ЦЬ^ЫЗСТАННЫН, ЖАЛА-АБАД ОБЛЫСЫ КОК-АРТ 0ЗЕН1 АЛАБЫ ТОПЫРАFЫНЫH, ФЕРМЕНТТ1 БЕЛСЕНДШГ1НЩ ЕРЕКШЕЛ1КТЕР1 1Жалал-Абад мемлекетт^ университету 715600 Жалал-Абад, Кыргызстан, e-mail: mailto:sakbaeva@yahoo.com 2Кыргыз Аграрлыкуниверситет^ 710000 Бшкек, Кыргызстан, e-mail: nuru51@mail.ru Мак;алада Кыргызстанныц Жалал-Абад облысы Кок-Арт eзенi алабыньщ TiK зона топырактарыныц ферменттi белсендышн зерттеу нэтйжелерi берiлген.
ТYйiндi свздер: топырак; TYрлерi, ферменттi белсендiлiгi, глюкозидаза, фосфатаза, арильсульфатаза.
SYMMARY
xSakbaeva Z., 2Karabaev N., xKalaeva G., xAsanova M. THE FEATURE OF ENZYME ACTIVITY OF KUKART WATERSHED SOILS OF JALAL-ABAD
REGION IN KYRGYZSTAN 1Jalalabad State University, 715600 Jalalabad, Kyrgyzstan, e-mail: sakbaeva@yahoo.com 2Kyrgyz Agricultural University, 710000 Bishkek, Kyrgyzstan, e-mail nuru51 @mail.ru In this paper are given the results of investigation the enzyme activity of soils of vertical zonation in the Kukart watershed of Jalal-Abad region of Kyrgyzstan.
Key words: agricultural soils, enzymatic activity, glycosidase, phosphatase, arylsulfatase.
