CC BY
34
УДК 631.427
М.В. Якутии1,2, Д.С. Дубовик2, Л.А. Ильина2 1ИПА СО РАН, Новосибирск 2СГГ А, Новосибирск
ПОКАЗАТЕЛИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В МОНИТОРИНГЕ СУХИХ СТЕПЕЙ ЮГО-ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
Оценивается возможность использования современных почвенно-микробиологических показателей для целей экологического мониторинга экосистем сухих степей ЮгоВосточного Забайкалья. Показано, что эти методы могут успешно использоваться для анализа характера сельскохозяйственного использования почв и стадий залежной сукцессии.
M.V. Yakutin1'2, D.S. Dubovik2, L.A. Ilyina2 1Institute of Soil Science and Agrochemistry (ISSA)
18 Sovetskaya St., Novosibirsk, 630099, Russian Federation 2Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
PARAMETERS OF A BIOLOGICAL ACTIVITY IN MONITORING OF DRY STEPPES OF SOUTH-EASTERN TRANSBAIKAL REGION
The possibility of using of modern soil-microbial parameters for the purposes of ecological monitoring of dry steppes ecosystems of South-eastern Transbaikalia are estimate. It's show, that these methods can successfully be used for the analysis of nature of agricultural using of soils and the stages of a fallow succession.
Настоящее исследование проводилось в Читинской области, в степной зоне
л
Юго-Восточного Забайкалья. Площадь района 17,6 тыс. км [1].
В условиях недостатка влаги и низких температур в юго-восточной части Забайкалья сформировались экосистемы настоящих степей на черноземах и сухих степей на темно-каштановых и каштановых мучнистокарбонатных почвах [2]. Забайкалье представляет собой своеобразный край, где горная страна, покрытая сибирской тайгой, причудливо сочетается с большими выровненными площадями, покрытыми степной растительностью. Для Забайкалья характерно глубокое проникание узких лент степных и лесостепных ландшафтов далеко в северную тайгу и, наоборот, тайги - далеко вовнутрь степи. Степные выровненные пространства имеют сплошное распространение на юге области.
В бассейне реки Онон, в её нижнем течении, на 300 км в длину и ширину раскинулась обширная всхолмлённая равнина - Агинская степь. Дальше к юго-востоку Агинская степь постепенно переходит в Приононскую песчаную солонцеватую степь, обширную и ровную или волнистую на востоке, находящуюся на высоте 600-700 м над уровнем моря. Заононская степь (правобережье реки Онон) мало отличается по рельефу от Приононской волнистой степи: здесь также распространены небольшие, но широкие равнины, пологие песчаные склоны холмов, небольшие овраги в песках.
Средняя высота этой слегка волнистой равнины - 700 м. Заононская степь к юго-востоку постепенно переходит в Приаргунскую, обладающую таким же ландшафтом, но с ещё более резко выраженной континентальностью климата. В целом ландшафт носит здесь уже гобийский характер. Основными чертами его являются сложная сеть сухих падей, многочисленные, часто бессточные, котловины. [1, 3].
В Читинской области темно-каштановые почвы распахиваются редко и после распашки часто забрасываются. На заброшенных пашнях начинается залежная сукцессия. Сухостепные пастбища на темно-каштановых мучнистокарбонатных почвах в районе исследования находятся под слабой или умеренной пастбищной нагрузкой.
Цель работы состояла в оценке возможности применения почвенномикробиологических показателей в экологическом мониторинге сухостепных экосистем Юго-Восточного Забайкалья. В качестве объектов исследования были выбраны четыре участка сухой степи на темно-каштановых мучнистокарбонатных почвах. Все участки находятся в окрестностях г. Борзи. Основные характеристики исследованных экосистем приведены в таблице.
В образцах, отобранных в конце июля 2009 г. в 4-х кратной повторности из генетических горизонтов исследованных почв, определялась влажность почвы, содержание углерода в биомассе почвенных микроорганизмов методом SIR (С-биомассы) и базальное дыхание [4]. В данной работе вычислялся также показатель удельной активности почвенного микробоценоза - метаболический коэффициент (дСО2), как отношение величины С-СО2, выделившегося из почвы за 1 час к величине С-биомассы микроорганизмов (мкг С-СО2 /мг С-биомассы в час) [5]. Статистическая обработка полученных результатов проводилась методами вариационного и дисперсионного анализов [6].
Таблица 1 Основные характеристики исследованных экосистем
№ п/п Геоморфологическое положение Экосистема (Проективное покрытие (%) / Высота травостоя (см)) Сельхоз. использование
Т. 1 Сопочная гряда северо-западнее г. Борзи. Склон сопки северо-западной экспозиции Разнотравно-вострецово-ковыльная степь (80 / 20-40) Целина
Т. 2 Сопочная гряда северо-западнее г. Борзи. Склон сопки юго-западной экспозиции Разнотравно-вострецовая степь (70 / 25-40) Пастбище под слабой нагрузкой
Т. 3 Ровная поверхность северо-западнее г. Борзи Разнотравно-вострецово-ковыльная степь(50 / 25-45) Старая залежь
Т. 4 Сопочная гряда северо-западнее г. Борзи. Склон сопки северо-западной экспозиции Рудеральное сообщество (40 / 17-30) Молодая залежь
При распашке целинной почвы происходит резкая активизация процессов деструкции органического вещества и, как следствие, снижение содержания Сорг в почве. Также снижается ежегодный приход растительного опада. Все это
закономерно приводит к снижению содержания биомассы микроорганизмов в почве. Отгонное животноводство также оказывает негативное влияние на плодородие степных почв, способствуя снижению продуктивности биоценозов и содержания гумуса, переуплотнению и иссушению почв. [7].
Содержание С-биомассы было максимальным в верхних горизонтах почвы на участках 1 и 2 (под целиной и пастбищем). Уровень С-биомассы на залежных участках (3 и 4) был в 1,7 раза ниже и в верхних, и в нижних горизонтах почвы (рис. 1, а).
Т. 1
Т. 2
0-10
10-18
18-40
20
40
60
20
40
60
0-10
10-17
17-40
Т. 3
Т. 4
0-10
10-20
20-40
20
40
60
20
40
60
0-10
10-25
25-40
НСР(5%) = 6,3
Рис. 1 а. Профильное распределение С-биомассы (мг С/ 100 г почвы) в исследованных темно-каштановых почвах (Обозначение см. табл. 1)
0
0
0
0
30 20 10 0
А В АВ
Рис. 1 б. Значения Б критерия для различных факторов, влияющих на биомассу микроорганизмов: А - распашка в прошлом, В - слой почвы, АВ -взаимодействие факторов, ***- р < 0,001
В процессе проведения данного исследования встал вопрос об оценке силы влияния таких факторов, как характер сельскохозяйственного использования почвы (была ли она распахана или нет), и глубина по профилю почвы на изученные показатели. С использованием дисперсионного анализа был рассчитан Б критерий для этих факторов и их взаимодействия. Влияние характера сельскохозяйственного использования почвы (был ли участок распахан в прошлом или нет) оказалось сильным и достоверным, влияние глубины по профилю оказалось незначимым (рис. 1, б). Достоверного влияния продолжительности залежной сукцессии и характера сельскохозяйственного использования нераспаханной степи (целина или пастбище) на С-биомассы выявить не удалось.
Уровень базального дыхания в верхних горизонтах почв 1 и 2 варьировал от 0,54 до 0,72, а почв 3 и 4 - от 0,42 до 0,74 (мкг СО2-С/ г почвы в час). Уровень базального дыхания в почве молодой залежи оказался достоверно выше, чем в почве старой залежи. Достоверного влияния факторов, связанных с характером сельскохозяйственного использования почвы, глубины по профилю, и характера использования нераспаханной степи (целина или пастбище) на базальное дыхание выявлено не было. Но выявлено сильное влияние длительности залежной сукцессии на данный показатель (Б = 15,7, р < 0,001).
Т. 1
Т. 2
Т. 3
Т. 4
0-10
10-20
20-40
0-10
10-25
25-40
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
0
1
2
3
4
НСР(5%) = 0,31
Рис. 2, а. Метаболический коэффициент ^СО2) (мкг СО2-С/ мг С-биомассы в час) в профилях исследованных темно-каштановых почв (обозначение см. табл.
1)
Минимальная удельная активность микробобиомассы зафиксирована в целинной почве, а максимальная (в 2,7 раза больше, чем на целине) - в почве молодой залежи (рис. 2, а). Пастбище и старая залежь по данному показателю занимали промежуточное положение между целиной и молодой залежью (1,7 мкг СО2-С/ мг С-биомассы в час в верхнем горизонте).
Влияние характера сельскохозяйственного использования почвы на удельную активность микробобиомассы оказалось сильным и достоверным, влияние глубины по профилю почвы оказалось незначимым (рис. 2, б). Также значимым оказалось влияние на qСО2 комплекса факторов, связанных с продолжительностью залежной сукцессии (Р = 54,3, р < 0,001). Влияния характера сельскохозяйственного использования нераспаханной степи (целина
или пастбище) на метаболический коэффициент выявить не удалось.
Таким образом, проведенное исследование убедительно показало, что почвенно-микробиологические показатели могут успешно
использоваться в практике
экологического мониторинга сухих степей на темно-каштановых мучнистокарбонатных почвах ЮгоВосточного Забайкалья. При этом С-биомассы, базальное дыхание и удельная активность почвенной микробобиомассы могут быть рекомендованы для оценки характера предварительного
использования почвы (был ли участок распахан в прошлом), а показатели базального дыхания и удельной активности почвенной микробобиомассы, кроме того, могут быть индикаторами сроков залежной сукцессии.
30
20
10
А
В
АВ
Рис. 2, б. Значения Р критерия для различных факторов, влияющих на метаболический коэффициент: А - распашка в прошлом, В -слой почвы, АВ - взаимодействие факторов, ***- р < 0,001
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кремнев, А.И. Читинская область: краткий очерк природы, экономики и культуры / А.И. Крамнев. - Чита: Читинское кн. изд-во, 1959. - 160 с.
2. Железняк, И.И. Методы управления сезонным промерзанием грунтов в Забайкалье / И.И. Железняк, Р.М. Саркисян. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1987. - 128 с.
3. Ногина, Н.А. Почвы Забайкалья / Н.А. Ногина. - Москва: Наука, 1964. - 314 с.
4. Schinner, F. Methods in soil biology / F. Schinner, R. Ohlinger, E. Kandeler, R. Margesin. - Berlin: Springer-Verlag, 1996. - 420 p.
5. Anderson, T.H. Determination of ecolophysiological maintenance carbon requirements of soil microorganisms in a dormant state / T.H. Anderson, K.H. Domsch // Biol. Fert. Soil. - 1985. -V. 1. - P. 81-89.
6. Трофимов С.Я. Глобальные функции педосферы / С.Я. Трофимов, Г.С. Куст, В.Д. Васильевская [и др.] // Современные глобальные изменения природной среды. Т. 2. ; [Отв. ред. Н.С. Касимов, Р.К. Клиге]. - М.: Научный мир, 2006. - С. 228-264.
7. Плохинский, И.А. Биометрия / И.А. Плохинский. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 358 с.
© М.В. Якутии, Д.С. Дубовик, Л.А. Ильина, 2010
