CC BY
42
УДК 631.46; 574. 9
ЗАВИСИМОСТЬ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ОТ КЛИМАТА
© 2013 г. Ю.С. Козунь
Козунь Юлия Сергеевна - аспирант, факультет биологических наук, кафедра экологии и природопользования, Южный федеральный университет, ул. Б. Садовая, 105/42, г. Ростов-на-Дону, 344006, e-mail: kuz.yuliya@mail.ru.
Kozun Yuliya Sergeevna - Post-Graduate Student, Faculty of Biological Science, Department of Ecology and Nature Management, Southern Federal University, B. Sadovaya St., 105/42, Rostov-on-Don, Russia, 344006, e-mail: kuz.yuliya@mail.ru.
Значение климата в почвообразовательных процессах исключительно велико. Оно связано с влиянием гидротермических показателей климата на биологические процессы в почвах. Для детального изучения взаимосвязи климата и почвенных параметров нами исследовано несколько участков, расположенных в разных климатических условиях, по направлению север-юг. В качестве диагностических показателей использованы важнейшие индикаторы плодородия и устойчивости почв — ферментативная активность (каталаза и дегидрогеназа) и содержание гумуса. Показано, что биологическая активность почв Ростовской области определяется климатическими параметрами. в частности, количеством осадков и годовым изменением температуры. Изменения активности происходит в направлении с севера на юг. Отмечено увеличение активности в более влажных и теплых климатических условиях.
Ключевые слова: биологическая активность, климатические параметры, почвы Ростовской области.
The value of climate in soil formation is extremely high. It is due to the influence of hydrothermal indicators of climate on biological processes in soil. For a detailed study of the relationship of climate and soil parameters investigated several sites located in different climatic conditions in the direction north-south. As diagnostic indicators were used key indicators of fertility and soil resistance — the enzymatic activity (catalase and dehydrogenase) and humus content. The study revealed that the biological activity of soils of Rostov Region is determined by climatic parameters including rainfall and annual temperature variation. Changes in the activity occurs in the direction from north to south. Was an increase in activity in the more humid and warm climates.
Keywords: biological activity, climatic parameters, soils of Rostov Region.
Климатические условия являются наиболее важными из факторов, регулирующих почвенные процессы, биоту и биологическую активность почв [1-3]. Из климатических показателей особенное значение имеют гидротермические условия, определяющие активность биологических процессов в почвах [4]. С условием влажности почвы и понижением температуры отмечено сопряженное возрастание активности гидролитических ферментов и накопление гумуса [5].
Представленная работа является частью цикла научных исследований по изучению эколого-биологических свойств почв юга России. Установлено, что биологические показатели в значительной мере определяются свойствами почв разных типов и хорошо диагностируют негативные последствия антропогенного воздействия на почвы и почвенный покров юга России [4-7].
Цель статьи - изучение взаимосвязи климатических параметров и биологических свойств почв Ростовской области. В качестве диагностических показателей использованы важнейшие индикаторы плодородия и устойчивости почв - ферментативная активность (каталаза и дегидрогеназа) и содержание гумуса [8, 9]. Лабораторно-аналитические исследования выполнены с использованием общепринятых в экологии, биологии и почвоведении методов [10, 11].
Для территории Ростовской области характерен умеренно-континентальный климат [12]. В восточных районах зима холоднее, а лето жарче, чем в западных. Температура воздуха имеет ярко выраженный годовой ход. Самый холодный месяц - январь, среднемесячная температура воздуха - минус 5^9 °С, наиболее теплый - июль, среднемесячная температура воздуха -
плюс 22^24 °С. Годовое количество осадков -530^550 мм на юго-западе области, 320^360 мм - на юго-востоке. Наибольшее количество осадков за месяц выпадает в июне-июле (50^70 мм).
Для детального изучения взаимосвязи климата и почвенных параметров нами исследовано несколько участков, расположенных в разных климатических условиях по направлению север-юг (табл. 1). Самый северный - близ станицы Вешенской, самый южный -в г. Ростове-на-Дону. Между этими пунктами изучены промежуточные участки: поселки Октябрьский, Кру-
Большая часть Ростовской области расположена в степной зоне обыкновенных и южных черноземов, которые являются объектами данного исследования. В окрестностях ст. Вешенской исследованы серопески. На участках, расположенных севернее Каменска-Шахтинского, - черноземы южные. В окрестностях Ростова-на-Дону - чернозем обыкновенный.
Биологические параметры почв юга России подробно рассмотрены ранее [16-18]. Поскольку биологические свойства почв отличаются значительным природным варьированием, все образцы отобраны в течение одного дня в сходных погодных условиях.
Почвы Ростовской области имеют различную биологическую активность, которая сильно зависит от климатических условий территории. Наименьшей обладают серопески, расположенные на севере облас-
жилинский, города Кашары и Каменск-Шахтинский. Для выявления взаимосвязи биологической активности и климатических показателей лучше всего подходят годовое количество осадков, среднегодовые температура и амплитуда температур [13]. Поэтому в данном исследовании использовали те же климатические показатели. Анализ климатических данных [14, 15] показал увеличение к югу среднегодовой температуры и количества осадков (табл. 1). Среднегодовая амплитуда температур, наоборот, снижалась при передвижении с севера на юг.
ти. При движении на юг в почвах увеличиваются значения биологических показателей (табл. 2, рисунок). Например, содержание гумуса в серопесках - 1,42 %, в черноземе обыкновенном - 6,0. Повышение температуры и влажности почвы способствует увеличению ферментативной активности. Каталазная активность чернозема обыкновенного превышает аналогичную в серопесках более чем в 5 раз (2,1 против 11,7 мл кислорода (О2) г почвы/мин), а дегидрогеназная - более чем в 10 раз (3,7 против 38,1 мг ТФФ на г почвы /24 ч). Ферментативная активность проявила себя как высокочувствительный индикатор условий среды. Анализ полученных результатов свидетельствует о зональном характере распределения биологической активности в почвах Ростовской области.
Таблица 2
Биологическая активность исследуемых почв
Участок Почва Гумус, % Каталаза, мл О2/г/мин Дегидрогеназа, мг ТФФ/г/24ч
ст. Вешенская, залежь Серопески 1,42 2,1 3,7
пос. Октябрьский, пастбище Чернозем южный слабосуглинистый 1,9 2,4 4,0
пос. Кружилинский, пастбище Чернозем южный среднесуглинистый 3,0 4,1 8,5
Кашары, залежь Чернозем южный тяжелосуглинистый 4,5 7,3 12,4
Каменск-Шахтинский, пастбище Чернозем южный тяжелосуглинистый 2,7 7,3 11,9
Ростов-на-Дону, Ботанический сад, залежь Чернозем обыкновенный 6,0 11,7 38,1
Таблица 1
Климатические параметры исследуемых участков
Участок Координаты Осадки ср. год., мм Температура ср. год., °С Амплитуда ср. год., °С
ст. Вешенская, залежь 49°36'335"с.ш. 41°51'904"в.д. 444 6,9 31,4
пос. Октябрьский, пастбище 49°35'678"с.ш. 41°41'671" в.д. 438 7,0 31,0
пос. Кружилинский, пастбище 49°25'126"с.ш. 41°40'497" в.д. 442 7,2 30,4
Кашары, залежь 49°01'535"с.ш. 40°49'225" в.д. 461 7,4 30,1
Каменск-Шахтинский, пастбище 48°16'Ш"с.ш. 40°17'567" в.д. 414 8,2 29,6
Ростов-на-Дону, Ботанический сад, залежь 47°14'077"с.ш. 39°39'237" в.д. 495 8,6 28,6
— Гумус, % ........Каталаза, мл 02/г/мин — Дегидрогеназа, мг ТФФ г/24 ч
Изменение биологической активности почв в зависимости от амплитуды температур (а) и среднегодовой температуры воздуха (б)
Все исследуемые показатели биологической активности коррелируют с климатом. С годовым количеством осадков содержание гумуса, активность ката-лазы и дегидрогеназы имеют коэффициент корреляции 0,80; 0,61; и 0,78, рассчитанный по методике из [11] (табл. 3). Со средней годовой температурой коэффициент корреляции также положителен и довольно высок (0,74; 0,93; 0,87). Наибольшие значения корреляции биологические показатели имеют со среднегодовой амплитудой температур (г=-0,97 для катала-зы, г=-0,91 для дегидрогеназы, г= -0,88 для содержания гумуса). Почвенные и климатические характеристики находятся в тесной корреляционной связи.
Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что биологическая активность почв Ростовской области во многом определяется климатическими параметрами, в частности, количеством осадков и годовым изменением температуры. Изменение активности происходит в направлении с севера на юг, т.е. наблюдается увеличение активности при передвижении в более влажные и теплые климатические условия.
Таблица 3
Корреляционная матрица связи климатических и биологических показателей
Осадки t ср. год. Амплитуда Гумус Каталаза Дегидрогеназа
Осадки
t ср. год. 0,38
Амплитуда -0,51 -0,96
Гумус 0,80 0,74 -0,88
Каталаза 0,61 0,93 -0,97 0,93
Дегидрогеназа 0,78 0,87 -0,91 0,91 0,93
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашения 14.A18.21.1269, 14.A18.21.0187, 5.5160.2011.
Литература
1. Волобуев В.Р. О почвенно-климатических закономерно-
стях на территории СССР // Почвоведение. 1946. №2 11. С.645-648.
2. Волобуев В.Р. Климатические условия и почвы // Почво-
ведение. 1956. № 4. С. 25-37.
3. Вальков В. Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Кли-
матические изменения и почвы юга России // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2008. №2 6. С. 88-92.
4. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биология
почв юга России. Ростов н/Д, 2004. 350 с.
5. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Влияние
загрязнения тяжелыми металлами на микробную систему чернозема // Почвоведение. 1999. №2 4. С. 505-511.
6. Колесников С.И., Спивакова Н.А., Везденеева Л.С., Куз-
нецова Ю.С., Казеев К.Ш. Моделирование влияния химического загрязнения на биологические свойства гид-роморфных солончаков зоны сухих степей Юга России // Аридные экосистемы. 2011. Т. 17, № 2 (47). С. 18-22.
7. Казеев К.Ш., Козин В.К., Колесников С.И., Вальков В.Ф.
Биологические особенности почв влажных субтропиков России // Почвоведение. 2002. № 12. С. 1474-1478.
8. Казеев К.Ш., Гайдамакина Л.Ф., Овдиенко Р.В., Колес-
ников С.И., Вальков В.Ф. Зональная изменчивость почв Северного Кавказа // Изв. РАН. География. 2006. №2 5. С. 36-45.
Поступила в редакцию_
9. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Гумусовое
состояние почв предгорий Северо-Западного Кавказа // Почвоведение. 1998. № 7. С. 848-853.
10. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под
ред. Д.Г. Звягинцева. М., 1991. 304 с.
11. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологиче-
ская диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д, 2003. 204 с.
12. Комплексная оценка тенденций изменения климатических
условий на среднесрочный (до 2020 года) и долгосрочный (до 2050 года) периоды для предупреждения возможных негативных последствий для окружающей среды и экономики области: итоговый отчет по выполнению работ по госконтракту. СПб., 2012. 95 с.
13. Казеев К.Ш., Кузнецова Ю.С. Эколого-биологические
особенности аридных почв Прикаспийской низменности // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2010. № 5. С. 83-85.
14. Справочник по климату СССР. Осадки. Вып. 13, ч. 4. Л.,
1966. 492 с.
15. Справочник по климату СССР. Температура воздуха и
почвы. Вып. 13, ч. 2. Л., 1966. 492 с.
16. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвы Юга
России. Ростов н/Д, 2008. 276 с.
17. Казеев К.Ш., Кременица АМ., Колесников С.И., Казадаев
A.А., Булышева Н.И., Утянская Н.И., Внукова Н.В., Вальков
B.Ф. Биологические свойства почв каштаново-солонцовых комплексов // Почвоведение. 2005. № 4. С. 464-474.
18. Кузнецова Ю.С., Казеев К.Ш. Влияние засоления на
биологические свойства гидроморфных почв ильменей Астраханской области // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2010. № 1. С. 90-93.
_26 февраля 2013 г.
