Активность почвенных ферментов серых лесных почв на вырубках

АКТИВНОСТЬ ПОЧВЕННЫХ ФЕРМЕНТОВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ

НА ВЫРУБКАХ

Ковылина О.П., Ковылин Н.В.

The agrochemical properties offorest grey soils in the taiga zone of Middle Siberia has been stadied. It has been proved that cut-over land leads to changes in the resources of gumus, different nitrogen forms and activity of soilferments in forest grey soil.

Изучаемая территория находится в пределах междуречья Большой Кети и Енисея. Ландшафтная принадлежность территории определяется ее положением в пределах юго-восточной части Западно -Сибирской низменности на границе с Средне-Сибирским плоскогорьем. В природном отношении исследуемая территория находится в полосе перехода Красноярской лесостепи к южной тайге, которую многие исследователи называют "подтайгой" и относят к зоне "травянистых мелколиственных и хвойных лесов" [1].

Крупномасштабные почвенные исследования выявили на исследуемой территории два типа серых лесных почв: тип автономных мезоморфных серых лесных почв и тип гетерономных гидроморфных серых глеевых лесных почв. Автономные почвы приурочены к плоским водораздельным равнинам и их склонам, где формируются под разреженными березовыми травяными лесами паркового типа. Гетерономные серые лесные глеевые почвы в этом случае занимают микрозападины с осиновыми колками и вместе с автономными почвами, являющимися фоновыми, создают дырчатые ареалы. Все серые лесные почвы формируются исключительно на карбонатных светло-бурых глинах и суглинках, часто с прослойками песка и мелкой гальки.

Серые лесные почвы характеризуются хорошо дифференцированным профилем. Гумусовый горизонт имеет хорошо выраженную зернистую структуру. Карбонаты здесь обычно выщелочены на большую глубину, сильнее проявляется процесс оподзоливания, что заметно по белесоватому налету на гранях структурных отдельностей горизонта A2B.

По химическому анализу серые лесные почвы отличаются от темно-серых меньшей гумусированностью горизонта А1, повышенной кислотностью. Следует отметить, что на вырубках заметно активизируется дерновой процесс. Это приводит к увеличению мощности современного гумусового горизонта и повышению содержания в нем гумуса. Второй гумусовый горизонт в этих почвах морфологически выделяется более четко, но химически, как и в темно -серых почвах почти не выделяется.

В настоящее время темнохвойные леса интенсивно вырубаются. Вырубки ведут за собой и изменение почвенных условий. Прежде всего, изменяется верхняя часть профиля, и это отчетливо проявляется в морфологии и химизме этих почв, что сказывается на ходе и направленности почвенно -биологических процессов.

Изучая почвенно-экологические процессы на вырубках, следует отметить, что в результате рубки происходит деформация почвенного профиля. Биологически активные вещества, в том числе и ферменты, распределяются по почвен-

ному профилю и осуществляют свои функции по превращению органических веществ на различных глубинах и тем самым обеспечивают питание древесных растений и микроорганизмов. Для серых лесных почв характерно четкое подразделение профиля на аккумулятивную, элювиальную и иллювиальные части.

Формирование ферментного потенциала во многом зависит от агрохимических свойств серых лесных почв. Оптимальные значения агрохимических свойств создают благоприятные условия для развития микроорганизмов и растений, следствием чего, естественно, является большее поступление в почву ферментов в соответствии с образованием большей массы и более высокой физиологической активности [3].

Серые лесные почвы характеризуются высоким уровнем естественного плодородия. Питательный потенциал этих почв достаточен, чтобы обеспечить лесные культуры необходимыми микро - и макроэлементами.

На вырубках происходят глубокие изменения в почвообразовательном процессе - поступление на поверхность почв значительного количества порубочных остатков и отмерших растений приводит к тому, что увеличивается органическое вещество и общий азот, незначительно снижается гидролитическая кислотность и возрастает содержание поглощенных оснований, подвижных форм фосфора и калия, а в групповом составе гумуса - гуминовых кислот, увеличивается также содержание минерального азота, особенно в верхнем почвенном горизонте.

Рассмотрим активность почвенных ферментов на различных участках: в лесных культурах на вырубках, в сосняке разнотравном и в лесном питомнике. Наибольшей активностью почвенных ферментов отличаются участки, расположенные на вырубках с сильно развитым живым напочвенным покровом. Несколько меньше активность почвенных ферментов участков, расположенных под пологом сосняка разнотравного, еще меньше в окультуренных почвах лесного питомника [2]. В пределах профиля серых лесных почв на всех участках наивысшая активность ферментов отмечается в верхних горизонтах. Так, на глубине 20-30 см активность каталазы и уреазы составляет в среднем 15-30 % от верхних горизонтов. Исключением является пахотный слой лесного питомника, где различия между слоями почв были незначительными.

В верхнем 0-10-см слое была проанализирована связь активности каталазы, уреазы и инвертазы с основными агрохимическими характеристиками серых лесных почв на вырубках при естественных пределах колебаний (таблица 1) их величин путем расчета корреляционных связей между ними.

Таблица 1 - Агрохимические показатели и активность почвенных ферментов на вырубке в верхнем 0-10-см слое серых лесных почв

Показатели Колебание Среднее Коэффициент ва- Точность

значение риации, % среднего, %

1 2 3 4 5

РНсол. 3,9 - 5,9 4,7 9,6 1,8

Гумус, % 1,4-15,9 5,3 70,8 12,9

Азот, общий 0,1+0,3 0,3 44,4 8,1

Фосфор общий, % 0,1 - 0,3 0,2 27,5 5,0

С : N 7,6 - 20,9 13,2 25,1 4,6

Азот аммиачный, мг/100 г 16,5 - 57,1 32,5 31 ,1 5,7

Азот нитратный, мг/100 г 0,3 - 9,5 2,5 98,6 18,3

Азот легкогидролизуе-мый, мг/100 г 66,0 4- 224,0 147,6 31,0 5,7

Каталаза, мл/1 г 1,4 -г- 6,3 3,2 36,4 6,7

Уреаза, мг N - КН3/1 г 0,4 - 6,3 2,2 72,6 13,3

Инвертаза, мг глюкозы/100 г 1,6 - 14,9 5,3 70,8 12,9

Агрохимические свойства серых лесных почв на вырубках, которые были использованы для расчета корреляционных связей, очень сильно варьируют в связи с неоднородностью условий для их образования и передвижения.

Наиболее тесная связь обнаружена между активностью почвенных ферментов и гумусом, прямолинейная коррелятивная связь - между активностью почвенных ферментов на вырубках и подвижными соединениями азота, фосфора и калия менее тесная, однако между ними отмечаются высокие корреляционные отношения, что также говорит о наличии связи между этими показателями (таблица 2).

Таблица 2 - Корреляционные связи активности почвенных ферментов с агрохимическими свойствами почвы на лесокультурной площади

Показатели Уреза Каталаза Инвертаза

РНсол 0,44 0,57 0,48

0,74 0,82 0,81

Гумус 0,69 0,78 0,79

0,85 0,91 0,88

Азот общий 0,62 0,61 0,59

0,78 0,79 0,87

Фосфор общий 0,60 0,54 0,47

0,84 0,86 0,89

С : N 0,17 0,29 0,28

0,68 0,78 0,73

Азот аммиачный, 0,20 0,31 0,12

мг/100 г 0,99 0,99 0,75

Азот нитратный, 0,04 0,03 0,15

мг/100 г 0,65 0,68 0,69

Азот легкогидролизуе- 0,82 0,79 0,69

мый, мг/100 г 0,89 0,95 0,98

Между содержанием нитратов и аммония и активностью ферментов не обнаруживается конкретно выраженной закономерной связи.

Связь активности изученных ферментов аппроксимируется линейными отношениями (с достоверно высокими коэффициентами прямолинейной корреляции) с генетически устойчивыми характеристиками почв: с содержанием гумуса, общего азота, фосфора, рН.

Серые лесные почвы на ненарушенных участках вырубок характеризуются высоким уровнем естественного плодородия, хорошими свойствами для накопления и проявления активности каталазы, уреазы и инвертазы. Наличие прямолинейных корреляционных связей между активностью почвенных ферментов и основными агрохимическими свойствами серых лесных почв позволяют использовать каталазу, уреазу и инвертазу в качестве диагностических признаков различной степени нарушенности почв на вырубках.

Литература

1. Брицына М.П. Рельеф и почвообразующие породы центральной части Красноярского края // Природное районирование центральной части Красноярского края и некоторые вопросы пригородного хозяйства. - М.: АН СССР, 1962. - С. 27-46.

2. Махотина, О.П. Ферментативная активность темно-серых лесных почв. [Текст] / О.П. Махотина // Тез. докл. УШ Всесоюзного съезда почвоведов. - Новосибирск. 1989б. - С. 229.

3. Хазиев, Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. [Текст] / Ф.Х. Хазиев. - М.: Наука, 1982. - 204 с.