Микробоценозы почвогрунтов отвалов КМА

МИКРОБОЦЕНОЗЫ ПОЧВОГРУНТОВ ОТВАЛОВ КМА

A.B. Головастнкова, доцент кафедры фитопатологии и физиологии растений Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И И. Иванова

Почвенные микроорганизмы занимают все более важное место в научных исследованиях, поскольку являются важной составной частью техногенного биоценоза, как один из факторов почвообразования и методов биологической рекультивации.

Показатели микробиологической активности коррелируют с сукцсссиями микроорганизмов и являются достаточно надежным индикатором свойств почвы, т.к. основные изменения, происходящие в грунтосмссях, обусловлены биологическими процессами.

Для установления более чёткой зависимости характера микробных ценозов и микробио-

логической активности исследования провод параллельно с изучением процессов образования "молодых почв".

Исследования, проводимые на отвалах из лёссовидного суглинка и глины келловся (5-ти, 15-ти, 25-ти и 35-ти лет) Михайловского железорудного карьера КМА показали, что восстановление земель, нарушенных добычей полезных ископаемых, начинается с формирования в отвальных грунтах микробных сообществ, выполняющих различную работу по подготовке субсграта для поселения на нем высших растений.

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2008.-N92.

В состав почвенной микрофлоры входят микроорганизмы с различными требованиями к источникам энергии. Количественное соотношение между ними зависит от экологических условий, в которых складывается тот или иной микробный ценоз.

Установлено, что специфика развития и функционирования микробных ценозов в техногенных ландшафтах определяется возрастом отвалов, физико-химическими свойствами отвальных материалов и сукцессий высшей растительности, поскольку растительные сообщества выполняют роль регуляторов эдафона (влажность, температура, реакция среды) и поставляют органический опад, служащий источником энергии и питания многих групп микроорганизмов. Необходимо отметить, что породы, отсыпанные в отвалы, изначально имеют различную характеристику микробоценозов. Так, в лессовидном суглинке, взятом из карьера, количество микроорг анизмов - 3 тыс./ г породы, а в глине келловея они не отмечаются (Л. И. Стифеев, 1995). При заселении отвалов растительностью первоначально в техногенных грунтах возникают группировки микроорганизмов, адаптированных к экстремальным условиям среды. Они имеют олиготрофный тип питания и низкую биохимическую активность. Так, на лёссовидном суглинке этот этап характеризует высокая численность микроорганизмов - 601 тыс./ г породы при 491 тыс./г. почвы в зональной почве. Ведущее значение имеют нс-спорообразующие бактерни-гетеротрофы - 360 тыс./ г породы, использующие органический азот. Кроме того, на данном этапе отмечается большое количество г рибов (170 тыс./ г почвы), как первичных дсструкгоров, обладающих ми-цслярным строением, что обеспечивает биохимическое воздействие микробного сообщества на больший объём минерального субстрата. Количество бацилл и акгиномицетов, использующих минеральные формы азота, невелико -79 тыс./ г породы, так как их обилие напрямую связано с количеством азота в субстрате.

Начальные стадии экогенеза микробоценоза на глине келловея имеют существенные отличия, что связанно с физико-химическими свойствами породы. Так. влагоемкость глины кел-ловейского яруса составляет 58 % (лессовидного суглинка 38 %), порозность 47% (лёссовидного суглинка 52 %), плотность сложения составляет 1,7 - 1,8 г/см', а по данным Л. И. Сти-фсева (1993) у лёссовидного суглинка она составляет 1,24 - 1,5 г/см'. Температурный режим

на глубине 5 см в глине келловея на 1 - 1,5° ниже, чем в четвертичном суглинке. Отсюда складываются условия, характеризующиеся пониженной температурой, чрезмерной влажностью и плохой аэрируемостью, выражающейся в критическом снижении скорости диффузии газа в плотных субстратах, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности всех почвенных редуцентов.

Поглощающий Са", Mg" комплекс почвы и состав обменных катионов также оказывает большое влияние на водно-воздушный и питательный режим почвы и в значительной мере определяют микробиологическую активность почвы. Отсюда, создаются особые экологические условия, определяющие постепенное увеличение микроиасслсния глины келловея, особенно аэробами (большинство сапрофитных бактерий и грибов). Бактерий, использующих органические формы азота в 1 г почвогрунтов содержится до 95 тысяч, бацилл и актиномице-тов, использующих минеральный азот - 8 тысяч, грибов - 37 тысяч. Рассмотрев соотношение между группами микроорганизмов, следует отметить достаточно большую долю микроскопических грибов.

Появление в постехногенную фазу эволюции ландшафтов высшей и низшей растительности. поставляющей наземный и корневой опад, а также корневые выделения, стимулируют изменение численности, структуры и функциональной нагрузки микробоценозов в таких системах. При этом на от валах лёссовидного суглинка (15 лег) численность микроорганизмов практически не возрастает или даже несколько уменьшается (до 572 тысУ г почвог-рунта) вследствие качественной перестройки микробного сообщества. Значительно сокращается отмечаемая ранее "очаговость", что выражается в уменьшении разницы в количестве микроорганизмов на склонах и плато и указывает fia формирование более устойчивого микробоценоза. Снижается численность олиготро-фов (302 тыс./г почвы) и 1рибов (127 тыс./г почвы), увеличивается количество бацилл и актином ицетов, способных принимать активное участие в минерализации. Увеличение количества акгиномицетов и бацилл связано с увеличением растительной биомассы.

Па 25-летних отвалах четвертичных лсссов отмечается дальнейшее несущественное снижение количества бактерий на МПЛ (249 тыс./г почвогрунта) и увеличение количества бацилл и акгиномицетов на КЛЛ (289 тыс/г гючвогрун-

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2008.-N°2.

та), а также уменьшение количества грибов (до 89 тыс ./г почвогрунта). Значительное увеличение количества микрофлоры, использующей минеральные формы азота свидетельствуют об активизации процессов минерализации.

Ход процесса стабилизации микробного сообщества на глине келловея отмечается от описанного выше постепенным увеличением всех составляющих зимогенного комплекса микробного сообщества: сапрофитных бактерий (231 тыс./г почвы), бацилл и актиномицетов (196 тыс7г почвы), почвенных грибов (182 тыс./г почвы). Следовательно, интенсивнее прочих идет нарастание количества микроорганизмов, использующих минеральный азот. Общее количество сапрофитной микрофлоры составляет 609 тыс ./г почвогрунта, что приближается к уровню старых (25 лет) отвалов четвертичного суглинка (627 тысУг почво-грунта). Процентное соотношение групп микроорганизмов на глине келловея, в этот период, имеет приблизительно такую же характеристику, что и на 15-летних отвалах лёссовидного суглинка, соответственно: 53-48% - на MITA, 25 - 29% - на КАА, 22 -32% - на среде Чапека. Такой ход изменений микробиологических сукцессии соответствует сукцессиям высшей растительности и свидетельствует об определенной закономерной направленности микробиологических процессов в измененных биопедоценозах.

Следовательно, для накопления гумуса в грунтах имеет значение не только количество микроорганизмов, но и уровень их продуктивности, то есть скорость "оборачиваемости" микробной биомассы и характер тех окисли-

тельно-восстановительных процессов, которым подвергаются растительные остатки. Для конкретного учета интенсивности и направленности микробиологических процессов, характеризующих микробный режим почв, используются показатели трансформации почвенного органического вещества (В.Д. Муха, 1980).

Узкое отношение МПА : КАА свидетельствует об интенсивном развитии процессов превращения органического вещества почвы при увеличении ее минерализации, то есть увеличении потерн органического вещества. На поч-вогрунтах лёссовидного суглинка и глин келловея зто соотношение изменяется в зависимости от возраста отвалов и характера породы. На начальных этапах почвообразования накопление органического вещества в верхних слоях почвогрунтов идет значительно интенсивнее, что является причиной быстрого гумусонакоп-ления в молодых почвах техногенных ландшафтов.

Литература

1. Муха В.Д. О показателях, отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов / СНТ Харьков. СХИ, 1980.-Т. 273. -С. 7-13.

2. Стифсев А.И. Рекультивация земель и почвообразование в техногенных ландшафтах КМ А: Дисс. д-ра с.-х. наук. -Курск, 1993.

3. Стифеев А.И. Микробиологическая активность техногенных образований / Плодородие почв и устойчивость земледелия. -М.: Колос, 1995.-С. 251-252.

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной зкадемии.-2008.-№2.