Физико-химические и микробиологические исследования каштановых почв степных пастбищ Бурятии

4/2012

УДК 631.4

Л. Б. Буянтуева, Е.Э. Валова

Физико-химические и микробиологические исследования каштановых почв

степных пастбищ Бурятии

Были проведены физико-химические и микробиологические исследования каштановых почв степных пастбищ, расположенных на территории Иволгинского и Мухоршибирского районов Бурятии. Исследованные почвы характеризуются небольшой мощностью гумусного горизонта (Сорг 3,33 - 4,94 %), слабо-кис лым-нейтральным значением pH (6,5- 7,0) в верхних горизонтах (0-20см), достаточно высоким содержанием Са, К и низкой обеспеченностью нитратным азотом. Микробиологические исследования показали высокую населенность грибами и сапрофитами по всему почвенному профилю.

Ключевые слова: каштановые почвы, микроорганизмы, сапрофиты, грибы.

L.B. Buyantueva, E.E. Valova

Physical, Chemical and Microbiological Research of Steppe Pastures Chestnut Soils of Buryatia

Physical, chemical and microbiological researches of chestnut soils of steppe pastures, located on the territory of Ivolginsk and Muhorshibir districts of Buryatia, have been carried out. The studied soils are characterized by low power of humus horizon (Sorg. 3.33-4.94%), weak acidic-neutral pH (6.5- 7.0) in the upper horizons (0-20 cm), a fairly high content of Ca, Mg, K and a low provision by nitrate nitrogen. Microbiological researches have shown a high population of fungi and saprophytes all over the soil profile. Keywords: chestnut soils, microorganisms, saprophytes, mushrooms.

Степи, несмотря на относительно небольшую площадь, занятую ими на территории Республики Бурятия, играют исключительно важную роль в жизни и хозяйственной деятельности местных жителей. Они как естественные угодья являются весьма ценными кормовыми ресурсами и поэтому широко используются под пастбища. Но в настоящее время за счет интенсивного использования пастбищ и аридизации климата большие территории степных травостоев в Бурятии находятся на различной стадии деградации. В этих условиях интенсивность микробиологических процессов значительно возрастает, происходит коренное преобразование экологической обстановки в почвах, сопровождающееся изменением структуры микробных ассоциаций, их биохимической и функциональной деятельности. В конечном итоге все эти процессы приводят к снижению плодородия почвы, уменьшению продуктивности фитоценозов, снижению питательной ценности травостоя и в целом нарушению структуры и функционирования данных экосистем.

Таким образом, без глубоких микробиологических и физико-химических исследований почв в настоящее время не представляется возможным в полной мере диагностировать направленность эволюции почвенного плодородия и в целом оценить их состояние.

Деятельность почвенных микроорганизмов Бурятии изучена недостаточна. В литературе

имеются лишь некоторые эпизодические данные микробиологических исследований. До сих пор нет целостной картины количественного и качественного состава микрофлоры почв. Большой интерес среди них вызывает исследование мик-роорганизмов-деструкторов органических веществ. Они играют первостепенную роль в формировании плодородия почв, а также в круговороте биогенных элементов в природе и тем самым обеспечивают жизнедеятельность других звеньев биогеоценоза и функционирование экосистемы в целом.

В связи с этим микробиологические исследования почв степных фитоценозов Бурятии вызывают большой научный интерес. Это обусловлено, прежде всего, необходимостью сохранения биоразнообразия и рационального использования этих уникальных природных экосистем.

Цель нашей работы - исследование численности микроорганизмов-деструкторов, а также изучение физико-химических параметров почв степных пастбищ Бурятии.

Объект и методы исследования

Исследования проводились на территории Иволгинского и Мухоршибирского районов Бурятии. Объектами исследования послужили каштановые почвы, расположенные под степными пастбищными фитоценозами, представленными полынно-ковыльно-разнотравным, полы нно-житняково-ковыльно-разнотравным, мятликово-ковыльно-разнотравным, змеевково-

полынно-ковыльно-разнотравным и мятликово-змеевково-ковыльно-разнотравным сообществами.

Классификацию почв проводили согласно рекомендуемой в географии и картографии почв классификации [1]. При изучении физикохимических свойств исследуемых почв применяли общепринятые в почвенно-агрохимической практике методы [2, 3, 4].

Сбор почвенных образцов проводился в конце июля 2010 г.

Учет численности бактерий (сапрофитов) и грибов проводили методом предельных разведений на элективных средах с помощью таблицы Мак-Креди, составленной на основании методов вариационной статистики [5]. Для учета численности грибов использовали жидкую среду Чапека [6]. Для определения численности сапрофитов использовали жидкую среду РПА.

Морфологические признаки микроорганизмов изучали, используя микроскоп (Р20, Польша), увеличение 15 ООО раз.

Результаты исследования

Почвенный покров исследуемых степных фитоценозов представлен каштановыми почвами. Они формируются в условиях резкоконтинентального климата с наименьшим количеством осадков (200-250 мм в год) и наибольшей суммой температур во время вегетационного периода.

Исследуемые каштановые почвы расположены на высотах 598-686 м над уровнем моря на карбонатных отложениях, среди которых преобладают карбонатные песчаные суглинки, супеси и аллювий.

Почвы служат основным поставщиком химических элементов в растения и тем самым определяют их продуктивность. В целях оценки современного состояния плодородия исследуемых каштановых почв, экологически оптимального землепользования нами проведено исследование физико-химических показателей почв. Основные физико-химические показатели каштановых почв, на которых произрастают исследованные фитоценозы, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав почвы Бурятии

№ Показатели, единицы измерения pH солевой Обменный кальций

Образцы почв ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ ГОСТ

НД на методы 26483- 26487 26487 26490 26204- 26204 26951 26213

испытаний (см) 85 -85 -85 -85 85 -91 -86 -91

1 0-20 7 16,25 2,50 3,75 128 143 4,99 4,94

20-40 7,6 11,63 4,00 0,63 234 45 3,02 2,94

40-60 7,7 7,63 5,25 15,00 201 38 1,91 1,39

2 0-20 6,7 11,63 4,38 2,08 193 123 1,99 3,64

20-40 7,6 8,50 5,63 0,63 200 45 1,91 2,71

40-60 7,8 5,25 6,00 4,79 98 31 1,25 1,12

3 0-20 6,5 11,88 4,13 1,88 1020 163 1,91 4,20

20-40 6,3 12,75 8,00 2,71 1006 83 1,06 3,33

40-60 7,2 16,63 4,88 6,25 1050 125 2,07 3,61

4 0-20 5,8 9,38 6,25 2,71 142 135 3,88 3,37

20-40 6,4 9,75 7,75 7,50 130 62 1,42 2,54

40-60 7,5 7,50 7,88 45,83 130 58 3,15 1,44

5 0-20 - - - - - - - -

20-40 - - - - - - - -

4/2012

Значение pH среды почвы варьирует от нейтральной и слабокислой в верхних горизонтах до слабо-щелочной, щелочной в нижних горизонтах из-за наличия карбонатов. Содержание Сорг в верхних слое 0-20 см почвы варьирует от 2,54 до 4, 94%. Максимальное количество Сорг отмечено в почвах участка №1, минимальное -в образцах участка № 5. Вниз по профилю почвы содержание С0рг падает.

Верхний слой характеризуется небольшой мощностью гумусового горизонта (не более 30 см), имеет каштановый цвет (до глубины 13-25 см) и содержит незначительное количество Сорг (3,33-3,37%) в почвенных образцах 2 и 4 участков. В 1 и 3 содержание Сорг среднее и составляет 4,2-4,94%. Надземная фитомасса исследуемых степных сообществ незначительна и составила 3,5 - 6,1 ц/га.

Величина подземной фитомассы не исследована. По литературным данным, запасы подземной фитомассы каштановых почв значительны и на их долю приходится 88% от общего запаса фитомассы, что свидетельствует о жестких условиях (дефицит влаги) функционирования степных сообществ (Убугунов Л.Л. и др., 2000). При анализе вертикального распределения корней исследуемых почвенных разрезов отмечено, что подземная масса в основном сосредоточена в верхнем слое (0-20 см) почвы, с глубиной наблюдается резкое ее понижение. Поглощающий комплекс в основном насыщен кальцием и магнием, причем основная доля приходится на магний.

Основным показателем плодородия почвы является содержание азота. Непосредственным источником питания растений азотом, как известно, являются минеральные формы азотистых соединений: обменный аммоний, нитраты и нитриты. Результаты исследований азотного состояния показали их низкую обеспеченность

нитратным азотом. Основная причина малого накопления минерального азота - жесткий гидрологический режим каштановых почв. Таким образом, содержание нитратного азота низкое и не удовлетворяет потребности растений. Поэтому для получения высоких урожаев на этих почвах необходимо внесение азотных удобрений.

Одним из показателей почвенного плодородия является содержание фосфора. Содержание фосфора в исследуемых почвах повышено (составляет от 130-234 мг/кг) и равномерно распределено по всему почвенному профилю.

Содержание калия в верхних горизонтах (0-20 см) высокое и составляет 123-163 мг/кг. Вниз по профилю его содержание значительно снижается.

Важным показателем экологической характеристики микробных сообществ является численность микроорганизмов, принимающих активное участие в деструкции органических веществ.

Микроорганизмы занимают различные трофические уровни, но основной поток энергии идет через грибы и сапрофиты. Главной стороной их деятельности являются минерализация и гумификация мертвого органического вещества животных и растений.

Методом предельных разведений на элективных средах нами определена численность грибов и сапрофитов, почвенных образцов исследуемых степных пастбищ. Отмечена их высокая обогащенность по профилю практически во всех исследуемых почвах. Однако численность микроорганизмов сапротрофного комплекса и грибов подвержена «вертикальной» вариации. Более высокое их содержание наблюдается в верхних горизонтах (0-20 см). Численность грибов равна 107-108 КОЕ/г, сапрофитов- 106-108 кл/г (табл. 2).

Таблица 2

Численность грибов, сапрофитов кл/г, пастбищных угодий Бурятии

Название Г оризонты

0-20 см 20-40 см 40-50 см

грибы сапрофиты грибы сапрофиты грибы сапрофиты

Участок 1 10й 10' 106 106 105 106

Участок 2 107 107 107 106 105 105

Участок 3 10' 10й 10' 106 106 105

Таким образом, результаты микробиологических исследований почвенных образцов показали исключительно высокую их населенность грибами и сапрофитами по всему почвенному профилю. Их более высокая численность отмечена в верхнем горизонте и составляет 107 108.

Литература

1. Классификация и диагностика почв СССР. - М.: Колос, 1977

2. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнова-Иконникова М.И., Мури И.К. Методы биохимических исследований растений. - М.;Л., 1952. - 123 с.

3. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1966. - 259 с.

4. Агрофизические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. - 656 с.

5. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. - М.: Дрофа, 2004. - С. 169-170.

6. Большой практикум по микробиологии / учебное пособие для гос. ун-тов СССР / ред. Г.Л. Селибера. - М.: Высшая

шк., 1962. -491 с.

Буянтуева Любовь Батомункуевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры экспериментальной биологии биологогеографического факультета Бурятского государственного университета, г. Улан-Удэ, Россия. E-mail: bib 62@mail.ru. Адрес: 670000, Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Смолина 24а, раб. тел 8(3012)211593 (деканат), 8(3012)663992

Валова Елена Эрдэмовна, кандидат географических наук, доцент кафедры экспериментальной биологии биологогеографического факультета Бурятского государственного университета, E-mail: elena-valova@vandex.ru Адрес: Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, 670000, ул. Смолина, 24 а. Тел. (3012) 21-15-93.

Buyantueva Lyubov Batomunkuevna - candidate of biological sciences, associate professor, department of experimental biology, biological-geographical faculty, Buryat State University, Ulan-Ude, Russia. E-mail: blb62@mail.ru. Adress: Republic Bury-atiya, Ulan-Ude, 670000, 24a Smolin str., ph: 8(3012)211593 (cleans office), ph: 8(3012) 663992, e-mail: blb62@mail.ru.

Valova Elena Erdemovna - candidate of geographical sciences, associate professor, department of experimental biology, bio-logical-geographical faculty, Buryat State University. E-mail: elena-valova@vandex.ru Adress: Republic Buryatia, Ulan-Ude, 670000, 24a Smolin str., ph: (3012) 21-15-9

3