Биологическая активность почв юга Дальнего Востока России

Результаты исследований и их обсуждение. Характерным признаком всех исследуемых почв является наибольшее количество микроорганизмов в верхних горизонтах по сравнению с другими генетическими горизонтами почвенного профиля. Вниз по профилю численность микроорганизмов очень резко снижается, а в нижних слоях (ВС, С) общее число гораздо меньше по сравнению с верхними горизонтами. Такая закономерность биогенных свойств почв Дальнего Востока обусловлена характером распределения по профилю почв органического вещества, особенностей качественного состава и условий его превращения. Эта связь неоднократно отмечалась в работах Тен Хак Муна [10], Л.Н. Щаповой [15]. Установлено также, что для поверхностных горизонтов почв Дальневосточного региона свойственны более высокие показатели энергозапасов, связанных с органическим углеродом почв [12], и в них происходят наиболее интенсивные процессы трансформации органического вещества, что во многом предопределяет развитие окислительно- восстановительных процессов. Усиление процессов минерализации органического вещества микрофлорой отражается также и в изменении энергетических параметров поверхностных горизонтов почв, таких, как соотношение затрат энергии на почвообразование и энергии, связанной с содержанием гумуса (Q1/Qг) [9]. В связи с этим оценку по биогенности проводили для поверхностных горизонтов почв. Исследовали почвы, являющиеся компонентами ландшафтов свободного и слабосдержанного водообмена, затрудненного водообмена и подчиненных ландшафтов. При исследовании степени обогащенности почв микроорганизмами использовали оценочную шкалу Д.Г. Звягинцева [4].

Почвы, являющиеся компонентами ландшафтов свободного и слабосдержанного водообмена, входили в группы как с бедной, так и с очень высокой биогенностью, и характеризовались различной степенью выраженности минерализационных процессов (табл. 1). Интенсивность минерализационных процессов рассматривалась по соотношению численности микроорганизмах на средах КАА и МПА. Наиболее низкие показатели степени обогащенности микроорганизмами свойственны буро-таежным иллювиально-гумусовым почвам с переменным ОВ-режимом в верхних горизонтах и обусловлены низкими значениями рН (рНс =2,9). Минерализационные процессы в буро-таежных почвах в целом заторможены. Наиболее напряженно процессы минерализации отмечались только в слое лесной подстилки [13]. Собственно в гумусовых горизонтах наблюдалось резкое снижение всех представителей микрофлоры. Отмечена некоторая заторможенность процессов минерализации в гумусовом и нижележащих горизонтах, что в значительной мере способствовало накоплению гумусовых веществ [5]. В составе гумуса среди гуминовых кислот преобладали "свободные" наиболее подвижные фракции, что в свою очередь приводило к увеличению гумусированности нижележащих горизонтов и способствовало возрастанию показателей энергозапасов (до 2100 млн ккал/га). О заторможенности минерализационных процессов свидетельствовало также низкое соотношение Q1/Qг до 1,48. При этом численность бактерий, усваивающих минеральные соединения азота, несколько преобладала над численностью бактерий, использующих азот органических соединений.

Бурые таежные иллювиально-гумусовые почвы при высокой насыщенности микроорганизмами характеризовались слабой интенсивностью минерализационных процессов в связи с большим содержанием микроорганизмов, развивающихся за счет утилизации органического вещества (среда МПА).

Для бурых лесных почв, компонентов ландшафтов слабосдержанного водообмена, в основном с бактериальным процессом разложения органического вещества, биогенность возрастала до максимальных показателей, а параметры Q1/Qг увеличивались до 2,9. Интенсивность минерализационных процессов в бурых лесных почвах слабосдержанного водообмена заметно усиливалась. Для этих типов почв из-за интенсивного развития процессов минерализации органического вещества микрофлорой наблюдалось некоторое снижение энергозапасов почв (до 1162 млн ккал/га).

Таблица 1

Группировка и оценка почв природных и антропогенных ландшафтов по биогенности верхних (гумусовых) горизонтов

Почва	Изменение численности микроорганизмов, тыс. КОЕ/г почвы	Группа	Оценка по [4]
1	2	3	4
Ландшафты свободного и слабосдержанного водообмена
Буро-таежные иллювиально-гумусовые	3100-9200 6100	II	Богатая
Бурые лесные типичные	9300-30400 19800	I	Очень богатая
Бурые лесные слабооподзоленные	8300-13700 11000	II	Богатая
Бурые лесные оподзоленные	11200-17700 14450	I	Очень богатая
Бурые лесные оподзоленно-глеевые	12300-15000 13650	I	Очень богатая

Окончание табл. 1

1	2	3	4
Бурые лесные оподзоленные (пашня)	2200-3500 2850	IV	Бедная
Ландшафты затрудненного водообмена
Буро-таежные	14800-17800 16300	I	Очень богатая
Буро-подзолистые глееватые (целина)	2800-4700 3750	III	Средняя
Буро-подзолистые глееватые (пашня)	1400-3800 2600	IV	Бедная
Лугово-бурые (целина)	3880-5470 4700	III	Средняя
Лугово-бурые (пашня)	4000-8300 6150	III	Средняя
Лугово-бурые черноземовидные (целина)	18700	I	Очень богатая
Лугово-бурые черноземовидные (пашня)	11800-20300 16100	I	Очень богатая
Подчиненные ландшафты
Луговые глеевые (целина)	7500-14200 10800	II	Богатая
Луговые глеевые (пашня)	17100-17600 17300	I	Очень богатая
Луговые оподзоленно-глеевые (целина)	10300-12100 11200	II	Богатая
Луговые оподзоленно-глеевые (пашня)	3700-12100 7900	II	Богатая
Перегнойно-глеевые	7880-10900 9400	II	Богатая
Перегнойно-глеевые (пашня)	4300-17600 10900	II	Богатая

Примечание. Над чертой пределы изменения численности микроорганизмов, под чертой – средние значения.

В составе гумуса среди гуминовых кислот преобладали свободные фракции и связанные с подвижными полуторными окислами. В бурых лесных оподзоленных почвах биогенность достигала высоких значений и почвы характеризовались как богатые и очень богатые микроорганизмами. Происходило это за счет резкого увеличения численности бактерий на средах с минеральными формами азота (КАА), что способствовало усилению минерализационных процессов и выражалось в возрастании показателей Q1/Qг до 7,8. Использование бурых лесных оподзоленных почв под пашню приводило к снижению биогенности почв до низких и средних значений в горизонте Апах, что в значительной мере связано с вовлечением в пахотный слой биологически малоактивного белесого (оподзоленного) горизонта [15]. Для пахотных горизонтов данных типов почв свойственны также низкие параметры энергозапасов (до 373 млн ккал/га) и высокие значения Q1/Qг до 8,4.

Почвы, являющиеся компонентами ландшафтов затрудненного водообмена, характеризуются в основном высокими и средними показателями степени обогащенности микроорганизмами поверхностных горизонтов за счет увеличения численности бактерий, развивающихся на средах с минеральными формами азота (КАА). Однако в данную группу почв входили буро-подзолистые почвы со средними показателями био-генности, обусловленные кислой реакцией среды в их поверхностных горизонтах, существенно ингибирую- щей развитие бактериальной микрофлоры. Особенно низкие показатели биогенности имели пахотные почвы, которые оценивались как бедные микроорганизмами. Контрастный ОВ-режим в верхней части профиля буро-подзолистых почв и окислительный в нижней, а также развитие процессов оподзаливания, привели к снижению энергозапасов в них (до 708) и увеличению параметров Q1/Qr до 3,95.

К разряду среднеобогащенных микроорганизмами можно отнести лугово-бурые типичные и луговобурые оподзоленные почвы (3880-5470 тыс/г на 1 г почвы). Использование лугово-бурых почв под пашню приводит к увеличению их биогенности. Им свойственна высокая биогенность и интенсивно идущие мине-рализационные процессы. Максимальная численность микроорганизмов и высокая биологическая активность почв отмечены только в верхних почвенных горизонтах. При переходе в осветленный инертный горизонт численность резко сокращается (от 940 до 57 тыс/г почвы).

Лугово-бурые черноземовидные почвы интенсивно насыщены микроорганизмами, микробиологический профиль которых достаточно глубокий. Резкая микробиологическая дифференциация профиля, которую мы наблюдаем в лугово-бурых отбеленных почвах, здесь отсутствует. При использовании лугово-бурых черноземовидных почв под пашню происходят количественные и качественные изменения в микрофлоре, а их биогенность несколько снижается (табл. 1).

В лугово-бурых черноземовидных пахотных почвах создаются более благоприятные условия для развития бактериальной микрофлоры. Для этих типов почв свойственна нейтральная или слабощелочная реакция среды, высокая емкость обмена и значительное содержание фосфора. При этом количество бактерий и актиномицетов по сравнению с целинными аналогами значительно возрастает. Лугово-бурые черноземовидные почвы оценены как очень богатые микрофлорой. Если судить по соотношению бактерий на крахма-ло-аммиачном агаре (КАА) и МПА, процессы минерализации протекают с недостаточной напряженностью, что обеспечивает большую гумусированность поверхностных горизонтов и их энергетичность (до 753 млн ккал/га). Показатель Q1/Qг при этом составил 3,71.

Почвам подчиненных ландшафтов свойственен резко контрастный окислительно-восстановительный режим в верхних горизонтах. В нижних горизонтах он был преимущественно восстановительным. Характеризуются почвы подчиненных ландшафтов значительной гумусированностью поверхностных горизонтов, фульватно-гуматным типом гумуса и высокими показателями энергозапасов (до 1000 млн ккал/га).

По численному составу микроорганизмов в поверхностных горизонтах эти почвы в основном входили в группу богатую и очень богатую микроорганизмами (табл. 1). В пахотных горизонтах луговых глеевых почв в связи с резким изменением окислительно-восстановительной обстановки значительно возросла численность бактерий и актиномицетов на крахмало-аммиачном (КАА) агаре. Высокое содержание микроорганизмов, развивающихся на КАА и ЭШБИ, и широкое их отношение при сравнении с численностью на МПА говорит об олиготрофности микрофлоры в луговых глеевых почвах [3]. Процессы минерализации органического вещества явно усилились в пахотных почвах подчиненных ландшафтов, что привело к резкому снижению энергозапасов (с 1000 до 400 млн ккал/га), а также возрастанию соотношения Q1/Qг до 6,8.

Луговые глеевые оподзоленные целинные почвы по насыщенности их микроорганизмами относятся к группе почв богатых микрофлорой (см. табл. 1). В составе микрофлоры данных почв преобладали микроорганизмы, развивающиеся за счет источников минерального азота (среда КАА). Большая численность микроорганизмов, утилизирующих минеральный азот, свидетельствует об интенсивно развитых минерализацион-ных процессах в целинных луговых глеевых оподзоленных почвах. Использование в земледелии луговых глеевых оподзоленных почв способствовало сокращению всех групп микроорганизмов и снижению их био-генности в целом [15].

Высокая насыщенность микроорганизмами и интенсивно идущие минерализационные процессы установлены также для перегнойно-глеевых почв, которые оценены как богатые микрофлорой. Использование последних под пашню увеличивает их обогащенность микроорганизмами и усиливает интенсивность минерализационных процессов, что приводит к снижению энергозапасов в перегнойно-глеевых пахотных почвах.

Таким образом, количественные данные по биогенности (степень обогащенности почв микроорганизмами) позволили выделить четыре группы почв и оценить их как очень богатые, богатые, средние и с бедной степенью обогащенности микроорганизмами (табл. 2).

Таблица 2

Группа	Обогащенность почв, тыс. КОЕ/г почвы	Оценка	Почва
I	>12000	Очень богатая	Бурые лесные Бурые таежные Лугово-бурые черноземовидные Луговые глеевые
II	10000-6000	Богатая	Бурые лесные слабооподзоленные Луговые глеевые целинные Перегнойно-глеевые пахотные
III	6000 - 3000	Средняя	Буро-подзолистые целинные Лугово-бурые целинные, пахотные
IV	< 3000	Бедная	Бурые лесные оподзоленные пахотные Буро-подзолисто-глеевые, пахотные

Выводы

Оценка почв по степени обогащенности почв микроорганизмами

• 1.    Различия в биогенности почв отразились на процессах трансформации органического вещества и энергетических параметрах самих почв. В пахотных почвах (лугово-бурые, луговые глеевые) прослеживалась тенденция к увеличению биогенности и снижению энергозапасов почв, проявляющихся в усилении процессов минерализации органического вещества и возрастанию соотношения Q1/Qг. В почвах природных ландшафтов относительно низкая биогенность свойственна буро-подзолистым и луговым глеевым почвам, для которых характерны высокие энергозапасы и низкие параметры соотношения Q1/Qг

• 2.    Учет численности микроорганизмов и оценка биогенности по шкале Д.Г. Звягинцева [4] позволяет расположить исследуемые почвы по степени их обогащенности микроорганизмами в следующий ряд: бурые-таежные, луговые глеевые целинные, лугово-бурые черноземовидные, целинные и антропогенно измененные, луговые глеевые вновь освоенные, бурые лесные естественные и пахотные, лугово-бурые типичные и луговобурые отбеленные, бурые отбеленные целинные и бурые отбеленные пахотные. Почвы различались по интенсивности минерализационных процессов или по их биологической активности. В целом большинство почв Дальневосточного региона приурочено к группе почв с богатым содержанием микроорганизмов.