Физико-химические и микробиологические исследования каштановых почв степных пастбищ Бурятии

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 микроорганизмов-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 (PZO, Польша), увеличение 15 000 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

№	1 S м V § S К 1 о	о о К	18 1s о О	1. § о II О	сЗ О S S и S о К	1& и К к	Р с g	и а g s S и о 1	о б « е & о
	Образцы почв НД на методы испытаний (см)	гост 2648385	гост 26487 -85	гост 26487 -85	гост 26490 -85	ГОСТ 2620485	гост 26204 -91	гост 26951 -86	гост 26213 -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	-	-	-	-	-	-	-	-

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 Сорг 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 (3,333,37%) 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 ЛЛ. 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	Горизонты
	0-20 см		20-40 см		40-50 см
	грибы	сапрофиты	грибы	сапрофиты	грибы	сапрофиты
Участок 1	10s	10'	10°	10°	105	10°
Участок 2	107	107	107	106	105	105
Участок 3	10'	10s	10'	10°	10°	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 К)7 108.