Особенности ферментативной активности черноземов в лесных полосах различной ландшафтной принадлежности

Активность почвенных ферментов является одним из основополагающих показателей почвенного плодородия. Интенсивное преобразование природы некогда бывших территорий сухих степей на основе лесомелиоративных мероприятий изменяет течение почвенных процессов и направленность эволюции черноземов [1]. В результате активного преобразования природы у почв может изменяться содержание гумуса и элементов минерального питания, физическое состояние, биохимическая активность и общая продуктивность агробиоценозов.

Характер трансформации и дальнейшего использования почвы во многом определяет биологическую и ферментативную активность [2-5]. Активность отдельных ферментов может служить диагностическим показателем плодородия [6, 7].

Объектом исследований служили почвы под лесными полосами Каменной Степи представленные сложным сочетанием черноземов обыкновенных и типичных. Почвенные пробы отбирались на глубину 0-30 см. Повторность отбора проб 5-ти кратная, из которой готовился смешанный образец. Нами проведено определение активности четырех ферментов – инвертазы, фосфотазы, уреазы, каталазы.

Результаты. В ходе проведенных исследований установлено, что в результате изменения характера произрастающей растительности – посадке лесных полос, формируется новый почвенный горизонт с отличающимися показателями ферментативной активности.

Инвертаза широко распространена в природе, она имеется у многих микроорганизмов, встречается почти во всех типах почв. Ее активность является характерным показателем типов почв и их биологической активности.

Инвертазная активность изменялась в довольно широких пределах – от 3740 до 4812 мг глюкозы / 100 г почвы (табл.). Максимально высокие значения отмечены в лесной полосе 133 расположенной на склоне юго-восточной экспозиции. С этим возможно и связана, максимальна активность этого фермента, обусловленной хорошей теплообеспеченностью почвы.

Высокой активностью инвертазы также характеризовался чернозем на залежи косимой. Видимо наличие большого количества свежего органического вещества стимулируют высокую активность этого фермента – 4212 мг глюкозы / 100 г почвы.

В лесных ценозах отмечено заметное снижение активности инвертазы. Она варьировала в интервале от 3550 до 4000 мг глюкозы / 100 г почвы. Причем минимальные показатели характерны для гидроморфной почвы под лесной полосой.

Таблица 1. Ферментативная активность чернозема под лесными полосами, 2019 г.

Проведенный корреляционный анализ взаимосвязи активности почвенных ферментов с гумусовым состоянием установил среднюю тесноту зависимости. Для каталазы и фосфотазы знак корреляции имел положительное значение – 0,36 и 0,40 соответственно. Для инвертазы и урезы отрицательное - (-0,34) и (-0,26).

Необходимо также отметить такую особенность, как высокий коэффициент корреляции между общей численностью микроорганизмов и ферментативной активностью черноземов – r -= 0,77-0,86.

Фосфатаза собирательное название большой группы ферментов, значительно различающихся между собой не только по химическим свойствам, но и по чувствительности к реакции субстрата [7].

Фосфотазная активность имела свои особенности распределения по угодьям. На водораздельных участках (лесные полосы и залежь) величина активности имела высокие и близкие значения – от 218 до 225 мг фенолфталеина/100 г почвы. На склоне активность фосфотазы заметным образом уступала водораздельным участкам – ниже на 30% и более. По всей видимости, это связано с лучшими аэробными условиями черноземов плато в отличие от склоновых почв [1]. Необходимо также отметить близкие значения автоморфных и гидроморфных почв лесных полос.

Залежные почвы под естественным ценозом отличались минимальными показателями уреазной активности – всего 90 мг NH3/100 г почвы на плато. В то время как на склоне она составила довольно высокое значение – 224 мг NH3. Максимальные значения свойственны гидроморфным почвам лесной полосы 131-268 мг NH3/100 г почвы.

Каталаза относится к окислительновосстановительным ферментам и представляет собой двухкомпонентный фермент, состоящий из белка и активной группы; в состав последней входит геминовый комплекс [7]. Каталаза разлагает ядовитую для клеток перекись водорода, образующуюся в процессе дыхания живых организмов и в результате различных биохимических реакций окисления органических веществ, на воду и молекулярный кислород.

Распределение каталазной активности существенным образом определялось характером угодий и произрастающей на них растительностью. Наибольшая активность отмечена в черноземе под степной растительностью (плато) – 18,7 выдел. О 2 за 3 мин. Близкие значения характерны и для чернозема рядом расположенной лп40 – 17,9 выдел. О 2 за 3 мин.

Более низкие показатели каталазной активности отмечены на почвах залежи расположенной на склоне, лесной полосы 133 (плато) и гидроморфной почве лп 131. Одной из причин более низкой каталазной активности может служить более кислая реакция среды на этих участках (≈рН6,0). При низком значении pH каталаза очень быстро инактивируется [7].

Заключение. Изменение характера растительности исходно степных почв приводит к изменению ферментативной активности черноземов. Под лесными полосами отмечается снижение активности инвертазы, уреазы и каталазы. При этом активность фосфотазы повышается.