Биота почв Республики Mолдова в аспекте их деградации, восстановления и охраны
Закрыть
Articolul precedent
Articolul urmator
591 9
Ultima descărcare din IBN:
2024-05-07 05:34
SM ISO690:2012
СЕНЬКОВСКАЯ, Ирина. Биота почв Республики Mолдова в аспекте их деградации, восстановления и охраны. In: Academicianul I.A. Krupenikov – 100 ani: Culegerea de articole știinţifice, 10 aprilie 2012, Chişinău. Chişinău: Eco-TIRAS, 2012, pp. 103-109. ISBN 978-9975-66-231-4.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Academicianul I.A. Krupenikov – 100 ani 2012
Conferința "Academicianul I.A. Krupenikov – 100 de ani"
Chişinău, Moldova, 10 aprilie 2012

Биота почв Республики Mолдова в аспекте их деградации, восстановления и охраны


Pag. 103-109

Сеньковская Ирина
 
Институт почвоведения, агрохимии и защиты почв «Николае Димо»
 
 
Disponibil în IBN: 15 aprilie 2020


Rezumat

Введение Современное состояние почвенного покрова Республики Молдова характеризуется интенсификацией процессов деградации и опустынивания [3, 12]. Негативное влияние природных и антропогенных факторов привело к нарушению равновесия между накоплением углерода в почвах и его потерями, оказало существенное воздействие на баланс гумуса [1]. Дегумификация, разрушение почвенной структуры и переуплотнение почв существенно ухудшили среду обитания почвенной биоты.  Биологическая деградация почв, несмотря на признание её существования и различные классификации, до сих пор является одним из малоизученных процессов [4, 12]. Сложность исследования биологической деградации почв обусловлена не только многообразием видов биоты, но и её высокой вариабельностью и изменчивостью. Неоднородность распределения микроорганизмов и беспозвоночных животных в почве, зависимость их жизнедеятельности от множества природных и антропогенных факторов значительно усложняет получение статистически достоверных результатов. Однако именно изменчивость биоты, её популяционная адаптация к изменяющимся условиям обитания, способность сохранять и поддерживать динамическое равновесие или гомеостаз определяют устойчивость почвы по отношению к различным природным и антропогенным  воздействиям. Стабильный выход показателей биоты из параметров равновесного состояния свидетельствует о существенных экологических нарушениях, деградации и даже разрушении почвенной экосистемы [9].  Особая роль почвенных микроорганизмов в поддержании стабильности почв и наземных экосистем обусловлена такими их особенностями, как высокая физиологическая и биохимическая активность, лабильность метаболизма, способность к быстрому размножению и выработкой специфических механизмов выживания в экстремальных условиях, чувствительностью к любым изменениям в почвенной среде [2, 5].   Изучение различных аспектов биологической деградации полнопрофильных почв республики актуальны в связи с необходимостью проведения их экологической сертификации, составления стандартов качества и разработки мероприятий по восстановлению плодородия и получения экологически чистой продукции.  Цель исследований – оценка численности, биомассы и активности биоты полнопрофильных почв, подвергшихся длительному пахотному использованию, и обоснование способов по восстановлению её устойчивости.     Объекты и методы исследований Состояние биоты зональных пахотных почв изучалось в сравнении с нетронутыми почвами, находящимися в условиях естественных экосистем, а также во временном аспекте, анализируя современный уровень её численности, биомассы, разнообразия и активности (19882010 годы) с уровнем 1960 годов. Исследования профильного распределения биоты и запасов микробной биомассы проводились на типичном, выщелоченном, обыкновенном и ксерофитнолесном чернозёмах, серой лесной почве с использованием почвенных разрезов, заложенных в различных почвенно-географических зонах Республики Молдова. Эволюцию биоты и влияние органо - минеральной системы удобрения на почвенно-биологические параметры почв исследовали в условиях длительных стационарных полевых опытов Института почвоведения,агрохимии и защиты почв им. Н. А. Димо в ком. Иванча Орхейского района и Института полевых культур «Селекция» (г. Бэлць).  Статистические параметры состояния почвенных беспозвоночных рассчитывались с учетом глубины их наименьшей встречаемости, микроорганизмов и энзиматического комплекса – для слоя 0-30 см. Численность, биомассу и разнообразие мезофауны определяли по Гилярову [8, 11], численность микроорганизмов – методом предельных разведений [13], микробную биомассу – регидратационным методом [6]. Активность дегидрогеназы и каталазы определяли методом Галстяна [7], уреазы – методом Галстяна в модификации Хазиева [16], полифенолоксидазы и пероксидазы – по Карягиной и Михайловской [10]. Определение гумуса проводили по Тюрину. Математическую обработку результатов осуществляли методом дисперсионного анализа.                   Результаты исследований и их обсуждение Биологическая деградация пахотных почв. Современное состояние биоты зональных пахотных почв Республики Молдова характеризуется значительным снижением численности, биомассы, активности и разнообразия в сравнении с почвами-эталонами, находящимися в условиях естественных экосистем. Длительное использование почв в сельскохозяйственном обороте привело к нарушению равновесия между процессами разложения и образования гумуса, снижению устойчивости почвенной биоты и её деградации. Значения почвенно-фаунистических показателей в почвах пашни в 1,6-8,5 раза ниже, чем  в целинных и залежных почвах (рис. 1). Основная масса педобионтов (76,2-100%) и сем. Lumbricidae (73,3-100%) в пахотных почвах локализована в слое 10-40 см. Распределение по почвенному профилю представителей сем. Lumbricidae  различно: в серой лесной почве их максимальная численность зарегистрирована в слое 10-20 см; в чернозёме выщелоченном – в слое 20-30 см; в чернозёме типичном – в слое 20-40 см. Таким образом, для почв, находящихся в условиях пашни длительное время, характерна миграция беспозвоночных животных в подпахотный слой. В слое 0-10 см  педобионты  практически отсутствуют. Средний вес одного представителя сем. Lumbricidae в почвах сельскохозяйственных экосистем составляет 0,07-0,15 г, что в 3-5 раз меньше, чем в почвах естественных экосистем. Содержание сапрофагов в общей численности мезофауны в пахотных почвах варьирует в пределах  63,1-100%, фитофагов – 11,2-29,4%, хищников – 14,9-25,7%. Отличительной особенностью старопахотных почв является значительное уменьшение общей микробной биомассы как в почвенном профиле в целом, так и в верхних горизонтах (рис. 2). Содержание микробного углерода в почвах, подвергшихся длительному пахотному использованию (слой 0-30 см), меньше в 1,6-3,6 раза в сравнении с почвами-эталонами. Распределение микроорганизмов по профилю в пахотных почвах носит плавный характер, но в некоторых случаях, из-за переуплотнения верхнего слоя,  зарегистрирована их активизация в слое 16-37 см (ксерофитно-лесной чернозём). Процессом деградации охвачен и профиль почвы в целом. Запасы микробной биомассы в слое 0-100 см снижаются с 5,9-12,7 т/га сухого вещества в целинных и залежных почвах до 3,6-7,2 т/га в пахотных почвах. Общая численность грибов и бактерий в почвах длительно используемой пашни существенно ниже, в том числе и за счет отсутствия групп, характерных для подстилок. В структуре микробного комплекса преобладают бактерии, активизируются спорообразующие и гумусразрушающие виды, а удельный вес грибов снижается. Соотношение между бактериями и грибами возрастает в 3 – 4 раза. Среди грибов доминируют виды из рода Penicillium (49,5-82,2%), присутствуют также представители родов Aspergillus (13,1%), Mucor (6,0-12,7%), Trichoderma (6,57,5%) и Fusarium (1,0-7,9%). В серых лесных почвах отсутствуют виды из рода Aspergillus.Активность энзимов в современных пахотных почвах, как по фактическим и средним значениям, так и по доверительным интервалам, значительно ниже, чем в залежных почвах и в почвах лесных экосистем, за исключением пероксидазы (таб.1). Наблюдается увеличение коэффициента вариации, что свидетельствует о снижении устойчивости почв. Различия в энзиматической активности затрагивают весь почвенный профиль. Пахотная почва характеризуется гораздо меньшей активностью и более плавным снижением показателей с глубиной по сравнению с почвами естественных фитоценозов. Эволюция биоты пахотных почв. Для почв, длительно находящихся в условиях пашни, характерно постепенное ухудшение почвенно-биологических показателей во времени. За 50 лет пахотного использования почв содержание гумуса уменьшилось в среднем на 20-25 % от его исходного уровня. Ежегодные потери в результате минерализационных процессов  составляют 0,01-0,02 %. За этот период произошло снижение количества сапрофагов и биомассы сем. Lumbricidae на 25-35 %.  Если в 1960 годах в почвах агроценозов было идентифицировано 9 видов из сем. Lumbricidae [14, 15], то в настоящее время – не более 5 видов. Среди них доминирующее положение в структуре фаунистического комплекса занимают только 2 – Apporectodea roseus и Lumbricus terrestris. Среди микроорганизмов происходит отбор видов, которые могут выживать в условиях более низкого содержания органического вещества и ухудшения физико-химических параметров почвенной системы. На фоне снижения содержания гумуса установлено возрастание удельного содержания микробного углерода в серой лесной почве с 1,21% до 1,64%, в выщелоченном чернозёме – с 1,10% до 2,35%. Характерной особенностью многолетней динамики численности микроорганизмов длительно используемых почв является достоверное снижение численности грибов и бактерий, усваивающих минеральные формы азота. Выявлена тенденция к увеличению численности актиномицетов, зафиксирован рост количества гумусразрушающих микроорганизмов (рис.3). Результаты исследований свидетельствуют, что равновесие между популяциями  микроорганизмов, участвующими в важнейших процессах, протекающих в почве, – синтезе и разрушении гумуса, нарушено, что приводит со временем к снижению качества и плодородия выпаханных почв. Уровень энзиматической активности современных пахотных почв по большинству показателей ниже на 40-70 % по сравнению с уровнем 1960-1970 гг. Наблюдается тенденция снижения активности полифенолоксидазы – энзима, участвующего в превращении органических соединений в компоненты гумуса, и повышение активности пероксидазы (рис.3). Это факт свидетельствует об усилении минерализации органического вещества при пахотном использовании почв. Показатели состояния биоты пахотных почв (без внесения удобрений) снижаются от чернозёмов к серой лесной почве с достоверной разницей между типами, а по отдельным индикаторам – и подтипами почв (рис. 4). Биологические показатели характеризуются средней и значительной вариабельностью. Среди чернозёмов по большинству показателей выделяется типичный чернозём. Уровень и размеры зоны гомеостаза по используемым тестам снижаются в ряду: типичный чернозём – выщелоченный чернозём – серая лесная почва.  Восстановление биоты и её охрана. Минерализационные потери гумуса в результате длительного пахотного использования почв носят скрытый характер, и при существующей системе земледелия – трудно компенсируемый. Негативные изменения в состоянии биоты полнопрофильных почв республики можно предотвратить или устранить  применением комплекса агромелиоративных мероприятий, направленных на повышение содержания органического вещества в почвах. Почвенной биоте необходимы легкодоступные источники углерода с одновременным созданием благоприятных условий по влажности, аэрации и другим физикохимическим параметрам.  Применение органических удобрений в виде навоза 60 т/га и ежегодное внесение в деградированную почву растительных остатков культур севооборота позволяет предотвратить экологические нарушения в состоянии почвенной биоты,  восстановить отдельные виды и популяции беспозвоночных животных и микроорганизмов, стабилизировать и повысить энзиматическую активность. Использование навоза 60 т/га на фоне внесения растительных остатков совместно с N60P60K60 по большинству показателей восстанавливает функционирование биоты до зоны гомеостаза и повышает устойчивость почв к деградации (таб. 2).  Содержание микробного углерода в среднем увеличивается в 1,5 раза, численность и биомасса мезофауны – в 1,5-2 раза, повышается активность дегидрогеназы и содержание гумуса. Особую роль в восстановлении численности, биомассы, разнообразия и активности биоты деградированных почв играют ландшафты с естественной растительностью. Почвы, не тронутые антропогенным воздействием и находящиеся в условиях многолетних залежей, являются источником сохранения и воспроизводства различных видов микроорганизмов и фауны, характеризуются высоким уровнем биомассы и энзиматической активности. Широкий спектр семейств и видов, оптимальное соотношение эколого-трофических групп обеспечивают устойчивость комплекса биоты. Сохранение почв-эталонов в заповедных зонах  имеет не только природоохранное и эстетическое, но и научно-информационное значение.Заключение Биологическая деградация полнопрофильных пахотных почв, несомненно, взаимосвязана с процессами дегумификации, разрушения почвенной структуры и переуплотнения. В почвах, деградированных в результате длительного пахотного использования, преобладают минерализационные процессы. Снижение уровня биохимического потенциала и уменьшение размеров зоны гомеостаза почвенных беспозвоночных и микроорганизмов приводят снижению естественной устойчивости почв. Восстановление биоты основано на изменении существующего баланса углерода в деградированных почвах сельскохозяйственных экосистем. Мероприятия, направленные на обогащение почвы органическим веществом и сохранение естественных местообитаний почвенной биоты, по большинству показателей способствуют восстановлению её  функциональной активности и разнообразия.