страница - 0
Влияние пирогенного фактора на структуру и экологические функции микробоценозов почв сосняков Нижнего Приангарья
Богородская А.В. (microlab@forest.akadem.ru) Институт леса им. В.Н.Сукачева СО РАН
Введение
Среди факторов нарушения лесных экосистем пожары занимают первое место. В настоящее время в бореальных лесах Евразии в экстремальные годы их количество достигает 30 тысяч, а площадь повреждений до 12-15 млн. га [1].
Наиболее сильное влияние лесные пожары оказывают на свойства почв и микробоценозы [2-8]. Микробные комплексы в силу большого разнообразия их биохимических функций и высокой чувствительности к изменениям среды перспективны в качестве критериев для оценки состояния пирогенных почв. Исследование динамики структуры и функциональной активности микробоценозов после пожаров разной интенсивности дает возможность использовать эколого-биологические и биохимические характеристики почв для прогнозирования скорости и направленности процессов послепожарного лесовозобновления.
Объекты и методы
Влияние пирогенного фактора на структуру и функциональную активность микробоценозов почв и их послепожарную динамику исследовали в сосняках Нижнего Приангарья.
Климат Нижнего Приангарья резко континентальный. Среднегодовая температура воздуха колеблется в пределах от -2.0°С до -2.4°С. Среднемесячная температура января от -22.0°С до 33.1°С; июля от 17.8 до 18.4°С. Средний летний максимум температуры равен 10°С. В течение года выпадает 320-380 мм осадков [9].
Экспериментальные участки были заложены в бассейне р. Ангары, на правом и левом берегах. В левобережной части р. Ангары в районе пос. Говорково в 30 км вверх по течению реки (абсолютная высота н.у.м до 200 м) (58° 35 с.ш. и 98° 55 в.д). В правобережной части участки для проведения экспериментов расположены в 55 км от плотины Богучанской ГЭС вниз по течению реки в районе пос. Хребтовый (абсолютная высота н.у.м. 250 м) (58° 42 с.ш. и 98° 25 в.д.). Экспериментальные участки в пос. Говорково были представлены сосняками лишайниково-зеленомошными, а в пос. Хребтовый сосняками ольховниково-бруснично-зеленомошными.
В рамках комплексного российско-американского проекта, с целью моделирования поведения лесных пожаров разной интенсивности и их воздействия на экосистему, в 2002-2003 гг. были проведены эксперименты на этих участках (200x200 м), представляющие контролируемые выжигания, при которых горение распространялось фронтальной кромкой по ветру.
Объектами непосредственного исследования являлись четыре пробные площади (1111), пройденные пожарами разной интенсивности: в Говорково 1111 1 (средняя интенсивность), 1111 2 (высокая интенсивность); в Хребтовом 1111 3 и 1111 5 (низкая интенсивность).
1о таксономической номенклатуре почвы изучаемых сосняков относились к отделу песчаных подзолов [10]. Для почв всех экспериментальных участков характерна ведущая роль в генезисе подзолистого процесса, небольшая мощность и легкий (песчаный и супесчаный) гранулометрический состав. В то же время, некоторые различия в морфологии почв и в составе фитоценозов разных участков обуславливают отнесение почв к разным генетическим типам.
Количественный и качественный состав различных эколого-трофических групп (ЭКТГМ) в подстилках и почвах изучали методом посева почвенной суспензии на диагностические среды [11]. Численность ЭКТГМ выражали в КОЕ на грамм абсолютно сухой почвы. Идентификацию культур микроорганизмов осуществляли с использованием определителя [12]. Содержание микробной биомассы (МБ) определяли методом субстрат-индуцированного дыхания [13]. Базальное дыхание (БД) исследовали по скорости выделения СО2 почвой за 4-5 суток ее инкубирования при температуре 22°С и 60% ПВ. Анализ проб воздуха проводили с использованием газового хроматографа (ЛХМ80).
1очвенные образцы для микробиологического анализа отбирали в течение суток сразу после экспериментальных пожаров и в последующие годы. Отбор проводили в середине вегетационного периода.
Статистическая обработка данных выполнена в Microsoft Excel 2000.
Результаты и обсуждение
1очвы изучаемых участков Нижнего 1риангарья (песчаные подзолы) характеризовались низким содержанием гумуса (до 0.5%), валового азота и доступных формам элементов питания, кислой реакцией среды (рН подстилки 3.5- 4.2; почвы 4.8-5.5), повышенным содержанием в растительном опаде трудноразлагаемых органических соединений. Все это отражалось в их невысокой биогенности. Среди основных ЭКТГМ отмечено низкое содержание целлюлозоразрушающих микроорганизмов, слабое развитие Azotobacter и преобладание олиготрофной и олигонитнофильной группировок, что свидетельствовало о низкой биологической активности изучаемых почв. Микробные комплексы почв и подстилок характеризовались значительным количеством грибной микрофлоры, представленной
преимущественно родами Penicillium, Mucor, Cladosporium, Dematium и Trichoderma; слабым развитием актиномицетов, довольно высокой активностью минерализационных процессов. В бактериальных комплексах доминировали преимущественно неспороносные виды.
В то же время различия в составе фитоценозов (пос. Говорково и Хребтовый) и агрохимических свойствах изучаемых почв сказывались и на некоторых особенностях строения микробоценозов: почвы экспериментальных участков пос. Говорково, относящиеся к иллювиально-железистыму песчаному подзолу, формировались под сосняками зеленомошными и лишайниковыми, с ярко выраженной синузиальностью напочвенного покрова. Почвы характеризовались маломощной подстилкой (4-5 см), низким содержанием общего азота (0.080.11%), что выражалось в большой величине показателя С:К (от 45 до 14), что свидетельствует о низкой трофности почв.
Почвы экспериментальных участков пос. Хребтовый, относящиеся к более влажным южнотаежным соснякам, классифицировались как дерново-слабоподзолистые супесчаные и характеризовались более мощным гумусовым горизонтом (5-10 см), меньшей кислотностью (pH подстилки и минеральной почвы 4.2-4.8 и 5.2-5.8 соответственно) и более узким соотношением С:К (20-10), чем почвы сосняков в пос. Говорково. Повышение содержания легкодоступной органики создавало здесь более благоприятные предпосылки для развития гетеротрофных микроорганизмов (табл.).
Пожары высокой и средней интенсивности (пос. Говорково) приводили к полному выгоранию травяно-кустарничкового яруса, зеленомошно-лишайникового покрова и частичному пиролизу подстилки, которая максимально прогорела в лишайниковых синузиях. Внешним признаком прохождения сосняка (ПП 2) огнем высокой интенсивности являлся эффект "раздевания древостоев", когда на деревьях слетает кора и оголяются стволы в результате сильного теплового удара.
Пожары высокой и средней интенсивности существенно изменяли численность основных групп микроорганизмов, особенно в подстилке и верхнем (0-10 см) слое почвы.
Выявлено, что в первый год после пожаров средней и высокой интенсивности в подстилках как зеленомошных, так и лишайниковых синузий происходило уменьшение количества КОЕ основных ЭКТГМ в 2-5 раз, но наибольшему влиянию пирогенного фактора была подвержена подстилка лишайниковой синузии (табл.). Наиболее заметно в подстилке снижалась численность аммонификаторов и олиготрофов, активность которых зависит от наличия в почве доступного для разложения органического вещества. Выгорание напочвенного покрова и части подстилки приводило к снижению численности и биомассы гетеротрофных микроорганизмов, осуществляющих превращение органических веществ в минеральные.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] Оригинальное видео танцы rnb расставит все точки над и.