1010-pochvovedenie-2013-7

циент 0.5. Мощность снежного покрова в сред& нем составляет 10 см. Глубина промерзания поч& вы достигает 70–100 см. В рельефе преобладают волнистые водоразделы и плавные склоны реч& ных долин и балок. Естественный растительный покров представлен полынно&типчаковой ассо& циацией. В почвенно&географическом отноше& нии район входит в зону сухих степей с каштано& выми почвами в комплексе с солонцами.

Исследованный ключевой участок располо& жен в северной части Ергенинской возвышенно& сти в 100 км к юго&западу от г. Волгоград (в 2.5 км юго&восточнее с. Аксай Октябрьского р&на). Объ& ектами изучения послужили современные и по& гребенные каштановые почвы и солонцы курган& ного могильника “Аксай&3”. Он расположен на плоской вершине межбалочного водораздела с абсолютными отметками 100–110 м. Почвообра& зующими породами являются карбонатные засо& ленные лёссовидные суглинки. Грунтовые воды залегают на глубине 30 м. Раскопки памятников проводились археологической экспедицией Вол& гоградского государственного университета под руководством А.Н. Дьяченко.

Время сооружения исследованного кургана по археологическим данным датируется I в. н.э. (около 2000 лет назад, среднесарматская культура). Высота курганной насыпи в центральной части составляет 1.7 м, диаметр 30 м. Она сложена материалом гор. А1 и В1 древней почвы. Поэтому отмечено лишь незначительное поступление из насыпи лег& корастворимых солей в гор. А1 и В1 подкурган& ных палеопочв, а нисходящей миграции гипса и карбонатов не происходило вовсе.

Погребенные почвы изучались в траншее дли& ной 6 м, заложенной в центральной части кургана. Вскрытый траншеей древний почвенный покров представлен палеосолонцом глубоко солончакова& тым и каштановыми глубоко солончаковатыми па& леопочвами различной степени солонцеватости.

Современные фоновые почвы изучались на целинном участке вблизи курганной группы. В составе растительности доминирует типчак (Fes tuca sulcata) c участием разнотравья. Проективное покрытие 70–90%. Объектами изучения послу& жили каштановая солонцеватая глубоко солонча& коватая почва и солонец солончаковатый.

В работе использовался комплекс полевых и лабораторных методов исследования почв. Про& веден полевой морфолого&генетический анализ почвенных профилей с измерением мощностей горизонтов, глубин залегания карбонатной, соле& вой, гипсовой аккумуляций. По стандартным ме& тодикам [2] выполнены определения содержания гумуса, карбонатов, гипса, легкорастворимых со& лей, величины рН, влажности, гранулометриче& ского состава.

Рис. 1. Район и местоположение объекта исследова& ний (показан значком).

На микробиологические анализы отбирали ре& презентативные почвенные образцы по генетиче& ским горизонтам с соблюдением условий сте& рильности. В свежих образцах проводили опреде& ление численности микроорганизмов различных трофических групп методом высева почвенной суспензии на агаризованные среды [16]. Микро& организмы, довольствующиеся элементами пита& ния из рассеянного состояния, учитывали на поч& венном агаре (ПА), потребляющие гумус – на нитритном агаре (НА) [19], использующие легко& доступное органическое вещество – на богатой органической среде (БС) [1]. Рассчитывали эко& лого&трофическую структуру (ЭТС) микробного сообщества (ПА : НА : БС) в процентах от сум& марной численности всех групп микроорганиз& мов, коэффициент БС/НА, индекс олиготрофно& сти по Никитину [18] ПА/БС × 100. Определение содержания мицелия микроскопических грибов проводили методом мембранных фильтров Хан& сена в модификации Демкиной и Мирчинк [10], позволяющим дифференцировать гифы на свет& ло& и темноокрашенные. На основании длины гиф рассчитывали биомассу светло& (БСМ) и тем& ноокрашенного (БТМ) мицелия и суммарную биомассу (СБМ) исходя из удельного веса 1.05 и среднего диаметра гиф, измеренного для каждой почвы.

Достоверность различий определяли на 5%&ном уровне значимости с помощью наименьшей су& щественной разницы (НСР) и теста Дункана ана& лиза ANOVA [22].

Современность Каштановая солонцеватая

Численность микроорганизмов, млн. КОЕ/г почвы

В2са

НСР0.05

Рис. 2. Численность микроорганизмов различных трофических групп в современных (А) и погребенных (Б) почвах солонцовых комплексов (средневзвешенные значения величин в гор. А1 + В1 + В2). 1–3 – числен& ность микроорганизмов, выросших на: почвенном агаре (1), нитритном агаре (2), богатой органической среде (3).

мов, выросших на ПА, в профиле каштановой почвы на 20% меньше, а выросших на НА, на 10% больше, чем в солонце. Численность же микроор& ганизмов, выросших на БС, не имела достовер& ных различий в этих почвах (рис. 2А). В подкур& ганных палеопочвах наибольшая численность микроорганизмов, использующих элементы пи& тания из рассеянного состояния, установлена в каштановой солонцеватой почве и солонце, наи& меньшая (в 1.4 раза) – в каштановой сильносо& лонцеватой. Достоверно большая численность микроорганизмов, минерализующих гумус, обна& ружена в профиле каштановой несолонцеватой почвы (в 1.3 раза) по сравнению с другими палео& почвами, которые между собой достоверно не различались. Наибольшая численность микроор& ганизмов, разлагающих растительные остатки, выявлена в каштановых солонцеватой и несолон& цеватой почвах (различия между которыми не до&

стоверны), в 1.2 раза меньшая – в каштановой сильносолонцеватой и в 1.6 раза меньшая – в со& лонце (рис. 2Б). Следовательно, прослеживается обратная зависимость между численностью мик& роорганизмов, выросших на БС и степенью со& лонцеватости почв.

В ЭТС всех исследованных каштановых почв различия долей групп микроорганизмов, исполь& зующих как трудно&, так и легкодоступные орга& нические вещества, не превышали 2%; использу& ющих элементы питания из рассеянного состоя& ния – 4% (табл. 6). Четких различий между современной каштановой почвой и подкурган& ными палеопочвами не установлено как по ЭТС, так и по величинам БС/НА (5.7 и 5.8–7.8) и ин& дексу олиготрофности (139 и 134–149 соответ& ственно). Выявленная неоднородность в кашта& новых палеопочвах одного времени, вероятно, в значительной степени связана с различиями этих почв по степени солонцеватости. Существенные различия обнаружены для солонцов. При одина& ковой доли микроорганизмов, использующих гу& мусовые вещества (6%), доля микроорганизмов, разлагающих растительные остатки на 7% боль& ше, а довольствующих элементами питания из рассеянного состояния на 7% меньше в совре& менной почве по сравнению с палеосолонцом I в. н.э. Большие различия зафиксированы и по величинам БС/НА и индексу олиготрофности: в современном солонце они составили 6.4 и 162, в палеосолонце – 5.1 и 228 соответственно.

Наибольшая биомасса грибного мицелия об& наружена в профиле современной каштановой почвы: 73 мкг/г почвы, из них 83% приходились на темноокрашенные гифы (рис. 3А). В совре& менном солонце биомасса грибного мицелия бы& ла в 2.6 раза меньше, причем доля темноокрашен& ного мицелия возросла до 96%. В каштановых па& леопочвах I в. н. э. биомасса грибных гиф составила 20–32 мкг/г почвы, при этом 100% – темноокрашенные гифы. В этот же интервал укладывается и палеосолонец I в. н. э., его гриб& ная биомасса составила 20 мкг/г почвы при 100%&ном содержании темноокрашенных гиф. Наибольшая биомасса гиф обнаружена в каштано& вой солонцеватой почве (в 1.5–1.6 раза) по сравне& нию с другими палеопочвами, достоверные разли& чия между которыми не выявлены (рис. 3Б).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования микробных сооб& ществ современных и погребенных под курган& ной насыпью в I в. н. э. каштановых почв разной степени солонцеватости и солонцов показали, что закономерности изменения численности микроорганизмов различных трофических групп (довольствующихся элементами питания из рас& сеянного состояния, потребляющих гумус, ис&

848

мкг/г почвы

Рис. 3. Биомасса и структура грибного мицелия в со& временных (А) и погребенных (Б) почвах солонцовых комплексов (средневзвешенные значения величин в гор. А1 + В1 + В2). Обозначения: 1 – суммарная био& масса грибного мицелия; 2 – биомасса темноокра& шенного мицелия.

пользующих легкодоступное органическое веще& ство) и биомассы грибного мицелия по профилю этих почв во многом сходны и не имеют суще& ственных отличий. На основе дисперсионного анализа дана количественная оценка влияния со& лонцового процесса на пространственные изме& нения микробиологических параметров исследо& ванных почв. Сравнение каштановой почвы и со& лонца по горизонтам выявило достоверные различия как в современных почвах, так и в под& курганных палеопочвах I в. н. э. Как правило, в каштановых почвах величины микробиологиче& ских параметров были в 1.2–2.8 раза больше, чем в солонцах. Проведенная оценка влияния степе& ни солонцеватости на изменения величин микро& биологических параметров в различных горизон& тах подкурганных почв показала, что это влияние проявилось во всем исследованном почвенном профиле, но в каждом горизонте достоверно от& разилось только на численности какой&то одной трофической группы: в гор. А1 на численности

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Ананьева Н.Д., Васильева Г.К. Роль микробиологи& ческого фактора в разложении 3,4&дихлоранилина в почвах // Почвоведение. 1985. № 5. С. 57–64.

2.Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд&во Моск. ун&та, 1970. 487 с.

3.Всеволодова Перель Т.С., Колесников А.В. Количе& ственная характеристика мезофауны почв солон& цового комплекса полупустыни Северного Прика& спия // Почвоведение. 2010. № 11. С. 1381–1386.

4.Демкин В.А. Палеопочвоведение и археология: ин& теграция в изучении истории природы и общества. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1997. 213 с.

5.Демкин В.А., Борисов А.В., Демкина Т.С. и др. Вол& го&Донские степи в древности и средневековье (по материалам почвенно&археологических исследо& ваний). Пущино: SYNCHROBOOK, 2010. 120 с.

6.Демкин В.А., Демкина Т.С., Алексеев А.О. и др. Па& леопочвы и климат степей Нижнего Поволжья в I– IV вв. н.э. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2009. 96 с.

7.Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. Микроб& ные сообщества палеопочв археологических па& мятников пустынно&степной зоны // Почвоведе& ние. 2000. № 9. С. 1117–1126.

8.Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. Микро& биологические исследования подкурганных па& леопочв пустынно&степной зоны Волго&Донского междуречья // Почвоведение. 2004. № 7. С. 853– 859.

9. Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. Палеопоч& вы и природная среда Северных Ергеней в эпохи энеолита и бронзы (IV–II тыс. до н.э.) // Почвове& дение. 2003. № 6. С. 655–669.

10. Демкина Т.С., Мирчинк Т.Г. Определение грибной биомассы в почвах методом мембранных фильтров // Микология и фитопатология. 1983. Т. 17. Вып. 6. С. 517–520.

11. Демкина Т.С., Стретович И.В., Демкин В.А. Про& странственная изменчивость микробных сооб& ществ современных и погребенных почв в бассей& не р. Сакарка (Приволжская возвышенность) // Почвоведение. 2010. № 5. С. 621–631.

12.Демкина Т.С., Хомутова Т.Э., Борисов А.В., Демкин В.А. Микробиологические исследования подкурганных палеопочв в долине реки Иловли // Мат&лы по археологии Волго&Донских степей. Волгоград: Изд&во ВолГУ, 2004. Вып. 2. С. 87–95.

13.Демкина Т.С., Хомутова Т.Э., Каширская Н.Н. и др.

Микробиологические исследования палеопочв ар& хеологических памятников степной зоны // Поч& воведение. 2010. № 2. С. 213–220.

14.Жданова Н.Н., Костюк М.Д., Северинова А.Е. Дыха& ние некоторых темноокрашенных гифомицетов в условиях продолжительного голодания // Изве& стия АН СССР. Сер. биологическая. 1982. № 6. С. 912–922.

15.Жданова Н.Н., Походенко В.Д. О возможном уча& стии меланинового пигмента в защите грибной

клетки от высыхания // Микробиология. 1973.

Т. 42. Вып. 5. С. 848–853.

16.Звягинцев Д.Г., Асеева И.В., Бабьева И.П., Мирчинк Т.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд&во Моск. ун&та, 1980. 224 с.

17.Казеев К.Ш., Кременица А.М., Колесников С.И. и др.

Биологические свойства почв каштаново&солон& цовых комплексов // Почвоведение. 2005. № 4. С. 464–474.

18. Никитин Д.И., Никитина Э.С. Процессы самоочи& щения окружающей среды и паразиты бактерий (род Bdellovibrio). М., 1978. 205 с.

19. Теппер Е.З. Микроорганизмы рода Nocardia и раз& ложение гумуса. М.: Наука, 1976. 199 с.

20.Хитров Н.Б. Связь почв солонцового комплекса Северного Прикаспия с микрорельефом // Почво& ведение. 2005. № 3. С. 271–284.

21.Bloomfield B.J., Alexander M. Melanins and resistance of fungi to lysis // J. of Bacteriology. 1967. V. 93. № 4.

P.1276–1280.

22.COHORT Software. 1986, 1990. Costat version 4.21, Berkely. CA, USA.

23.Demkina T.S., Khomutova T.E., Kashirskaya N.N., Demkina E.V., Stretovich I.V., El Registan G.I., Demkin V.A. Age and activation of microbial commu& nities in soils under burial mounds and in recent surface soils of steppe zone // Eurasian Soil Science. 2008.

V.41. № 13. P. 1439–1447.

ВВЕДЕНИЕ

Влияние высушивания и последующего увлажнения почвы на ее свойства и активность процессов микробной трансформации соедине$ ний азота и углерода изучается на протяжении не$ скольких десятилетий [11, 14, 24, 26, 32]. Это свя$ зано с тем, что, с одной стороны, такое сочетание резко меняющихся условий увлажнения почвы широко распространено в природе, а с другой, со$ вокупность процессов высушивания и увлажне$ ния почвы сопровождает стандартную процедуру анализа воздушно$сухих образцов.

Известно, что высушивание и последующее увлажнение почвы приводит к изменению ее ла$ бильных свойств. Высушивание почвы и хране$ ние в воздушно$сухом состоянии до анализа уменьшает ее ферментативную активность [3, 26]. При высыхании почвы происходит гибель микро$ организмов, и уменьшается концентрация N и C микробной биомассы (N микр и C микр) [20], а ко$ личество N и C экстрагируемых органических со$ единений (N орг и C орг) и N неорганических со$

*Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 10$04$00780).

единений (N–NH+4 и N–NO 3− ) возрастает [32]. После увлажнения сухой почвы устойчивые к вы$ сушиванию микроорганизмы получают доступ к легкодоступному субстрату, в результате чего рез$ ко возрастает ее биологическая активность, выра$ жающаяся в увеличении скорости минерализа$ ции C и N [11, 14, 24, 32].

В связи с этим в методических рекомендациях по определению лабильных свойств почв (микро$ биологических, биохимических, форм соедине$ ний азота и углерода) указывается на необходи$ мость анализа свежих образцов и максимально возможного сокращения времени их хранения при естественной влажности и температуре +4 или –20°C [9, 10, 23, 30]. Однако в практике проведения научных исследований эти условия не всегда выполняются, и исследователи исходят из технической простоты осуществления процес$ са хранения почвенных образцов, включая их хранение в воздушно$сухом состоянии. В частно$ сти, в одной из недавних публикаций при прове$ дении массовых исследований ферментативной активности почв предпочтение отдается хране$ нию образцов в воздушно$сухом состоянии при