Микрофлора лесных почв

Леса представляют собой особые типы биогеоценозов, фитоценозы которых представлены древесной растительностью. Накопление органического вещества в почвах под лесом протекает при других условиях, чем под лугами или степями. В силу этого под древесной растительностью развиваются особые лесные почвы, отличающиеся от свойств почв лугов и степей. Лесные почвы, как правило, более выщелоченны, характеризуются большей или меньшей подзолистостью и имеют кислую реакцию. Лесные почвы характеризуются тремя группами факторов: 1) характером растительности (хвойный или лиственный лес); 2) типом гумуса (мягкий слабокислый, быстроминерализующийся гумус, известковый гумус и грубый, кислый, медленноминерализующийся гумус); 3) характер почвенного профиля (подзол или бурые почвы).

Чаще всего эти факторы сочетаются следующим образом:

Группировка 1: Хвойные; грубый, кислый медленно минерализующийся гумус; подзол.

Группировка 2: Лиственные, ежегодно сбрасывающие листву; слабокислый, быстроминерализующий гумус или известковый гумус; бурые почвы.

Группировка 1

Для этой группировки характерны хорошо дренированные песчаные почвы, бедные на способный к обмену Са. Толщина горизонта А₀ – 5-20 см, в поверхностной части этого горизонта (перегнойный слой) содержаться грубые органические остатки, сохранившие свою морфологическую структуру. Горизонт А₁ отличается черной окраской, небольшой толщиной и располагается непосредственно на выщелоченном горизонте. Реакция почвы кислая (рН ниже 4). Для грубого, медленно минерализующегося гумуса характерно низкое содержание нитратного азота и относительно высокое содержание аммиачного азота. Эти гумусы свойственны лесным почвам с замедленным метаболизмом, в которых органические остатки, медленно разрушаясь, накапливаются на поверхности в виде более или менее толстой подстилки. Хвойная растительность, развивающаяся на этих почвах, отличается поверхностным расположением корней, которые не проникают в глубокие слои почвы. Почти все деревья являются носителями микоризы.

Общая численность микрофлоры в этих почвах невелика. Это обусловлено низким содержанием актиномицетов, которые как известно, очень чувствительны к кислой среде, наблюдается изобилие грибов (значение отношения бактерии/грибы=50). Некоторые функциональные группы микрофлоры совершенно отсутствуют. Практически полностью отсутствуют азотфиксаторы, нитрификаторы и аэробные бактерии, расщепляющие клетчатку. Это объясняет, с одной стороны, медленность разложения подстилки, богатой клетчаткой, а с другой – накопление аммиачного азота (активность аммонификаторов и почти полное отсутствие нитрификаторов).

Микрофауна представлена многоножками и личинками насекомых, дождевых червей нет.

Некоторые ученые, считают, что микроорганизмы играют определенную роль в процессе оподзоливания (реакции, приводящие к растворению осадков минеральных элементов и в особенности железа). По мнению Т.В.Аристовской, основной факт, определяющий всю биологию подзолов, заключается в нарушении равновесия микрофлоры, связанном с очень специальными минеральными условиями питания микробов: если делать высевы на среды, содержащие недостаточные количества минеральных элементов (К, Mg, Ca) и бедные Р, то число микроорганизмов, способных развиваться на подобных средах, в случае подзолов значительно выше, чем в случае других почв. Эта олиготрофная и даже олигофильная микрофлора характерна для подзолов. Кроме того, она способна образовывать значительное количество кислот и благодаря вызываемому подкислению среды способствует растворению минеральных элементов материнских пород, обеспечивая, таким образом, минеральное питание растений, это относится, в частности, к селикатным бактериям. Среди этой олиготрофной микрофлоры наибольшей активностью отличаются грибы, и в особенности рода Penicillium. Численность грибов снижается по мере углубления в почву. Метаболизм железа, столь своеобразный в подзолах хорошо изучен. Следует различать два процесса. Первый заключается в растворении в горизонте А железа и алюминия в виде органических комплексов. Растворение в элювиальном горизонте делает возможным вымывание железа. Второй процесс происходит в иллювиальном горизонте В: там происходит снижение растворимости железа и алюминия. Осаждение железа связано с наличием автотрофов (Sphaerotium, Gallionella) и многочисленных гетеротрофов, среди которых преобладают Corinebacterium. Таким образом, микробиология позволяет объяснить двойной процесс, заключающийся в растворении минеральных элементов на поверхности и переходе их в нерастворимое состояние в глубоких слоях почвы.

Группировка 2

Для этой группировки характерны хорошо дренированные на большую глубину почвы. В зависимости от содержания Са, способного к обмену, под деревьями, ежегодно теряющими листья, на материнских почвах, не содержащих карбонатов, образуются характерные слабокислые, мягкие, быстро минерализующие гумусы, а при наличие в материнских породах активных известняков (большое содержание СаСО₃), образуются известковые гумусы.

Лесные почвы, содержащие слабокислые, мягкие, быстро минерализующие гумусы. Благодаря быстроте разрушения свежих органических остатков горизонт А₀ практически отсутствует. Горизонт А₁ имеет небольшую толщину (несколько см), слабо окрашен, постепенно переходит в минеральную почву и характеризуется слабо выраженной комковатой структурой. РН – 5-6,5.

В микробиологическом отношении эти почвы значительно более активны, чем те, что содержат грубый кислый гумус. Общая микрофлора более обильна, с более нормальным равновесием между группами бактерий, актиномицетов и грибов. Значение отношения бактерии/грибы=75). Активность различных физиологических групп микробов более-менее нормальная, если не считать отсутствие азотобактера из-за низкого значения рН почвы, однако фиксация атмосферного азота осуществляется клостридиями. Эти особенности состава микрофлоры объясняют скорость метаболизма растительных органических веществ (отсутствие истинной подстилки), наличие нитратов и отсутствие аммиачного азота.

Лесные почвы с известковым гумусом. Горизонт А₀ практически отсутствует; горизонт А₁окрашенный в черный цвет 10-20 см, содержит 8-12% органических веществ, обладает хорошо выраженной комковатой структурой и устойчив к выщелачиванию водой. Поглощающая способность почвы почти полностью определяется насыщением Са. Реакция среды 7-8. В биологическом отношении гумус отличается большой активностью. Значение отношения бактерии/грибы очень высокое (примерно 400). Представлены все физиологические группы, в том числе и азотобактер. В почве группировки 2 корни деревьев располагаются глубоко и чаще всего лишены хорошо развитой микоризы. Следует отметить обилие дождевых червей, которые играют важную роль в гомогенизации почвенных профилей.