CC BY
63УДК 579.26:631.45
Т.А. Клочкова, С.В. Ермакова
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
БИОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ЕЛИЗОВСКОГО РАЙОНА (КАМЧАТСКИЙ КРАЙ)
Дана общая характеристика почвенного покрова в южной части Камчатского полуострова, обсуждаются особенности почв, используемых в качестве сельскохозяйственных угодий. Показано, что такие особенности климата, как низкие летние температуры, высокий снежный покров и продолжительный период снеготаяния, обусловливают высокую промываемость камчатских почв, выхолащивание из них минеральных и органических веществ, не связанных гидроколлоидами. Этим объясняется достаточно низкое плодородие почв. Почвенные водоросли способны вегетировать в экологически неблагоприятных условиях. В камчатском регионе видовой состав почвенных водорослей и их участие в поддержании резистентных агроценозов до сих пор никем не изучались. Проведенное в этом направлении исследование показало, что альгоценозы изученных нами супесчаных и торфянистых почв имеют достаточно высокую таксономическую пестроту и представлены цианофитовыми, диатомовыми и хлорофитовыми, в частности хлорокок-ковыми, водорослями. В работе дан сравнительный анализ количественного состава представителей этих групп в почвах разного генезиса.
Ключевые слова: почвенные водоросли, супесчаные почвы, торфянистые почвы, почвенные гидроколлоиды, Камчатка.
T.A. Klochkova, S.V. Ermakova
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: [email protected]
BIOLOGICAL AND ECOLOGICAL CHARACTERISTICS OF AGRICULTURAL SOILS ON THE TERRITORY OF YELIZOVSKY MUNICIPAL DISTRICT (KAMCHATKA REGION)
A general characteristic of soil from the southern part of Kamchatka and features of soils used for agricultural purposes are discussed. As shown, climate peculiarities such as low summer temperatures, high snow cover and long period of snowmelt determine the high drainability of soils and washing-off of the mineral and organic substances not bound by hydrocolloids, explaining rather low soil fertility in the region. Soil algae can grow in adverse environmental conditions. In Kamchatka, their species composition and participation in maintaining the resistance of agrocoenoses have never been studied before. Our preliminary study showed that in the sandy loam and peaty soils, the algal species community is characterized by a taxonomic diversity and low biodiversity. Algae are represented by cyanobacteria, diatoms, and chlorophytes, such as Chlorococcum. Comparative analysis of the quantitative composition of the representatives of these groups in Kamchatka's soils of different origin is provided.
Key words: soil algae, sandy loam soil, peaty soil, soil hydrocolloids, Kamchatka.
Камчатский край из-за суровых климатических условий относится к зоне рискованного земледелия. Он расположен в холодоумеренных широтах, для которых характерны скудная растительность, короткий вегетационный период, отрицательный годовой температурный баланс. Елизовский район располагается в юго-восточной части полуострова. Непосредственная близость к берегам Тихого океана обусловливает наличие здесь муссонного климата, для которого характерны короткое холодное и часто излишне влажное лето и долгая зима с обильным количеством осадков в виде снега. Высота снежного слоя здесь составляет около двух метров, а в мес-
тах, куда он сносится ветрами и метелями, и того больше. Весеннее снеготаяние на Камчатке начинается в апреле, однако с марта вплоть до первой декады мая на южную Камчатку часто обрушиваются циклоны, смещающиеся в северо-восточном направлении от Хабаровского и Приморского краев и Японии. Циклоны приносят тепло и обильные осадки [1].
Из-за обильно развитой гидросети и обширных дельтовых участков в Елизовском районе большие площади занимают заболоченные территории, требующие мелиорации. В долинах рек распространены луговые и лесные ценозы. Растительность на территории Камчатки небогата. Из лесных формаций в Елизовском районе наиболее распространены в основном каменные березняки, кедровые стланики, ольховые стланики, ельники, белые березняки, осинники. Луговые ценозы в настоящее время сложены не только из аборигенной, но и из рудеральной аллохтонной флоры. Объем осеннего растительного опада, подвергающегося гумификации, невелик, и низкие температуры не способствуют активному течению процессов трансформации органики. Неудивительно, что почвы Камчатки классифицируются специалистами как молодые, в которых формируются, главным образом, верхние органогенные и гумусовые горизонты [2]. На их образование существенное влияние в обозримый период истории оказывал вулканизм. Именно он, переплетаясь с процессами почвообразования, обусловил формирование здесь почвенно-пеплового чехла. Считается, что гумусовые горизонты, тем более перегнойные, обогащаются детритом в тем большей степени, чем больший объем растительного опада в нем трансформируется и чем выше скорость гумификации. Но она на Камчатке, как известно, сдерживается низкими температурами.
Таким образом, характеризуя почвы Камчатки, следует отметить, что в силу своих физико -химических характеристик они легко дренируемые. Несмотря, казалось бы, на активное удобрение почв вулканическим пеплопадом, они из-за постоянного промывания талыми водами и обильными атмосферными осадками низкоминерализованы. Из-за низкого содержания почвенного перегноя они бедны биогенными соединениями, используемыми растениями для ор-ганотрофного питания. Именно поэтому камчатские почвы требуют постоянного внесения минеральных и органических удобрений [3, 4]. Естественное плодородие почв, в том числе на сельскохозяйственных угодьях, во многом определяет почвенная биота. Почвенные водоросли являются одним из важнейших ее компонентов, поскольку они принимают активное участие в поддержании их стабильности. Иногда они являются практически единственным источником пополнения столь необходимых высшим растениям органических веществ, чаще на их долю приходится только часть синтезируемой первичной продукции экосистемы. Так или иначе, гибель почвенных альгоценозов как продуцентов органики влечет за собой разрушение всего биоценоза. Кроме водорослей в почвах, в том числе в почвах сельскохозяйственных угодий, могут встречаться простейшие, псевдогрибки, миксомицеты, представители других групп живых организмов.
Многие почвенные водоросли вырабатывают большое количество пальмеллоидной слизи, поскольку представлены колониальными формами и имеют толстые слизистые оболочки или слизистые чехлы. Эта слизь необходима для улучшения механической структуры почв, особенно легких супесчаных, а также для образования почвенных гидроколлоидов, обеспечивающих связывание микро- и макроэлементов, используемых для минерального питания растений.
Почвенная альгология - хорошо развитое направление общей альгологии. Ее высокое практическое значение обусловливает давний постоянный интерес российских [5-8] и зарубежных [9-11] ученых к почвенным водорослям. Однако на Камчатке они до сих пор никем не изучались, как и водоросли пресноводных водоемов, являющихся основой почвенной альгофлоры.
Мы провели исследование альго-цианобактериальных сообществ, сформировавшихся в различных типах почв полей двух сельскохозяйственных угодий на территории Елизовского района. Пять полей общей площадью 182,7 га располагаются на территории бывшего совхоза «Камчатский», и их почвы характеризуются как охристые дерново-перегнойные, погребенно-гумусовые, окультуренные (супесчаные почвы). Пять других полей общей площадью 86,7 га располагаются на территории СХП «Совхоз Начикинский», и их почвы относятся к полугидро-морфным (подтип полугидроморфные, перегнойно-глееватые, погребенно-гумусовые, слабо-окультуренные - торфянистые почвы). Отметим, что на данной территории основными источниками техногенного загрязнения являются автотранспорт, а также внесение в почвы полей минеральных и органических удобрений. Отбор проб производили 24 июля 2019 г. в соответст-
вии с ГОСТ 17.4.4.02.84 [12] на глубине 15 см «методом конверта» с помощью почвенного бура. Высушенные образцы почв хранили в лаборатории в пластиковых контейнерах при комнатной температуре. Затем в январе 2020 г. образцы почв поместили в чашки Петри с питательным раствором для культивирования пресноводных организмов и наблюдали развитие в них водорослевых клеток (рис.).
Развитие водорослевых клеток в культурах: а - Anabaena sp.; б - Chlamydomonas sp. и Chloroccocum sp.
При альгологическом анализе в почвах сельскохозяйственных угодий на территории Ели-зовского района было выявлено 12 видов водорослей и цианобактерий, в том числе: Cyanophyta (Cyanobacteria) - 4 (33,3%), Chlorophyta - 6 (50%), Bacillariophyta - 2 (16,7%). Миксомицеты были обнаружены только в одном образце из десяти, представляющем собой супесчаные почвы. В исследованных почвах доминировали представители отдела Chlorophyta (Chlamydomonas sp., Chloroccocum sp., Fritschiella sp.). Из диатомовых водорослей встречены Hantzschia amphioxys, Navicula mutica. Цианобактерии представлены незначительным количеством видов. Азотфикси-рующие виды Cylindrospermum sp., Anabaena sp. развивались на всех участках. Также на всех участках были отмечены Chlamydomonas sp., Chloroccocum sp., Hantzschia amphioxys. Желтозе-леные водоросли обнаружены не были, что может косвенно указывать на нарушение естественной структуры альгосинузий, поскольку эти водоросли являются чувствительными к техногенной нагрузке.
В целом высокая промываемость камчатских почв и выхолащивание из них не связанных гидроколлоидами минеральных и органических веществ объясняет их достаточно низкое плодородие.
Литература
1. Кацыка А.П. Климат Камчатки // География Камчатки. - Петропавловск-Камчатский, 1966. -С.12-28.
2. Почвы Камчатки / Л.О. Карпачевский, И.О. Алябина, Л.В. Захарихина, А.О. Макеев, М.С. Маречек, А.Ю. Радюкин, С.А. Шоба, В.О. Таргульян. - М.: ГЕОС, 2009. - 224 с.
3. Клочкова Т.А., Климова А.В., Клочкова Н.Г. Перспективы использования камчатских бурых водорослей в региональном растениеводстве // Вестник Камчатского государственного технического университета [Вестник КамчатГТУ]. - 2019. - № 48. - С. 90-103.
4. Клочкова Т.А., Дахно О.А., Дахно Т.Г. Влияние экстрактов водорослей на раннее развитие земляники садовой в условиях Камчатки // Вестник Камчатского государственного технического университета [Вестник КамчатГТУ]. - 2019. - № 48. - С. 78-89.
5. ГоллербахМ.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. - Л.: Наука, 1969. - 228 с.
6. Штина Э.А., Голлербах М.М. Экология почвенных водорослей. Всесоюзное микробиологическое общество АН СССР. - М.: Наука, 1976. - 144 с.
7. Алексахина Т.И., Штина Э.А. Почвенные водоросли лесных биогеоценозов. - М.: Наука, 1984. - 152 с.
8. Штина Э.А. Почвенные водоросли как экологический индикатор // Ботанический журнал. -1990. - № 4. - С. 441-452.
9. Bischoff H. W., BoldH.C. Some soil algae from Enchanted Rock and related algal species // University of Texas Publications. - 1963. - № 6318. - P. 1-95.
10. Archibald P.A. Soil algae. In: Dindal D.L. (ed) Soil biology guide. - New York: John Wiley & Sons, 1990. - P. 69-96 (taxonomic literature).
11. Gärtner G. Soil algae. In: Schinner F., Öhlinger R., Kandeler E., Margesin R. (eds) Methods in soil biology. - Berlin, Heidelberg: Springer, 1996. - P. 295-305.
12. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.
