Transformation of soil organic matter by microarthropod communities in technogenic soils of Kuzbass.pdf Введение Почвенные беспозвоночные животные имеют огромное значение в процессах трансформации органического вещества почвы, являясь в основном представителями детритной пищевой цепи. Они способны оказывать значительное влияние на микробиальную активность почвы, от которой зависят скорость и направление процессов минерализации и гумификации, поддержание структуры и повышение плодородия почв. Начиная с 1960-х гг. сделано много попыток количественной оценки деятельности отдельных видов или групп почвенных беспозвоночных в разложении растительных остатков. Г.Ф. Кур-чевой [1] в нескольких полевых экспериментах показано, что деятельность микроорганизмов и беспозвоночных в процессе разложения растительных остатков взаимно зависима; при исключении беспозвоночных разложение дубового опада протекает значительно медленнее. А.А. Рахлеевой и соавт. [2] выявлена корреляция между скоростью потери массы опада и уровнем обилия микроартропод и раковинных амеб в разлагающихся растительных остатках. Б.Р. Стригановой [3] показана значительная роль различных почвенных животных в разложении растительных остатков, их гумификации и минерализации. Эксперименты с изменением разнообразия почвенной фауны показали, что число трофических уровней, присутствие определенных видов и особенности их биологии сильно влияют на потерю массы опада, выщелачивание из подстилки растворимых минеральных и органических веществ [4-6], в то время как разнообразие видов внутри функциональных групп беспозвоночных менее важно. Однако большое разнообразие видов-сапрофагов может существенно влиять на уровень оборота азота [7] и углерода (а стало быть, и на процессы минерализации и гумификации), однако пока невозможно предложить общую модель, обладающую предсказательной силой [8]. Деятельность микроартропод усиливает процессы гумификации. Это выражается в увеличении степени зрелости гумуса, в более высоком выходе и накоплении гумусовых веществ по сравнению с деятельностью одних микроорганизмов [9, 10]. Наличие микроартропод может влиять на баланс процессов гумификации и минерализации в почве, специфический для каждой широтной зоны. Так, в работе В.Г. Мордковича и соавт. [11] было показано, что содержание гуминовых кислот было выше в образцах без доступа микроартропод: без их участия в северотаежных почвах преобладают процессы гумификации, а не минерализации, что не свойственно почвам данного типа этой широтной зоны. Микроартроподы и их деятельность являются очень важным функциональным компонентом почвенной фауны. Исследований влияния почвенных беспозвоночных на процессы гумификации в условиях нарушенных почв не проводилось, несмотря на то, что в ландшафтах России увеличивается площадь, занятая нарушенными почвами. В 1970-е гг. С.С. Трофимов и Ф.А. Фаткулин проводили работы по изучению гумуса и гумификации на нарушенных почвах [12]. А.А. Титляно-ва и соавт. исследовали сукцессии различных компонентов биоты, в том числе и микроартропод, на самозарастающих и рекультивированных отвалах КАТЭКа. Ими показано, что сообщества коллембол и панцирных клещей по-разному ведут себя на отвалах. Численность коллембол низка только на первых этапах первичной сукцессии зарастания отвалов, но через 7-8 лет достигает максимума, после чего снижается; количество панцирных клещей возрастает медленнее и только к 25 годам приближается к показателям в естественных биотопах [13]. Д.А. Соколовым [14] выявлены особенности накопления и распределения органических веществ в почвах на различных стадиях почвообразования в техногенных ландшафтах, однако в своей работе он не учитывал деятельность почвенных животных в гумификации и минерализации органического вещества почвы. Цель нашей работы - сравнение процессов трансформации органического вещества (гумификации и минерализации) техногенных субстратов в присутствии и отсутствии микроартропод в экспериментальных условиях. По нашим предположениям, в образцах без доступа микроартропод должно увеличиться содержание гуминовых кислот и фульвокислот, так как при отсутствии давления микроартропод в этих образцах развивается большее количество микроорганизмов и грибов. Материалы и методики исследования Работы проведены в лесостепной зоне Кемеровской области в окрестностях села Листвяги, в пределах Листвянского угольного разреза Кузбасса. Модельные участки нами выбраны в карьерной выработке, оставшейся после добычи каменного угля; горные работы здесь не проводятся уже более 30 лет. Для своих исследований мы выбрали два участка: на берегу водоема, расположенного в выемке разреза, и на склоне внутреннего отвала в 50 м от берега с относительным перепадом высот около 20 м. Участок на берегу внутреннего водоема (N 53°39'52,1" E 86°54'1,4"; высота 322 м над ур. м.) представлял собой заросли молодой ивы с преобладанием в травянистом ярусе злаков и осок, на склоне отвала (N 53°39'51,7'' E 86°54'3,3''; высота 340 м над ур. м.) - разнотравно-злаковая растительность с большим количеством одуванчиков. Почва на экспериментальных участках представлена техногенным элювием. В качестве субстрата для эксперимента выбраны техногенный элювий и лёссовидный суглинок. Они просеивались через почвенное сито с ячеей 3 мм для отделения крупных фрагментов и унификации гранулометрического состава. Использование этих субстратов обусловлено тем, что они чаще всего встречаются на нарушенных территориях Кузбасса. Лёссовидный суглинок - самая распространённая порода, используемая при рекультивации. Техногенный элювий - это смесь нескольких пород (алевролитов, аргиллитов и песчаника), из которой состоит тело отвала. Просеянные субстраты дефаунизированы замораживанием до - 18°С в течение 3 суток и последующим высушиванием при температуре 60°С в течение 7 суток по методике Шой и др. [15] в модификации В.Г. Мордковича и др. [11]. Подготовленную почву помещали в два типа мешочков из ситовой ткани с ячеей 0,06 мм. Объемы почвы во всех сериях составляли 200 мл. Одна половина мешочков (серия А) состояла целиком из ткани, препятствующей доступу микроартропод, а другая (серия В) имела окно, по площади составляющее % от общей поверхности мешочка, сделанное из крупноячеистой сетки (ячея 1,7 мм). Такая сетка препятствовала доступу мезогеобионтов, но позволяла микро-артроподам реколонизировать почву. 29 мая 2013 г. мешочки поместили под горизонт А0 (образцы серии В - окном вниз). Всего заложено 38 мешочков: 18 - без окна (серия А) и 20 - с окном (серия В) (таблица). 4 октября 2013 г. мешочки извлекли; они находились в биотопах большую часть вегетационного сезона (125 дней). Трансформация различных субстратов с доступом и без доступа микроартропод [Transformation of different substrates with and without microarthropods] Название [Name] Сб общ Гуминовые кислоты [Humic acids] Фульвокислоты [Fulvic acids] НО сгк\ С ФК 1 2 3 X 1а 1 2 3 X ТЭ б\о 1,1 0,08 0 1,07 0,26 0,97 0,17 2,27 0,37 1,65 0,17 1,76 0,33 0,79 0,38 3,61 0,71 7,94 0,94 89,78 0,95 0,28 0,06 ТЭ с\о 1,09 0,05 0 1,27 0,24 0,74 0,13 2 0,36 1,84 0,19 2,59 0,22 0,91 0,35 3,58 0,52 8,91 0,74 80,99 7,99 0,23 0,05 ЛС б\о 1,54 0,03 0 18,16 2,97 8,27 0,95 26,42 2,36 1,81 0,11 1,96 0,24 5,58 0,96 2,8 0,52 12,16 1,15 61,42 3,43 2,19 0,14 ЛС с\о 1,6 0,03 0 18 3,14 9,18 1,62 27,18 1,99 1,97 0,23 1,58 0,17 5,03 0,85 4,03 0,9 12,6 1,16 60,21 2,89 2,16 0,11 К. ТЭ 1,36 0 2,94 2,94 5,88 1,47 2,21 0 0 3,68 90,44 1,5 К. ЛС 1,42 0 21,12 7,04 28,16 0,7 3,52 4,23 4,23 12,68 59,16 2,2 ТЭ с\о - техногенный элювий без изоляции; ЛС б\о - лёссовидный суглинок с изоляцией; ЛС с\о - лёссовидный суглинок без изоляции; К.ТЭ - контроль техногенный элювий; К. ЛС - контроль лёссовидный суглинок. Статистически значимые отличия выделены полужирным шрифтом (р

Скачать электронную версию публикации