Оценка экологического состояния почв полуострова Муравьева-Амурского (стр. 3 )

Буроземы мощные характеризуются слабокислой реакцией среды в гумусовом горизонте. В нижней части профиля кислотность увеличивается. Содержание гумуса в аккумулятивном горизонте составляет 13-18%, а в подстилке Сорг. достигает 20% (табл. 3). Наблюдается высокая аккумуляция поглощенных оснований в верхних гумусированных горизонтах и насыщенность почвенно-поглощающего комплекса основаниями. Насыщенность ППК варьирует в широких пределах (от 39 до 80%). В нижележащих горизонтах сумма поглощенных оснований и емкость обмена резко уменьшаются, появляется сильная ненасыщенность почвенного поглощающего комплекса основаниями.

Буроземы оподзоленные среднемощные имеют кислую реакцию среды. Содержание гумуса в верхнем горизонте высокое, что обусловлено большим количеством сильно разложившихся растительных остатков. С глубиной содержание гумуса резко уменьшается. В верхнем горизонте наблюдается высокая аккумуляция поглощенных оснований, а соответственно, и высокая емкость обмена. В подгумусовом горизонте сумма поглощенных оснований является наименьшей из всех горизонтов профиля. В нижнем горизонте увеличивается сумма поглощенных оснований. Однако ППК этих почв не насыщен основаниями. Наименьшая степень насыщенности отмечается в оподзоленном горизонте (45%) (табл. 3). Естественные почвы полуострова по своим морфологическим и физико-химическим показателям аналогичны зональным почвам других местоположений.

В абраземах преобладает слабощелочная реакция среды, чаще всего происходит снижение рН вниз по профилю. Количество органического вещества в верхних горизонтах достигает 18 % и резко уменьшается в нижележащих. Степень насыщенности основаниями изменяется от 89,6 до 96,9 %, в то время как для естественных почв эти значения не превышают 80%. Почвенно-поглощающий комплекс абраземов - насыщенный основаниями.

В ТПО рН среды приобретает щелочную реакцию. Содержание органического вещества имеет низкие значения. Гидролитическая кислотность составляет десятые доли процента, а насыщенность основаниями повышается до% (табл. 3). Изменение кислотности в сторону подщелачивания, снижение количества органического вещества, увеличение степени насыщенности основаниями свидетельствует о значительном антропогенном воздействии.

3.3 Содержание химических элементов-загрязнителей

Территория полуострова Муравьева-Амурского с наиболее низким уровнем загрязнения составляет около 165 км2 (42,6 %). Это санаторно-курортная зона со слабо нарушенным природным ландшафтом, промышленно-жилищная зона вдоль берега Амурского залива и бассейн водосбора Седанкинского водохранилища (Бураго, Шлыков, 1998). Наиболее высокий уровень загрязнения и неблагоприятная экологическая ситуация характерна для районов, примыкающих к бухте Золотой Рог. Суммарная площадь этой территории составляет около 42 км2 (12,3 %). Самые неблагоприятные участки относятся к территории «старого города». (Бураго, Шлыков, 1998).

Для исследованных буроземов полуострова Муравьева-Амурского содержание тяжелых металлов не превышает допустимых концентраций. Исключение составляет бурозем мощный, где в верхнем горизонте содержание цинка незначительно превышает (176,8 мг/кг) ПДК (150 мг/кг), разработанного для Приморского края (Голов, 2002).

В абраземах и ТПО содержание элементов-загрязнителей в целом не превышает допустимых концентраций. Исключение составляет цинк, содержание которого превышает ПДК от 23,6 до 47,2 мг/кг.

Глава IV Микробиологическая характеристика почв и ТПО полуострова Муравьева-Амурского

4.1 Численность и групповой состав микроорганизмов

Численность и групповой состав микроорганизмов почв Приморского края изучались с 60-х годов прошлого века, но эти исследования касались только почв естественных ландшафтов, заповедных территорий и агроценозов (Никитина и др., 1962; Щапова, 1972, 1994; Голодяев, 1972), в то время как почвы городов и прилегающих к ним территорий оставались не изученными. Проведенными исследованиями впервые охарактеризовано микробиологическое состояние почв полуострова Муравьева-Амурского (территория г. Владивостока и прилегающая к нему пригородная зона).

Для естественных почв полуострова характерно равномерное распределение бактерий по почвенному профилю как весной, так и осенью. Плотность бактериальных популяций увеличивалась от 106 КОЕ/1 г почвы в буроземе оподзоленном до 107 КОЕ/г почвы в буроземах типичных, различающихся по мощности гумусового горизонта (Ковалева и др., 2007).

Численность всех групп микроорганизмов снижается постепенно вниз по профилю с незначительными изменениями. В буроземах мощных и среднемощных численность выше, чем в маломощных и оподзоленных.

Количество бактерий, использующих неорганический азот (на крахмало-аммиачном агаре), превышает численность бактерий, использующих органический азот (на МПА), что свидетельствует об активных процессах минерализации в данных почвах. В верхних гумусированных горизонтах отмечается более высокая численность олигонитрофилов (на Эшби) и олиготрофов (на почвенном агаре), которая плавно снижается вниз по профилю. В некоторых случаях количество этих микроорганизмов в нижних каменистых горизонтах превышает численность в вышележащих. В буроземах типичных отмечается высокая численность бацилл и актиномицетов, что свидетельствует о глубокой трансформации органического вещества в сторону гумификации. Их количество зависит от изменения кислотности почвы (r = 0,74), количества гумуса (r = 0,70) и присутствия тяжелых металлов (Zn r = 0,74 и Co r = 0,71).

В абраземах и ТПО выявлена более высокая численность микроорганизмов всех эколого-трофических групп (107 – 108 КОЕ/1 г почвы). Для бактерий, использующих органические формы азота (на МПА), наибольшие показатели выявлены в верхних горизонтах. В них при более низком содержании органического вещества (по сравнению с буроземами) и нейтральной реакции среды численность в 5 - 7 раз выше, чем в буроземах. На фоне всех нарушенных почв выделяется горизонт С абразема структурно-метаморфического (р. 6), где отмечается резкое увеличение количества азотфиксирующих микроорганизмов, что связано периодическим переувлажнением почв (рис. 2).

Количество олиготрофных форм микроорганизмов, выделенных на почвенном агаре и на среде Эшби в абраземах и ТПО, также в 3 - 5 раз выше, чем в буроземах. Основная масса бактерий развивается на почвенном агаре и среде Эшби, что свидетельствует об олиготрофности микробных сообществ. Олигонитрофилы реагируют на изменение кислотности (r = 0,95) и присутствия тяжелых металлов в почве (Cd – r = 0,95; Pb – r = 0,98; Co – r = 0,98).

Важно отметить, что в абрземах и ТПО количество микромицетов снижается по сравнению с буроземами. Это происходит в результате подщелачивания почвенных горизонтов (r = 0,99 - 1,00) и присутствия тяжелых металлов: Pb (r = 0,96 - 0,98); Co (r = 0,96 - 1,00); Cd (r = 0,97 - 0,98); Cu (r = 0,97). Спороносных форм микроорганизмов в 2 - 4 раза меньше, чем в буроземах. Низкий удельный вес споровых форм микроорганизмов показывает, что процессы переработки органических веществ протекают достаточно слабо.

Для буроземов характерно равномерное распределение численности всех трофических групп микроорганизмов и незначительные колебания их количества, они характеризуются глубоким биологическим профилем, что свойственно большинству естественных почв юга Дальнего Востока (Щапова, 1994).

Рис. 2. Численность микроорганизмов, использующих органический азот (на МПА (осень 2002 г.))

При антропогенном воздействии происходит резкое увеличение численности микроорганизмов, усваивающих органический и неорганический азот, их неравномерное распределение, резкие скачки по горизонтам, а также снижение численности спороносных форм бактерий и микромицетов.

4.2 Таксономическая структура комплексов почвенных микромицетов

Показателем экологического состояния почв является специфический набор почвенных грибов, одним из критериев которого может служить частота встречаемости родов (Мирчинк, 1984).

Микромицеты буроземов представлены 29 родами. Доминирующими являются Penicillium, Trichoderma и Aspergillus, которые встречаются практически повсеместно. К часто встречающимся микромицетам относятся Cladosporium, Mucor, Gliomastix, Sporotrichum, Coniothyrium, (более 30% от всех выделенных родов). Достаточно редко можно обнаружить такие роды как Oidiodendron, Myrothecium, Rhizopus, Botrytis, Verticillium, Phoma, Trichothecium, Beauveria, Cunninghamella, Aureobasidium, Monodictys, Trichocladium, Ambliosporium, Paecilomyces и Scopulariopsis (менее 10%). В промежуточную группу попали Fusarium, Alternaria, Acremonium, Mortierella, Chaetomium, Cylindrocarpon (10-30%) (табл. 4). Все выделенные микромицеты являются типичными для почв юга Дальнего Востока (Егорова, 1986). Высокое разнообразие почвенных грибов свидетельствует о незначительном антропогенном воздействии.

В нарушенных почвах разнообразие микромицетов значительно изменяется. Количество родов, выявленых в абраземах, равно 19, а в ТПО – 20. Часто выделяются роды Acremonium, Alternaria, Mortierella, которые в естественных почвах обнаруживаются лишь единично в нижних каменистых горизонтах. Также в буроземах изредка встречаются представители рода Fusarium, обладающие фитопатогенными свойствами, которые в абраземах и ТПО переходят в разряд часто встречающихся. Увеличивается доля темноцветных микромицетов.

Таблица 4

Частота встречаемости микромицетов в буроземах.

почвы	Доминанты > 60%	Часто встречающиеся 30-60%	Редко встречающиеся (типичные) 10-30%	Случайные <10%
буроземы	Penicillium, Trichoderma, Aspergillus	Cladosporium, Mucor, Gliomastix, Sporotrichum, Coniothyrium	Fusarium, Alternaria, Acremonium, Mortierella, Chaetomium, Cylindrocarpon	Oidiodendron, Myrothecium, Rhizopus, Botrytis, Verticillium, Phoma, Trichothecium, Beauveria, Cunninghamella, Aureobasidium, Monodictys, Trchocladium, Amblyosporium, Paecilomyces, Scopulariopsis
абраземы	Penicillium, Trichoderma, Mucor	Aspergillus, Fusarium, Cladosporium, Mortierella, Gliomastix, Coniothyrium	Sporotrichum, Acremonium, Alternaria, Cylindrocarpon, Chaetomium	Oidiodendron, Rhizopus, Myrothecium, Talaromyces, Verticillium
ТПО	Penicillium, Trichoderma	Aspergillus, Fusarium, Cladosporium, Mortierella, Coniothyrium, Alternaria, Mucor, Acremonium, Sporotrichum	Gliomastix, Chaetomium	Myrothecium, Ulocladium, Aureobasidium, Verticillium, Phoma Cylindrocarpon, Oidiodendron

Определение частоты встречаемости, показало, что доминирующими родами в абраземах являются Penicillium, Trichoderma и Mucor. Часто встречающимися являются Aspergillus, Fusarium, Cladosporium, Mortierella, Gliomastix, Coniothyrium. Редко встречающиеся микромицеты – это Sporotrichum, Acremonium, Alternaria, Cylindrocarpon, Chaetomium. Случайных родов (менее 10 %) всего пять ‑ Oidiodendron, Rhizopus, Myrothecium, Talaromyces, Verticillium, в то время как в буроземах их было пятнадцать (табл. 5).

В абраземах изменяется кислотность почвенных горизонтов в сторону подщелачивания, уплотненность и другие физико-химические параметры, за счет чего происходит перегруппировка комплекса микромицетов, т. е. снижается число сапрофитных почвенных грибов и увеличивается количество микромицетов способных выдерживать различные антропогенные нагрузки, которые, как правило, имеют темноцветный стерильный мицелий.

4.3 Бактериальное разнообразие

Распределение бактерий разных таксонов по профилю буроземов типичных (кроме опоздоленных) равномерное с незначительным изменением их относительного обилия. Весной в бактериальном комплексе доминировали миксобактерии (бактерии гидролитического комплекса) и бациллы, а осенью к ним добавлялись спириллы. Спириллы являются индикаторами повышенной влажности почв, поэтому они появляются в период максимального выпадения осадков, приходящийся в исследуемом районе на осень. Бактерии, относительное обилие которых составляет 10 – 20 %, представлены цитофагами и артробактером. В качестве минорных компонентов выделялись пигментные коринеподобные бактерии.

В буроземе оподзоленном (рис. 3) бактериальное разнообразие ниже, чем в буроземах типичных, особенно в весенний сезон. В верхних гумусированных горизонтах обнаружено только 3 таксона, причем в бактериальном сообществе 60 – 90 % составляли бациллы. В горизонте BM весной доминировали миксобактерии, осенью – спириллы. Таксономическая структура бактериальных комплексов в этой почве изменялась, т. е. наблюдалась смена доминантов по почвенному профилю.

Рис. 3. Таксономическая структура бактериальных сообществ в буроземе оподзоленном