Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия отмечается существенное увеличение площади переувлажненных почв, как в Ростовской области, так и в целом на Юге России (Агроэкологический мониторинг ..., 1997; Зайдельман и др., 1998; Марченко, 1999; Безуглова, Назаренко, 1998; Штомпель и др., 1999; Хитров, Назаренко, 2000; Хитров и др., 2000; Назаренко, 2002; Омсльченко, 2003; Казеев и др., 2004; Тищенко, 2004). Все чаще появляются переувлажненные внепойменные ландшафты, называемые «мочарами» или «мочаками». Довольно часто происходят наводнения и длительное подтопление обширных территорий на Юге России. В связи с этим интересна степень устойчивости разных почв к этому виду воздействия.
Сложность исследования почвенного покрова подобных образований связана с пульсирующим характером затопления и переувлажнения. В отдельные годы верховодка может стоять несколько месяцев, в то время как в засушливые годы не появляется вовсе. При этом даже длительное затопление часто не оставляет видимых изменений в морфологии и химизме зональных почв степей — автоморфных черноземов. Все это приводит к значительной путанице при исследовании почв подобных амфи-биальных ландшафтов. При картировании площади переувлажненных и затопленных почв могут изменяться в несколько раз в зависимости от года и, особенно, сезонов исследований. При крупномасштабных исследованиях подобных ландшафтов некоторые исследователи выделяют на нескольких гектарах в зависимости от степени переувлажнения, засоления, почвообразующих пород и т.д. несколько десятков почв, относящихся к разным таксономическим единицам.
Почвенная биота, благодаря высоким динамическим свойствам, первой реагирует на любые воздействия. Это относится и ко вторичному гидроморфизму почв Юга России. Влага, как мощнейший экологический фактор, оказывает многостороннее воздействие на почвенную биоту. При этом, в зависимости от степени и срока воздействия, происходит замена одних организмов другими, происходит перестройка всего биоценоза. Микрофлора и биохимические свойства почв, подверженных переувлажнению, могут значительно реагировать даже при незначительных изменениях режима увлажнения и, что существенно, гораздо быстрее, чем растительность, физические и химические свойства почв.
Цель работы — исследовать изменение биологических параметров при воздействии затопления водой и растворами солей разных почв Юга России, что позволит применять методы биоиндикации для диагностики этих процессов.
Задачи исследования: 1) исследование биологических параметров переувлажненных почв Юга России; 2) выявление изменения биологических свойств почв при затоплении и засолении; 3) определение устойчивости биологических свойств почв Юга России к затоплению; 4) выявление биоиндикаторов для диагностики процессов гидроморфизма.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований были разные по генезису и свойствам почвы Юга России. Особое внимание уделяли почвам локально-гидроморфных ландшафтов (мочаров), все более широко распространяющихся па Юге России в последние десятилетия. Кроме того, в работе были исследованы зо-
нальные широко распространенные черноземы обыкновенные (Ростовская обл.) и выщелоченные (Краснодарский край), каштановые (Ростовская обл.), бурые лесные (Адыгея), а также интразональные почвы — рендзины (Абрау-Дюрсо, Краснодарский край) и серопески (Каменский р-н Ростовской обл.). В работе использовали общепринятые в биологии и почвоведении методы (Галстян, 1974, 1978; Хазиев, 1990; Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991; Казеев и др., 2003). В период с 2002 по 2006 гг. были проведены полевые исследования в Ростовской обл., Краснодарском крае и Адыгее, а также серия модельных экспериментов (10 опытов с более чем 50-ю вариантами).
В процессе исследований был применен комплексный подход к изучению различных аспектов биологии почв. Анализировали комплекс природных объектов и процессов, определяющий биоэкологические свойства почвы и их устойчивость к затоплению. Исследование находится на стыке многих наук — экологии, почвоведения, агрохимии, микробиологии, биохимии, географии, природопользования и охраны окружающей среды. В работе использованы методы полевых и лабораторных исследований, метод моделирования, сравнительно-географический и другие методы.
В работе был использован широкий набор показателей биологического состояния почв: микробиологических (аммонифицирующие и азотфиксирующие бактерии, микроскопические грибы и др.), биохимических (активность почвенных ферментов, продуцирование почвой углекислого газа, целлюлозолитическая активность, гумус-ное состояние) и др. Кроме того, исследовали рН, соленость растворов и почв и др. Всего было исследовало более 20 показателей. По значениям разных биологических показателей рассчитывали интегральный показатель биологических свойств (ИПБС) почв (Казеев, 1996, 2004; Вальков и др., 1999; Колесников, 2000; Казеев и др., 2003).
Научная новизна работы. Впервые получены данные устойчивости почв Юга России к переувлажнению водой и растворами солей. Отмечен ряд закономерностей реакции почвенной биоты и биологической активности па затопление и засоление черноземов и других почв. Установлены биоиндикаторы процессов гидроморфизма.
Основные защищаемые положения.
Переувлажнение почв Юга России пресной и минерализованной водой приводит к изменению их биологических свойств. Эффект зависит от условий увлажнения, длительности опыта, химической природы и концентрации растворенных в воде веществ.
При изменении режима увлажнения с избыточного на оптимальное отмечена тенденция восстановления биологических показателей. Время восстановления определяется продолжительностью предшествующего переувлажнения. Устойчивость почв к затоплению (переувлажнению) зависит от их генезиса и свойств.
В качестве биоиндикаторов процессов переувлажнения, целесообразно исполь
зовать обилие микромицетов и активность оксидоредуктаз.
Практическая значимость работы. Материалы исследований могут быть ис
пользованы научными и природоохранными организациями при оценке воздействия
на окружающую среду (ОВОС), биоиндикации и биодиагностике вторичного гидро
морфизма, биомониторинге состояния почв, естественных и антропогенно-
нарушенных экосистем и других научных и природоохранных мероприятий, а также
при преподавании дисциплин по экологии, почвоведению, природопользованию, биомониторингу. Настоящие исследования поддержаны Федерально-целевой программой «Интеграция» К0752 (1997-2003), грантом РФФИ 0б-05-64722а, грантом Президента РФ МД-1091.2006.4.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всероссийском съезде Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 2004), конференциях «Ломоносов» (Москва, 2003-2006), «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2004), аспирантов и молодых ученых РГУ (Ростов н/Д, 2004; 2005), «Экологические проблемы в сельскохозяйственном производстве» (Персиановский, 2003-2005), «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2004-2006), «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону-Абрау-Дюрсо, 2004-2006), «Черноземы цеп-тральной России: генезис, география, эволюция» (Воронеж, 2004, 2006). «Устойчивость наземных и водных экосистем, Ростов-на-Дону, 2006) и др.
Личный вклад автора. Основу диссертации составляют оригинальные материалы, полученные лично автором в результате экспедиционных, модельных и аналитических исследований (2002-2006 гг.). По теме диссертации опубликовано 26 научных работ (3,0 п.л.). Степень личного участия автора 60%.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 33 рисунка, 4 фотографий, список литературы состоит из 152 наименований.
Автор глубоко признателен специачистам за помощь в исследованиях: д.г.н. К.Ш. Казееву, д.б.и. В.Ф. Валькову, д.с.-х.н. СИ. Колесникову, к.б.н. Р.В. Кузнецову, к.б.н. Т.В. Денисовой и всем сотрудникам и аспирантам кафедры экологии и природопользования РГУ.
Похожие диссертации на Влияние переувлажнения и засоления на биологические свойства почв юга России
