д.б.н. Тазабекова Е.Т., магистр биологии Амирашева Б.К.,

магистр биологии Спанкулова Г.А.

Казахский национальный педагогический университет имени Абая,

Республика Казахстан

д.б.н. Айткелдиева С.А., д.б.н. Курманбаев А.А.

РГП «Институт микробиологии и вирусологии» МОН РК

к.б.н. Еликбаев Б.К.

Казахский национальный аграрный университет, Республика Казахстан

МИкробоценоз постмелиорированного лёсса Антропогенно – нарушенных ландшафтов предгорий Заилийского Алатау

По данным ФАО, общая площадь ландшафтов, подверженных разрушению и деградации, на протяжении истории человечества достигла около 21 млн. км³, что превышает общую пахотную площадь современного мира - 14,7 млн. км³. В XXI век среди острых экологических проблем современности ООН особо выделена проблема рационального использования и охраны земель. Практически на Земле не осталось хотя бы слегка не нарушенных естественных ландшафтов. К сильно измененным ландшафтам относятся городские поселения, распашка и практическое уничтожение естественных степных ландшафтов, крупные разработки минеральных полезных ископаемых и другие.

Широкое развитие земледелия на юго-востоке Казахстана способствовало вовлечению под орошение значительных территорий предгорных равнин со сложным рельефом. В результате планировочных работ, предшествующих оросительным мероприятиям, а также развития водной эрозии, значительные площади пашни предгорий потеряли верхний гумусовый слой, и на дневную поверхность обнажилось материнская почвообразующая порода – лёсс и лёссовидные суглинки.

Лёсс, по сравнению с другими породами, является наиболее распространенной почвообразующей породой в мире и на них формируются черноземы, сероземы, каштановые и коричневые почвы. Лёссовые плащи – наиболее ценный земельный фонд Казахстана. В окрестностях города Алматы и на остальном протяжении Заилийского Алатау все склоны гор и плоские поверхности ступенеобразных предгорных прилавков покрыты мощным плащом лёсса.

После обретения независимости в Казахстане наблюдаются быстрые темпы освоения земель, сформированных на лёссовых породах. Однако эти почвы сильнее подвергаются нарушению (деградация, эрозия) из-за водно-физических свойств лёсса и поэтому на них, по сравнению с другими породами, процесс самовосстановления проходит очень медленно. Таким образом, разработка биологических основ приемов восстановления биогеоценозов антропогенно – нарушенных ландшафтов является актуальной проблемой, как для изучаемого региона, так и для Республики Казахстан – в целом.

Поисками путей восстановления почвенного покрова и воспроизводства плодородия нарушенных орошаемых земель на юго-востоке Казахстана с 1967 года занимается группа ученых Казахского национального аграрного университета под руководством профессора Т. Тазабекова. Ими разработана технология ускоренного воспроизводства плодородия почвообразующей породы (лёсса), включающая внесение минеральных и органических удобрений, посев и сидерацию многолетних трав [1,2,3,4]. Наши изыскания являются логическим продолжением выше указанных исследований. Они направлены на изучение микробоценоза постмелиорированных лёссовых пород предгорий Заилийского Алатау в процессе их сингенеза.

Полевые исследования проводились в Талгарском отделение учебно-опытной станции «Агроуниверситет» Казахского национального аграрного университета в условиях мелкоделяночного полевого опыта, заложенного по методике С. А. Захарова [5]. Для изучения микробоценоза постмелиорированных лёссовых в стадии зарастания их естественной растительностью были выбраны следующие варианты опыта:1) лёсс (с 1971 г.), 2) гумусовый горизонт (А) целинной тёмно - каштановой почвы, 3) лёсс + биогумус (27 т/га), 4) лёсс + навоз (19,7 т/га).

Изучение роли микроорганизмов в природе и их биоразнообразие необходимо в связи с тем, что они являются жизненно необходимой частью экосистемы Земли и ее биосферы. Микроорганизмы обладают большим функциональным разнообразием и составляют основной генофонд, противостоящий изменениям окружающей среды [6].

Материалы и методы. Для выделения микроорганизмов проводили высев из водной суспензии почвы в следующих разведениях: для бактерий 1: 6, актиномицетов 1: 5, для грибов 1: 5. Колонии бактерий выявляли на чашках Петри с мясо – пептоном агаром (МПА), учет численности актиномицетов проводили высевом исследуемого материала на крахмал – аммиачный агар, для выявления мицелиальных грибов, использовали среду Чапека. Численность микроорганизмов рассчитывали по общепринятой формуле [7]. Исследование проводили в трех кратной повторности. Полученные данные усреднялись. Почвенные образцы для микробиологических анализов нами отбирались послойно из глубин 0 – 10, 10 – 20, 20 – 40 см.

Обсуждение результатов. Растительные остатки изменяются, и в конечном итоге, превращаются в перегной в результате совокупной деятельности ассоциации микробов, обладающих разносторонними биохимическими функциями [8]. В трудах Д.Г.Звягинцева [9], Е.Н. Мишустина [10], Т.В.Аристовской [11] отмечена огромная роль микроорганизмов в почвообразовании, и особенно в превращении органических соединений, а также в повышении плодородия почв.

В таблице 1 представлены данные о численности бактерий, актиномицетов и мицелиальных грибов. При рассмотрении исследуемых вариантов наблюдаются различия в численности основных групп микроорганизмов. По результатам наших исследований установлено, что доминирующие положение в постмелирированном лёссе занимают бактерии. Наиболее высокое их количество наблюдается в слое 0-10 см на вариантах последействия навоза (19,7 т/га), биогумуса (27т/га), а также на варианте с гумусовым горизонтом (А)

Таблица 1 – Численность микроорганизмов (млн./г. и тыс./г.) в постмелиорированном лессе

Варианты опыта	Глуби- на взя- тия об-разца, см	МПА, млн/г	КАА, млн/г	Чапек, тыс/г
		лето	лето	лето
1	2	3	4	5
лесс (с1971 г.)	0 – 10 10 – 20 20 - 40	(2.0 ±0.64)х10^5 (4.0 ±0.89)х10^5 (1.9 ±0.62)х10^5	(2.6 ±0.72)х10^4 (2.1 ±0.65)х10^4 (7.85 ±1.25)х10^4	(1.1 ±0.47)х10^3 (1.2 ±0.51)х10^3 (5.0 ±0.32)х10^3
А (с 1971 г.) естественный горизонт тёмно -каштановой почвы (К3 )	0 – 10 10 – 20 20 - 40	(1.5 ±0.55)х10^7 (2.2 ±0.66)х10^6 (1.2 ±0.49)х10^6	(1.6 ±0.56)х10^5 (1.9 ±0.62)х10^5 (3.2 ±0.8)х10^4	(9.0 ±0.42)х10^3 (2.0 ±0.63)х10^4 (1.8 ±0.6)х10^4
лесс + биогумус(27т/г)	0 – 10 10 – 20 20 - 40	(3.3 ±0.81)х10^7 (1.3 ±0.5)х10^7 (3.0 ±0.22)х10^7	(2.0 ±1.42)х10^5 (4.0 ±0.2)х10^5 (1.1 ±0.47)х10^5	(3.0 ±0.42)х10^3 (2.0 ±0.2)х10^4 (1.0 ±0.9)х10^4
лесс+ навоз(16,0т/га)	0 – 10 10 – 20 20 - 40	(2.2 ±0.66) х10^8 (5.0 ±0.9)х10^8 (1.0 ±0.32)х10^8	(1.1 ±0.46)х10^6 (2.0 ±0.35)х10^6 (6.0 ±0.35)х10^5	(1.6 ±0.56)х10^5 (1.0 ±0.9)х10^4 (8.0 ±0.4)х10^4

целинной тёмно - каштановой почвы. Заметно меньшая численность бактерий установлена нами на варианте с лессом, заложенным в 1971 году. По данным Е.Н.Мишустина и В.Т.Емцева [8] по мере углубления количество микроорганизмов снижается и меняется видовое разнообразие. Это связано это с уменьшением количества гумуса в нижележащих слоях почвы, снижением аэрации и т.д. Следующей по численности группой микроорганизмов были актиномицеты. Известно, что они являются важным компонентом почвенной микрофлоры в связи тем, что в процессе жизнедеятельности синтезируют различные биологически активные вещества и являются важным компонентом биоценоза. Наибольшее количество актиномицетов, так же как и бактерий, было отмечено, в постмелиорированном лёссе на варианте последействия навоза (19,7 т/га), численность их достигала 10⁶ клеток на 1 г почвы, что на один порядок меньше, чем в лёссе по последействию биогумуса (27т/га), а также на варианте с гумусовым горизонтом (А) целинной тёмно - каштановой почвы. Наибольшая численность актиномицетов, как и в случае с бактериями, наблюдалась в горизонтах 0 – 10, 10 – 20см, которая закономерно снижалась с глубиной. Среди изучаемых вариантов самая низкая численность актиномицетов установлена на варианте с чистым лёссом, заложенным в 1971году.

Так же как бактерии и актиномицеты мицелиальные грибы играют существенную роль в процессах почвообразования и оказывают существенное влияние на формирование их естественного плодородия. Это связано со способностью их разлагать органические соединения до форм, доступных высшим растениям. Исходя из выше изложенного, изучение численности мицелиальных грибов очень важно для изучения процессов почвообразования на лёссовых породах в процессе их сингенеза. По нашим данным самая высокая численность их (10⁵клеток на 1 г почвы) отмечена в слое 0-10 см на варианте с лёссом по последействию навоза (19,7 т/га). С глубиной их количество уменьшалось на один порядок. На варианте последействия биогумуса (27т/га ) было установлено такое же количество грибов, что и по последействию навоза. Однако численность их с глубиной не уменьшалась. Численность мицелиальных грибов на варианте с гумусовым горизонтом (А) целинной тёмно - каштановой почвы составила 10³ клеток на 1г почвы. Самая низкая численность определяемой группы микроорганизмов была зафиксирована на варианте с чистым лессом, заложенным в 1971году. Среди мицелиальных грибов преобладали виды Penicillius , Aspergillius.

Исходя из результатов наших экспериментальных полевых и лабораторных исследований по изучению микробоценоза лёсса предгорий Заилийского Алатау, оставленного в залежь, после биологической мелиорации видно, что внесение навоза и биогумуса оказало положительное влияние на численность микроорганизмов. На этих вариантах численность бактерий, актиномицетов и мицелиальных грибов в лёссе приближается к варианту с гумусовым горизонтом (А) целинной тёмно-каштановой почвы. Наименьшее количество определяемых микроорганизмов установлено в чистом лёссе, заложенном в 1971 году. По всем вариантам опыта наиболее высокие значения численности бактерий, актиномицетов и мицелиальных грибов отмечены в слое 0-10 см, с глубиной (10-20, 20-40 см) их количество закономерно снижается. Таким образом, полученные экспериментальные материалы свидетельствуют о положительном влиянии приемов биомелиорации и зарастания лёсса естественной растительностью на развитие процессов почвообразования в нём.

Литература :

1. Шарахимбаев Ж. Сравнительное плодородие генетических горизонтов темно-каштановой почвы. Диссерт... к.с.-х.н. А-Ата‚ 1975.

2. Елемесов Ж.Е. Дифференциальное плодородие смеси горизонтов почв предгорий. Диссерт. работа... к.с.-х.н.‚ А-Ата‚ 1980.

3. Тазабеков Т.Т. Повышение плодородия горных и предгорных почв. А-Ата: Кайнар, 1983.

4. Тазабекова Е.Т. Гумус и биологическая активность смесей генетических горизонтов предгорных темно-каштановых почв Заилийского Алатау. Сб. докладов VIII Международн. симпозиума “Доклады о гумусе”. Прага, 1983.

5. Захаров С.А. Плодородие глубоких горизонтов почв Северного Кавказа и Дона. Ростов. Т. 2. в. 4. 1946.

6. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во МГУ, 1987.4с

7. Практикум по микробиологии. Под ред. Егорова Н.С. М.: Изд – во МУ,1976.

8. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М.: Наука. 1975. 106 с.

9. Звягинцев Д.Г. Строение и функционирование комплекса почвенных микроорганизмов.//Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М.: ГЕОС. 1999. с. 101-112.

10. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. М.: Агропромиздат,19879.

11. Аристовская Т.В. Микробиология подзолистых почв. М.-Л.: Наука. 1965.