научная статья по теме МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДКУРГАННЫХ ПАЛЕОПОЧВ ПУСТЫННО-СТЕПНОЙ ЗОНЫ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДКУРГАННЫХ ПАЛЕОПОЧВ ПУСТЫННО-СТЕПНОЙ ЗОНЫ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ»

ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 7, с. 853-859

БИОЛОГИЯ ^^^^^^^^^^^^^^ ПОЧВ

УДК 631.46:631.48:930.26

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДКУРГАННЫХ ПАЛЕОПОЧВ ПУСТЫННО-СТЕПНОЙ ЗОНЫ ВОЛГО-ДОНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ*

© 2004 г. Т. С. Демкина, А. В. Борисов, В. А. Демкин

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, 142290, Пущино Московской обл., ул. Институтская, 2 Поступила в редакцию 28.01.2003 г.

Проведены микробиологические исследования палеопочв, погребенных под курганными насыпями в эпохи бронзы и раннего железа (5000-1600 лет назад), и современной светло-каштановой почвы. Установлено, что микробная биомасса в разновозрастных погребенных почвах колеблется от 20 до 42, а в современной почве составляет 59 мкг С-С02/г. Эколого-трофическая структура микробных сообществ в почвах разных исторических эпох заметно изменялась. Доля микроорганизмов, использующих элементы питания из рассеянного состояния, колебалась в пределах 21-58%, минерализующих гумус - 18-36%, использующих растительные остатки - 23-61%. На основе микробиологических и морфолого-химических данных установлено, что конец IV тыс. до н.э. и IV в. н.э. характеризовались повышенной атмосферной увлажненностью, а в первой четверти II тыс. до н.э. аридные условия почвообразования сменились более гумидными.

ВВЕДЕНИЕ

Почвенные микроорганизмы являются неотъемлемой составной частью почвы. Практически все процессы, протекающие в ней, в той или иной степени связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов. Поэтому характеристика микробного сообщества относится к числу важнейших диагностических показателей, отражающих условия почвообразования. Палеопочвы, в зависимости от степени консервации, сохраняют ряд свойств с момента погребения [3], а, следовательно, это должно быть отражено в соответствующих параметрах их микробного сообщества. Более того, на основании величин микробиологических параметров можно судить о палеоэкологической ситуации в ту или иную историческую эпоху, что было нами показано на примере изученных под-курганных палеопочв, погребенных в IV в. н.э. [4]. В последнее время в литературе появились данные, свидетельствующие о сохранении диагностических свойств микробных сообществ почв археологических памятников. В частности, установлено [6], что комплекс микроскопических грибов культурных слоев древнерусских поселений ГХ-Х! вв. н.э. по сравнению с фоновым почвами обладает большим видовым и морфологическим разнообразием и имеет определенное сходство с современными городскими почвами. По мнению авторов, это дает возможность использовать микологические характеристики с целью биодиаг-

*

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты < 01-0448531, < 03-04-48135), ФЦНТП (тема 10), Программы

фундаментальных исследований < 13 Президиума РАН.

ностики культурных слоев древних поселений. Дальнейшая разработка рассмотренных проблем диктует необходимость микробиологического изучения палеопочв не только отдельных хроно-срезов, но и хронорядов палеопочв археологических памятников.

Поэтому целью данной работы было сравнительное комплексное изучение состояния микробных сообществ разновозрастных подкур-ганных палеопочв для характеристики динамики палеоэкологических условий пустынно-степной зоны Волго-Донского междуречья за последние 5000 лет.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на территории Волго-Донского междуречья в северной части Ергенинской возвышенности. Климат района умеренно континентальный. Количество атмосферных осадков в среднем составляет 300 мм/год, среднегодовая температура +8°С. Абсолютные отметки поверхности 90-130 м. Хорошо развит микрорельеф бугоркового типа с бутанами жи-вотных-землероев. Почвообразующими породами являются лессовидные карбонатные суглинки. В почвенно-географическом отношении район входит в зону пустынных степей. Современный почвенный покров представлен комплексом светло-каштановых почв и солонцов.

Исследованные курганные могильники расположены у с. Абганерово, которое находится в 80 км к юго-западу от г. Волгограда. Они приуро-

чены к типичным для региона балочно-речным водоразделам в верховьях бассейна р. Есаулов-ский Аксай (левый приток Дона). Объектами изучения послужили разновозрастные палеопоч-вы, погребенные под курганными насыпями, а также современная фоновая светло-каштановая почва, находившиеся в одинаковых литолого-гео-морфологических условиях. Раскопки археологических памятников проводились экспедицией Волгоградского государственного университета под руководством А.Н. Дьяченко. Время сооружения курганов относится к четырем культурно-хронологическим этапам бронзового и раннеже-лезного веков. Археологические памятники расположены на пастбищных участках с естественным растительным покровом. Доминирует по-лынно-типчаковая ассоциация, проективное покрытие 30-40%. Коротко остановимся на характеристике исследованных археологических объектов.

Эпоха бронзы представлена курганами ямной (рубеж IV-III тыс. до н.э.) и катакомбной (XIX-XVII вв. до н.э.) культур. Высота курганных насыпей, перекрывающих древние почвы, составляет соответственно 105 и 80 см. Особенности морфологических и химических свойств палеопочвы ям-ного времени (разр. Д-463) дают основания отнести ее к каштановой несолонцеватой солончако-ватой (К2ск). Под насыпью катакомбного кургана погребена светло-каштановая солонцеватая солончаковатая почва (К1сн, ск). Исследованные курганы эпохи раннего железа датируются второй половиной III - началом IV вв. н.э. и IV в. н.э. Они сооружались носителями поздне-сарматской культуры с временным интервалом не более 100 лет. Высока насыпей около 50 и 70 см соответственно. Под более ранним памятником (разр. Д-452) погребена светло-каштановая солонцеватая солончаковатая почва. Палео-почва IV в. н.э. (разр. Д-456) относится к светло-каштановой солонцеватой глубокосолончакова-той (К1сн, гск). В качестве фоновой изучена современная светло-каштановая солонцеватая глу-бокосолончаковатая почва, разр. (Д-449) которой заложен в непосредственной близости от курганов на типичном участке водораздельной поверхности с естественным растительным покровом (полынно-типчаковая ассоциация).

Проведено полевое морфоло-генетическое изучение разновозрастных профилей подкурган-ных и современной почв. В отобранных образцах определяли гранулометрический состав, содержание гумуса, карбонатов, легкорастворимых солей, гипса и др.

Отбор образцов на микробиологические анализы проводили по генетическим горизонтам с соблюдением условий стерильности. Перед проведением анализов почвенные образцы просеива-

ли через сито с диаметром ячеек 3 мм для удаления корней и усредняли. Измеряли следующие параметры:

1.Скорость базалъного дыхания почвы (V ба-зал.). Навеску почвы 2 г помещали в стеклянный флакон вместимостью 15 мл и инкубировали 1.5 ч при 22°С; затем флаконы проветривали. После этого почвенные пробы увлажняли до 60-65% ПВ, флаконы герметично закрывали и инкубировали 6-8 часов при 22°С. Концентрацию выделившегося из почвы С02 определяли на газовом хроматографе СИгош-5 с катарометром в качестве детектора [1]. Скорость базального дыхания рассчитывали в мкг С-С02/г почвы/ч.

2. Углерод микробной биомассы рассчитывали по скорости субстрат-индуцированного дыхания с использованием коэффициента пересчета 40.04 [9]. Скорость субстрат-индуцированного дыхания определяли аналогично Vбазал., только почвенные пробы увлажняли раствором глюкозы из расчета 10 мг глюкозы/г почвы и инкубировали флаконы 3-4 ч [1].

3. Численность микроорганизмов разных трофических групп определяли на богатой органической среде (БС), содержащей в 1000 мл водопроводной воды: 3 г сухого питательного агара, 3 г пептона, 1 г триптона, 1 г дрожжевого экстракта, 1 г глюкозы и 20 г агар-агара [2], почвенном агаре (ПА) и нитритном агаре (НА) [8] чашечным методом по общепринятой методике [5].

4. Количество грибных колониеобразующих единиц (КОЕ) подсчитывали на агаризованной среде Чапека с добавлением молочной кислоты.

Рассчитывали коэффициенты: С микр/С орг; БС/НА; индекс олиготрофности по Никитину [7] -ПА/БС * 100.

Статистический анализ экспериментальных микробиологических данных проводили в рамках программы СОИОЯК [10]. Достоверность различий по вариантам определяли на 5%-ном уровне значимости с помощью теста Дункана однофак-торного анализа AN0VA.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Морфологические и химические свойства подкурганных и современной почв

Эпоха ранней бронзы, ямная культура (рубеж ГУ-111 тыс. до н.э.).

Исследованная палеопочва этого времени относится к каштановой несолонцеватой солонча-коватой (табл. 1). Ее характерными признаками являются: темная окраска верхних горизонтов, сравнительно высокая гумусированность, отсутствие солонцеватости, значительные запасы легкорастворимых солей и гипса, близкое залегание к поверхности их аккумуляций, слабая текстурная

Таблица 1. Некоторые свойства исследованных почв

Мощность гумусового горизонта А1 + В1, см Содержание гумуса в гумусовом горизонте, % Глубина залегания (а, см) и средневзвешенное содержание в слое 0-2 м (•, %) см А1 U к

Хроносрезы, почвы легкорастворимых солей гипса карбонатов Глубина вскипания, Отношени содержани глины гор В1/гор

а • а • а •

Рубеж ГУ-ГГГ тыс. до н.э., К2ск 27 0.4-0.6 60 1.4 60 0.8 27 8.4 20 1.0

ХГХ-ХУГГ вв. до н.э., К1сн, ск 24 0.3-0.5 65 1.1 95 1.7 24 9.2 20 1.9

Вторая половина ГГГ - начало ГУ вв. н.э., К1сн, ск 26 0.9 70 1.2 80 2.0 26 9.4 25 1.2

ГУ в. н.э., К1сн, гск 26 0.8-1.0 95 1.0 95 1.4 35 10.7 27 1.4

Современность, К1сн, гск 20 2.2-2.5 85 1.0 85 1.4 30 9.9 25 1.6

дифференциация профиля, хорошая оформлен-ность карбонатного горизонта, обильная и крупная белоглазка.

Эпоха средней бронзы, катакомбная культура (XIX-XVII вв. до н.э.).

Свойства светло-каштановой солонцеватой солончаковатой палеопочвы катакомбного времени существенно отличаются от ямной. Прежде всего, это касается появления признаков солонце-ватости на фоне несколько меньшей засоленности. Резко усилилась степень текстурной дифференциации. Запасы гипса в слое 0-2 м возросли вдвое (табл. 1). Усилилась щелочно

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком