ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 11, с. 1360-1374
УДК 631.46
БИОЛОГИЯ ПОЧВ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ САПРОТРОФНОГО КОМПЛЕКСА В СОРОВЫХ СОЛОНЧАКАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ*
© 2004 г. В. Б. Дамбаев, Г. Г. Гончиков, Б. Б. Иамсараев
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6
Поступила в редакцию 03.02.2003 г.
Изучено распространение микроорганизмов сапротрофного комплекса в соровых солончаках Забайкалья. Показано, что их численность в солончаках подвержена горизонтальным и вертикальным вариациям. Микробные профили в целом копируют солевые, показывая, что объемы микробных популяций в почвенных горизонтах находятся под контролем доноров и акцепторов электронов. Установлена связь между распределением органического углерода, сульфат-ионов и популяций сульфатредуцирующих бактерий по почвенному профилю.
ВВЕДЕНИЕ
В Забайкалье выделяются две группы солончаков - соровые и луговые [17]. Соровые солончаки занимают относительно большие площади. Они располагаются в плоских бессточных впадинах, периодически заполняющихся поверхностными водами. Продолжительность озерного развития ландшафта может быть разной - от нескольких месяцев до нескольких десятков и более лет. В солевом составе ранних соров преобладают хлориды и сульфаты, более поздних - карбонаты.
Соровые и луговые солончаки привлекают к себе пристальное внимание. По мнению Заварзи-на [7], эпиконтинентальные содовые озера - это модели древнейших водоемов, где могло возникнуть биоразнообразие жизни. Соленые озера Забайкалья чрезвычайно богаты биологическим разнообразием [8]. Водные и донные сообщества микроорганизмов этих озер осуществляют замкнутые циклы превращения элементов, моделируя древние микробные сообщества. Из конечных этапов анаэробной деструкции органического вещества в них преобладает сульфатредукция [3, 6].
Кроме того, щелочные биотопы служат источниками алкалофильных и галоалкалофиль-ных микроорганизмов, имеющих большой биотехнологический потенциал [5, 26]. Солончаковые почвы, связанные с генезисом степных озер, также привлекательны для микробной биотехнологии. Джори с соавт. [25] сообщают, что щелочные почвы богаты бактериями, солюбилизирую-щими природные фосфаты.
Можно полагать, что протекающие в сорах биогеохимические процессы как на озерной, так
и неозерной стадиях, включая образование со-
*
Работа выполнена при поддержке РФФИ грант < 01-0448031.
лончаков, имеют схожие черты. Вместе с тем, периодическая смена водной и неводной фаз, высокой, или, наоборот, слабой аэрированности почв, растительные сукцессии, и т. д. могут придать этим экосистемам существенную специфику. Применительно к соровым солончакам Забайкалья данные вопросы малоизучены.
Целью нашего исследования было определение численности и распространения микроорганизмов-деструкторов органического вещества в соровых солончаках Забайкалья. С этой целью изучены приозерные солончаки и лугово-солон-чаковые почвы Баргузинской котловины (Северное Забайкалье), а также Селенгинского средне-горья (Южное Забайкалье). Для получения более достоверной картины исследуемые образцы отбирались по генетическим горизонтам почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования были соры Баргузинской котловины - "оз. Соленое", "оз. Нухэ-Нур", и Селенгинского среднегорья - "оз. Сульфатное", "оз. Оронгойское Белое", "оз. Верхнее Белое" [3, 6]. Растениями-индикаторами засоления почв в Северном Забайкалье были сведа, полевица монгольская, бескильница Гаупта. В сорах Южного Забайкалья - сведа, соссюрея горькуша, полынь узколистная, ползунок русский, солерос европейский, чий блестящий, ирис двучешуйча-тый, селитрянка сибирская. Проективное покрытие в сорах Северного Забайкалья достигало 4050%, Южного - 80-100%. Средний укос трав был равен, соответственно, 0.192 и 0.247 кг/м2.
Исследования проведены в 2000-2001 гг. совместно с Почвенным институтом им. В. В. Докучаева РАСХН. Выбраны 6 соров, образующих меридиональную мегатрансекту в направление
Северное - Южное Забайкалье протяженностью около 700 км.
Самым северным был сор "оз. Сага-Нур" (54°1'2" с. ш., 110°1'2" в.д.). Ключевой участок 4-01Б заложен в 2 км к югу от этого сора у небольшого озерка Нухэ-Нур. Вода в озерке соленая, мылится, пахнет содой. Солеустойчивая растительность - сведа, полынь узколистная, бескиль-ница Гаупта. Почва: луговая солончаковая. Следующим был сор "оз. Соленое", расположенный южнее между селами Душелан и Суво (разр. 1-01Б). Берег пересыхающего озерка рядом с оз. Соленое. На поверхности белые выпоты солей. Растительность изреженная. Растения-индикаторы засоления - сведа и полевица монгольская. Вскипает от HCl по всему профилю. Почва: луго-во-болотный солончак. В 50 м к югу (выше склона на гривке) заложен ключевой участок незасоленной почвы 2-01Б. Растительность более богата видами (свыше 10) и более степная. Проективное покрытие - 100%. Почва: лугово-каштановая.
Южная часть трансекты представлена 4 сора-ми, расположенными по левобережью р. Селенги. В Иволгинской котловине заложен ключевой участок 5-01И в 1 км к югу от Иволгинского дацана на бывших полях орошения. Поверхность заболочена. Проективное покрытие 100%. Солеин-дикаторы - ползунок русский, полевица монгольская, сюссюрея горькуша. Почва: лугово-каштановая солончаковая. Соры "оз. Сульфатное" и "оз. Оронгойское Белое" расположены восточнее г. Гусиноозерска на расстоянии 14 и 50 км. На соре "оз. Оронгойское Белое" заложены 3 ключевых участка. Первый участок 1С заложен на нижней залуженной кромке северо-восточной оконечности приозерной террасы. Растения-доминанты: чий блестящий, искерес злаковидный, одуванчик китайский, астрагал приподнимающийся, полынь Адамса, зорька сибирская, сведа стелющаяся, марь. Почва: приозерный солончак. Второй участок 2С расположен в 10 м выше по склону террасы. На поверхности белые выпоты солей. Почва: приозерный солончак. Третий участок 3С расположен в верхней части террасы. На поверхности белые выпоты солей. Почва: приозерный солончак. Участок 6-01Г заложен у юго-восточной оконечности оз. Сульфатное в 30 м от уреза воды на солончаковом пятне с изреженной растительностью. Растения-индикаторы засоления: сведа, соссюрея горькуша, солерос европейский, чий блестящий, ирис двучешуйчатый, селитрянка сибирская. Кочкар-ный микрорельеф. Почва: приозерный солончак (лугово-болотный). Самый южный сор (50°8'2" с. ш., 104°3'3" в.д.) - "оз. Верхнее Белое". Участок 7-01Б заложен в приозерном понижении в 50 м от берега озера у села Белоозерск, в зоне ирисов. Из солеиндикаторов растут сведа, полынь узколист-
ная, бескильница Гаупта, ползунок русский, ирис двучешуйчатый. Почва: приозерный солончак.
Пробы почв, ила и воды для микробиологического исследования отбирали асептически в стерильную посуду. До проведения анализов пробы хранили в темноте при + 4°С. Для химических анализов из образцов удаляли корневые остатки, просеивали через сито 2 мм, и готовили усредненную пробу.
Непосредственно на месте отбора проб измеряли температуру озерной и грунтовой вод, рН, окислительно-восстановительный потенциал (Eh) и степень минерализации. Измерение температуры проводили сенсорным электротермометром Prima (Португалия), рН - потенциометрически с помощью портативного рН-метра (рНер2, Португалия), окислительно-восстановительного потенциала -портативным измерителем редокс-потенциала ORP (Португалия), минерализацию воды - портативным тестером-кондуктометром TDS-4 ^инга-
пур).
Содержание растворенного кислорода определяли по методу Винклера [1]; концентрацию углекислоты и гидрокарбонатов в водной вытяжке -титриметрическим, сульфатов - турбидиметри-ческим методами [1, 9, 12, 20]; концентрацию хлорид-ионов - по методу Мора [4]; содержание обменных катионов Ca2+ и Mg2+ - трилонометричес-ким, K+ и Na+ - пламеннофотометрическим методами [2]; органический углерод в иле, воде и почве - методом мокрого сжигания по Тюрину [2, 11, 16].
Для количественного определения микроорганизмов использовали стандартные методики [13]. Все эксперименты проводились при температуре 28-30°С, в трех повторностях. Численность исследуемых микроорганизмов определяли, используя 10-кратные последовательные разведения исходной почвенной суспензии. Из каждого разведения отбирали аликвоты по 0.5 см3, и вносили в пробирки с соответствующей жидкой средой (4.5 см3) для аэробов и по 1.0 см3 в жидкую среду (9.0 см3) для анаэробов. Аэробные бактерии культивировали в пробирках, заполненных на одну треть средой и закрытых ватно-марлевой пробкой. Культивирование анаэробов проводили в пробирках, заполненных средой доверху и закрытых резиновой пробкой. Развитие аммонифи-каторов наблюдали по помутнению среды. Развитие целлюлолитиков учитывали визуально по разложению фильтровальной бумаги [9].
Культивирование аэробных и анаэробных ам-монификаторов, амилолитиков и целлюлолитиков, использующих в качестве источника углерода и энергии, соответственно - белок, крахмал и целлюлозу, проводили на жидкой (для аммони-фикаторов и целлюлолитиков) и агаризованной средах Пфеннига с добавлением 1.5% пептона,
Таблица 1. Содержание органического вещества и рН водных вытяжек (1 : 5) соровых солончаков Забайкалья
Ключевые участки* Глубина взятия образцов, см С орг, % рН водный Ключевые участки Глубина взятия образцов, см С орг,% рН водный
Баргузинская котловина 41-49 0.68 10.3
Сор "оз. Нухэ-Нур" 49-61 0.38 10.1
4-01Б 0-19 0.65 8.66 61-84 0.50 9.9
19-28 0.63 8.23 84-100 0.42 9.7
28-42 0.60 8.07 2С 0-12 1.12 8.4
42-61 0.21 7.44 12-46 1.05 9.7
61-95 0.17 7.67 46-55 0.29 10.1
Сор "оз. Соленое" 55-74 0.31 9.8
1-01Б 0-0.5 0.20 10.16 74-90 0.41 9.6
0.5-5 0.28 9.27 3С 0-9 1.54 8.4
5-20 0.25 8.48 9-20 1.0 8.5
20-39 0.12 8.24 20-52 0.69 10.4
39-94 0.04 7.98 52-62 0.22 10.2
2-01Б 0-30 0.84 7.42 62-76 0.54 8.8
30-50 0.32 7.01 76-100 0.59 8.2
50-112 0.16 7.80 Сор "оз. Сульфатное"
Селенгинское среднегорье 6-01Г 0-5 2.68 8.08
Иволгинская котловина 5-17 1.97 8.81
5-01И 0-7 0.87 8.20 17-36 1.47 7.85
7-14 1.27 8.27 36-92 1.10 7.78
14-26 0.71 8.34 Сор "оз. Вер
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.