микробиологическая диагностика почв хвойных лесов

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ПОЧВ ХВОЙНЫХ
ЛЕСОВ СЕВЕРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ АНТРОПОГЕННЫХ
ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Тезисы Всероссийского совещания «Антропогенное воздействие на
природу Севера и его экологические последствия» 1998 г.
Загуральская Л.М.
Институт леса Карельского НЦ РАН, ул..Пушкинская, 11, Петрозаводск, 185610,
До настоящего времени практически не разработаны методы микробиологической
диагностики почв в условиях антропогенного воздействия. Отсутствуют четкие принципы
диагностики биологических свойств почвы и система биотестов для диагностики и
индикации почвенных процессов. Нами сделана попытка микробиологической
диагностики почв хвойных лесов Карелии и Мурманской области. В работе оцениваются
негативные последствия сплошных механизированных рубок и аэротехногенных эмиссий
на состояние педосферы.
Сплошная рубка древостоя осуществлялась в сосняке воронично-брусничном
многооперационной машиной ЛП-17, вызвавшей деформацию и частичное сдирание
почвенного покрова. В деформированных почвах (подстилка перемешана) изменился
состав биоредуцентов, снизился коэффициент биологической минерализации
органического вещества. На минерализованных участках вырубки трофический состав
микроорганизмов по отношению к контролю уменьшился в 5-25 раз. Дестабилизация
микробного сообщества коснулась только снижения численности отдельных компонент
без потери крупных таксонов и групп. Буквенно-числовая формула (включает начальные
буквы трофической группы и цифры, оценивающие уровень их численности в баллах) Ам 3
Ум4 Олт4 Ак4 Цр1 М3 в ненарушенном насаждении на варианте “минерализованная
поверхность” приобрела вид Ам2 Ум2 Олт2 Ак1 Цр1 М1 , характерный для процесса
подзолообразования. Но здесь складывается относительно благоприятный азотный режим
благодаря высокой скорости ферментативного расщепления и мобилизации
азотсодержащих соединений. Достоверность выбранных параметров и оценки уровня
антропогенной нагрузки проверена с помощью показателей обобщенной и
индивидуальной желательностей (Максимов, 1977). Сопоставление оценок желательности
для микроорганизмов и ферментов в естественном и нарушенном насаждениях
показывает, что изменение всей шкалы на 60-80% (“минерализованная поверхность”)
является свидетельством существенного сдвига в нормальном функционировании
экосистемы и невозможности быстрого возврата в исходное состояние.
Влияние промышленных выбросов на биологические свойства почв изучалось в
окрестностях Костомукшского ГОКа (сосняки черничные) и медно-никелевого комбината
“Североникель” (сосняки лишайниковые). В течение первых лет работы комбината
зафиксирован устойчивый позитивный характер ответной реакции комплекса
прокариотов, численность которых значительно превосходила природные флуктуации. Но
уже через 5 лет началась внутрикомпонентная перегруппировка трофического состава,
произошло упрощение структуры с преимущественным развитием морфологически
однообразных форм микроорганизмов. Состояние микробного сообщества и ферментных
систем лесных подстилок в зоне интенсивного загрязнения оценивается показателями
обобщенной и индивидуальной желательностей как отличное (5 км) и хорошее (0,5 км),
что согласуется с показателями концентрации тяжелых металлов (Лазарева и др., 1992) и
свидетельствует о благополучии экосистемы.
При хроническом загрязнении почв и большом накоплении техногенных продуктов за
длительный период действия комбината “Североникель” реакция микробного сообщества
идет по типу “зона репрессии” и охватывает преимущественно лесные подстилки. При
удалении на 10 и 30 км от источника выбросов микронаселение подстилочного яруса
уменьшается в 20-300 раз по сравнению с фоном, общая желательность микробного пула
оказывается совершенно неприемлемой при переводе в оценочные баллы. Желательность
состояния ферментных систем характеризует его как плохое и удовлетворительное.
Функциональные отклики на техногенное возмущение почв свидетельствуют, что
микробное сообщество не утратило способности к деструкции и трансформации
растительного вещества.
Таким образом, изучение негативных последствий разных уровней загрязнения почв на
структуру микробных комплексов выявило целесообразность использования в качестве
биотестов неспецифических реакций их численности, состава и активности, Ранние
стадии накопления тяжелых металлов диагностируются стимуляцией микробиоты с
одновременной перегруппировкой ее состава. При хроническом загрязнении рассмотрены
показатели резкого падения численности микроорганизмов, перераспределения
трофических групп по степени доминирования и снижения активности ферментов
азотного обмена. Адекватные показатели получены с помощью балльной шкалы оценок
желательности.