Остров Ольхон находится на юге Иркутской области, является частью Байкальской рифтовой зоны и самым крупным островом оз. Байкал. Длина составляет около 72 км, ширина – 15 км, площадь – 730 км2. По почвенно-географическому районированию территория относится к горно-котловинной провинции Приольхонья и Станового нагорья, низкогорного округа о. Ольхон (рисунок). В геологическом строении принимают участие глубокометаморфизованные породы архея-протерозоя, рыхлые отложения сложены делювиальными, пролювиальными отложениями. Почвообразующие породы представлены в основном продуктами выветривания метаморфических и изверженных пород: граниты, диориты, кварц-порфириты, фрагментарно – пестрые кайнозойские отложения, сложенные зелеными озерными глинами и светло-серыми песками [5]. В рельефе широко встречаются эрозионные формы.
Район исследования (А – Иркутская область, Б – о. Ольхон, В – оз. Шара-Нур)
Климат резко-континентальный, значительно смягчается действием оз. Байкал. Ольхон относится к территории с недостаточным увлажнением с умеренно холодной малоснежной зимой и жарким летом, количество атмосферных осадков не более 250 мм в год, суммарная солнечная радиация 4400-4700 МДж/м2 в год. Ветра бывают часто, в среднем 150 дней в году, их скорость достигает 15 м/с. Преобладающее направление ветров северо-западное [1].
Основная часть солоноватых и соленых озер Байкальской Сибири располагается в контурах мезо-кайнозойских впадин [3]. Большинство из них невелики по размерам и существенно меняют свою площадь не только по годам, но и по сезонам.
Озеро Шара-Нур расположено на о. Ольхон на высоте 750 м над у. м., имеет площадь 13,8 га. Это самое большое озеро острова, которое содержит в воде соли, в том числе гидрокарбонат натрия [6]. Сумма главных ионов в воде варьирует в зависимости от сезона от 1,35 до 1,90 г/л. На состав и степень минерализации солоноватых и соленых озер Байкальской Сибири, в том числе и оз. Шара-Нур, оказывает влияние разный состав питающих их подземных вод, а также сезонные процессы эвапорации и криогенеза [8].
В настоящее время в Приольхонье и на о. Ольхон отмечается уменьшение площади минеральных озер. При высыхании озер происходит образование засоленных почв – солончаков, которые обладают неблагоприятными физическими и химическими свойствами. В результате процесса импульверизации соли переносятся на значительное расстояние от источника образования и засоляют почвы. Преобладающими почвами являются каштановые и горно-каштановые, среди которых встречаются солончаки [4, 6].
Важную роль в почвообразовании играют микроорганизмы. Однако микробиоценозы почв около оз. Шара-Нур не изучались, хотя эта информация необходима для понимания тенденций в почвообразовательном процессе околоводных экосистем минеральных озер. Результаты изучения почвенной микрофлоры позволяют судить об адаптации организмов к экстремальным условиям среды. Последнее предполагает выделение устойчивых природных штаммов с целью дальнейшего их исследования в области биоприложений [9, 10].
Объекты и методы
В работе приводятся результаты физико-химических и микробиологических анализов поверхностных горизонтов почв, как наиболее быстро реагирующих на антропогенную нагрузку. Отбор почвенных образцов проводился в трансект-катене согласно общепринятым в почвоведении методам: с поверхности до почвообразующей породы, либо до появления грунтовых вод. В настоящий момент дно оз. Шара-Нур пересохло, что связано с периодом минимального количества осадков за летний период. Однако в другие годы озеро наполнено мутной водой.
Определение электропроводности почвенного раствора и рН почв осуществлялось в полевых условиях с использованием прибора фирмы HANNA.
Микробиологические исследования включали выявление автотрофной и гетеротрофной микрофлоры почв. Диагностика видового состава почвенных микроводорослей проведена по общепринятым в почвенной альгологии методам, с использованием отечественных и зарубежных определителей. Для выращивания водорослей применялась жидкая питательная среда Бристоль в модификации Голлербаха [2].
Изучение микробиоценоза почв предусматривало определение нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий, свободноживущих аэробных и анаэробных азотфиксирующих бактерий. С целью обнаружения различных групп микроорганизмов использовали элективные питательные среды [7].
Результаты исследования почв
Электропроводность почв, которая указывает на общее содержанием минеральных веществ, изменяется в пределах от 0,1 до 10 ppt. Наибольшая электропроводность отмечается на дне оз. Шара-Нур, что характерно для минеральных озер (таблица). Кислотность почв верхних горизонтов колеблется от слабокислого до сильнощелочного (6,2 до 9,9). Такие результаты связаны со специфическими условиями почвообразования на данной территории. В процессе почвообразования принимают участие сульфиды железа, благодаря которым рН становится более кислым. Легкорастворимые соли, в том числе сода, способствуют подщелачиванию почв и воды в озере, что придает им высокие значения (9,9).
Результаты полевых исследований почв
|
Разрез, № |
Глубина, см |
Электропроводность, ррt |
pH |
Гумус, % |
|
1 |
1-4 |
10 |
6,2 |
29,15 |
|
2 |
0-7 |
0,3 |
8,1 |
39,81 |
|
3 |
0-6 |
0,1 |
8,6 |
9,50 |
|
4 |
0-8 |
Не опр. |
Не опр. |
2,33 |
|
5 |
0-10 |
1,0 |
9,9 |
6,18 |
|
6 |
0-15 |
Не опр. |
Не опр. |
17,56 |
Содержание органического вещества варьирует в широких пределах от 2,33 % до 39,81 %. Однако, следует отметить, что содержание гумуса выше 15 % указывает на присутствие перегноя, сапропеля, либо органических остатков, разложенных в разной степени, что в свою очередь не является гумусом. Таким образом, на дне озера и части, прилегающей к берегу, содержание органики наибольшее. В данном случае это связано с отложением донного ила – сапропеля [6]. В разрезах 3, 4, 5 содержание гумуса характерно для зональных почв. Наименьшее количество гумуса – 2,33 % отмечено в разрезе 4. Это соответствует содержанию гумуса в дерново-подзолистых и серых лесных почвах.
Разрез № 1 заложен на дне озера Шара-Нур. Растительность отсутствует. Координаты: N 53є 105' 34"; E 107є 255 '07"; высота над у. м. 750 м.
0–0,5 см – солевая корка, светло-серая, белесоватая, плотная, вскипает от HCl.
1–4 см – темно-бурый, влажный, комковато-порошистый, рыхлый, от тяжелого суглинка до глины, включение единичных корней, новообразований не выявлено, вскипает бурно, характер перехода ясный по цвету, карманный.
Разрез № 2 заложен на приозерном понижении озера Шара-Нур. Растительность: разнотравно-осоково-мятликовый луг; во флоре: мятлик луговой, вострец китайский; горец, осока твердоватая. Координаты: N 53 105'53"; E 107 253'07"; высота над у. м. 746 м.
0–7 (10) см – буроватый, плотный, свежий, порошистый, легкий суглинок, обильные включения корней, в нижней части горизонта встречаются гравелиты, граница перехода четкая по цвету и плотности, характер перехода неровный, мелкокарманистый.
Разрез № 3 заложен в межгорном понижении оз. Шара-Нур: бугристо-западинный микрорельеф. Растительность: лапчатково-осоковый луг. Во флоре: горошек мышиный, кровохлебка лекарственная, жабник полевой, лапчатка гусиная, лапчатка поднимающаяся, полынь, осока; мятлик луговой, пырей ползучий. Координаты: N 53 106'18"; E 107 252'11"; высота над у. м. 748 м.
0–6 см – Буровато-темно-серый, уплотнен, влажный, порошисто-комковатый, легкий суглинок, включения: обильно корни растений, гравелиты, переход постепенный, вскипает.
Разрез № 4 заложен на склоне межгорного понижения озера Шара-Нур, ровная поверхность.
Растительность: остепненный сосняк холодно-полынно-ковыльный. Во флоре: ковыль Крылова, житняк гребенчатый, змеевка растопыренная, вострец китайский, лапчатка поднимающаяся, вероника седая, гониолимон красивый, гвоздика разноцветная, подмаренник настоящий, астра альпийская, полынь холодная. Координаты: N 53 110'69"; E 107 247'02"; высота над у. м. 766 м.
0–8 см – Буровато темно-серый, рыхлый, сухой, пылевато-слабокомковатый, средний суглинок – легкий суглинок, обильные включения обильные корней растений, встречаются гравелиты, характер перехода резкий по цвету, плотности и грансоставу, граница перехода волнистая, не вскипает.
Разрез № 5 заложен в межгорном понижении, на приозерной возвышенности с южной стороны оз. Шара-Нур, поверхность ровная.
Растительность: горцово-мятликовый луг. Во флоре: мятлик луговой, пырей ползучий, тонконог, горец. Координаты: N 53є103'60; E 107є258'80; высота над у. м. 752 м.
0–10 см – Буровато темно-серый, рыхлый, сухой, пылевато-слабокомковатый, средний-легкий суглинок, вскипает, включения: обильные корни, гравелиты, переход резкий по цвету, плотности и грансоставу, граница волнистая.
Разрез № 6 заложен в межгорном понижении, на приозерной возвышенности с южной стороны оз. Шара-Нур, ровная поверхность.
Растительность: вострецово-володушково-козелецелистная степь. Во флоре: термопсис ланцетный, вострец китайский, тонконог, змеевка растопыренная, володушка козелецелистная, вероника седая, гониолимон красивый, астра альпийская, лапчатка пижмолистная, полынь холодная. Координаты: N 53 102'73"; E 107 260'35"; высота над у. м. 746 м.
0–15 см – Темно-серый, рыхлый, свежий, структура слабо комковатая, легкий-средний суглинок, не вскипает, густо переплетен корнами, новообразования не выявлены, переход резкий по цвету, плотности, граница перехода неровная, затечная.
Результаты исследования автотрофной микрофлоры (альгофлоры)
На данный момент в накопительных культурах из поверхностных горизонтов шести почвенных разрезов отмечено 17 видов водорослей, относящихся к трем отделам. Из них отдел Cyanobacteria включает четыре вида прокариотических фотосинтезирующих, азотфиксирующих организмов. Так, Trichormus variabilis (Kьtz. ex Born. et Flah.) Kom. et Anagn. отмечен для четырех образцов, при этом в массе развивается в образце № 5 с щелочным рН=9,9 и низким содержанием гумуса. Доминирование этого вида в щелочных почвах свойственно данной группе организмов. В целом альгоценоз образца отличается большим видовым разнообразием (9 видов) и представлен видами из трех отделов. Отделы Bacillariophyta (2 вида) и Chlorophyta (10 видов) представлены эукариотическими водорослями. Наименьшее число (2) видов отмечено для образца разреза № 1, заложенного на дне пересохшего озера, с кислым значением рН=6,6. В нем развиваются зеленые одноклеточные водоросли, рост незначителен. Для образца № 4, отобранного из остепненного сосняка, отмечено преобладание в массе Tetracystis pampae Brown et Bold, такое доминирование зеленых водорослей свойственно лесным почвам.
Результаты исследования гетеротрофной микрофлоры
При посеве на ГРМ-агар учитывали количество выросших бактериальных колоний и их культуральные свойства по стандартным признакам [7]. В общей сложности выявлено 33 морфотипа колоний, установлена их специфичность для различных почвенных образцов. Микроскопические грибы не выявлены.
При микроскопировании регистрировали количество бактериальных клеток в пяти полях зрения и их морфологию. Диагностировали только палочковидные клетки, среди которых были и отдельные клетки и их цепочки. Незначительное количество подвижных (жгутиковых) бактерий обнаружено в образце № 2. Наибольшая доля Г--бактерий обнаружена в образце 5 и более 50 % - в 1, 3 и 6 образцах почвы. В пробах 2 и 4 преобладали Г+-бактерии. Во всех почвенных образцах были обнаружены и споро- и капсулообразующие бактерии, но наиболее богаты ими образцы № 5 и 1, 4 соответственно.
Нитрифицирующие бактерии определяли на среде Виноградского по качественным реакциям: окрашиванию среды после трехнедельного культивирования при обнаружении нитритов и нитратов в первую и вторую фазы. Результаты качественных реакций отмечались знаками «+» – есть изменения, «-» – нет изменений. Степень интенсивности протекания реакций обозначали как «+», «++» или «+++». В фазу I наибольшее количество нитритов обнаружено в точках № 1–3, а количество нитратов во всех точках одинаково и слабо выражено. В фазу II во всех образцах отмечается активная реакция на нитриты («+++»); нитраты также обнаружены во всех пробах, но в меньшей концентрации, за исключением реакций в точках № 1, 3 и 6. Среди нитрифицирующих бактерий преобладали микрококки и одиночные палочковидные формы.
Присутствие денитрифицирующих бактерий фиксировали через семь суток выращивания на селективной среде по качественной реакции с дифениламином, которая выражалась газовыделением. Во всех образцах была обнаружена эта группа микроорганизмов, представленная в основном микрококками и отдельными палочковидными формами.
При исследовании свободноживущих аэробных азотфиксирующих бактерий, образующих на среде Эшби слизистые колонии, и их способности к капсулообразованию, обнаружено 7 типов слизистых колоний. Наибольшее количество капсулообразующих бактерий зафиксировано в образце № 3, а наименьшее – в точке № 1.
Свободноживущие анаэробные азотфиксирующие бактерии определялись по газообразованию и запаху масляной кислоты. Эта группа бактерий демонстрировала свое присутствие во всех пробах активным проявлением реакций. Установлено, что бактерии, выявленные в опыте, относились к спорообразующим микроорганизмам: в точке № 3 зафиксировано наибольшее количество – 20,9, а в точке № 4 – наименьшее – 1,7.
Выводы
Почвы относятся к солончакам, о чем свидетельствуют: солевая корка на поверхности почв, рН почв, высокое содержание солей, неблагоприятные для произрастания растений физико-химические свойства.
В поверхностных горизонтах исследуемых почв наиболее полно представлены водоросли отдела Chlorophyta, однако ввиду увеличения антропогенной нарушенности территории на место сформировавшемуся видовому разнообразию могут прийти более устойчивые виды – убиквисты, развивающиеся в массе, из отдела Cyanobacteria.
В четырех почвенных образцах преобладают Г--бактерии. Наибольшее количество спорообразующих бактерий отмечено в образце разреза № 5. Наибольшее число капсулообразующих бактерий характерно для точек № 1 и 4. Показана высокая активность нитрифицирующих бактерий во всех опытных вариантах. Денитрифицирующие микроорганизмы были обнаружены во всех анализируемых пробах. Обнаружены аэробные азотфиксирующие бактерии в достаточном количестве, что подтверждается присутствием капсулообразующих форм. Присутствие анаэробных азотфиксирующих бактерий в большом количестве доказано активным газообразованием и интенсивным запахом масляной кислоты.
Библиографическая ссылка
Лопатовская О.Г., Денисова Т.П., Максимова Е.Н., Хадеева Е.Р. К ХАРАКТЕРИСТИКЕ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ О. ОЛЬХОН, ПРЕДБАЙКАЛЬЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24472 (дата обращения: 19.04.2024).