Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

Прусак А.В., Смагин А.В., Костина Н.В., Умаров М.М., Богданова Т.В.

Почва, прошедшая через пищевой тракт червей приобретает вид сферических или удлиненных агрегатов - копролитов. Образование копролитов сопровождается значительными изменениями свойств и характеристик исходной почвы. При этом, изменения морфологических и химических свойств почвы под воздействием дождевых червей в настоящее время изучены гораздо шире, чем изменение важнейших физических свойств и биологической активности почвенных копролитов. Что, вероятно, связано с отсутствием необходимых методических разработок для исследования столь небольших по размерам агрегатов как копролиты.

Известно, что под влиянием дождевых червей интенсифицируется круговорот азота и углерода в почвах. Однако, остается неясным, насколько долго сохраняется в почве и копролитах эффект от воздействия червей. Недостаточно сведений о влиянии различных видов червей на показатели микробной активности почв.

В связи с этим актуально решение на количественном уровне малоисследованной проблемы оценки вклада дождевых червей в формирование физического состояния, водоудерживающей способности и биологической активности почв.

В лабораторных условиях нами проводился модельный эксперимент по инкубации дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы с целью дифференцированной оценки влияния культур дождевых червей разных эколого-трофических групп: почвенно-подстилочных (Lumbricus rubellus) и типично почвенных (Aporrectodea rosea) на гидрофизические свойства и биологическую активность почвы. Необходимость такого эксперимента обуславливалась сложностью отделения копролитов от вмещающей почвы в нативных условиях.

При помощи современного инструментального метода равновесного центрифугирования, были изучены основные гидрофизические характеристики (ОГХ) копролитов и контрольных образцов, которые не подвергались воздействию дождевых червей в процессе эксперимента. В результате построения зависимости между давлением на жидкую фазу почвы, развиваемым под действием центробежной силы центрифуги, и содержанием этой влаги в почве, мы убедились в том, что водно-физические свойства почвы под влиянием копролитов дождевых червей меняются весьма значительно (оценка по основной гидрофизической характеристике).

Уже после десятидневного периода инкубации произошли заметные изменения гидрофизических свойств копролитной почвы. Независимо от видового состава червей в сосудах, статистически значимо увеличилась водоудерживающая способность почв в сравнении с контрольными образцами, увеличилась равновесная влажность и влагоемкость, что в целом оказывает положительное влияние на физические свойства почв.

Выявленные изменения, предположительно происходят за счет увеличения эффективной удельной поверхности почвы и обогащения почвенной массы гидрофильным и легкоминерализуемым веществом в процессе формирования копролитов. Подобные выводы следуют из результатов гранулометрического анализа почвенных образцов. Выполненные методом лазерной дифракции исследования показали увеличение относительной доли более крупных частиц в копролитах обоих видов червей по сравнению с контролем. Эти крупные частицы в основном представлены органическим веществом, вовлекаемым червями в почвенный материал в процессе их жизнедеятельности.

Для того чтобы удостовериться в факте увеличения эффективной удельной поверхности копролитов по сравнению с контрольными образцами методом газовой хроматографии были получены значения влажности и давление, по численным показателям которых в итоге строились хроматографические кривые сорбции паров воды исследуемой почвы в обычном виде и в координатах БЭТ (Брунауэр, Эммет, Теллер).

Проведенная оценка биологической активности сопоставляемых образцов (копролиты и контроль) позволила установить, что повышенная активность азотфиксации сохраняется в копролитах обоих видов исследуемых дождевых червей, по крайней мере, в течение 9 суток, а дыхания и денитрификации - более 80 дней. Тем не менее, различия во влиянии разных видов на активность процессов трансформации азота и углерода не были обнаружены.

Оценка функциональных показателей микробных сообществ в копролитах разных видов дождевых червей и контрольной почве методом МСТ (мультисубстратного тестирования) выявила их существенные различия. Так, количество потребляемых субстратов и индекс Шеннона в контрольной почве были минимальными, а в копролитах их значения увеличивались. Для копролитов A. rosea оказались характерны высокие показатели количества потребляемых субстратов, разнообразия и выровненности, а также очень высокие - метаболической активности и устойчивости микробной системы. В копролитах L. rubellus, наоборот, эти показатели указывали на дестабилизацию микробной системы. Возможно, негативное влияние связано с выделением этими червями экскретов, снижающих активность микроорганизмов. Содержание двух видов червей вместе нивелировало воздействие каждого вида в отдельности.