В статье обсуждаются результаты эксперимента по разложению листьев разных видов древесных пород в торфе и черноземе.
Ключевые слова: почва, гумус, разложение, микроорганизмы.
Опавшие части растений играют важную роль в формировании органического вещества (гумуса или перегноя) почвы. Начинается этот процесс с действия собственных ферментов окисления — оксидаз, оставшихся в живых клетках, а затем в него вступают живущие в почве микроорганизмы (бактерии, грибы).
В зависимости от экологических условий скорость процессов разложения растительных остатков может быть различной, но все они направлены на минерализацию органических остатков вплоть до образования углекислого газа и воды [1]. Вместе с тем, в почвах идут синтетические процессы, в результате которых продукты разложения подвергаются частичному окислению, полимеризации, уплотнению, соединению друг с другом. В итоге в почве образуются гумусовые вещества — совершенно новые вещества, не содержащиеся ни в исходных органических остатках, ни в продуктах микробного синтеза. Содержание в почве гумусовых веществ и определяет ее плодородие.
На начальном этапе разложения в этом процессе важную роль играют микроорганизмы. Именно почвенная микрофлора разлагает органические субстраты. Разложение бактериями отмерших растений — важнейшее звено биогеохимических циклов углерода, кислорода, азота, серы и других элементов, а также круговорота веществ в биосфере в целом. В результате разложения органических соединений различными группами микроорганизмов в атмосферу возвращается 90 % углекислого газа. Скорость разложения зависит от внешних условий: доступа воздуха, влажности и температуры почвы. В разных почвах такие условия различны, что влияет на интенсивность разложения растений. В данном исследовании особенности разложения растительных остатков рассматривали на примере чернозёма и болотных (торфяных) почв. Разложение остатков растений проходит в разных условиях по-разному. Интенсивность разложения зависит от почвенных условий и, в первую очередь, от обилия кислорода, поскольку от этого фактора зависит жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих процесс разложения.
Объектами исследования являлись листья разных древесных пород: дуб черешчатый, клен остролистный, береза повислая и сирень обыкновенная. Оценку скорости разложения листьев проводили по потере их массы в ходе опыта [2]. В эксперименте листья указанных древесных пород были взвешены и заложены в контейнеры с черноземом и сфагновым торфом на 35 дней (в 2-кратной повторности). Изначально в каждом субстрате определили влажность по формуле:
W = (m 2 — m 3 /m 3 — m 1 ) * 100 %,
где m 1 — масса пустого бюкса (г), m 2 — масса навески почвы или торфа в бюксе (г), m 3 — масса высушенной почвы или торфа в бюксе (г).
Полученные результаты показали, что влажность почв отличается: чернозем — 27,2 %, торф — 1823 %. Высокая влажность торфа свидетельствует о низком содержании кислорода. В черноземе влажность ниже и кислорода больше. Полученные результаты будут оказывать влияние на активность микроорганизмов и интенсивность разложения опавших листьев деревьев.
Влажность субстратов в ходе эксперимента поддерживали поливом.
По истечению времени эксперимента растительный материал изымали из каждого образца торфа и чернозёма, высушивали в сушильном шкафу, тщательно очищали от остатков торфа и взвешивали ( m 2 ), после чего вычисляли потерю массы образца в граммах по формуле « m 1 -m 2 » и потерю массы в процентах по формуле « A/m 1 * 100 % » [2].
Полученные результаты показали, что во всех вариантах опыта активно разлагалась сирень (рис. 1). В торфе потеря массы листьев этого вида составила 68,3–72,7 %, в черноземе — 98,7–100 %. Столь активное разложение листьев сирени связано с высокой долей в них мягких тканей (они образованы живыми клетками и не имеют утолщений).
Наиболее медленно разлагаются листья дуба: в торфе потеря массы листьев составила 17,6–20,7 %, в черноземе — 39,3–44,8 %. Это обусловлено наличием на поверхности листьев дуба кутикулы, состоящей из воскоподобных веществ, а также развитием механических тканей, которые образованы одревесневшими клетками. Такие особенности строения придают жесткость листьям дуба и затрудняют их разложение микроорганизмами.
Рис. 1. Интенсивность разложения листьев разных древесных пород в торфе и черноземе
Листья клена и березы занимают промежуточное положение, но при этом сохраняется выявленная тенденция: разложение в черноземе происходит активнее, чем в торфе.
Сравнение интенсивности разложения листьев разных видов древесных растений в изучаемых субстратах показало, что в торфе этот процесс проходит медленнее и потеря массы, в среднем, составила, 45,9–47,5 %. В черноземе листья активно разлагались, и потеря их массы составила 71,2–71,6 %. Как видно из результатов опыта, наиболее благоприятные условия для трансформации органического вещества формируются в черноземе. По этой причине накопление гумуса в черноземе происходит быстрее и потому эти почвы являются более плодородными. В торфе разложение происходит медленно и отмершие части растений долго разлагаются. В результате торфяные почвы характеризуются низким плодородием.
Литература:
1. Зацаринная Д. В., Леонова О. А., Дубинина Н. С. Особенности трансформации различных органических субстратов в сфагновом переходном торфе // Растительность болот: современные проблемы классификации, картографирования, использования и охраны: Матер. IV Междунар. науч. семинара (22–24 сентября 2021 г., Минск-Витебск, Беларусь). — Минск: Колорград, 2021. С. 45–46.
2. Волкова Е. М. Методы изучения болотных экосистем. Т.: ЗАО Гриф и К, 2009. — 94 с.
