Влияние экскреторной деятельности Alces alces (L.) на содержание фосфатов в условиях экспериментального загрязнения почв кадмием и никелем

УДК 631.4:634.9 + 591.5 + 631.4:574

А. Е. Пахомов, Е. Н. Пилипко

Днепропетровский национальный университет, г. Днепропетровск, Украина

В связи с возрастающей антропогенной нагрузкой (в виде загрязнения почвы тяжелыми металлами) актуальным становится вопрос о способах и путях восстановления лесных биогеоценозов при воздействии естественных факторов. Одним из таких факторов является зоогенный – экскреторная деятельность млекопитающих, которая измененяет физико-хими­ческие свойства и биологическую активность почв. Экскреторная деятельность позвоночных животных – важное звено в изменении круговорота веществ лесных биогеоценозов. Она оказывает значительное влияние на биологическое разнообразие. С экскрециями млекопитающих в почву локально поступает значительное количество веществ, различные группы микрофлоры, ферменты и т.д. Все это изменяет ход почвообразовательного процесса и способствует оптимизации процессов гомеостаза лесных биогеоценозов.

О степени влияния экскреций лося на процессы гомеостаза можно судить по содержанию в почве фосфатов. Фосфор наряду с азотом является элементом, лимитирующим рост и развитие растений. Запасы фосфора в почвах на 10–20 % представлены соединениями, относительно доступными для растений, на 50–60 % – малодоступными. В результате взаимодействия с почвой органические фосфаты экскреций лося могут минерализоваться и становиться источником усваиваемого растениями фосфора, а растворимые формы минеральных фосфатов, наоборот, становятся труднорастворимыми и малодоступными для растений.

С целью определения влияния экскреторной деятельности лося на динамику содержания фосфатов нами был проведен многофакторный эксперимент в природных условиях. По его результатам можно определить значимость каждого фактора в отдельности и во взаимодействии, происходящем в почвенных процессах на различных почвенных горизонтах и в различные периоды воздействия экскреций лося.

Эксперимент был проведен в естественных условиях на супесчаной почве в пойменной липо-ясеневой дубраве на Присамарском международном биосферном стационаре. Полученные в лабораторных условиях данные обработаны с использованием дисперсионного анализа, на основании чего нами были написаны модели, представляющие собой уравнения регрессии, отображающие динамику содержания фосфатов. Период экспозиции экскреций составлял 1 и 6 месяцев. Были задействованы три фактора: масса экскреций лося (Ex) 20 и 200 г; концентрация кадмия (Cd) 0,025 и 0,25 г/м² и концентрация никеля (Ni) 0,02 и 0,2 г/м².

Через 1 месяц после начала эксперимента на горизонте 0–10 см была обнаружена следующая тенденция: Р = 2,19+0,52Ex (R²=82 %), с увеличением массы экскреций от 20 до 200 г наблюдается повышение содержания фосфатов на 47,0 %.

В горизонте 20–30 см: Р = 1,15–0,14Ni (R²=68 %). В этом случае установлено достоверное влияние никеля. Увеличением концентрации которого от 0,02 до 0,2 г/м² связано со снижением содержания Р₂О₅ на 24,0 %.

Через 6 месяцев после начала эксперимента в горизонте 0–10 см: Р = 1,33–0,11Cd (R²=52 %). Очевидно влияние кадмия, увеличение концентрации которого от 0,025 до 0,25 г/м² приводит к снижению содержания фосфатов на 17,0 %.

В горизонте 20–30 см: Р = 0,91+0,1Ex–0,1Ni (R²=71 %). Влияние оказывают масса экскреций и концентрация никеля, которые влияют независимо друг от друга. Увеличение массы экскреций от 20 до 200 г, приводит к повышению содержания Р₂О₅на 22,0 %, а увеличение концентрации никеля от 0,02 до 0,2 г/м², наоборот, снижает содержание фосфатов на ту же величину (22,0 %).

Таким образом, через 1 месяц в горизонте 0–10 см очевидно влияние экскреций, в то время как через 6 месяцев влияние экскреций ослабевает что связано с их разложением и вымыванием в более глубокие горизонты. На активность органики (экскреций) указывает также и тот факт, что через 1 месяц экспозиции в этом же горизонте в начальный период воздействия экскреций, тяжелые металлы не оказывают существенного влияния на фосфор, что, очевидно, связано с образованием водонерастворимых соединений. Через 6 месяцев, разложившиеся экскреции, снижают свое воздействие на почву. Через 1 месяц на горизонте 20–30 см наблюдается влияние только никеля, в то время как через 6 месяцев на этом же горизонте прослеживается влияние как никеля, так и экскреций. Это можно объяснить тем, что экскреции на начальной стадии разложения, находясь на поверхности, не проникли в более глубокие почвенные горизонты. Через 6 месяцев экскреции разлагаются и промываются в нижние горизонты. Влияние кадмия ощутимо на верхних горизонтах, в то время как никель влияет в основном, на нижних горизонтах, что указывает на более выраженную у него промывную способность по сравнению с кадмием, который задерживается на поверхности почвы.

Таким образом, присутствие в почве тяжелых металлов, как правило приводит к снижению содержания фосфатов. Никель снижает содержание Р₂О₅в среднем на 22,0–26,0 %; кадмий – на 17,0 %, что может вызывать нарушение фосфатного режима, отрицательно сказывающегося на питании растений и состоянии биогеоценоза в целом. Однако экскреции лося вызывают содержания в почве фосфатов, особенно на начальном этапе своего воздействия на почву (в среднем наблюдается увеличение содержания фосфора на 25,0–47,0 %).

---

Zoocenosis — 2003
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІ Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2003. – С. 237-239.