Альгоугруповання бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

УДК [631.445.3+631.466] (477.85)

альгоугруповання бурувато-підзолистих оглеєних Ґрунтів південного Передкарпаття

03.00.18 - ґрунтознавство

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ЧОРНЕВИЧ ТЕТЯНА МИХАЙЛІВНА

Чернівці 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі ґрунтознавства Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича Міністерства освіти і науки України

Наукові керівники: доктор сільськогосподарських наук, професор Назаренко Іван Іванович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, професор кафедри ґрунтознавства та землевпорядкування

кандидат біологічних наук, доцент Нікорич Володимир Андрійович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, доцент кафедри ґрунтознавства

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Білова Наталія Анатоліївна Академія митної служби України, завідувач кафедри товарознавства та митної експертизи

кандидат біологічних наук Маклюк Олена Іванівна Національний науковий центр "Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського" УААН, завідувач сектором мікробіології ґрунтів

Захист відбудеться "9" червня 2010 р. о 12 ⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 76.051.05 при Чернівецькому національному університеті імені Юрія Федьковича за адресою: 58012, м. Чернівці, вул. Лесі Українки, 25.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича за адресою: 58012, м. Чернівці, вул. Лесі Українки, 23.

Автореферат розісланий "06" травня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук У.В. Легета

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ґрунтові водорості присутні практично у будь-якому ґрунті та є одним з обов'язкових компонентів біоценозу наземних екосистем. Їх роль в накопиченні первинної органічної речовини, біогенних макро- та мікроелементів, у деструкції первинних та вторинних мінералів, підвищенні водоутримуючої здатності та біологічної активності едафотопів, а як наслідок їх природної родючості, доведена науковими роботами всесвітньо відомих альгологів, екологів, геоботаніків та ґрунтознавців (Schimmel, Darley, 1985; Костіков, 1990; Skulberg, 1996; Дубовик, Закирова, 2004; Мальцева, 2007). Чутливо реагуючи на будь-які зміни в едафотопі, вони є зручними біоіндикаторами ґрунтових режимів, антропогенного забруднення, напрямку педогенезу, що в свою чергу, формує посилену необхідність їх дослідження (Кабиров, 1995; Goyal, 1997; Штина, 1998; Lukeљovг, 2001; Гайсина, 2007).

В Україні є наукові дані про видове різноманіття водоростей у ґрунтах різного генезису, багатьох природно-кліматичних зон. Проте відомості про структурну організацію та екобіоморфічні особливості альгоугруповань бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів на даний час відсутні.

Актуальність досліджень посилюється ще й тим фактом, що бурувато-підзолисті оглеєні ґрунти Передкарпаття досліджені не в повному обсязі. Детально вивченi їх будова, склад, фiзичнi, фiзико-хiмiчнi, хiмiчнi та агрохiмiчнi властивостi. Зокрема, ряд робiт І.І. Назаренка зі співав. присвячений генезису цих ґрунтiв (1996, 2001, 2005). Але недостатньо вивченими залишаються бiологiчнi властивостi бурувато-пiдзолистих оглеєних ґрунтів, й зокрема якiсний склад, екологiчнi особливостi та динамiка альгосинузій в залежностi вiд способу використання ґрунту. Нерозробленою залишається також альгологічна дiагностика елементарних ґрунтотворних процесів (ЕГП), вiдсутнi данi про динаміку угруповань ґрунтових водоростей залежно вiд домінування того чи iншого процесу.

Зв'язок роботи з науковими темами. Дисертація є частиною планової роботи і виконувалась в межах наукової теми кафедри ґрунтознавства факультету біології, екології та біотехнології Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича „Установити еколого-генетичні, біогеохімічні та економічні принципи управління продуктивністю і діагностики ґрунтів Передкарпаття та прилеглих територій”, 2005-2010 рр. (№ держреєстрації 0106U004801).

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи - з'ясувати екобіоморфічні особливості угруповань водоростей бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття, визначити їх місце у біогеоценотичних процесах та встановити діагностичні ознаки ЕГП для уточнення генезису досліджуваних ґрунтів.

Для досягнення мети перед нами постали завдання:

· дослідити морфологічну будову, хімічні та фізико-хімічні властивості бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття природних та антропогенно-трансформованих екосистем;

· встановити циклічну динаміку параметричних характеристик альгоценозу досліджуваних едафотопів;

· визначити видове різноманіття альгоугруповань та створити систематичний список водоростей бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів;

· виявити екологічну специфіку водоростевих угруповань залежно від типу екосистеми;

· встановити вплив переважаючого розвитку окремих елементарних ґрунтотворних процесів на водоростевий компонент досліджуваних ґрунтів.

Об'єкт дослідження - структурна організація альгоугруповань бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів природних лісових та антропогенно-трансформованих екосистем південного Передкарпаття.

Предмет дослідження - екобіоморфічна і систематична структура водоростей, показники чисельності, біомаси, продукції їх угруповань та зв'язок з ґрунтотворними процесами.

Методи дослідження - ґрунтово-альгологічні, культуральні, методи оптичної мікроскопії, кількісні методи вивчення ґрунтових водоростей, методи аналізу структурної організації альгоугруповань, флористичні, хімічного та фізико-хімічного аналізу ґрунтів, кореляційної та варіаційної статистики та кластерного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше для бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південної частини Передкарпаття в межах Вижницько-Сторожинецького фізико-географічного району складений систематичний список видів ґрунтових водоростей.

Встановлено альгопрофіль бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів та виявлено поширення активновегетуючих ґрунтових водоростей до глибин залягання материнської породи. альгоценоз буруватий підхолистий ґрунт

Вперше встановлені показники чисельності, біомаси та продуктивності водоростей бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів різних екосистем досліджуваної території.

Виділені діагностичні риси альгоугруповань, характерні для окремих елементарних ґрунтотворних процесів, що формують педогенетичний комплект бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття та показано домінування елювіально-глеєвого ЕГП.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені особливості структурної організації альгоугруповань фонових ґрунтів Передкарпаття ефективні для характеристики стану екосистем регіону та прогнозування їх розвитку при зміні способу використання.

Отримані при моделюванні ЕГП діагностичні критерії знайдуть застосування в практиці біологічної діагностики ґрунтотворення та поглибленого вивчення генезизу ґрунтових відмін, близьких з бурувато-підзолистими.

Матеріали дисертаційної роботи та колекції чистих культур водоростей використовуються у навчальному процесі на факультеті біології, екології та біотехнології Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича, при викладанні курсів „Ґрунтознавство” та „Біологія ґрунтів”.

Особистий внесок здобувача. Автором дисертаційної роботи здійснено аналіз літературних джерел, участь у експедиціях. Проведено відбір ґрунтово-альгологічних проб, виконано експериментальні дослідження, статистична обробка даних та їх основний аналіз. Особисто здійснено оформлення роботи, написано основні розділи та висновки, спільно з керівником підготовлено публікації за результатами досліджень, а також представлено їх на наукових семінарах та конференціях.

Формулювання завдань здійснено за участю доктора сільськогосподарських наук, професора І.І. Назаренка, аналіз результатів та їх інтерпретація проведено за участю наукового керівника - кандидата біологічних наук, доцента В.А. Нікорича.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати роботи доповідались на: Міжнародній науковій конференції „Різноманіття фітобіоти: шляхи відновлення, збагачення і збереження. Історія та сучасні проблеми” (Кременець, 2007), Міжнародній конференції молодих учених-ботаніків „Актуальні проблеми ботаніки та екології” (Київ, 2007), III-IV Міжнародних конференціях „Mіodzi naukowcy - praktyce rolniczej” (Rzeszow, 2007-2008 рр.), Міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми класифікації та діагностики грунтів” (Чернівці, 2008), ІІІ Міжнародній конференції „Типологія лісів степової зони, біорізноманіття та охорона” (Дніпропетровськ, 2008), ІІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених "Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва" (Київ, 2009), Міжнародній науковій конференції молодих вчених присвяченій 125-й річниці О.Н. Соколовського "Ґрунтово-агрохімічні основи розвитку сучасного агровиробництва" (Харків, 2009), ХVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов - 2010" (Москва, 2010).

Публікації. Результати дисертаційної роботи висвітлені у 12 наукових працях, з них 7 статей у фахових виданнях, затверджених ВАК України та 5 матеріалів і тез доповідей міжнародних і вітчизняних конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, семи висновків та списку використаних джерел (303 джерела, в тому числі 60 іншомовних) та 16 додатків. Повний обсяг дисертації - 205 сторінок і містить 28 таблиць та 16 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Огляд літератури. На основі аналізу 303 літературних джерел у хронологічному порядку подано нарис розвитку досліджень у галузі ґрунтової альгології України. Головними напрямками, за якими на сьогодні проводяться дослідження ґрунтових водоростей у світі є: флористичний, морфолого-систематичний, цитологічний, молекулярно-біологічний, фітоценологічний, екологічний, фізико-біохімічний та прикладний. Наведено профільний розподіл ґрунтових водоростей. Описано вплив екологічних факторів на ґрунтові водорості. Аналізується участь водоростей у ґрунтових процесах.

Розділ 2. Умови та методика досліджень. У ході досліджень протягом 2005-2008 років вивчались водорості бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття листяних лісів неморального типу (свіжа грабова бучина); хвойних лісів та рідколісь (свіжа сурамінь); пасовищ інтенсивного використання та агроекосистем сегетального типу, що обробляються щорічно.

Проаналізовано 211 об'єднаних ґрунтово-альгологічних проби, що включали зразки стаціонарних розрізів та поверхневих відборів по всій території дослідження.

Камеральне опрацювання зібраного матеріалу проводили методом ґрунтових культур зі скельцями обростання, на основі цих культур визначали домінанти за шкалою Стармаха у модифікації І.Ю. Костикова (Костиков, 1993). Для водоростей з відділів Chlorophyta, Xanthophyta та Eustigmathophyta, визначення яких можливе тільки при детальному дослідженні життєвого циклу, використовували культури на (1,5 %) агаризованому середовищі Болда з потроєною кількістю азоту (3N BBM).

Систематичну належність визначали згідно монографії “Водорості ґрунтів України (історія та методи дослідження, система, конспект флори)” (Костіков та ін., 2001). Ідентифікацію водоростей проводили за вітчизняними та зарубіжними визначниками із серій: "Определитель пресноводных водорослей СССР" (Мошкова, Голлербах, 1986), "SьЯwasserflora von Mitteleuropa" (Ettl, 1985), "Визначник прісноводних водоростей Української РСР" (Кондратьєва, 1968; Матвієнко, Догадіна, 1978; Топачевський, Оксіюк, 1960), "Syllabus der Boden-, Luft- und Flechtenalgen" (Ettl, Gдrtner 1995), "Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales)" (Андреева, 1998).

Провідні родини та роди виділяли, вираховуючи середню кількість видів у родині чи роді відповідно; ті родини та роди, що мали кількість видів вищу від середнього показника, вважали провідними. Визначення кількості клітин водоростей проводили у фіксованих зразках шляхом прямого підрахунку за Г.М. Зеновою, Е.А. Штіною, а біомаси - об'ємно-розрахунковим методом. Продукцію розраховували сумуючи статистично достовірні прирости біомаси. Достовірність різниці між мінімальними і наступними максимальними значеннями біомаси встановлювали за критерієм Стьюдента.

Життєві форми (екобіоморфи) видів водоростей виділяли за Е.А. Штіною, М.М. Голлербахом (1976). Флористичний аналіз проведено за методами, розробленими для вищих рослин (Юрцев, 1987). Гетерогенність видового складу водоростей оцінювали методами кластерного аналізу, шляхом побудови дендрограм на основі коефіцієнта спільності Жаккара (StatistiXL 1.8) та за евклідовою дистанцією на основі Ward's Method з використанням пакету програм Statistica 6.0.

Хімічні та фізико-хімічні властивості ґрунту визначалися за регламентованими ДСТУ і ГОСТ методиками: рН водний і сольовий - потенціометрично (ДСТУ ISO 10390-2001), вміст гумусу за Тюріним у модифікації Симакова (ДСТУ ISO 14235:2005), обмінна кислотність за методом Дайкухара (ГОСТ 26484-85) та гідролітична кислотність за методом Каппена (ГОСТ 26212-91), сума обмінних основ за Каппеном-Гільковицем (ГОСТ 28721-88). Ємність поглинання і ступінь насиченості основами - розрахунково (Агрохімічний аналіз, 2006).

Для встановлення впливу основних ґрунтотворних процесів на альгокомпонент досліджуваного ґрунту був закладений модельний дослід.

1. Підзолистий процес. Поверхня накривалася хвойним опадом. Штучно створювався промивний водний режим за допомогою разової місячної промивки. Протягом міжпромивного періоду вологість залишалася довільною та нерегульованою ззовні (в середньому в межах 60-70 % від повної вологоємності).

2. Буроземний процес. Поверхня ґрунту вкривалася дубово-грабовим листям. Щомісяця проводилося одноразове наскрізне промивання ґрунту. У період між промивками підтримувалася вологість на рівні 60-70 % від ПВ.

3. Елювіально-глеєвий процес. Моделювання цього ЕГП базувалося на чергуванні окисно-відновних умов. Два тижні підтримувалася вологість на рівні ПВ, а наступні два тижні створювалися умови для вільного стоку води. Вологість підтримувалася на рівні 60-70% ПВ.

4. Глеєвий процес. Для створення анаеробних умов протягом всього періоду моделювання підтримувалася вологість на рівні ПВ. Це досягалося зануренням грунтових колонок у ємність з дистильованою водою.

5. Дерновий процес. На поверхню ґрунту насипалася дрібнонарізна надземна трав`яниста рослинна маса. Вологість підтримувалася на рівні 60-70% ПВ.

Розділ 3. Альгоугруповання бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття. Досліджувані ґрунти є кислими, з високою гідролітичною та обмінною кислотністю, яка обумовлена переважно низьким вмістом ввібраних основ та ступенем насиченості ґрунту при середній ємності поглинання. Для них характерний низький вміст гумусу. Тип гумусованого профілю - регресивно-акумулятивний.

Встановлені фізико-хімічні показники бурувато-підзолистих ґрунтів південної частини Передкарпаття свідчать про їх належність до групи кислих сіалітних елювіально-ілювіально диференційованих ґрунтів. Виявлені суттєві відміни фізико-хімічних параметрів та їх сезонної динаміки у ґрунтах під різними типами рослинних формацій та на різних угіддях.

За даними наших досліджень альгофлора бурувато-підзолистих ґрунтів різних екосистем Передкарпаття включає 104 види водоростей з 5 відділів, 8 класів, 18 порядків, 34 родин, 44 родів: Chlorophyta - 57 (54,8%), Cyanophyta - 17 (16,4%), Xanthophyta - 14 (13,5%), Bacillariophyta - 12 (11,5%), Eustigmathophyta - 4 (3,8%) (табл. 1). При цьому в досліджуваних ґрунтах пасовищ інтенсивного використання виявлено 48 видів водоростей: Chlorophyta - 26 (54,2%), Bacillariophyta - 10 (20,8%), Cyanophyta - 7 (14,6%), Eustigmathophyta - 3 (6,2%), Xanthophyta - 2 (4,2%). У ґрунтах агроекосистем сегетального типу, що обробляються щорічно - 46 видів водоростей: Chlorophyta - 20 (43,4%), Cyanophyta - 15 (32,6%), Xanthophyta - 5 (10,9%), Bacillariophyta - 5 (10,9%), Eustigmathophyta - 1 (2,2%). У ґрунтах листяних лісів неморального типу - 36 видів: Chlorophyta - 24 (66,7%), Xanthophyta - 7 (19,4%), Bacillariophyta - 3 (8,3%), Eustigmathophyta - 2 (5,6%). У ґрунтах хвойних лісів та рідколісь - 32 види: Chlorophyta - 22 (68,7%), Xanthophyta - 5 (15,6%), Eustigmathophyta - 3 (9,4%), Bacillariophyta - 2 (6,3%).

Таблиця 1

Систематична структура ґрунтових водоростей досліджуваних ґрунтів

Відділ	Кількість видів, од. (% від загальної кількості)
	усього	пасовище	рілля	ліс широко- листяний	ліс хвойний
Cyanophyta	17 (16,4)	7 (14,6)	15 (32,6)	не виявл.	не виявл.
Eustigmathophyta	4 (3,8)	3 (6,2)	1 (2,2)	2 (5,6)	3 (9,4)
Xanthophyta	14 (13,5)	2 (4,2)	5 (10,9)	7 (19,4)	5 (15,6)
Bacillariophyta	12 (11,5)	10 (20,8)	5 (10,9)	3 (8,3)	2 (6,3)
Chlorophyta	57 (54,8)	26 (54,2)	20 (43,4)	24 (66,7)	22 (68,7)
Усього	104	48	46	36	32

У цілому для альгоугруповань досліджуваних територій властиве переважання зелених водоростей із суттєвим різноманіттям жовтозелених, синьозелених і діатомових. Встановлена відсутність синьозелених та збіднення видового багатства діатомових водоростей у природних лісових екосистемах. Отримані результати корелюють з дослідженнями П.О. Романенка (2002).

Основу ґрунтової альгофлори бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття склали 8 родин, рівень видового багатства у яких був вищим від середнього показника - 3,1. У комплекс провідних родин увійшли Chlamydomonodaceae, Chlorococcaceae (по 14 видів), Pleurochloridaceae (9 видів), Nostocaceae, Neospongiococcaceae (по 7 видів), Pseudanabaenaceae (5 видів), Phormidiaceae, Bacillariacea (по 4 види). Всього провідні родини об'єднали 64 види (61,5%).

Найбільшим видовим різноманіттям характеризувались 9 родів, у яких рівень видового багатства був вищий від середнього показника - 2,4. Це: Chlamydomonas 14 видів, Chlorococcum 10 видів, Neospongiococcum 7 видів, Nostoc 6 видів, Leptolyngbya 5 видів, Phormidium, Tetracystis по 4 види, Nitzschia, Klebsormidium по 3 види. До провідних родів увійшло 56 видів (53,8%).

Важливою характеристикою альгоугруповань досліджуваних ґрунтів є їх екобіоморфічна структура. Екобіоморфи характеризують екологічні особливості водоростей, незалежно від систематичної належності. Серед ідентифікованих видів водоростей переважають вологолюбиві та тіневитривалі едафофіли. Розташувавши індекси життєвих форм у порядку зменшення числа видів, отримали загальний спектр для бурувато-підзолистих ґрунтів різних екосистем Передкарпаття, який описується формулою: Ch₃₁C₁₉X₁₉P₉B₈H₆Cf₆M₁Nf₁amph₁hydr₃(104).

Найбіднішим, проте спорідненим спектром екобіоморф досліджуваних едафотопів характеризувалися лісові екосистеми: широколистяна - Ch₁₃X₉C₇H₄B₃(36) та хвойна - Ch₁₀X₉C₉B₂H₂(32).

Встановлено, що із збільшенням ступеня антропопресії змінюється спектр екобіоморф: Ch₁₄C₈B₈Х₇P₄Cf₃H₂amph₁hydr₁(48) - під пасовищем, Ch₁₃P₈X₇Cf₅C₄H₂B₃hydr₂M₁Nf₁(46) - під ріллею.

Варто відмітити, що збільшується характер мезофільності ґрунтових водоростей від природних лісових до антропогенно-трансформованих екосистем. Так коефіцієнт мезофільності у лісі хвойному складає Км=0,68; лісі широколистяному Км=0,63; на пасовищі Км=0,54 та на ріллі Км=0,34. Очевидною є зміна спектрів життєвих форм водоростей в напрямку зменшення мезофільних видів. Таким чином, ґрунтові водорості відображають екологічні умови, які створюються в досліджуваних екосистемах.

У результаті проведеного аналізу гетерогенності систематичної структури водоростей за допомогою кластерного аналізу за евклідовою дистанцією на основі Ward's Method з метою встановлення генетичної спорідненості досліджуваних ґрунтів під різними екосистеми та виявлення достовірного впливу окремих факторів на видове різноманіття водоростей за генетичними горизонтами створена дендрограма, яка характеризується наявністю чітко відмежованих кластерів. Встановлено групування в окремі два кластери альгоугруповань антропогенно-трансформованих та природних лісових екосистем. Даний факт є свідченням взаємозв'язку гетерогенності видового складу водоростей не лише від типу екосистеми, але і ступеня антропопресії.

Виявлена закономірність, як в окремому кластері антропогенно-трансформованих екосистем, так і в кластері природних лісових екосистем, що генетичні горизонти за анізотропністю видового складу водоростей групуються згідно чіткої схеми: окремі кластери формують поверхневі горизонти, більшість елювіальних горизонтів та ілювіальний горизонт з материнською породою, що, на нашу думку, пов'язано з генезисом ґрунту. При цьому, на дендрограмі чітко виокремились індивідуалізовані кластери гумусо-елювійованих горизонтів (He), що, за нашими уявленнями, є результатом єдності локальних екологічних умов (ступінь освітленості, наявність максимального вмісту поживних речовин, аерованість) не залежно від типу екосистеми.

Встановлено, що систематична структура, спектр провідних родин та родів досить специфічний для кожного типу екосистеми, про що свідчить індекс подібності Жаккара, який підтвердив самобутність видового складу альгоугруповань різних екосистем (табл. 2).

Таким чином, найвищий рівень подібності виявлений між хвойним та широколистяним лісами - 41,7 %, та між пасовищем і ріллею 25,3 % відповідно. Найнижчий рівень подібності виявлений між ріллею та лісом широколистяним - 11,4 % (табл. 2).

Кластерний аналіз на основі коефіцієнта подібності Жаккара підтвердив попередні висновки щодо спорідненості антропогенно-трансформованих екосистем між собою та природних лісових відповідно.

Аналіз профільного перерозподілу ґрунтових водоростей у досліджуваних ґрунтах, незалежно від умов використання та періоду досліджень, виявив найвищу заселеність поверхневих генетичних горизонтів ґрунту. З глибиною чисельність альгоценозу різко зменшувалась, формуючи чіткий регресивний ґрунтовий альгопрофіль. У ілювіальному горизонті та материнській породі прямими методами мікроскопування водорості не виявлялись.

Таблиця 2

Подібність альгоугруповань ґрунтів досліджуваних екосистем на основі індекса Жаккара та числа спільних видів

Екосистема	Пасовище	Рілля	Ліс широко-листяний	Ліс хвойний
Пасовище	48	19	13	15
Рілля	25,3	46	8	12
Ліс широколистяний	19,4	11,4	32	21
Ліс хвойний	21,7	17,1	44,6	36

Примітка. На виділеній діагоналі - число видів в альгоугрупованнях, які порівнювались; над діагоналлю - число спільних видів для пар альгоугруповань, які порівнювались; під діагоналлю - значення індекса Жаккара (Kj).

Сезонна динаміка альгоугруповань на досліджених угіддях виявила подібні тенденції на природних екосистемах та пасовищі. Активного розвитку ґрунтові водорості зазнавали навесні сповільнюючи його в літні місяці формуючи максимальний пік восени. Варто відмітити, в широколистяному лісі коливання чисельності не були статистично значущими, що дає нам підстави говорити про рівномірний розподіл водоростей по сезонам.

На ріллі спостерігалась дещо інша тенденція де максимальний пік припадав на період, коли поверхня ґрунту була невкритою рослинністю і максимально освітленою. З весни до осені чисельність водоростей зменшувалась.

Кореляційний аналіз взаємозв'язків чисельності та біомаси альгоугруповань з основними властивостями досліджуваних ґрунтів показав неоднозначний вплив едафічних умов на ґрунтові водорості. Найвищу тісноту зв'язку встановлено між параметричними характеристиками альгоугруповань та вмістом органічної речовини у ґрунті. Натомість зворотній вплив на альгоугруповання здійснювала потенційна кислотність ґрунту, зростання величини якої, призводить до зменшення їх загального числа та біомаси. Варто відмітити що зростання антропопресії нівелює вплив потенційної кислотності, про що свідчить як низькі значення коефіцієнтів кореляції так і низький рівень їх статистичної значущості.

Така ж неоднозначна картина щодо значущості коефіцієнтів кореляції характерна і для пари: параметричні характеристики альгоценозу - показники актуальної кислотності. На нашу думку, даний факт може бути пояснений компенсацією впливу за рахунок інших факторів, зокрема вологості, та суми ввібраних основ. Хоча вплив зазначених показників може бути оцінений вцілому як середній (r = 0,5-0,7). Комплексний аналіз кореляційних взаємозв'язків показав, ще одну характерну особливість. Чим вищій ступінь антропогенного навантаження, тим більша кількість результуючих факторів формують динаміку альгоугруповань.

Продуктивність водоростей під пологом широколистяного лісу становила - 14,9 кг/га органічної речовини на місяць, в т.ч. за рахунок зелених, жовтозелених та евстигматофітових водоростей - 12,8 кг/га. Під пологом хвойного лісу продуктивність сягала - 26,9 кг/га, однак 65,4 % продукції формували діатомові. Продуктивність водоростей пасовищної екосистеми становила 130,8 кг/га органічної речовини на місяць, в основному теж за рахунок діатомових (99,8 кг/га). На ріллі цей показник становив - 73,0 кг/га органічної речовини на місяць, 90,8 % з яких завдяки зеленим, жовтозеленим та евстигматофітовим водоростям. Зростання у 14,9 разів продуктивності діатомових свідчить про визначальне значення представників цього відділу ґрунтових водоростей у формуванні органічної речовини ґрунтів пасовищних екосистем Передкарпаття. Досліджувані біогеоценози за продуктивністю ґрунтових водоростей формують ряд: пасовище інтенсивного використання > агроекосистеми сегетального типу, що обробляються щорічно > хвойні ліси та рідколісся > листяні ліси неморального типу.

Розділ 4. Альгологічна індикація елементарних ґрунтотворних процесів бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття. Для встановлення впливу окремих ЕГП на альгокомпонент досліджуваного ґрунту нами був закладений модельний дослід, в якому досліджували альгологічне різноманіття при імітації дернового, підзолистого, буроземного, елювіально-глеєвого та глеєвого процесів.

За даними наших досліджень у ґрунтах при моделюванні елементарних ґрунтотворних процесів усього виявлено 18 видів водоростей з 4 відділів, 7 класів, 10 порядків, 12 родин, 13 родів: Chlorophyta - 13 (72,2 %), Xanthophyta - 2 (11,1 %), Eustigmathophyta - 2 (11,1 %), Bacillariophyta - 1 (5,6 %).

При моделюванні зафіксоване спрощення системи альгоугруповань у порівнянні з еталонним ґрунтом. На нашу думку, воно пов'язане зі створенням для водоростей стресової ситуації при моделюванні варіантів ЕГП. Проте, встановлено, що кожний окремий елементарний ґрунтотворний процес відрізняється систематичним списком альгоугруповань та домінуючими видами ґрунтових водоростей. Таким чином, при зміні напрямку ЕГП створюється індивідуальний склад альгоугруповань для кожного окремого варіанту, що робить можливим використання отриманих даних з метою альгодіагностики педогенезу.

Встановлена зміна спектрів життєвих форм водоростей в напрямку зменшення мезофільних видів які представлені С-, Н-, Х- та В-формами. Коефіцієнт оцінки середовища проживання (Км) свідчить про анізотропність альгоугруповання щодо їх мезофільності. Сформований ряд спадання: еталонний грунт > елювільно-глеєвий > підзолистий > дерновий, буроземний, глеєвий варіанти. Низька мезофільність альгоугруповань при глеєвому ЕГП пояснюється постійним анаеробіозисом, що є (інгібуючим фактором) причиною несприятливого впливу на розвиток ґрунтових водоростей.

На дендрограмі, побудованій методом середнього врівноваженого зв'язування на основі коефіцієнта подібності Жаккара, з використанням кластерного аналізу виявлено групування в окремі два кластери альгоугруповань лісу хвойного та глеєвого, елювіально-глеєвого і підзолистого процесів (рис. 1).

Виявлено найвищий рівень подібності між глеєвим та елювіально-глеєвим процесами - 60 %. Це пов'язано в першу чергу з подібними умовами зволоження. До цієї пари приєднується підзолистий процес на рівні 50,0 %. Ліс хвойний приєднується до цієї групи на рівні 31,3 %. Окремий кластер формують буроземний та дерновий процес, що є свідченням гальмування даних процесів в дослідженому ґрунті під лісом хвойним (рис. 1).

При порівнянні альгоугруповань ґрунтів різних екосистем з результатами моделювання окремих ЕГП встановлено, що ґрунтотворні процеси формують індивідуальний кластер з природними екосистеми, за виключенням буроземного процесу, який зв'язаний з досліджуваними екосистемами на рівні всього лише 10,4% (рис. 2).

Встановлено найвищий рівень спорідненості альгоугруповань від пасовища до ріллі між елювіально-глеєвим процесом та хвойним лісом - 43,8%. Дещо меншою подібністю (на рівні 36,6 %) характеризувався комплекс водоростей у ґрунті під широколистяним лісом із зазначеним ЕГП.

Аналізуючи подібність альгоугруповань різних екосистем та ґрунтотворних процесів, вважаємо, що в досліджених природних екосистемах переважає елювіально-глеєвий процес ґрунтотворення. Виявлено суттєве гальмування буроземного та підзолистого процесів у ряду ґрунтів: хвойний ліс > широколистяний ліс > рілля > пасовище.

Досліджуючи видовий склад водоростей ґрунтів природних екосистем та варіантів модельного досліду нами був виявлений рідкісний вид Gloeosphaeridium firmum Pascher, який належить до відділу жовтозелених водоростей. Ця водорість вперше описана А. Пашером (1939). Згодом цей вид був знайдений у ґрунтах Далмації (1979 р., Югославія), Верхньої Савої (2005 р., Франція). Вперше на території України цей вид був описаний в ґрунтах Степової зони (Баранова, Мальцева, 2008; Мальцева, 2007).

Даний вид чітко приурочений до елювіально-глеєвого ЕГП, який відіграє визначальну роль у педогенезі бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів Передкарпаття. Крім того, одним з основних рис елювіально-глеєвого процесу є формування таких новоутворень, як залізо-марганцеві конкреції.

Враховуючи здатність виду Gl. firmum концентрувати залізо та його присутність у моделях елювіально-глеєвого та глеєвого ЕГП можна припустити, що цей вид бере активну участь у формуванні конкреційних новоутворень, що робить цю водорість інформативним тест-об'єктом.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі за результатами теоретичних узагальнень та експериментальних досліджень встановлено структурну організацію альгоугруповань бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів природних та антропогенно-трансформованих екосистем південного Передкарпаття.

1. Встановлено, що альгоугруповання бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів різних екосистем Передкарпаття включають 104 види водоростей з 5 відділів, 8 класів, 18 порядків, 34 родин, 44 родів: Chlorophyta - 57 (54,8%), Cyanophyta - 17 (16,4%), Xanthophyta - 14 (13,5%), Bacillariophyta - 12 (11,5%), Eustigmathophyta - 4 (3,8%).

2. У ґрунтах природних лісових екосистем виявлено 48 видів водоростей. Використання ґрунтів під пасовище інтенсивного використання а також залучення їх у агроекосистеми сегетального типу, що обробляються щорічно веде до збільшення видового різноманіття у 1,6 рази.

3. Екобіоморфічна структура водоростей бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття описується формулою: Ch₃₁C₁₉X₁₉P₉B₈H₆Cf₆M₁Nf₁amph₁hydr₃. Загальне ядро спектра екобіоморф складають вологолюбні і тіневитривалі едафофільні види.

4. Встановлено чіткий регресивно-акумулятивний альгопрофіль бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів. На фоні максимальної заселеності та наростання біомаси у поверхневих генетичних горизонтах культуральними методами виявлено поширення активновегетуючих ґрунтових водоростей до глибин залягання материнської породи.

5. За продуктивністю ґрунтових водоростей досліджувані екосистеми формують ряд: пасовище інтенсивного використання (щомісячний приріст - 131 кг/га органічної речовини) > агроекосистеми сегетального типу, що обробляються щорічно (73 кг/га) > хвойні ліси та рідколісся (27 кг/га) > листяні ліси неморального типу (15 кг/га). Вища у 15 разів продуктивність Bacillariophyta свідчить про визначальне значення представників цього відділу ґрунтових водоростей у формуванні альгокомпоненту у складі органічної речовини ґрунтів пасовищних екосистем Передкарпаття.

6. За комплексом отриманих у модельному експерименті альгодіагностичних показників встановлено, що в бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтах природних екосистем домінують елювіально-глеєвий та глеєвий процеси. Залучення цих ґрунтів під пасовище інтенсивного використання та агроекосистеми сегетального типу, що обробляються щорічно, веде до посилення дернового процесу на тлі послаблення елювіально-глеєвого.

7. В якості додаткового індикатора елювіально-глеєвого процесу у фонових ґрунтах південного Передкарпаття рекомендується використовувати наявність в структурі альгоугруповань виду Gloeosphaeridium firmum Pascher.

Список НАУКОВИХ праць зА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Нікорич В.А. Біогенність бурувато-підзолистих ґрунтів різних екосистем Передкарпаття / Нікорич В.А., Чорневич Т.М., Мальцева І.А. // Ґрунтознавство. 2006. Т. 7, № 3 - 4. С. 146 - 152 (Дисертантом відібрані зразки ґрунту, прийнято участь в опрацюванні ґрунтово-альгологічних проб).

2. Чорневич Т.М. Структурно-функціональна організація альгоценозу бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів Передкарпаття / Т.М. Чорневич, В.А. Нікорич // Ґрунтознавство. 2008. Т. 9, № 3 - 4. С. 108 - 118 (Дисертантом виконано експериментальні альгологічні дослідження, встановлено екологічна структура альгоугруповань, прийнято участь у виявленні структурно-функціональної організації альгоценозу).

3. Чорневич Т.М. Ґрунтові водорості хвойних лісів України / Чорневич Т.М., Мальцева І.А., Нікорич В.А. // Екологія та ноосферологія. 2008. Т.19, № 3 - 4. С. 77 - 83 (Дисертантом проведено польові роботи, камеральне опрацювання ґрунтово-альгологічних проб, узагальнення експериментальних даних щодо альгологічних досліджень хвойних лісів південного Передкарпаття).

4. Нікорич В.А. Видове різноманіття та екобіоморфи ґрунтових водоростей при моделюванні ЕГП / В.А. Нікорич, Т.М. Чорневич // Агрохімія і ґрунтознавство: міжвід. тематич. наук. зб. Харків, 2009. Вип. 71. С. 27 - 30 (Дисертантом здійснено аналіз видового різноманіття та виведення формул екобіоморф ґрунтових водоростей).

5. Чорневич Т.М. Альгоугруповання бурувато-підзолистих ґрунтів основних екосистем Передкарпаття / Чорневич Т.М., Мальцева І.А., Нікорич В.А. // Науковий вісник Чернівецького університету: зб. наук. пр. Чернівці, 2006. Вип. 298: Біологія. С. 274 - 280 (Дисертантом відібрано зразки ґрунту, виконано камеральне опрацювання ґрунтово-альгологічних проб).

6. Чорневич Т.М. Динаміка параметричних характеристик альгоценозу бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів пасторальних екосистем Передкарпаття / Чорневич Т.М., Нікорич В.А., Мальцева І.А. // Науковий вісник Чернівецького університету: зб. наук. пр. Чернівці, 2007. Вип. 343: Біологія. С. 289 - 295 (Дисертантом встановлено динаміку параметричних характеристик альгоценозу пасторальних екосистем Передкарпаття).

7. Чорневич Т.М. Різноманіття ґрунтових водоростей пасовищних екосистем Передкарпаття / Т.М. Чорневич, І.А. Мальцева // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. 2007. № 3 (33). С. 139 - 142 (Дисертантом проведено польові роботи, здійснено узагальнення аналітичних даних; написання статті та висновки - спільно).

8. Chornevych T. Soil algae of brown-podzolic gleevy soils of Ciscarpathia pastorable ecosystems / T. Chornevych, V. Nikorych // Materialy III Oglnopolskiej Modzieowej Konferencji Naukowej [“Modzi naykowcy - praktyce rolniczej”], (Rzeszow, 24-26 kwiecieс 2007). Poland, 2007. S. 216 - 218.

9. Чорневич Т.М. Угруповання ґрунтових водоростей бурувато-підзолистих ґрунтів південного Передкарпаття за умов різного використання: матер. міжнар. конф. молодих учених-ботаніків [“Актуальні проблеми ботаніки та екології”], (Київ, 17-20 вересня 2007 р.) / Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України. К.: Фітосоціоцентр, 2007. С. 29 - 31.

10. Chornevych T. Wodorosty glebowe iglastych ekosystemуw leњnych poіudniowego podkarpacia Ukrainy / T. Chornevych, I. Kalakailo, V. Nikorych // Materiaіy IV Ogуlnopolskiej Mіodzieїowej Konferencji Naukowej [“Mіodzi naukowcy - praktyce rolniczej”], (Rzeszow, 22-24 kwiecieс 2008 r.) - Poland, Rzeszow, 2008. S. 280 - 283.

11. Чорневич Т.М. Ґрунтові водорості агроекосистем Передкарпаття / Т.М. Чорневич, В.А. Нікорич // Матер. ІІІ Всеукр. наук.-практ. конф. молодих учених [“Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва”], (Київ, 22-25 вересня 2009 р.). К., 2009. С. 15 - 16.

12. Чорневич Т.М. Сине-зеленые водоросли буровато-подзолистых оглеенных почв южного Предкарпатья / Т.М. Чорневич // Ломоносов-2010: ХVII междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных, 12-15 апреля 2010 г.: тезисы докл. М., 2010. С. 117 - 118.

АНОТАЦІЯ

Чорневич Т.М. Альгоугруповання бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів південного Передкарпаття. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.18 - ґрунтознавство.

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича. - Чернівці, 2010.

Дисертація присвячена вивченню структурної організації альгоугруповань бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів природних та антропогенно-трансформованих екосистем південного Передкарпаття.

Встановлено, що альгоугруповання бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів різних екосистем Передкарпаття включає 104 види водоростей з 5 відділів, 8 класів, 18 порядків, 34 родин, 44 родів. Загальне ядро спектра екобіоморф складають вологолюбні і тіневитривалі едафофільні види.

Досліджено розвиток альгоугруповань при моделюванні елементарних ґрунтотворних процесів (ЕГП). В якості діагностичної ознаки протікання елювіально-глеєвого процесу в бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтах південного Передкарпаття рекомендуємо використовувати присутність в структурі альгоугруповання виду Gloeosphaeridium firmum Pascher.

Ключові слова: альгоугруповання, екобіоморфи, бурувато-підзолисті оглеєні ґрунти південного Передкарпаття, екосистема.

Аннотация

Чорневич Т.М. Альгогруппировки буровато-подзолистых оглеенных почв южного Предкарпатья. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.18 - почвоведение.

Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича. - Черновцы, 2010.

Диссертация посвящена изучению структурной организации альгогруппировок буровато-подзолистых оглеенных почв природных и антропогенно-трансформированных экосистем южного Предкарпатья.

Установлено, что альгогруппировки буровато-подзолистых оглеенных почв разных экосистем Предкарпатья включают 104 вида водорослей с 5 отделов, 8 классов, 18 порядков, 34 семейств, 44 родов: Chlorophyta - 57 (54,8%), Cyanophyta - 17 (16,4%), Xanthophyta - 14 (13,5%), Bacillariophyta - 12 (11,5%), Eustigmathophyta - 4 (3,8%). Для альгогруппировок исследуемых территорий характерно доминирование зеленых водорослей с существенным разнообразием желтозеленых, синезеленых и диатомовых. Установлено отсутствие синезеленых и уменьшение видового разнообразия диатомовых водорослей в природных лесных экосистемах. Общее ядро спектра экобиоморф составляют влаголюбивые и тенелюбивые эдафофильные виды. Экобиоморфическая структура водорослей исследованых почв описывается формулой: Ch₃₁C₁₉X₁₉P₉B₈H₆Cf₆M₁Nf₁amph₁hydr₃.

По продуктивности почвенных водорослей изученые экосистемы формируют ряд: пастбища интенсивного использования (ежемесячная прибавка - 131 кг/га органического вещества) > агроэкосистемы сегетального типа, которые обрабатываются ежегодно (73 кг/га) > хвойные леса и редколесья (27 кг/га) > лиственные леса неморального типа (15 кг/га).

Изучено развитие альгогруппировок при моделировании элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП). В качестве диагностического показателя протекания элювиально-глеевого процесса в буровато-подзолистых почвах южного Предкарпатья рекомендуем использовать присутствие в структуре альгогруппировок вида Gloeosphaeridium firmum Pascher.

Ключевые слова: альгогруппировки, экобиоморфы, буровато-подзолистые оглеенные почвы южного Предкарпатья, экосистема.

SUMMARY

T. Chornevych. Algogroupping of brown-podzolic gleied soils of southern Ciscarpathia. - Manuscript.

Thesis for the degree of candidate in biological sciences of speciality 03.00.18 - Soil Science.

Chernivtsi Yuriy Fedkovych National University. - Chernivtsi, 2010.

The dissertation deals with the study of structural and functional organization of the algogroupping of brown-podzolic gleied soils in the natural and anthropogenic-transformed ecosystems of southern Ciscarpathia.

In the course of investigation it has been ascertained that algogroupping of brown-podzolic gleied soils of various Ciscarpathian ecosystems includes 104 species of algae from 5 divisions, 8 classes, 18 orders, 34 families, 44 genera. Hydrophilic and shade-loving edaphophilous species form the total nucleus of ecobiomorph's spectrum.

Development of the algogroupping in the process of the modeling of elementary soil formation processes (ESFP) has been studied. It is recommended to use presence of the species Gloeosphaeridium firmum Pascher in the structure of algogroupping as a diagnostic indicator during illuvial-gley process in the brown-podzolic gleied soils of southern Ciscarpathia.

Key words: algogroupping, ecobiomorph, brown-podzolic gleied soils of southern Ciscarpathia, ecosystem.

Размещено на Allbest.ru

...