ИЗМЕНЕНИЕ  ФЕРМЕНТОВ  ГЛЮКОЗИДАЗ  В  ПОЧВАХ  ВЕРТИКАЛЬНОЙ  ПОЯСНОСТИ  ГОРНЫХ  ПОЧВ  ЮЖНОГО  КЫРГЫЗСТАНА

Сакбаева  Зулфия  Исраиловна

канд.  с.-хоз.  наук,  доцент,  декан  факультета  естествознания  Жалал-Абадского  государственного  университета,  г.  Жалал-Абад,  Кыргызстан

E-mail:  sakbaeva@yahoo.com

В  данной  работе  представлены  результаты  исследований  активности  ферментов  глюкозидаз  в  почвах  вертикальной  поясности  горных  почв  Южного  Кыргызстана  на  примере  почв  бассейна  реки  Кок-Арт  Жалал-Абадской  области.

Разнохарактерность  литологического  строения,  различная  высота  над  уровнем  моря,  экспозиция  горных  склонов,  разная  степень  увлажнения,  температуры  воздуха  и  ряд  других  факторов  способствовали  развитию  на  исследуемой  территории  разнообразного  почвенного  покрова:  горно-долинные  сероземы  типичные,  горные  темные  сероземы,  горные  коричневые,  горно-лесные  черно-коричневые  и  горные  лугово-степные  почвы  [2,  с.  233]. 

Основным  фактором  при  формировании  почв  вертикальной  зональности  бассейна  реки  Кок-Арт  является  высотная  поясность,  под  которой  понимается  смена  климата,  растительности  и  почв  по  мере  поднятия  высоты  местности.  В  бассейне  реки  Кок-Арт  проводилось  исследование  на  почвенных  разрезах,  взятых  из  трех  контрастных  землепользований  бассейна  реки  Кок-Арт  Джалал-Абадской  области  (табл.1).

Таблица  1.

Расположение  и  хозяйственное  использование  почв  бассейна  реки  Кок-Арт

Сероземы  в  Южной  Киргизии  занимают  наиболее  теплый  пояс.  Основным  типом  почв,  которые  используются  в  богарном  и  орошаемом  земледелии,  являются  типичные  туранские  сероземы.  Они  расположены  в  Ферганской  долине  на  высотах  местности  с  700  до  1100  м  над  уровнем  моря.

Климат  территории,  где  распространены  сероземы  характеризуется  особенно  резкой  контрастностью  гидротермического  режима,  крайне  сухим  летом,  влажной  и  теплой  весной,  и  неустойчивой  в  отношении  погодных  условий,  зимой.  Среднегодовая  температура  воздуха  здесь  равна  +12⁰,  средняя  температура  июля  +26—27⁰.  Средняя  температура  января  –3–5  ⁰.  Годовое  количество  осадков  в  этой  зоне  колеблется  от  200  до  300  мм.  Максимум  осадков  выпадают  в  марте  —  начале  апреля. 

Содержание  гумуса,  общего  азота  и  углерода  определялись  в  лаборатории  Республиканской  почвенно-агрохимической  станции  Кыргызстана.  Органический  углерод  определялся  по  методу  Тюрина,  общий  азот  по  Къелдалю  [1,  с.  489].  Анализы  по  ферментативной  активности  почв  проводились  в  научно-исследовательском  институте  Земледелии  Техасского  Технологического  Университета  США.  Активность  ферментов  глюкозидазов  определялись  по  методике  М.А.  Табатабай  [6,  с.  814]. 

Орошаемые  сероземы  (поле  хлопчатника)  характеризуются  бедным  содержанием  гумуса  и  общего  азота.  Это  объясняется  тем,  что  при  орошении,  обработке  почв  и  удобрении  на  фоне  субтропического  климата  увеличивается  скорость  минерализации  органического  вещества  почвы,  т.  е.  поступающих  в  почву  растительных  остатков  и  гумусовых  веществ.  При  повторных  возделываниях  хлопчатника,  когда  после  уборки  хлопка-сырца  на  поле  не  оставляют  всю  надземную  массу  (выдергивают  вместе  с  корневой  массой),  которая  идет  на  топливо,  в  пашне  очень  мало  остается  послеуборочных  растительных  остатков.

Отсутствие  севооборота  с  обязательным  звеном  многолетних  бобовых  трав  и  необходимого  внесения  органических  удобрений  под  хлопчатник  не  дает  в  достаточном  количестве  свежих  поступлений  послеуборочных  растительных  остатков,  при  этом  не  происходит  компенсация  минерализуемой  части  гумуса.  Поэтому  содержание  гумуса  в  пахотном  горизонте  составляет  1,25  %,  подпахотном  —  0,78  %  (таблица  2).

Таблица  2.

Количество  гумуса  и  азота  на  сероземных  почвах  Ферганской  долины

Современное  состояние  органического  вещества  исследуемых  почв  можно  характеризовать  изучением  ферментативной  активности,  в  т.  ч.  активности  ферментов  глюкозидаз,  которые  активно  участвует  при  минерализации  целлюлозы  и  гемицеллюлозы  до  осахаривания. 

β-глюкозидаза  играет  важную  роль  в  круговороте  углерода  (C),  участвующих  в  деградации  целлюлозы.  Как  известно,  главными  компонентами  клеточной  стенки  сельскохозяйственных  культур,  особенно  соломы,  стеблей  хлопчатника  и  других  растений,  являются  природные  полисахариды:  целлюлоза  и  гемицеллюлоза.  Как  видно  из  таблицы  3,  верхний  0—14  см  слой  пахотного  горизонта  орошаемого  типичного  серозема  содержит  69,8  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  β-глюкозидазы,  11,9  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  β-глюкозаминидазы.

Таблица  3.

Активность  ферментов  глюкозидаз  типичных  сероземов  Ферганской  долины  (мг  р-нитрофенол  кг  ^-1  почвы  час  ^-1)

Низкая  активность  глюкозидазы  на  орошаемых  пашнях  сероземов  объясняется  недостаточным  содержанием  органического  вещества  почвы,  а  также  иммобилизаторов  ферментов  гумусовых  веществ,  слабой  интенсивностью  поступления  ферментов  с  органикой  и  выделениями  растений  и  микрофлоры.

Как  видно  из  таблицы  4,  высокая  ферментативная  активность  коричневой  почвы  отмечается  по  β-глюкозидаза  и  колеблется  от  19,3  до  1137,5  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  ,  в  горно-лесной  черно-коричневой  почве  от  11,1  до  1235,9  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1.  Из  глюкозидазных  ферментов,  β-глюкозидаза  доминирует  над  β-глюкозаминидазой.

Таблица  4.

Активность  ферментов  глюкозидаз  коричневых  почв  бассейна  реки  Кок-Арт  (мг  р-нитрофенол  кг  ^-1  почвы  час  ^-1)

Здесь  для  сравнения  можно  привести  содержание  вышеназванных  показателей  пахотного  горизонта  орошаемого  типичного  серозема,  который  содержит  69,8  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  β-глюкозидазы,  11,9  мг  нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  β-глюкозаминидазы.  В  целом,  активность  ферментов  находится  в  тесной  связи  с  содержанием  органических  веществ  почвы,  потому  что  подстилка  играет  ключевую  роль  в  качестве  предшественника  для  синтеза  и  стабилизации  ферментов  [4,  с.  172].  Как  видно  из  таблицы  5,  в  коричневых  почвах  бассейна  реки  Кок-Арт  содержится  11,3—12,0  %  гумуса  в  верхнем  горизонте,  8,3—9,3  %  гумуса  в  гумусово-аккумулятивном  горизонте,  что  коррелирует  с  содержанием  фермента  изучаемого  объекта.

Таблица  5.

Гумусовое  состояние  и  количество  азота  изучаемых  почв  бассейна  реки  Кок-Арт

Снижение  активности  ферментов  с  глубиной  можно  объяснить  с  уменьшением  биологической  активности  почв  вниз  по  профилю.  Снижение  активности  ферментов  и  микробной  биомассы  с  глубиной  почвы  отмечено  в  исследованиях  Acosta-Martinez  и  др.,  [3,  с.  260],  Kizilkaya  и  др.  [5,  с.  24].

В  верхнем  гумусово-аккумулятивном  горизонте  горных  лугово-степных  почв  содержится  7,59  %  органического  вещества,  и  0,68  %  валового  азота,  а  в  поддерновом  15—28  см  слое  соответственно  4,14  %  (таблица  6).  Их  количество  плавно  снижается  вниз  по  профилю  почв.  В  лугово-степных  почвах  низкая  активность  наблюдается  по  β-глюкозаминидазе,  которое  колеблется  от  8,6  до  58,25  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1.  Содержание  β-глюкозидазы  в  верхнем  горизонте  составляет  513,65  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1.

Таблица  6.

Активность  ферментов  глюкозидаз  горных  лугово-степных  почв  Ферганской  долины  (мг  р-нитрофенол  кг  ^-1  почвы  час  ^-1)

Выводы

·Проводимые  исследования  позволяют  заключить,  что  орошаемые  пашни  типичных  сероземов  характеризуются  низкой  активностью  ферментов  глюкозидазов,  т.  е.  69,8  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  β-глюкозидазы,  11,9  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  β-глюкозаминидазы.  Это  связано  с  низким  содержанием  органического  вещества  почвы  —  источника,  субстрата  и  иммобилизатора  почвенных  ферментов.

·В  горно-лесных  черно-коричневых  почвах  β-глюкозидаза  колеблется  от  19,3  до  1137,5  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1  и  от  11,1  до  1235,9  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1,  что  являются  высокими  показателями  среди  почв  вертикальной  поясности  почв  бассейна  реки  Кок-Арт.  Из  глюкозидазных  ферментов,  β-глюкозидаза  доминирует  над  β-глюкозаминидазой.  Глюкозидазная  активность  коричневых  почв  зависит  от  содержания  гумуса,  ежегодного  лесорастительного  опада  и  органического  азота,  которые  являются  исходным  субстратом  для  фермента.

·В  лугово-степных  почвах  низкая  активность  наблюдается  по  β-глюкозаминидазе,  которое  колеблется  от  8,6  до  58,25  мг  р-нитрофенол  кг^-1  почвы  час^-1. 

Список  литературы:

1. Аринушкина  Е.В.  Руководство  по  химическому  анализу  почв:  учеб.  пособие.  М.:  АН  СССР,  1963.  —  489  с.
2. Ройченко  Г.И.  Почвы  Южной  Киргизии:  монография.  Ф.:  Изд-во:  АН  Кирг.  ССР,  1960.  —  233  с.
3. Acosta-Marti’nez  V.,  Acosta  Marcado  D.,  Sotomayor  D.,  Cruz  L.  Microbial  communities  and  enzymatic  activities  under  different  management  in  semiarid  soils.  Appl.  Soil  Ecol.,  2007,  №  38.  —  260. 
4. Eivazi  F.  and  M.A.  Tabatabai,  “Phosphatases  in  soils”,Soil  Biological  &  Biochemistry,  1977,  №  9.  —  172. 
5. Kizilkaya  R.  and  O.  Dengiz,  “Variation  of  land  use  and  land  cover  effects  on  some  soil  physic-chemical  characteristics  and  soil  enzyme  activity”,  Zemdirbyste-Agriculture,  2010  №  97,  2010.  —  24.
6. Tabatabai  M.A.  Soil  Enzymes.  Soil  Science  Society  of  America,  USA,  1994.  —  814.