УДК  631.46


АКТИВНІСТЬ ФЕРМЕНТІВ ЯК ПОКАЗНИК СТАНУ ЛІСОВИХ ЕКОСИСТЕМ НА РЕКУЛЬТИВОВАНИХ ЗЕМЛЯХ ЗАХІДНОГО ДОНБАСУ


Кулік А. Ф., Філатова Н. О.

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара,

м. Дніпропетровськ, Україна


Ферментативна активність ґрунтів є об'єктивним показником біологічної активності. Без ґрунтових ферментів не здійснюється жоден процес синтезу або розкладу речовин, тому їхня активність зумовлює функціональну кореляцію процесів, поєднує всі хімічні і біологічні реакції і  є показником стану екосистем.

Дослідження проводилися на ділянці рекультивації № 1 у Західному Донбасі на насипних грунтах без чорнозему – лесовидні суглинки (2) і на варіантах з чорноземом (4). Контролем був чорнозем зональний в аналогічних насадженнях.

У результаті досліджень було встановлено, що у лесовидному  суглинку і насипному чорноземі утворилися шари, різко диференційовані за їх насиченістю  ферментами. Найбільша ферментативна активність характерна для підстилки, причому рівень її однаковий у підстилках, сформованих на поверхні непорушеного чорнозему і на поверхні насипних грунтів. Активність інвертази у підстилці  вища, ніж у верхньому шарі грунтів. За високою потенційною активністю ферментів, у більшості випадків не меншою, ніж у непорушеного чорнозему, виділяється розташований безпосередньо під підстилкою 2-сантиметровий органо-мінеральний шар

Характер зміни ферментативної активності  в непорушеному чорноземі з глибиною відрізняється від характеру зміни ферментативної активності в насипних грунтах. У непорушеному чорноземі ферментативна активність знижується рівномірно, окремі періоди не виявляється взагалі, в той час як рівень активності каталази практично не змінюється до межі насипного шару.

В цілому в 50-сантиметровому шарі лесовидного суглинку потенційна активність ферментів, які каталізують розклад сахарози (інвертаза), зменшується в 60 разів, а розклад перекису водню (каталаза) у 2 рази.   Важливо відзначити, що в насипних грунтах ферменти поширені на значно меншу глибину, ніж у непорушеному чорноземі. Розрахунок ферментативної активності із врахуванням  об'ємної  ваги  і  глибини  шару дозволив виявити специфіку розподілу ферментів у непорушених ґрунтах і досліджуваних  насипних грунтах . У непорушеному  чорноземі  вони рівномірно розподілені в органо-мінеральній частині профілю в шарах  0 – 50 см. У насипних грунтах до верхнього 30 сантиметрового шару відноситься від 60 до 90% ферментів. Незважаючи на високу біогенність підстилки в непорушеному чорноземі і рекультивованих грунтах, в ній  зосереджено лише до 10% ферментів. Але відзначено, що у насипному чорноземові на гумусовий горизонт припадає  8 – 10 % всієї інвертази, в непорушному чорноземі під  білою акацією – 2 – 3 % цих ферментів.

Результати дослідження активності інвертази свідчать, що фермент у грунтах варіанта 4 під деревними культурами рекультивованих ділянок Robinia pseudoacacia L. та Betula pendula Roch. достовірно перевищує активність ферменту у варіанті 2 на 17-148 % улітку та на 47-94 % восени, тоді як у грунті під Acer platonoides L. як улітку, так і восени показник активності інвертази у варіанті 4 відносно віріанта 2 становить 40-92 % відповідно. Активність ферменту у грунті на ділянці з Quercus robur L. наближалась до контролю влітку та достовірно перевищувала контроль восени на 35 % (відносно варіанта 2). Активність інвертази у грунтах  насаджень клена  влітку у варіанті 2 перевищує активність цього ферменту в породі варіанта 1 у 2-6 разів та у 2-4 рази у варіанті 4., восени – у 2-5 та 3-6 разів відповідно, що свідчить про формування позитивних кореляційних зв’язків між різними складовими біоти: рослини – грунт – мікробіоценоз дослідних ділянок у варіантах без чорнозему та з чорноземною насипкою.

За насиченістю підстилки каталазою насипні грунти і непорушені чорноземи не відрізняються. Однак, показано, що каталазна  активність ґрунту на ділянці рекультивації №1, варіант без чорнозему під білою акацією значно  нижча, ніж на тій самій ділянці під лохом сріблястим . Лесовидний   суглинок і насипний чорнозем характеризуються нижчою насиченістю ферментами 50-сантиметрового шару в порівнянні з зональним черноземом.

Активність уреази у грунтах під R. pseudoacacia та B. pendula у варіанті польового досліду 4 була підвищеною на 76 % улітку та на 98-11 % восени у порівнянні з варіантом 2., що подібно до динаміки інвертазної активності у цей термін спостереження. Активність уреази у грунті на ділянці з A. platonoides восени у варіанті 4, на відміну від інвертази у даний сезон року, перевищувала активність ензиму відносно варіанту 2 удвічі. Уреазна активність на дослідній  ділянці в грунтах під Q. Robur. У варіанті 4 була низькою (30-60 %) відносно варіанта 2, всупереч динаміці активності інвертази в даний термін спостереження.

Отримані результати доводять  високу швидкість протікання обмінних процесів у грунтах дослідних ділянок варіантів 2 та 4 порівняно з чистою шахтною породою, де процеси обміну речовин значно уповільненні через збіднення поживних речовин. Виходячи з незначних відмінностей отриманих результатів визначення активності ферментів і біологічної цінності насипних грунтів, можна рекомендувати посадку названих деревних рослин на грунт варіанта 2 без додаткового збагачення чорноземом, що має місце у варіанті 4. Це забезпечує зменшення трудомісткості та собівартості зі збереженням потрібної якості едафотопу.