Беспозвоночные как показатели порозности. плотности и механического состава почв
Порозностью, или скважностью почв называют объем пустот между элементарными частицами, структурными единицам!' агрегатами, занятый вод\‘хом или водой и выраженный в процентах от общего объема по1 :tgt;j.
Порозность (Р) определяют по формуле: Р = (1 - d/d,) х 100%, где d удельный вес; d, объемный вес почвы. Удельный вес почвы устанавливают путем деления веса образа почвы на объем вытесненной им воды при помещении в мерный стакан, а объемный вес почвы - посредством деления веса почвенного образца на его объем с ненарушенной структурой. Величина порозности почв зависит ото4
их механического состава, структурности и микроагрегатности, содержания корней, органических веществ, живых организмов, обработки и мелиорации почвы. Порозность менее 30- 40% считается агрономически неблагоприятной.
Выделяют два вида порозности: капиллярную и некапиллярную. Капиллярная порозность - это совокупность тончайших пор, обеспечивающих удержание в почве устойчивого запаса доступной для растений влаги. Высота (h) капиллярного поднятия почвенных растворов определяется силами поверхностного натяжения (h = 0.3/D см, где D - диаметр пор, равный 0,3-0,7 диаметра частиц грунта). Практически диаметр капиллярных пор составляет менее 1 мм. Некапиллярная порозность - это ходы и полости крупного диаметра (более 1-3 мм), обеспечивающие водопроницаемость, но не обладающие водоудерживающей способностью. Чем тяжелее почвы, тем выше их порозность и тем большую долю в ней составляет капиллярная порозность. В частности, общая порозность песчаных почв составляет 30-35, супесчаных - 35-45, суглинистых - 40-47, глин - 45-55, пахотного слоя чернозема - 55-60%, где на долю капиллярной порозности приходится соответственно 25-35, 45-55, 65-85, 90-97, 40-45% общей порозности. От порозности зависит снабжение глубоких слоев почвы кислородом, их влажность.
Лучшими индикаторами порозности почв являются мелкие членистоногие, в частности, почвенные клещи и ногохвостки. Средняя длина их тела составляет около 0,8 диаметра пор заселяемых ими почвенных горизонтов. При размерах тела микроартропод 0,2-4 мм, необходимый для их жизни размер почвенных пор должен быть не менее 0,25-5 мм. Следовательно, мелкие членистоногие могут выступать индикаторами преимущественно капиллярный и отчасти некапиллярной порозности. С этой целью проводят учеты почвенных клещей и ногохвосток широко распространенным способом их автоматической выгонки в термоэклекторах Тульгрена. Пробы почвы, объемом 100-200 см3, по горизонтам в 3-5-крат- ной повторности помещают на сито с диаметром ячей 1-3 мм. Сито помещают в аппарат несколько большего диаметра. Сверху аппарат закрывают крышкой с вмонтированным в нее электрическим патроном и лампочкой мощностью 25-40 ватт. Под нижнее горлышко аппарата подставляют сосуд с водопроводной водой. Лампочку с помощью провода и вилки подключают к электросети. Проба почвы в процессе нагревания лампочкой начинает подсыхать сверху, и микроартроподы передвигаются вниз. Проваливаясь сквозь ячейки сита, они попадают в сосуд с водой. Время экстракции образцов в аппарате в зависимости от влажности почвы длится от одних до трех суток. Содержимое сосуда с водой и членистоногими переливают в чашки Петри и просматривают под бинокулярным микроскопом. Выявленных животных подсчитывают и измеряют по жизненным формам, систематическим группам и видам. Затем устанавливают количественные соотношения животных разных жизненных форм и размерных групп, а также размеров почвенных пор, необходимых для их существования. Численность почвенных микроартропод положительно коррелирует с общей порозностью почв, при этом по мере увеличения глубины взятия почвенного образца индикацинное значение микроартропод возрастает. В более глубокие и плотные слои с меньшими размерами полостей проникают более мелкие виды (рис. 4).
По механическому составу почвы делятся на рыхлопесчаные (с содержанием физической глины менее 5%), песчаные (5-10%), супесчаные (10-20), легкосуглинистые (20-30), среднесуглинистые (30-45), тяжелосуглинистые (45-60), легкоглинистые (60-75), среднеглинистые (75-85), тяжелоглинистые (физической глины более 85%).
Хорошим индикатором плотности и механического состава почв являются роющие представители почвенной ме- зофауны. Личинки пластинчатоусых жуков, живущие в песчаных почвах имеют на головной капсуле шипики, ямки, бороздки, облегчающие рытье, задний конец тела у них с множеством тонких щетинок. У личинок, живущих в плотных тяжелых почвах, головная капсула сравнительно гладкая, а опорные шипики сильнее развиты на брюшной стороне последнего сегмента. У живущих в почвах тяжелого механического состава личинок чернотелок наблюдается развитие опорных каудальных шипиков; личинки, живущие в песчаных почвах, отличаются волосистыми покровами. У обитателей песчаных почв, использующих естественную скважность субстрата, тело длинное, часто с ложной сегментацией (личинки щелкунов рода Cardiophorus, лжектырей). Легкие почвы лучше дренируются и прогреваются, в связи с этим по пескам и супесям на север проникают многие южные виды. В частности личинки ночного хруща (Serica brunnea) на юге обитают на тяжелых почвах, а на севере - на песках. Однако мраморный (Polyphylla fullo) и белый (Polyphylla alba) хрущи развиваются только на легких песчаных почвах. На песчаных почвах преобладают жужелицы, имеющие тело с металлическим отливом, на глинистых почвах - с матовыми покровами. В среднем легкие почвы беднее по числу видов, но имеют большую плотность населения, чем тяжелые.
4—Г -А * -4—І % 1
/мм
Рис. 4. Структура почвы и ее обитатели на глубине 1, 2,5 и 4.5 см суходольного луга (по: Weis-Fogn, 1948)
Ногохвостки: 1 Isotoma viridis; 2 Folsomia quadrioculata; 3 - Tullbergia krausbaueri; клещи: Brachychthonius furcillatus; 5 Schi ' •libates laevigatus; 6 - Tectocepheus velatus; 7 - Peloptulus phaenotus; 8 Eupodes beriesei; 9 Pergamasus runciger; 10 Tarsonemoides belemnitoides.
солевого режима почв
Степень засоленности почвы определяют по содержанию в ней водорастворимых солей, или плотного остатка (%) Этот показатель составляет в слабозасоленных почвах 0,3-1,0, среднезасоленных - 1,1 -2,0, сильнозасоленных - 2,1 -3,0, солончаках - более 3,0%.
Реакция почвенного раствора зависит от концентрации ионов водорода, а также от состава солей. Соли сильных оснований (NaOH, КОН, Са(ОН)2, Мд(ОН)2 и сильных кислот (HCI, HN03, H2S04) поддерживают в почвенных растворах нейтральную реакцию (pH - 6,3-7,0); сильных кислот и слабых оснований (AI(OH)3, FeOH) сообщают раствору кислую реакцию (pH - 2-4); сильных оснований и слабых кислот (Н2С03, H2Si03, гуминовые кислоты) вызывают щелочную реакцию среды (pH -8,5-13).Степень кислотности почвы обратно пропорциональна содержанию в ней кальция и поэтому связь встречаемости и численности почвенных животных с величиной pH чаще бывает не прямой, а косвенной. В частности в лесной зоне дождевые черви встречаются в почве при значениях pH от 3 до 8 и их численность нарастает от кислых почв к щелочным. При pH, равном 3, она в среднем составляет 1,2; 4 - 6.2; 5 - 15,0; 6 - 25,0; 7 - 40,0; 8 - 55,0 экз/м2.
При этом среди доминирующих видов Dendrobaena octaedra встречается при pH от 3 до 7, Allolobophora caliginosa - 3-8, Lumbricus terrestris - 5-8, Eisenia foetida - 6-8, Lumbricus castaneus - 7-8. При pH - 3-4 содержание кальция в теле червей в 7-8 раз ниже, чем при pH
- 7-8 (Атлавините, 1960).
Личинки щелкунов Agriotes lineabus и A. obscurus выбирают слабокислые почвы (pH
- 4-5,5), а хруща Polyphylla fullo - щелочные (pH - 7-8). Показателями высокой засоленности почв являются мелкие личинки жуков-пилоусов, коротконадкрылые жуки рода Bledius, личинки некоторых скакунов, роющие на солончаках норки. Для гипсовых пустынных почв характерны мокрицы рода Hemilepistus, солонцов степной зоны - личинки чернотелок рода Belopus. К засоленным почвам приурочены ногохвостки Anurida tullbergi, Proisotoma schotti. Солончаки явно избегают дождевые черви, панцирные клещи.
- Почвенные беспозвоночные как показатели богатства почв кальцием
К кальциефильным почвенным и подстилочным животным относятся диплоподы, мокрицы, дождевые черви, моллюски.
В переднем отделе пищеварительного тракта дождевых червей расположены известковые железы. Выделяя известь, черви придают высокую водо- прочность своим копролитам, улучшая структуру почвы.Среди двупарноногих многоножек (диплопод) наиболее кальциефильной группой являются кивсяки, многочисленные в богатых кальцием черноземных и серых лесных почвах лесостепной зоны. В их покровах содержится значительное количество извести. В почвах, бедных известью, кивсяки практически отсутствуют.
На мелах и известняках обычны имеющие сильно развитый, пропитанный СаО панцирь мокрицы рода Armadillidium, с низким содержанием извести - тонкопанцирные мокрицы рода Ligidium.
В местностях с высоким увлажнением и малым содержанием извести в почве (смешанные и хвойные леса с дерново-подзолистыми и подзолистыми почвами) диминируют моллюски с редицированной раковиной (голые слизни). В сухих местностях с почвами, богатыми известью, преобладают раковинные моллюски - улитки. Однако, они являются хорошими индикаторами богатства почв кальцием в естественных условиях, в агроценозах с обрабатываемыми почвами они практически исчезают.
Численность дождевых червей, мокриц, диплопод, моллюсков резко повышается при известковании почв.