CC BY
25УДК 631.427.22
А.Т. Сейтменбетова
ИЗУЧЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ОРОШАЕМЫХ СЕРОЗЕМОВ СВЕТЛЫХ
ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ В КАЧЕСТВЕ БИОИНДИКАТОРОВ
СОСТОЯНИЯ СРЕДЫ
Казахский научно - исследовательский институт почвоведения и агрохимии им.У. У.
Успанова», 050060, Казахстан, Алматы, Академгородок, пр. аль-Фараби, 75в,
seytmenbetova77@mail.ru
Аннотация. В статье рассмотрены микроорганизмы в качестве биоиндикаторов состояния орошаемых сероземов светлых Южно-Казахстанской области. Изучен количественный и качественный состав микробов. Установлены основные физиологические группы: бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы и их представители.
Ключевые слова: микроорганизмы, биоиндикаторы, сероземы светлые, хлопчатник, бактерии, актиномицеты, грибы.
ВВЕДЕНИЕ
Южно - Казахстанская область республики Казахстан является основным производителем и экспортером хлопкового волокна, имеющего огромное стратегическое значение для экономики страны. Хлопководство остается важнейшей отраслью сельскохозяйственного производства, источником сырья для текстильной, пищевой, целлюлозно - бумажной и химической про-мышленно сти [1].
Известно, что при длительном выращивании монокультуры, использовании высоких доз минеральных и органических удобрений, пестицидов и гербицидов, применении различных агротехнических приемов наблюдается деградация почв.
Для оценки состояния почвы и любых антропогенных изменений в ней особая роль отводится биоиндикации. Биоиндикация - экологический метод диагностики почв, основанный на анализе состава животного населения почв, соотношения отдельных его компонентов, численности и экологических особенностей входящих в них популяций. Развитие методов биоиндикации почвы тесно связано с работами М.С. Гиля-рова [2], Д.А. Криволуцкого [3], Е.Н. Ми-шустина [4], И.П. Бабьевой, Г.М. Зеновой [5], Д.Г. Звягинцева [6] и других исследователей.
В качестве биоиндикаторов состояния среды важное значение принадлежит по-
чвенной микрофлоре, так как микроорганизмы чутко реагируют даже на незначительные изменения происходящие в экосистеме.
Кроме того, бессменное возделывание культуры на одном поле в течение нескольких лет приводит к накапливанию в почве инфекций, распространению вредителей и болезней. В настоящее время, в мире наиболее распространенными заболеваниями хлопчатника, вызываемые грибками и бактериями являются вилт, фузариоз, антрак-ноз, фитофтора, белая и коричневая гнили, а также гоммоз.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ
Объектом исследований являются орошаемые сероземы светлые Мактааральско-го района Южно-Казахстанской области, п. Атакент.
Изучение почвенных микроорганизмов проводилось в 2013 году на участках с различными степенями засоления (слабо- и сильнозасоленный), а также целине.
Пробы отбирались стерилизованным ножом в простерилизованные бумажные пакетики, при этом глубина отбора проб составила 0-10 см, 10-20 см и 20-30 см.
Учет микроорганизмов проводили общепринятым в микробиологии методом посева почвенной суспензии на твердые питательные среды [7]: МПА - мясо-пептонный агар, КАА - крахмало-аммиачный агар, среду Чапека. На МПА и КАА учитывали спо-рообразующие бактерии и актиномицеты,
на среде Чапека - микроскопические грибы. Подсчет проросших колоний микроорганизмов и их видовую принадлежность определяли на четвертые-пятые сутки инкубации.
Видовой состав почвенных микроорганизмов выполнен на основе их морфологических, культуральных и физиологических свойств по определителям Н.А. Красильни-кова [8] и Д. Бердже [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Как известно, микроорганизмы, населяющие почву, весьма многочисленны и относятся к различным систематическим группам. Основная их масса - бактерии, ак-тиномицеты и грибы - существуют как сап-рофиты, используя для питания органические вещества или паразитируя на других высших и низших организмах (рисунок 1).
Рисунок 1 - Общий вид бактерий, актиномицетов и микроскопических грибов орошаемых сероземов светлых (п. Атакент, 2013 г.) Результаты исследований показали, лись спорообразующие бактерии, растущие что на целине и участках под посевами хлоп- на мясо-пептонном и крахмало-аммиачном чатника наиболее представленными яви- питательных средах (рисунок 2).
Сл aö о з ас о л енный участок. Бактерии, ипн_/г_ почвы I Акшномицеты: млн ./г. почвы I Микросьипические грибы, тыс./г. почвы
Рисунок 2 - Общая численность микроорганизмов в орошаемых сероземах светлых различной степени засоления (п. Атакент, 2013 г.)
По данным Е.Н. Мишустина [10] пре- Наибольшая численность спорообразу-
обладание бактерий в составе микрофлоры ющих бактерий в верхнем 0-10 см слое по-
почв объясняется прежде всего их способ- чвы установлена на целине. В среднем их
ностью к быстрому размножению нежели количество составило 45,0 млн./г почвы,
актиномицетов и микроскопических гри- что на 35,6 млн./г почвы выше, чем в слабо-
бов. засоленном участке с постепенным убыва-
нием бактерий с глубиной (20-30 см) до 14,1 млн./г почвы.
В сильнозасоленном участке количество спорообразующих бактерий в слое почвы 0-10 см составило 18,0 млн./г почвы, что на 8,6 млн./г почвы больше, чем в слабо-засоленном.
В слое 10-20 см численность спорооб-разующих бактерий в слабозасоленном участке и на целине примерно на одном уровне и составила 27,8 и 26,0 млн./г почвы.
В нижележащем 20-30 см слое почвы наибольшее количество спорообразующих бактерий обнаружено в сильнозасоленном участке, где оно составило 25,4 млн./г почвы. Самое низкое содержание спорообразующих бактерий в данном слое почвы отмечено на целине - 14,1, что на 6,5 млн./г почвы ниже, чем в слабозасоленном участке (рисунок 2).
Выявлена активизация спорообразующих форм бактерий Bac. mesentericus и Bac. megatherium, использующих в процессе своей жизнедеятельности азот в органической форме. Данные бактерии участвуют в процессах аммонификации на более поздних этапах разложения органических соединений в почве.
Bac. mesentericus на МПА были видны в виде складчатых, сухих, матовых колоний, имеющих морщинистую поверхность желтых цветов.
Bac. megatherium на МПА образовывали гладкие, жирноблестящие колонии молочно-белого цвета с локонообразными краями.
По литературным данным [11] Bac. mesentericus и Bac. megatherium в сероземных почвах встречаются в большом количестве. Также, авторами установлено, что в почвах повышенного плодородия возрастает число клеток Bac. megatherium.
На втором месте по общей численности микроорганизмов явились актиномицеты, также растущие на мясо-пептонном и крах-мало-аммиачном питательных средах (рисунок 2). Актиномицеты или лучистые гри-
бы это одноклеточные растительные организмы, совмещающие в себе признаки бактерий и низших грибов. Представители этой группы микробов принимают участие в процессах разложения органических остатков, в разрушении клетчатки, гумино-вых кислот и целом ряде других превращений минеральных и органических соединений почвы.
Наибольшая общая численность акти-номицетов выявлена в сильнозасоленном участке, где в слое почвы 0-10 см она составила 3,0 млн./г почвы, что выше, чем на целине и слабозасоленном участке на 1,0 млн./г. почвы. В слое 10-20 см количество актиномицет в сильнозасоленном участке составило 2,0 млн./г почвы.
Наименьшее общее число актиномице-тов выявлено на целине, где в верхнем слое почвы 0-10 см оно составило 2,0 млн./г почвы, что на одном уровне со слабозасолен-ным участком в этом же слое почвы.
В нижележащем 20-30 см слое почвы самое высокое количество данной группы микроорганизмов установлено в слабозасо-ленном участке (рисунок 2).
Видовой состав актиномицетов отмечается значительным его разнообразием. Однако, увеличение численности идет не за счет появления новых представителей, а за счет размножения обитающих в почве форм. На целине и участках под посевами хлопчатника наиболее часто встречающимися представителями актиномицетов явились Act. globisporus и Act. а1Ь^.
Вид Act. globisporus обнаружен главным образом в верхнем 0-10 см, более богатом гумусом почвенном слое, а Act. albus - в ниже расположенных слоях почвы (10-20 и 20-30 см). Колонии данных видов актино-мицетов были окрашены в белый, розовый, бурый и черный цвета.
Количество микроскопических грибов по сравнению с численностью бактерий и актиномицетов в целине и участках под посевами хлопчатника значительно ниже (рисунок 2). Микроскопические грибы - это об-
ширная группа микроорганизмов, принимающая активное участие в разложении растительных и животных остатков. Грибы составляя основную часть «микробиомассы» играют важную роль в почвообразовании, гумусообразовании, поскольку они синтезируют большое количество протоплазмы, увеличивая содержание органических веществ [12].
Известно, что грибы играют доминирующую роль в первых фазах разложения органических веществ. Кроме того, микроскопические грибы, размножающиеся на растительных остатках, оказываются наиболее сильными антогонистами по отношению к актиномицетам и особенно к бактериям за источник углерода.
Наибольшее содержание микроскопических грибов отмечено в слабозасоленном участке. В слое 0-10 см их количество составило 9,0 тыс./г почвы, в 10-20 см слое -4,6 тыс./г почвы, в 20-30 см - 7,0 тыс./г почвы.
В сильнозасоленном участке количество микроскопических грибов по глубинам от 0-10 до 20-30 см незначительно и колеблется от 2,0 до 3,0 тыс./г почвы.
Наилучшие условия роста и развития микроскопических грибов отмечены также на целине, главным образом в пахотном слое. Так, в слое 0-10 см и 10-20 см они составили 12,0 и 13,0 тыс./г почвы соответственно (рисунок 2).
Идентификация микроскопических грибов в изучаемых участках с целиной и под посевами хлопчатника показала преобладание родов Mucor, Trichoderma, Pénicillium, Fusarium, менее значительно Aspergillus.
Mucor - представитель класса фикоми-цетов (от лат. Phycomycetes). На питательной среде Чапека развился в виде пушистого серого налета. Обнаружен в верхних 0-10 см слоях почвы. Может являться возбудителем мукорозарастений.
Aspergillus - представитель класса аско-мицетов или сумчатых грибов (от лат. Ascomycetes), широко распространен в при-
роде, может способствовать развитию ас-пергиллеза растений. В участках под посевами хлопчатника определен в большом количестве. Растет более медленно. На среде Чапека встречены конидии черного цвета -(Aspergillus niger) и зеленовато-желтого -(Aspergillus oryzae). Развитие Aspergillus отмечено в глубоких слоях почвы (10-20 см; 20-30 см).
Penicillium - представитель класса аско-мицетов или сумчатых грибов (от лат. Ascomycetes), может вызывать заболевание растений именуемое пенициллиоз. На среде Чапека образовал нежный налет в виде пушка серо-зеленого цвета, иногда ярко-зеленого с белым ободком по периферии. В изучаемых участках обнаружен в глубоких слоях почвы (20-30 см). Penicillium, так же как Aspergillus, широко распространен в природе. Известно, что некоторые виды Penicillium используются для получения антибиотиков.
Fusarium - представитель класса несовершенных грибов (от лат. Fungi imperfecti), у человека и животных может вызывать фу-зариотоксикоз, а у растений быть возбудителем фузариоза. На среде Чапека установлен в виде мицелия белого, розового и желтого цветов. В изучаемых участках обнаружен в небольших количествах в верхних 010 см слоях почвы. Fusarium широко распространен в природе, вызывает поражение всходов растений.
Trichoderma - представитель класса несовершенных грибов (от лат. Fungi imperfecti), обильнее всего размножается в почвах, богатых органическими остатками. В изучаемых участках обнаружен так же в верхних 0-10 см слоях почвы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В целом, характер изменения численности и соотношения вышеперечисленных группировок микроорганизмов на целине и участках под посевами хлопчатника подвержен динамике. Известно, что количественный состав микрофлоры довольно сильно меняется не только в течение года, но и
небольших отрезков времени. Это является следствием изменения температуры и влажности почвы, степени засоления, состояния растительного покрова, количества органических остатков, обработки почвы, внесения удобрений, а также взаимоотношений между микробами.
Среди изученных групп почвенных микроорганизмов наиболее представленными явились спорообразующие бактерии. Их преобладающая численность на целине и участках под посевами хлопчатника связана с наличием в почве более переработанного органического вещества. На втором месте выявлены актиномицеты, на третьем - микроскопические грибы.
Наибольшая численность спорообра-зующих бактерий, актиномицетов и микроскопических грибов отмечена на целине.
В сильнозасоленном участке количество спорообразующих бактерий в слое почвы 0-10 см составило 18,0 млн./г почвы, что на 8,6 млн./г почвы больше, чем в слабо-засоленном.
Диагностированы спорообразующие формы бактерий Bac. mesentericus и Bac. megatherium, использующие в процессе своей жизнедеятельности азот в органической форме.
Активизация актиномицетов наблюдается в конечной фазе распада органических
остатков в почве. Наибольшая их общая численность выявлена в сильнозасоленном участке, где в слое почвы 0-10 см она составила 3,0 млн./г почвы, что выше, чем на целине и слабозасоленном участке на 1,0 млн./г почвы. В слое 10-20 см количество актиномицетов в сильнозасоленном участке составило 2,0 млн./г почвы.
На целине и участках под посевами хлопчатника выявлены актиномицеты Act. globisporus и Act. albus. Вид Act. globisporus обнаружен главным образом в верхнем 0-10 см, более богатом гумусом почвенном слое, а Act. albus - в нижерасположенных слоях почвы (10-20 и 20-30 см).
Наибольшее содержание микроскопических грибов отмечено в слабозасоленном участке. В слое 0-10 см их количество составило 9,0 тыс./г почвы, в 10-20 см слое - 4,6 тыс./г. почвы, в 20-30 см - 7,0 тыс./г почвы.
В сильнозасоленном участке количество микроскопических грибов по глубинам от 0-10 до 20-30 см незначительно и колеблется от 2,0 до 3,0 тыс./г почвы.
Идентифицированные роды микроскопических грибов Mucor, Trichoderma, Penicillium, Fusarium и Aspergillus могут подавлять прорастание семян, угнетать развитие всходов и вызывать заболевания хлопчатника, что может существенно повлиять на общую урожайность культуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Умбетаев И., Гусейнов И., Бигараев О. Основные направления селекции хлопчатника. Ма^та шаруашылыгын дамытудыц гылыми непздер1 - А.: Ргт^, 2005. - С. 257-262.
2 Гиляров М.С. Учет мелких членистоногих (микрофауны) и нематод // Методы по-чвенно - зоологических исследований. - М.: Наука, 1975. - С. 9-18.
3 Криволуцкий Д.А. Влияние хозяйственной деятельности человека на животное население почв // Проблемы почвенной зоологии: тез. докл. V Всесоюз. совещ. 1975. - С. 12-15.
4 Мишустин Е.Н. Ассоциация почвенных микроорганизмов. - М.: Наука, 1975. - 107 с.
5 Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. - М. 1989. - 336 с.
6 Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. - М.: МГУ, 1987. - 256 с.
7 Аникиев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. - М.: Просвещение, 1983. - 127 с.
8 Красильников Н.А. Определитель бактерий и актиномицетов. - М.: АНССР, 1949. -462 с.
9 Бердже Д. Определитель микробов. - Киев: АН УССР, 1936. - 770 с.
10 Мишустин Е.Н. Развитие учения о ценозах почвенных микроорганизмов // Успехи микробиологии. - Т. 17. 1982. - С. 117-135.
11 Аристовская Т.В., Худякова Ю.А. Методы изучения микрофлоры почв и ее жизнедеятельности // В кн.: Методы стационарного изучения почв. - М.: Наука, 1977. - С. 241286.
12 Звягинцев Д.Г. Современные проблемы экологии почвенных микроорганизмов // В кн.: Микробиология окружающей среды. - А.: Наука КазССР, 1980. - С. 65-78.
SUMMARY A.T. Seytmenbetova
THE STUDY OF MICROORGANISMS IRRIGATED GRAY SOILS LIGHT OF THE
SOUTH KAZAKHSTAN REGION AS BIOINDICATORS OF THE ENVIRONMENT
Kazakh Research Institute of Soil Science and Agrochemistry named after U.U. Uspanov, al Faraby Ave., 75B, 050060, Almaty, Kazakhstan
In article considered microorganisms as bioindicators a condition of irrigated gray soils light of the South Kazakhstan area are considered. The quantitative and qualitative structure of microbes is studied. The main physiological groups are established: bacteria, actinomycetes, microscopic fungi and their representatives.
TYfflH А.Т. Сейтменбетова
OH,TYCTIK КАЗАХСТАН ОБЛЫСЫНЫЦ СУАРМАЛЫ АШЬЩ С¥Р ТОПЫРАКТАРЫНДАГЫ МИКРООРГАНИЗМДЕР1Н БИОИНДИКАТОРЛАР РЕТ1НДЕ
ЗЕРТТЕУ
в.О. Оспанов ат. К,азац топырацтану жэне агрохимия гылыми зерттеу институты, 050060, К^азацстан, Алматы, эл-Фараби дацг., 75В
Макалада Оцтустш Казахстан облысыньщ суармалы ашьщ с^р топырактарыныц биоиндикаторы ретшде микроорганизмдердi колдану карастырылган. Микробтардыц сандык жэне сапалык к¥рамы зерттелшд^ Микроорганизмдердщ непзп физиологиялык топтары: бактериялар, актиномицеттер, микроскопиялык сацыраук¥лактар жэне олардыц TYрлерi аныкталган.
