CC BY
85
-т
SCIENCE TIME
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Лаврентьева Лариса Викторовна, Никитич Полина Александровна, Карлюкова Мария Александровна, Биологический институт Национального Исследовательского Томского государственного университета, г. Томск
E-mail: lavr61@mail.ru
Аннотация. Из дерново-подзолистых почв Томской области, сформированных под разными типами растительности, выделены аммонификаторы и утилизаторы безазотистых органических соединений. Определены и проанализированы их численность и состав. Дана характеристика процессов минерализации органических веществ в исследованных дерново -подзолистых почвах.
Ключевые слова: микробиологические исследования, аммонификаторы, разрушители безазотистых органических веществ, коэффициент минерализации, дерново-подзолистые почвы.
В основе многих процессов почвообразования лежит биохимическая деятельность микроорганизмов, поэтому микробиологические исследования почв остаются актуальными и в настоящее время [1, 2, 3].
Нами исследованы дерново-подзолистые почвы, сформированные под пологом леса, на территории лесопарка в районе Академгородка г. Томска. Данные почвы принадлежат к одному виду, различаются по степени оподзоливания и произрастающей на них растительности. Разрез Р 2 был заложен в березово-сосновом кустарниковом злаково-разнотравном лесу (дерново-подзолистая, типичная, неглубокоо светленная почва). Разрез Р 3 был заложен в сосново-березовом лесу (дерново-поздолистая, типичная мелкая глубокоосветленная почва). Местоположение разрезов: Томская область, Томск, Советский район, Юго-Восточная часть Академгородка, Томь-Яйское междуречье.
Определение численности и состава микроорганизмов осуществляли с помощью посева на твердые питательные среды для аммонификаторов (на мясопептонном агаре), актиномицетов и разрушителей безазотистых
органических соединений (на крахмало-аммиачном агаре). Влажность почвы определяли воздушно-весовым методом [4]. Для определения микроорганизмов до рода высевали чистые культуры (по методу Коха). Выделенные штаммы на основании исследования морфологии колоний и клеток (в фиксированных и окрашенных по Граму препаратах) идентифицировали до рода [4, 5].
Статистическая обработка данных проведена с использованием программ MS Excel 2010 и Statistica 6.0. Рассчитаны следующие статистические показатели: средняя, ошибка средней и нелинейный коэффициент корреляции, статистическую значимость которого оценивали с помощью критерия Спирмена.
Численность аммонификаторов и разрушителей безазотистых органических соединений, их видовой состав в почвах, сформированных под разными типами растительности, имеют определенные различия. Больше всего аммонификаторов в дерново-подзолистой почве березово-соснового леса (разрез Р 2) находится в горизонтах A0 (8093,41 ± 24,4 *103 КОЕ/г) и Аа (5587,03 ± 16,5*103 КОЕ/г). С глубиной их количество значительно снижается. Среди аммонификаторов преобладают бациллы, значительно меньше микроорганизмов, относящихся к р. Sarcina, и в незначительном количестве присутствуют представители р. Flavobacterium и р. Pseudomonas.
Наибольшая численность аммонификаторов в дерново-подзолистой почве сосново-березового леса (разрез Р 3) находится в горизонте A (11984,11 ± 27,9 *103 КОЕ/г). Этот горизонт намного богаче аммонификаторами, по сравнению с их количеством в почве березово-соснового леса. Распределение их по профилю носит скачкообразный характер. Среди аммонификаторов также преобладают бациллы, значительно меньше содержится микроорганизмов р. Pseudomonas, и р. Flavobacterium, меньше всего представителей р. Sarcina.
Исследованные образцы почвы содержат микроорганизмы, разрушающие безазотистые органические вещества, в том числе актиномицеты. В почве Р2 их количество максимально в горизонте A0 (1476,17 ± 10,4 * 103 КОЕ/г). Больше всего грибов в горизонте Ad (666,32 ± 5,7 * 103 КОЕ/г), актиномицетов в горизонте A^2. Максимальная численность этих микроорганизмов в образцах профиля Р 3 также находится в горизонте A0. В целом микроорганизмов этой физиологической группы в почве сосново-березового леса значительно меньше. Интересно, что актиномицеты, хоть и содержатся в меньшем количестве, однако также преобладают в горизонте А1А2. С глубиной численность утилизаторов безазотистой органики резко уменьшается.
Очень неоднородные экологические условия отдельных генетических горизонтов подзолистых почв, обусловленные резкой трехчленной дифференциацией почвенного профиля, приводят к своеобразному расселению микроорганизмов в почвенной толще. Это своеобразие заключается, прежде всего, в том, что наибольшее число микроорганизмов содержится в подстилке и верхнем горизонте почвы. С глубиной их количество резко уменьшается и далее сохраняется примерно на одном уровне. В целом это согласуется с
литературными данными по исследованию дерново-подзолистых почв Западной Сибири [6, 7].
Вслед за неравномерным уменьшением органического вещества и изменением химизма отдельных генетических горизонтов дерново-подзолистых почв, число микроорганизмов падает с глубиной не постепенно, а скачкообразно. Первый скачок приурочен к границе между дерновым (аккумулятивным) и подзолистым (элювиальным) горизонтами, а второй - к границе между подзолистым и иллювиальным горизонтами [8]. Микробиологическим процессам в дерново-подзолистых почвах свойственна чрезвычайная динамичность, обусловленная резкими колебаниями температуры, запасов органического вещества в почве, степенью ее кислотности и другими факторами [2].
Коэффициенты минерализации, отражающие интенсивность протекания процессов трансформации органических веществ растительного и животного происхождения в исследованных почвах, показали, что здесь преобладают процессы разложения азотсодержащих органических веществ. Это связано с высокой численностью аммонификаторов и их преобладанием над численностью утилизаторов безазотистой органики (коэффициенты минерализации в основном ниже 1). Несколько лучше минерализация органических веществ идет в горизонте Л1А2. Следовательно, в исследованных почвах замедленны процессы минерализации, что существенно отличает их от дерново-подзолистых почв черневой тайги Салаирского Кряжа [9, 10].
Корреляционный анализ, проведенный для выявления зависимости численности микроорганизмов от содержания гумуса и поглощенных оснований Са и М^, позволил обнаружить достоверные положительные коррелятивные взаимосвязи между численностью аммонификаторов, утилизаторов безазотистых органических веществ с содержанием гумуса в почве березово-соснового леса. В почве сосново-березового леса показана аналогичная достоверная зависимость для разрушителей безазотистых органических веществ. О тесной взаимосвязи численности основных физиологических групп микроорганизмов с содержанием и составом гумусовых веществ, свидетельствуют многочисленные исследования. Преобладающая часть гумуса состоит из микробной плазмы, в различных его фракциях присутствуют микробные клетки [11].
Таким образом, в дерново-подзолистой почве, сформированной под пологом березово-соснового (Р 2) и сосново-березового (Р 3) лесов по численности преобладают аммонификаторы, несколько ниже количество утилизаторов безазотистых органических веществ. Максимальное количество микроорганизмов находится в лесной подстилке и гумусово-аккумулятивном горизонте, обогащенных органическими веществами и растительными остатками. Количество микроорганизмов зависит от содержания гумуса в почве. С глубиной численность микроорганизмов резко уменьшается. Коэффициенты
минерализации, отражающие интенсивность протекания процессов трансформации органических веществ растительного и животного происхождения в исследованных почвах, показали, что здесь преобладают процессы разложения азотсодержащих органических веществ, следовательно, замедленны процессы минерализации.
Выявлены различия в численности микрофлоры дерново-подзолистых почв, сформированных под разными типами растительности. В составе микроорганизмов, разрушающих безазотистые органические вещества, присутствуют актиномицеты, миксобактерии, среди микроскопических грибов наиболее часто встречались представители родов Penicillium, Mucor. Аммонификаторы представлены бациллами, в небольших количествах встречаются микроорганизмы, относящиеся к родам: Sarcina, Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococcus, Achromobacter.
Литература:
1. Сорокин Н.Д. Микрофлора таежных почв Средней Сибири. Новосибирск: Изд -во Наука, 1981. 144 с.
2. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л. : Изд-во Наука, 1980. 188 с.
3. Richard D. Bardgett, Lawrence R. Wolker. Impact of colonizer plant species on the development of decomposer microbial communities following deglaciation Soil Biologe & Biochemistry. 2004. Vol. 36. P. 555-559.
4. Практикум по микробиологии / Под ред. Н.С. Егорова. М. : Изд-во МГУ, 1976. 308с.
5. Определитель бактерий Берджи / Под ред. Дж. Хоулта., Н. Крига. и др. М. : Мир, 1997. Т.1-2. 800 с.
6. Головченко А.В. Полянская Л.М. Сезонная динамика численности и биомассы микроорганизмов по профилю почвы // Почвоведение, 1996. № 10. С. 1227 -1233.
7. Клевенская И.Л., Наплекова Н. Н., Галтимурова Н.И. Микрофлора почв Западной Сибири. Н. : Наука, 1970. 222 с.
8. Мишустин Е.Н. Географический фактор, почвенные типы и их микробное население // Микрофлора почв северной и средней части СССР. М. : Наука, 1966. С. 3 - 23.
9. Лаврентьева Л.В., Никитич П.А., Разина М.А. Дерново-подзолистые почвы Салаирского кряжа: состав, свойства и микробиологическая характеристика // Современные проблемы генезиса, географии и картографии почв. Томск : Изд-во ООО Копи-М, 2011. С. 85-87
10. Лаврентьева Л.В., Никитич П.А., Карлюкова М.А. Микробиологические
исследования дерново-подзолистых почв черневой тайги Салаирского кряжа // Вестник Томского государственного университета. Биология - 2014. - № 387. -с. 271-276.
11. Аристовская Т.В. Микробиология подзолистых почв. М. - Л. : Наука, 1965. 186 с.
