CC BY
64
Таблица 2
Выживаемость, %
Микроорганизмы Контроль Нативный сток Эфирная фракция Водная фракция
Escherichia coli 100,0 92,0 9З,2 90,0
Sarcina sp. 100,0 93,0 99,0 96,7
Сточная вода мясоперерабатывающего комбината практически не влияет на выживаемость микроорганизмов - естественных обитателей природных биоценозов. Необходимо отметить, что клетки Escherichia соіі оказались более чувствительными к действию нативного стока и его составляющих.
Водная фракция, оставшаяся после удаления из стока эфирной фракции, проявила практически те же токсические свойства, как эфирная фракция и нативный сток.
Вместе с тем максимальный токсический эффект, зарегистрированный в опыте, не превышает 10%.
Сточные воды пищевых предприятий, в частности мясоперерабатывающих, кроме веществ животного происхождения (белок, жир и т. п.), содержат огромное количество химически синтезированных соединений -остатки пищевых добавок, улучшителей, стабилизаторов структуры и окраски (нитриты, фосфаты), а также моющие и дезинфицирующие вещества (кислоты, щелочи, хлорсодержащие препараты), используемые на производстве и поступающие в сточные воды вместе с промывными водами. Они могут значительно повышать токсичность смеси веществ из состава сточных вод [11, 12].
Результаты экспериментов показали, что сточные воды мясоперерабатывающего предприятия дефицитны по кислороду, а биотестирование на организмах разных уровней организации свидетельствуют о различной реакции тест-объектов на комплекс соединений, находящихся в водах. Более чувствительны ветвистоусые рачки Daphnia magna, клетки микроорганизмов и растений толерантны к воздействию.
Согласно результатам исследований, непосредственный сброс сточных вод мясоперерабатывающих предприятий в природные водоемы представляется не
вполне безопасным, целесообразно их использование для орошения почв сельскохозяйственного назначения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Saffiotti V. Evaluation of mixed exposure to carcinogens and correlation of in vivo and in vitro systems // Environ. Health Perspect. - 1983. - 47. - P. 319-324.
2. Toxicity characterization of complex mixtures using biological and chemical analysis in preparation for assessment of mixture similarity / L. Cizmas, T.J. McDonald, T.D. Phillips et al. // Environ. Sci. Technol. - 2004. - 38. - № 19. - P. 5127-5133.
3. Дятлов С.Е. Роль и место биотестирования в комплексном мониторинге морской среды // Экология моря. - 2000. - № 5. -С. 83-87.
4. Методическое руководство по биотестированию воды РД-118-02-90. - М., 1991. - 48 с.
5. Методика определения токсичности воды по смертно -сти и изменению плодовитости Дафний ПНДФТ 14.1:2:3:4.3-99. -М., 1999.
6. Исакова Е.Ф., Колосова Л.В. Проведение токсикологи -ческих исследований на дафниях // Методы биотестирования качества водной среды. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - С. 51-62.
7. Крайнюкова А.Н. Биотестирование в охране вод от загрязнения // Методы биотестирования вод. - Черноголовка: Мир, 1988. - С. 4-14.
8. СанПиН 2.1.7.573-96. Гигиенические требования к ис -пользованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения.
2.1.7. Почва, очистка населенных мест, бытовые промышленные отходы, санитарная охрана почвы. - М., 1997. - 36 с.
9. Caixeta C.E., Cammarota M.C., Xavier A.M. Slaughterhouse wastewater treatment: evaluation of a new three-phase separation system in a UASB reactor // Bioresour Technol. - 2002. - 81. -№ 1. - Р. 61-69.
10. Thayalakumaran N., Bhamidimarri R., Bickers P.O.
Biological nutrient removal from meat processing wastewater using a sequencing batch reactor // Water Sci. Tecnol. - 2003. -47. - № 10. -P. 101-108.
11. Olive oil mill wastewater treatment using a chemical and biological approach / A. Fiorentino, A. Gentili, M. Isidori et al. // J Agric Food Chem. - 2004. - 11. - № 52. - P. 5151-5154.
12. Toxicity of model aliphatic amines and their chlorinated forms / W.L. Gong, K.J. Sears, J.E. Alleman et al. // Environ Toxicol Chem. - 2004. - 23. - № 2. - P. 239-244.
Кафедра пищевой биотехнологии Кафедра технологии пищевых производств
Поступила 03.05.05 г.
З76.8.66
РОЛЬ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА В ТОКСИЧНОСТИ ОКУЛЬТУРЕННОЙ ПОЧВЫ
М.Д. НАЗАРЬКО
Кубанский государственный технологический университет
Явление токсикоза почв при образовании в них токсинов известно в практике сельского хозяйства давно [1, 2]. Оно проявляется в резком угнетении растений и снижении урожая. Как правило, токсикоз почв связан с бессменным культивированием одной культу-
ры. Большое значение в возникновении токсикоза почв имеют токсичные продукты жизнедеятельности микроорганизмов.
Токсикоз почв может воздействовать и на микроорганизмы [3]. Многими авторами отмечена корреляция между угнетением определенных микроорганизмов и угнетением растений [4, 5].
Таблица 1
Система удобрений
Вариант средств защиты
Токсичность почвы, %
Вс ходы
Кущение Выход в трубку Молочная спелость Восковая спелость
Органо-минеральная
Минеральная
NPK + навоз, гербициды 25 23 34 11 6
NPK + навоз, гербициды, фунгициды 27 32 56 0 0
NPK + навоз, гербициды 38 21 7 1 3
NPK + навоз, гербициды, фунгициды 34 29 9 10 9
Зерна пшеницы выращивали в течение 24 ч в чашках Петри на бумажных фильтрах с ватной прокладкой и запасом воды 10 мл. Токсичность почвы определяли по снижению длины корней и проростков пшеницы по сравнению с контролем.
Для определения токсичности использовали свежую почву - чернозем выщелоченный. Повторность 4-кратная. Через 7 сут измеряли длину корней и проростков пшеницы в каждой повторности. Проросшими семенами считали те, у которых корешок прорывал семенную оболочку. Среднюю длину корня проростка в каждой повторности определяли путем деления общей длины корней препаратов на число взошедших семян. Затем рассчитывали среднюю длину корня из четырех повторностей определения и выражали в процентах к длине корня контрольного варианта. Снижение длины корня проростков в опыте с почвой по отношению к контролю, выраженное в процентах, являлось показателем токсичности почвы.
Почву считали токсичной, когда угнетение роста корней проростков составляло по сравнению с контролем не менее 20%.
В работе использовали общепринятые в почвенной микробиологии методы оценки микрофлоры [6]. Количество микроорганизмов основных групп определяли на твердых питательных средах из посевов соответствующих разведений почвенных суспензий на мя-со-пептонном агаре (МПА), крахмало-аммиачном агаре (КАА), среде Чапека.
Все образцы почв под всходами пшеницы показали высокий уровень токсичности. Действие системы удобрений и средств защиты растений на динамику токсичности почвы в различные фазы развития пшеницы представлено в табл. 1.
В фазу кущения пшеницы наблюдалась тенденция снижения токсичности почвы. Через месяц, в фазу выхода в трубку, после внесения минеральных удобрений токсичность почвы возрастала. При этом изменялись биологические свойства почвы: снижалась численность аммонифицирующих бактерий; увеличивалось содержание микроорганизмов, использующих минеральный азот; происходил сдвиг в микробоценозе в целом. Влияние средств защиты растений на динамику численности различных групп микроорганизмов почвы в различные фазы развития пшеницы представлено в табл. 2.
К концу вегетации пшеницы токсичность почвы снизилась, т. е. почва практически очистилась от остатков ранее внесенных препаратов и их возможных метаболитов.
Снижение токсичности почвы сопровождалось восстановлением микробоценоза, что могло быть связано не только с восстановлением численности различных групп почвенной микрофлоры и их участием в разложении токсических веществ в почве, но и с поступлением этих веществ в растения.
Можно предположить, что токсичность почвы, определенная после уборки урожая, снизится в результате парирования почвы в течение осенне-зимнего сезона и первых 3 мес весны. Однако определение токсичности почвы перед посевом следующей культуры показало, что она повысилась, следовательно, отмеченное снижение токсичности было связано с увеличением численности актиномицетов и грибов, так как численность других групп микроорганизмов значительно уменьшилась.
Проведенные микробиологические исследования свидетельствуют, что применение гербицидов снижает численность микроорганизмов, использующих ор-
Таблица 2
Вариант средств защиты Количество микроорганизмов, тыс./г абс. сухой почвы
Всходы Кущение Выход в трубку Молочная спелость Восковая спелость
NPK 4640/1500 2200/1700 720/2000 3100/3200 5620/4300
NPK + гербицид 2250/1350 800/700 250/1100 2800/5800 3500/5000
NPK + гербицид, фунгицид 90/70 700/750 200/800 2500/3000 4000/4100
Примечание: числитель - микроорганизмы, использующие органический азот, знаменатель - минеральный.
Таблица 3
Вариант средств защиты Общая численность, тыс./г АСП Микроорганизмы, % от общей численности (в среднем за вегетацию)
Бактерии Актин омицеты Грибы
NPK 3250 60 20 20
NPK + гербициды 1920 40 32 28
NPK + гербициды, фунгициды 1500 32 36 32
Таблица 4
Вариант средств защиты Споровые бактерии, % от общей численности аммонифицирующих микроорганизмов Сапрофитные Ж е В ю о т о о4 ы >8 & численности
PenicШium Fusarium Остальные
NPK 11 32 36 32
NPK + гербицид 26 24 74 2
NPK + гербицид, фунгицид 35 42 58 0
Таблица 5
Система удобрений Вариант средств защиты Микроорганизмы, %
Бактерии Актиномицеты Грибы
навоз 66/90 23/5 11/5
Органо-минеральная NPK + навоз, гербициды 48/92 37/7 15/1
NPK + навоз, гербициды, фунгициды 31/92 40/6 29/2
NPK 75/91 6/4 19/5
Минеральная NPK + гербициды 67/96 9/3 24/1
NPK + гербициды, фунгициды 52/4 24/4 24/2
Примечание: числитель - всходы, знаменатель - восковая спелость зерна.
ганический и минеральный азот. Ингибирующее действие гербицидов носило кратковременный характер, в основном, до выхода в трубку, после чего их численность восстанавливалась.
Кроме этого, происходил сдвиг в сообществе микроорганизмов, использующих органический азот -возрастало процентное содержание споровых бактерий, а также в сообществе сапрофитных грибов - увеличивалось процентное содержание грибов, относящихся к родам Fusarium, PemciПшm, Cladosporium, Altemaria.
Существенные изменения произошли в целом в сообществе микроорганизмов в результате применения системы удобрений и средств защиты растений: уменьшилось содержание бактерий и увеличилась численность актиномицетов и микромицетов (табл. 3).
Исследования способности преобладающих сапрофитных грибов и актиномицетов продуцировать фитотоксические вещества показали, что из 6 выделенных культур фитотоксичностью обладали 3 из рода PemcШшm (50%) и 2 из рода Fusarium (40%) (табл. 4).
Наибольшая способность к синтезу фитотоксических веществ была отмечена у актиномицетов. Из 9 выделенных культур фитотоксичностью обладали 7.
При севообороте в почве постоянно происходит перестройка микробоценоза. Преобладание в микробном сообществе актиномицетов свидетельствует об усилении негативной экологической ситуации в почве, поэтому и токсичность почвы повышается. Показатели воздействия системы удобрений и химических средств защиты на микрофлору почвы в разные фазы развития пшеницы представлены в табл. 5.
Во все фазы вегетации токсичность была высокой при внесении комплекса пестицидов, особенно на фоне минеральной системы удобрений.
При длительном применении химических средств защиты отмечено их прямое действие на сорняки, воз-
делываемые культуры и экологию почвы; а также последействие вследствие значительной устойчивости некоторых пестицидов и продуктов их разложения и способности к аккумуляции в почве.
Образуясь в почве, токсины поступают в растение, вызывая серьезные изменения в структуре протопласта, проницаемости клетки, интенсивности дыхания, синтетических процессов и т. д., что влияет на урожайность.
Таким образом, образование токсинов в почве служит доказательством их экологической роли, так как влияет на свойства и формирование микробных ценозов. Кроме того, токсины, образующиеся в почве, способны поступать из нее в растение и оказывать существенное влияние на физиологические процессы и химический состав растений, что может в конечном счете привести к значительным изменениям качества урожая.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бондаревская Ф.Г., Мирчинк Т.Г. Фитотоксические и инсектицидные свойства почвенных грибов // Вестн. МГУ. - 1968. -№ 5.
2. Мирчинк Т.Г., Асеева И.В. Грибы как фактор токсичности дерново-подзолистой почвы различной степени окультурен-ности // Науч. докл. высш. шк. - 1959. - № 2.
3. Красильников Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. - М.: Изд-во АН СССР, 1958.
4. Круглов Ю.В. Микрофлора почвы и пестициды. - М.: Агропромиздат, 1991. - 128 с.
5. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. - М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с.
6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 10.03.05 г.
