CC BY
53
УДК 577.15.08+631.42
СОСТАВ МИКРОБНЫХ АССОЦИАЦИЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ С НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ
Е.А. МАТЕНЬКОВА, аспирант Н.Н. НАПЛЕКОВА, доктор биологических наук, профессор
Новосибирский ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. В работе рассматривается негативное влияние нефтяного загрязнения на микробное сообщество и ферментативную активность почвы. Ключевые слоза: дерново-подзолистая почва, ассоциации, бактерии, грибы, актиномицеты, нефтяное загрязнение, ферменты, амилаза, каталаза, протеаза.
Добыча нефти, ее транспортировка и использование продуктов переработки — серьезные факторы загрязнения окружающей среды. Наибольшее негативное воздействие нефтепродукты оказывают на почву [1-7].
Перспективное направление предотвращения загрязнения почвы — микробиологическое разложение. В связи с этим цель нашей работы — изучить влияния нефтяного загрязнения на микрофлору и ферментативную активность дерново-под-золистой почвы. Для ее достижения решались следующие задачи:
установить численность основных групп микроорганизмов в почве и ее целлюлозолитическую активность;
определить амилазную, каталазную и протеоли-тическую активность почвы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2007-2008 гг. с образцами из Нефте-юганского района Тюменской области. Объект исследований — почва взятая на разном расстоянии (0...3, 15...25, 25...50 и 50...55 м) от разлива нефти на глубину 0...20 см. Смешанный образец готови-
ли из трех проб, отобранных с площади загрязнения 50 м2.
Воздействие нефтяного загрязнения на дерно-во-подзолистую почву оценивали по численности и составу микробоценоза. Для выделения микроорганизмов использовали плотные питательные
среды. Численность бактерий, усваивающих органический азот, определяли на мясо-пептонном агаре (МПА); бактерий, усваивающих минеральный азот и актиномицетов — на крахмало-амми-ачном агаре (КАА); грибов — на агаре Чапека. Содержание целлюлозолитических микроорганизмов учитывали на агаре Гетчинсона; свободноживущих азотфиксаторов - на агаре Эшби по обрастанию комочков почвы.
Токсичность почвы определяли по прорастанию семян редиса сорта Жара. Амилазную активность определяли по степени разложения крахмала за 24 часа, каталитическую — газометрическим методом [2], протеолитическую — аппликационным методом [3].
Результаты и обсуждение. В ходе исследований установлено, что под действием сильного нефтяного загрязнения резко увеличивается численность грибов, развивающихся на среде Чапека. На расстоянии 0...3 м от места загрязнения она составляла 51 тыс. на 1 г почвы против 0,3...4,3 тыс. на большем удалении. Кроме того, наблюдается их видовое разнообразие (преимущественно РепшШит ригриггехсет, Р. /шсит, Р. glauco-griseum и Acrostalagmus а1Ьт). Число бактерий усваивающих органический азот выделенных на МПА увеличивается с 200 тыс.КОЕ на 1 г почвы в точке загрязнения до 2040 тыс.КОЕ на 1 г почвы на расстоянии 50...55 м.
Количество микрофлоры, усваивающей минеральный азот, на расстоянии 15...25 м и 25...50 м от загрязнения увеличивается, по сравнению с точкой загрязнения, в 3-5 раз (с 22,48 млн КОЕ на 1 г почвы до 119,84 и 72,48 млн КОЕ на 1 г почвы соответственно). Целлюлозолитическая активность при уменьшении нефтяного загрязнения увеличивается в 5-6 раз, а азотфиксирующая активность во всех вариантах составляет 100 % (табл. 1).
Почва, загрязненная нефтепродуктами, проявляла токсичные свойства. У высеянных семян редиса снижалась всхожесть, уменьшалась длина проростков и корней. По мере удаления от места загрязнения величины этих показателей возрастали. Так, на расстоянии 50...55 м, длина корней и
Таблица 1. Микрофлора дерново-подзолистой почвы, загрязненной нефтью
Вариант Численность микроорганизмов на среде
МПА, КОЕ тыс. на 1 г почвы КАА, КОЕ млн на 1 г почвы Чапека, тыс. на 1 г почвы Эшби, % Гетчинсона, %
0...3 м 200 22,48 51 100 15
15..,25 м 660 29,48 0,3 100 96
25...50 м 1740 119,84 4,3 100 88
50...55 м 2040 72,48 1,3 100 95
Таблица 2. Каталазная активность дерново-подзолистой почвы загрязненной не-
фтью, в 02 см3 на 1 г почвы
Расстояние 1 мин 2 мин 3 мин 5 мин
0... 3 м 1,53 1,56 1,46 1,36
15...25 м 1,60 1,76 1,76 1,46
25. .. 50 м 1,66 1,73 1,76 1,63
50... 55 м 1,64 1,60 1,56 1,48
проростков редиса была в 1,5 раза больше (1,9 и 4,7 соответственно), чем в точке загрязнения.
При нефтяном загрязнении ингибируется жизнедеятельность большинства микроорганизмов, включая их ферментативную активность, которая отражает интенсивность и направленность биохимических процессов в почве.
Например, масса разложившегося крахмала в 1 г почвы за 24 часа, которая характеризует величину амилазной активности, в точке загрязнения составляла 1,28 мг, в 15...25 м — 1,74 мг, в 25...50 и 50...55 м — 2,98 мг. То есть микроорганизмы, разлагающие крахмал, при нефтяном загрязнении снижают свою физиологическую активность более чем в 2 раза.
При изучении каталитической активности было установлено, что дерново-подзолистая почва сильно загрязненная нефтью (вариант 0...3 м) характеризуется низкой активностью фермента каталазы, которая составляет 1,36 см3 02на 1 г почвы.
Энергия каталитической активности в образцах почвы с сильным нефтяным загрязнением взятых на расстоянии 0...3 м сохраняется в течение двух минут (табл. 2), а в остальных образцах - до трех минут, что, вероятно, связано с ухудшением аэро-биозиса при сильном нефтяном загрязнении.
Вероятно, в связи с гидрофобными свойствами
нефти кислородный режим почвы ухудшается, что приводит к снижению каталитической активности микроорганизмов. Это предположение подтверждается тем, что значительно возрастает активность процесса аммонификации. Разложение желатина в образцах, взятых в 15...25, 25...50 и 50...55 м от места загрязнения составляло соответственно 73; 83,5 и 83 %, что в 4-5 раз больше, чем в точке самого сильного загрязнения (17 %).
Выводы. Таким образом, по мере удаления от мест сильного нефтяного загрязнения численность аммонифицирующих бактерий и микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота увеличивается, а микроскопических грибов — снижается.
Интенсивность разложения целлюлозы в дер-ново-подзолистой почве при уменьшении загрязнения возрастает в 5-6 раз. При этом обрастание комочков почвы достигает 88...96 %, тогда как при самом сильном загрязнении оно не превышает 15 %.
Снижение фитотоксичности дерново-подзолистой почвы по мере удаления от мест сильного нефтяного загрязнения подтверждается увеличением длины корней и проростков редиса с 1,35 до 1,9 см и с 3 до 4,7 см соответственно.
Ферментативная активность дерново-подзолистой почвы в связи с гидрофобными свойствами нефти при сильном загрязнении (0...3 м) уменьшается, что, вероятно, обусловлено ухудшением кислородного режима.
Литература.
1. Логвинова Е.С. Выявление степени загрязненности нефтепродуктами почвы в районе АЗС г. Абакана // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. — Абакан, 2007. — Т.2. — вып. 11. — С. 27-28.
2. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Д.Г Звягинцев., И.В.А'1ева, И.П. Бабьева, Т.Г. Мирчинк. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1930.-224 с.
3. Мишустин Е.Н., Вострое И.С. Атыикационные методы в почвенной микробиологии //Микробиологические и биохимические исследования почв. — Киев. «Урожаи», 1971. — С. 98-103.
4. Наплекова Н.Н. Реакция микробоценозов на нефтяное загрязнение// Почвы -национальное достояние России. Материалы IVДокуча-евского общества почвоведов,- Новосибирск. «Наука-центр», 2004. — С. 653.
5. Седых В.Н. Парадоксы и решения экологических проблем Западной Сибири. — Новосибирск: Наука, 2005. — 160 с.
6. Создание и применение жидкого препарата на основе ассоциации нефтеокисляющих бактерий / В.А. Чугунов, З.М. Ермоленко, С.Г. Жиглецова, И.И. Мартовецкая, Р.И. Миронова, Н.А. Жиркова, В.П. Холоденко, Н.Н. Ураков // Прикладная биохимия и биология. — 2000. - том 36. -Мб,- С. 666-671.
7. Шарапова И.Э., Щемелинина Т.Н., Маркарова М.Ю. Оценка эффективности способов очистки от нефтяного загрязнения различных почвенных субстратов по показателям биологической активности // Проблемы экологии в условиях устойчивого развитияб Сб. материалов VIВсероссийской научно-практической конференции с международным участием в 2 частях. Часть2. — Киров: изд-во «О-Краткое», 2008. - С. 38-41.
THE COMPOSITION OF MICROBIAL ASSOCIATION OF SOD-PODZOLIC SOILS WITH OIL
POLLUTION
E.A. Matenkova, N.N. Naplekova
Summary. I have considered the negative influence of oil pollution on the microbial community of all taxonomic soils groups and their enzymatic activity.
Keywords: sod-podzolic soil, associations, bacterium, fungi, actinomycetes, petroleum pollution, ferments, amylase, catalase, protease.
