CC BY
57
551.4(470.62):576.8
СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ В АГРОЛАНДШАФТАХ СТЕПНОЙ, РИСОВОЙ И ГОРНОЙ ЗОН КУБАНИ
М.Д. НАЗАРЬКО, В.Г. ЛОБАНОВ
Кубанский государственный технологический университет
Агроландшафтные системы по сравнению с природными на Кубани весьма слабо адаптированы и имеют ограниченный предел возможностей трансформации энергии, поддержания круговоротов веществ и воды и поэтому больше подвержены стрессам, вызываемым различными причинами [1, 2].
На сегодняшний день весьма актуальной проблемой является сохранение содержания гумуса [3]. Нарушения степени плодородия вызывают существенные сдвиги в составе почвенных микроорганизмов [4]. Это диктует необходимость исследования агроландшафт-ных систем с учетом всего комплекса их функционирования.
Цель исследования - изучение состава почвенной микрофлоры в агроэкосистемах степной, рисовой и горной зон Кубани. Работу проводили в течение 3 лет.
Разнообразие физико-химических условий Краснодарского края обусловливает сложность его почвенного покрова. На территории края встречаются все почвенные типы, характерные для европейской части России. Однако проявляющийся на Кавказе закон вертикальной зональности делает их несколько отличными от почв европейской равнины.
В работе провели обследование некоторых из 25 типов агроландшафтов Краснодарского края, почвенно-экологические характеристики которых представлены в табл. 1.
Микробиологическому анализу были подвергнуты образцы пахотных горизонтов (0-20 см). Количественный и качественный состав микроорганизмов определяли общепринятыми в почвенной микробиологии методами из посевов соответствующих разведений суспензий на мясо-пептонном агаре (МПА), крахмало-ам-миачном агаре (КАА), почвенном агаре (ПА) и среде Чапека [5, 6]. Перед посевом для десорбции микроорганизмов с почвенных частиц водно-почвенные суспензии обрабатывали на качалке в течение 20 мин и затем готовили серию последовательных разведений.
Общее количество микроорганизмов определяли прямым микроскопическим методом [7]. Расчет количества клеток N на 1 г почвы проводили по формуле
£, ап
N = ——,
УБ 2 С
где Б, - площадь препарата, мкм2; а - количество клеток в одном поле зрения (усредненное по всем препаратам); п - показатель разведения почвенной суспензии, мл; У - объем капли, наносимой на стекло, мл; Б2 - площадь поля зрения микроскопа, мкм2; С - навеска поч -вы, г.
Для характеристики направленности почвенных микробиологических процессов использовали коэффициент минерализации (КМ) растительных остатков, представляющий собой соотношение организмов, растущих на КАА и МПА [8].
Содержание гумуса, валового азота, рН водной вытяжки почвенного раствора определяли общепринятыми для почв методами [9].
Гумусное состояние почв Краснодарского края и, прежде всего, пахотного фонда - черноземов - существенно изменилось за период их использования в сельскохозяйственном производстве: за последние 40-50 лет они утратили более трети гумуса. По данным Ку-баньНИИгипрозем, за год в черноземах обыкновенных, типичных и выщелоченных содержание гумуса снижается на 0,03%.
Дефицитный баланс гумуса складывается при недостаточном поступлении органических веществ в почву, основным источником которых являются пожнивно-корневые остатки культур севооборота и органические удобрения. Разные культуры севооборота оставляют неодинаковое количество органического вещества.
Исследованные почвы отличаются между собой химическими показателями плодородия (табл. 2), основным из которых является гумусовый потенциал. Анализ запасов гумуса показывает, что почвы агарной зоны везде заметно обеднены органикой по сравнению с природными ландшафтами, где содержание гумуса в среднем в степной, горной и рисовой зонах 4,48; 3,65 и
Таблица 1
Зона Тип почвы Климатическая зона, осадки Тип агроландшафта Комплексная экологическая
оценка территорий
Степная
(Кореновский р-н)
Чернозем типичный среднегумусный сверхмощный
Рисовая Рисовый аллювиальный
(Красноармейский р-н) луговой
Предгорий и гор (Крымский р-н)
Д ер но во - карбон атный малогумусный среднемощный
Неустойчив о-влажная,
500-550 мм,
КУ = 0,25-0,3
Умеренно-влажная, 550-700 мм,
КУ = 0,3-0,4
Влажная, 700-950 мм КУ = 0,4-0,6
Степной аккумулятирный равнинный с зерново-свекловично-кормовым агроценозом
Стародельтовый с рисовод -ческо-кормовым агроценозом Рав нин но - террасированный лесостепной с зерново-табачно-плодовым агроценозом
Конфликтная средней степени
Кризисная слабой и средней степени
Напряженная слабой степени
4,20% соответственно. Сельскохозяйственные земли содержат органики в среднем примерно на 20% ниже. Также почвы агрозон выделяются самыми низкими показателями минимальных и максимальных значений содержания гумуса в почвах.
Таблица 2
Зона Гумус, % Валовый азот, % Запасы гумуса, т/га рН (водная)
Степная 3,14 0,27 83,74 7,69
Предгорий и гор 3,03 0,24 76,96 8,09
Рисовая 2,85 0,23 70,19 7,90
При оценке почв с точки зрения их способности удерживать и трансформировать загрязняющие вещества большое значение имеет реакция почвенной среды. Сравнение показателей кислотности почвенных вытяжек в пределах определенных типов почв подчеркивает щелочную направленность реакции природных и антропогенных образований.
Количество валового азота, как правило, коррелирует с содержанием гумуса. В необрабатываемых почвах в верхних горизонтах содержится больше азота: в степной, горной и рисовой зонах соответственно 0,39; 0,29 и 0,36%. Например, в почвах Крымского района в агроландшафтах было отмечено содержание минеральных форм азота, а в полях овощного севооборота -повышенное содержание его аммиачных форм, нитратный азот обнаружен в малых количествах, не превышающих значений ПДК.
Существенные изменения почвенной микрофлоры в агроценозах начинаются после первого года воздействия культурных растений, но наиболее отчетливо проявляются при длительном бессменном возделывании [2]. При этом следует учитывать климатические и зонально-географические особенности районов.
Результаты исследований почвенной микрофлоры показывают, что микробные сообщества пахотных горизонтов на 90% и более составляют бактерии (табл. 3). Это свидетельствует об их функциональной значимости и выдвигает на первый план изучение структуры бактериального комплекса. Доля микроскопических грибов составляет 1,9-9,9% от общего количества микроорганизмов (ОКМ), что подтверждает литературные данные об уменьшении содержания мик-ромицетов в зональном ряду почв при продвижении с севера на юг [10]. В подпахотном горизонте доля содержания грибов в микробном сообществе увеличивается и составляет 1,2-29,1%.
Каждый тип почвы имеет определенный естественный уровень микроорганизмов, который принимают за
пул (запас почвенных микроорганизмов, который не обеспечен энергетическим веществом для непрерывного размножения, но находится в состоянии поддержания). В целом почвенные микробоценозы содержат 109-1011 кл./г АСП. Значительное количество пассивных группировок может свидетельствовать, например, о завершении минерализационных процессов и появлении конкурентоспособных популяций микроорганизмов, что в свою очередь обусловливает поддержание гомеостатического состояния почв.
Анализ полученных результатов микробиологических исследований позволяет особо выделить почвы рисовой зоны, где аграрные системы представлены в основном рисосеянием и являются весьма неустойчивыми к антропогенному воздействию. Низкое содержание гумуса и валового азота сочетаются с низкими значениями общего микробного пула, аммонифицирующих и аминоавтотрофных микроорганизмов. Использование минеральных удобрений при возделывании риса сопряжено с ускоренным разложением гумуса, что объясняется либо депрессией микробиологической активности, либо усилением развития автохтонной микрофлоры, в том числе гумусоразлагающей, повышенное содержание которой по отношению к другим функциональным группам отмечено именно в почвах рисовников.
Возможно, что по мере истощения растительных остатков в почве микроорганизмы начинают использовать как источник углерода гумусовые вещества. Это подтверждается изменениями в микробном сообществе: относительным снижением споровых форм бактерий и резким возрастанием численности актиномице-тов, особенно рода ^еагЛа [7].
Микробный пул почв горной зоны достаточно высок, активны процессы минерализации органического вещества, отмечается возрастание численности микроорганизмов-трансформаторов азотсодержащих соединений.
В почвах степной зоны отмечается высокий уровень минерализации органического вещества, относительно высокое содержание гумусоразлагающей микрофлоры, большее содержание гумуса и валового азота. Возможно, это связано с более высокой биогенно-стью этих почв: в среднем микробная биомасса в почве Кореновского р-на - 6,30 мг/г против 0,24 мг/г в Красноармейском.
Анализ полученных агрохимических показателей почв природных и аграрных систем разных зон свидетельствует о значительном влиянии сельскохозяйственной деятельности. Содержание гумуса сильнее варьирует на пашне по сравнению с почвами естественных угодий. Снижение содержания гумуса и вало-
Таблица 3
ОКМ, млрд кл./г АСП Бактерии, млн кл./г АСП Актиномицеты, млн кл./г Микромицеты, млн/г АСП
Зона аммонифици- рующие аминоавто -трофные гумусоразла- гающие КМ
Степная 120 26,0 70,0 0,23 2,6 0,27 1,5
Предгорий и гор 111 42,9 45,5 0,48 1,19 0,7 1,1
Рисовая 90 8,2 13,7 0,86 3,3 0,1 3,1
вого азота в почвах агроландшафтов обусловлено меньшим поступлением в них растительного опада, отчуждением и вывозом с полей большей части растительной массы, а также более интенсивно протекающими процессами минерализации. Полученные микробиологические показатели выявили закономерность, что определенной зоне и типу почв соответствуют определенные комбинации разных групп микроорганизмов и их численности. Кроме того, сельскохозяйственное использование почв приводит к изменению состава почвенной микрофлоры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана / В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И. Т. Трубилин и др. - Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 1995. - 192 с.
2. Енкина О.В., Коробский Н.Ф. Микробиологические аспекты сохранения плодородия черноземов Кубани. - Краснодар, 1999. - 150 с.
3. Агроэкологический мониторинг в земледелии Красно -дарского края: Юбил. вып. - Краснодар, 1997.
4. Симакин А.И. Агрохимическая характеристика Кубан -ских черноземов и удобрения. - Краснодар, 1969.
5. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и идентификация почвенных бактерий. - М.: Изд-во МГУ. 1990. - 72 с.
6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1980. - 224 с.
7. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 336 с.
8. Мишустин Е.Н., Рунов Е.В. Успехи разработки принципов микробиологического диагностирования состояния почвы // Успехи современной микробиологии. - 1957. - 14. - Вып. 2. -С. 256-268.
9. Практикум по агрохимии / В.Г. Минеев, Е.П. Дурынина, Н.Ф. Гомонова и др. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 305 с.
10. Богоев В.М., Гильманов Т.Г. Численность и биомасса микроорганизмов в почвах некоторых зональных экосистем // Био -логические науки. - 1982. - № 7. - С. 80-83.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 10.03.05 г.
621.643.2:620.197.004.15
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ
П.И. КУДИНОВ, И.В. НАУМОВИЧ
Кубанский государственный технологический университет
Одним из наиболее распространенных способов защиты размещаемых в почве трубопроводов и сооружений от биоповреждений является использование бактерицидов - химических средств, вызывающих гибель микроорганизмов.
Разрабатываемые и рекомендуемые в этом качестве химические соединения должны иметь высокую активность подавления развития микроорганизмов, вызывающих биокоррозию, дешевую и доступную сырьевую базу для промышленного производства бактерицидов, экологическую безопасность, безвредность для работающего персонала; они не должны вступать в химическую реакцию с компонентами защищаемых материалов, а по отношению к металлам должны быть коррозионно-инертными.
Кроме перечисленных к бактерицидам предъявляют также специальные требования, учитывающие технические особенности защищаемых материалов и сооружений, условия их эксплуатации и т. п.
За рубежом и у нас в стране основным методом борьбы с микробиологической коррозией является применение бактерицидов, созданием которых занимаются фирмы, специализирующиеся на разработке и выпуске химреагентов. Имеются также фирмы, принимающие заказы на решение конкретных коррозионных проблем с выдачей рекомендаций по защите после проведения исследований непосредственно в полевых условиях и определения причины коррозии. Если коррозия связана с жизнедеятельностью микроорганизмов, фирма проводит исследования по идентификации
бактерий и решает вопрос о методе защиты. Затем в лабораторных и промысловых условиях осуществляется подбор эффективного реагента-бактерицида, который и поставляется покупателю в необходимом количестве. При этом фирма рекомендует необходимую концентрацию, оптимальную технологию и места ввода реагента. Она также осуществляет контроль эффективности выданных рекомендаций.
Оценка эффективности бактерицидов связана с многообразием факторов, действующих в системе защищаемый объект-среда-бактерицид.
Разработка ингибиторов микробиологической коррозии заглубленного оборудования включает несколько этапов [1]. В лабораторных условиях определяют эффективную концентрацию бактерицида, т. е. ту дозу, которая вызывает гибель 99% бактерий. Для испытания эффективности ингибиторов используют как музейные штаммы сульфатредуцирующих бактерий (СРБ), так и культуры, выделенные непосредственно из почв. Поскольку микроорганизмы со временем адаптируются к ингибиторам и приобретают устойчивость к ним, целесообразно при лабораторных испытаниях уточнить степень адаптируемости почвенной микрофлоры к ингибитору коррозии. Второй этап - испытание бактерицида в реальных условиях с определением активности микробиологических процессов и зон максимального развития коррозии. Третий этап - широкое промышленное применение ингибитора бактериальной коррозии с соответствующей разработкой технологических схем и расчетных показателей.
Преимущество применяемых для этих целей четвертичных соединений аммония перед другими бактерицидами - в высокой эффективности действия: низ-
