CC BY
44
576.8:551.4
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА МИКРОФЛОРЫ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ ПОЧВ КУБАНИ
М.Д. НАЗАРЬКО, В.Г. ЛОБАНОВ
Кубанский государственный технологический университет
Ведущая роль в процессах самоочищения загрязненных почв принадлежит микроорганизмам, которые с помощью ферментов разлагают самые разнообразные загрязнители и вовлекают их в круговорот веществ.
Цель настоящего исследования - изучение микро-боценозов пахотных горизонтов почв степной, рисовой и горной зон в пределах отдельных районов Краснодарского края.
Пробы отбирали по профилю из верхнего почвенного горизонта - наиболее биогенного и полно отражающего специфику микрофлоры - с глубины 0-20 см. Методом посева на общепринятые питательные среды определяли численность следующих таксономических групп микроорганизмов: бактерий, актиномицетов, дрожжей, микромицетов; также изучали родовой и видовой состав микроорганизмов. Идентификацию проводили общепринятыми методами [1-3].
Микробные сообщества характеризовали по показателям сукцессии, минерализации, средней плотности микроорганизмов в различных почвенных пробах, общему списку таксонов, спектру доминантов, соотношению эколого-трофических групп.
В таблице представлены усредненные показатели количественного и качественного состава микробоце-
нозов пахотных горизонтов почв агроландшафтов
степной, рисовой и горной зон Кубани.
Таблица
Показатель Зона
Сте пная Рисовая Горная
Коэффициент сукцессии 200-8000 800-9000 300-9300
Коэффициент минерализации 0,2-2,5 1,7-4,6 0,5-3,1
Микроорганизмы:
аммо нифицирующ ие,
млн кл./г АСП 2-80 5-84 3-68
аминоавтотрофные,
млн кл./г АСП 1-116 20-100 1-100
гумусоразлагающие,
млн кл./г АСП 0,2-1,7 0,2-2,8 0,1-1,8
азотфиксирующие, % 10-98 4-80 10-94
целлюлозоразлагающие, % 60-98 62-98 50-98
Актиномицеты, тыс. кл./г АСП 20-5000 10-9000 1-4000
Дрожжи, тыс. КОЕ/г АСП 0-200 0-20 0-50
Микромицеты, тыс. КОЕ/г АСП 1-800 0-500 0-600
Высокий коэффициент сукцессии - до 102-103 -свидетельствует, что в целом почвенные микробоцено-зы можно характеризовать как зрелые сообщества. Наряду с активно функционирующими группами микроорганизмов - аммонифицирующими, аминоавтотроф-ными и др. - обнаружено значительное количество пассивных группировок, что подтверждает завершение минерализационных процессов и появление конкурентоспособных популяций микроорганизмов. Это обусловливает поддержание гомеостатического состояния почв.
Направленность микробиологических процессов в почве характеризуется показателем, связанным с превращениями азотсодержащих соединений, - коэффициентом минерализации растительных остатков. В пробах, отобранных в разных зонах, наблюдается колебание содержания числа аммонифицирующих и ами-ноавтотрофных микроорганизмов и, следовательно, изменение коэффициента минерализации. Наибольшие значения этого показателя установлены в рисов-никах, особенно в Абинском районе. Несколько медленнее процессы минерализации протекают в почвах степной зоны.
Численность азотфиксирующих и целлюлозоразрушающих микроорганизмов в почвах разных зон значительно колеблется. Известно, что процесс азотфикса-ции зависит от наличия микроэлементов, кислотности, влажности и др.; этим можно объяснить его нестабильность. Из широко известных свободноживущих азот-фиксаторов почти повсеместно встречаются представители родов Clostridium, Azotobacter, Lipomyces.
Распространение и активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов связаны, как правило, с наличием минерального азота, т. е. этот показатель характеризует обеспеченность почвы азотным питанием для высших растений. Микроорганизмы, разрушающие целлюлозу, встречаются неравномерно в почвах разных зон и различных типах пользования. Процесс разложения целлюлозы осуществляется комплексом целлюлозоразрушающих микроорганизмов, среди которых преобладают представители родов Pseudomonas, Cellvibrio, Bacillus, Cellulomonas, Cytophaga,
Aspergillus, Penicillium, Verticillium, Alternaria,
Trichoderma, Trichotecium.
Согласно [4], в южных почвах с энергичными мобилизационными процессами относительное содержание целлюлозоразрушающих бактерий по сравнению с грибами значительно увеличивается. В результате про-
веденных исследований установлено, что состав почвенной микрофлоры в естественных и агроценозах отличается. Вероятно, применяемые агротехнологии в агроценозах приводят к увеличению плотности заселения почвы грибами, что неизбежно усиливает их роль в различных почвенно-микробиологических процессах, в том числе в разрушении целлюлозы.
Однако рост численности микроскопических грибов следует рассматривать как агрономически вредное явление, приводящее к ухудшению фитосанитарного состояния почвы и повышению ее токсичности [5].
Различные способы использования земель в агроценозах, особенно в степной и рисовой зонах, привели не только к изменению общей численности сообщества микроорганизмов, но и вызвали перестройку его таксономической структуры.
Представители группы актиномицетов обнаружены практически везде, повышенное их содержание отмечено в агроценозах вне зависимости от типа зоны. Пигментные формы встречались реже. Отмечено преобладание в почвах быстрорастущих популяций акти-номицетов. В парующих почвах степной зоны установлена большая доля содержания нокардий. Таксономический состав обнаруженных актиномицетов довольно однообразен. Наиболее распространены представители родов Nocardia, Oerskovia, Rhodococcus,
Nocardiopsis, Actinopolyspora, Streptomyces и
Streptoverticillium.
В [6] приведены сведения об увеличении доли бацилл и актиномицетов и усилении бактериального вклада в микробиологические процессы в южных почвах по сравнению с северными, где грибы составляют 88-99% общих запасов микробной биомассы почв. Действительно, в основном численность бактерий в почвах вне зависимости от типа зоны значительно превышает численность микроскопических грибов.
Почвенные грибы - одна из крупных экологических групп, участвующих в минерализации органических остатков благодаря наличию разнообразных гидролитических ферментов и в образовании почвенного гумуса за счет синтеза и аккумуляции в гифах меланиноподобных пигментов.
Грибная флора почв степной, рисовой и горной зон разнообразна и представлена как сапрофитами, так и паразитирующими видами. В грибном сообществе доминируют представители родов Penicillium, Aspergillus, Oidiodendron, Verticillium, Trichoderma и др. Широкая биохимическая активность микромице-тов позволяет освоить самые разнообразные субстраты, а выделяемые антибиотические вещества обеспечивают успешную борьбу с конкурентами. Свойственная грибам широкая экологическая амплитуда дает
возможность для развития тех или иных видов в разных типах зон.
Среди почвенных дрожжей в рассматриваемых зо -нах наибольшее распространение получил типичный обитатель почв - род Lipomyces.
В структуре бактериального сообщества исследованных образцов почв ведущее место занимают аспо-рогенные формы родов Pseudomonas, Nitrobacter, Micrococcus, Corynebacterium. Численность их незначительно варьирует в разных зонах.
Спорообразующие бактерии представлены в основном родами Bacillus, Clostridium. Отмечена высокая численность Bacillus megaterium в почвах степной зо-ны, что указывает на большую степень окультуренно-сти этих земель.
Высокой численностью и частотой встречаемости характеризуется Arthrobacter spp., не образующий, в отличие от бацилл и стрептомицетов, специфических покоящихся форм, но способный благодаря экономному метаболизму выживать в условиях климатического стресса.
В рисовой зоне наблюдается значительная перестройка таксономической структуры, проявляющаяся в постепенном снижении родового и видового разнообразия грамотрицательной микрофлоры и одновременного увеличения его у грамположительной.
Таким образом, анализ состава микрофлоры установил различия в структуре микробоценозов почв степной, рисовой и горной зон Кубани. Выявленная закономерность свидетельствует, что определенной почвенной зоне соответствуют характерные комбинации численности специфических групп микроорганизмов. Определенные тенденции не являются строгими. Кроме того, окультуривание почвы приводит к изменению в составе доминирующих форм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кириленко Т.С. Атлас родов почвенных грибов. - Киев, 1977. - 128 с.
2. Кириленко Т.С. Определитель почвенных сумчатых грибов. - Киев, 1978. - 264 с.
3. Определитель бактерий Берджи: В 2 т. / Под ред. Дж. Хо -улта и Н. Крига. - М., 1997. - 800 с.
4. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганиз -мов. - М., 1975. - 107 с.
5. Енкина О.В., Коробской Н.Ф. Микробиологические ас -пекты сохранения плодородия черноземов Кубани. - Краснодар, 1999. - 150 с.
6. Звягинцев Д.Г., Добровольская Т.Г., Бабьева И.П., Чернов И.Ю. Развитие представлений о структуре микробных сообществ почв // Почвоведение. - 1990. - № 1. - С. 134—137.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 10.03.05 г.
