Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ФАКТОР ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МИКРОБНУЮ СИСТЕМУ ПОЧВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ФАКТОР ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МИКРОБНУЮ СИСТЕМУ ПОЧВ"

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи Ку раков Александр Васильевич

УДК 631.461

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ФАКТОР ВОЗДЕЙСТВИ НА МИКРОБНУЮ СИСТИЙУ ПОЧВ

Специальность 03.00.07. - микробиология

А ВТ О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на. соискание ученой степени кандидата биологических наук

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА г 1983

„ОС:

. Работа выполнена на кафедре; денш Московского государствен^

Научный руководитель: яандид

старшг Т.Г.Ц ■

- Г

Официальные оппоненты: доктор

старпЦ '

!

В.И.йг,

кандида старший Ф.Г.Бон

Ведущее.учреждение - Московска академия ?

Защита состоится "_£_" на заседании специализированного М.В.Ломоносова в аудитории М-2.

С диссертацией можно ознакомив почвовед енш МГУ.

Автореферат разослан "_

Приглаиаем - Вас принять участие в обсуждении диссертация на заседал;^ специализированного Совета по почвоведению в !ЛГГ им.И.В,Лошиосова, а отзквы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 117234, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый Совет.

Ученый секрзтарь специализированного Совета,

доцент ^¿¿/¿¿¿/¿^ И.П.Бабьева

ч Актуальность проблема. Охрана и рациональное использование-земель в условиях интенсивной химизации сельскохозяйственного производства является актуальной проблемой современности. В пос-' тановлениях партийных съездов и-принятой Продовольственной программе СССР предусматривается целенаправленное улучшение плодородия почв, повышение урожайности возделываемы! культур при одновременном предотвращении загрязнения окружаипей среда*

Несмотря ва то, что многие исследователи отмечает уникальную устойчивость микробной, системы почвы к антропогеннам воздействиям; её возможности не беспредельны. Внесение минеральных удобрений резко интенсифицирует. микробиологические процессы в почвах, что в определённых условиях может рассматриваться как положительное явление, когда ставится задача повышения урожая /Звягинцев, 1980/, Вместе с тем чрезмерное использование удобрений приводят к быстрой минерализации гумуса, накоплению нитратов в грунтовых водах" -и растениях, усилению эмиссии газообразных соединений азота из почвы /Россвал,1979/. Одним из серьёзных негативных последствий применения минеральных удобрений может:быть'возрастание фитоток-сичвости почвы и связанное с этим снижение урожайности сельскохозяйственных культур /Шгрчинк, 1957,1976; Берестещшй,1978/. В то же вреш, на сегодняшний день не выявлены пределы устойчивости микробной системы почвы, не исследована взаимосвязь дозы минерального удобрения о изменениями в составе и функционировании почвенных микроорганизмов. Это в большой степени связано с несовершенством традиционных подходов и, главным образом, методов изучения микроорганизмов в условиях, приближённых к природным,- с недостаточным применением в почвенной микробиологии концепций .и математических критериев общей экйлогии.

Цель работа. С использованием новых методических подходов изучить влияние длительного применения минеральных удобрений.на микробную систему дерново-подзолистой почвы, выщелоченного чернозёма и типичного серозёма и исследовать изменения в микробной сис-' тале почв при действии возрастаниях доз удобрений.

Основные задачи исследования. 1,.На основе анализа частоты . встречаемости микроскопических грибов и метода инициированного микробного сообщества изучить влияние окультуривания и системати-. _ческого внесения" минеральных удобрений на микробную систему трех ■ типов почв. 2. Оценить раздельное и совместное действие возраста--

ущит концентраций минерального азота, фосфора и калия на микроб" ную систему почв. 3. Изучить микробную токсичность дерново-подзо-лйстой почвы, вишедоченного чернозема и типичного серозёма при 1. /?0у

ЦЕНТРАЛЬНА:; (

кдуччдя БИОЛИО п.; ;л [ »сквх^ачадл*;.:^ | К, А; |

использовании различны! минеральны! удобрений. : 4, Провести: сравни-' тельнуюоценку стабильности микробных систем трёх типов почв к воздействию удобрений и исследовать изменения; устойчивости микробных систем длительно удобряемых почв к данной антропогенной нагрузке.

Научная новизна. На основе новых методических подходов проведена оценка изменений микроб них систем дерново-подзолистой почвы, выщелоченного чернозёма и типичного серозёма при длительном внесении минеральных удобрений и окультуривании. Установлена взаимосвязь силы воздействия минеральных удобрений с характером функционирования и составом почвенной микробиоты, проявляющаяся в четырёх типах реакций микробной системы почв на действие возрастающих : концентраций минерального азота и калия,- Показана возможность проявления микробного тоясякоза на различна* почвах при использовании азотного, ' калийного и полного минерального .удобрений. Мине- ■ ральный фосфор не вызывал негативных изменений в микробной системе ПОЧВ. * ' Практическая ценность. Найден микробиологический критерий, позволятацай оценить устойчивость микробной системы почвы к мине- ' ральным удобрениям и гарантировать от проявлений микробного токсикоза. Охарактеризована стабильность микробных систем трех типов почв.к удобрениям и.показаны её существенные изменения,, происходящие-при окультуривании почвы s систематическом применении удобрений. Морфологические особенности почвенных микромицетов, выявленные с помощью сканирущего электронного микроскопа, могут быть использованы в работах по .видовой идентификации этих микро- ~ организмов. Более 50 штаммов микроскопических грибов переданы в Микробиопром для обнаружения микроорганизмов, способных накалла- ' вать большую биомассу при росте на трудно усвояемых субстратах. Полученные результаты включены в курсы лекций по почвенной микологии'и экологии почвенных микроорганизмов, читаемые на факультете Почвоведения МГУ.

_ Апробация работа. Результаты работа- доложены на межфакуль- % тетской конференция "МГУ - сельскому хозяйствум /Москва-1982/; '. на у- научной, конференции молодых учёных факультета Почвоведения-МГУ /Москэа-1982/; на секции Московского отделения В6Й ДЮсква-1983/; на кафедре биологии почв факультета почвоведения МГУ- . /Москва-1983/. _

Дубликатам ..-^о теме диссертационной работа^опубликовано $ ■ '(* статей, назюдафся-'в печати 3 . . . . „л ., ' ■

Объём диссертации. Диссертация состоит,"йз введения, 8 rrias, выводов, содержит 155 страниц«машинописного текста,''*-50 рисунков,

II таблиц, 156 фотографий'и список'литературы из 285 наименований, из них 120 на иностранном языке.

Автор выражает искреннею благодарность ст. к. о. В.С.Гузеву за руководство в практическую помощь при проведении работы, связанной со сканирунцим электронным микроскопом.

ОБЪЖГЫ и МЕГСЩЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе изучали три типа почв - дерново-подзолистую, выщелоченный чернозём и типичный серозём: - с длительных полевых опытов.

Исследование дерново-подэ олистой среднесуглинистой почвы проводили на стационарном полевом опыте, заложенном в 1950 году на агроОиосташети МГУ /Чапшиково, Московской области/. Опыт поставлен по схеме: контроль, в, к. Г, нк, ыр, кр,нрк и.те же варианты по фону извести. Минеральные удобрения » дозах в10орюоК100 ьно" сили ежегодно в фогие аммиачной селитры, простого суперфосфата и хлорида калиг« Известкование проводили в 1925, 1969 и 1976 годах по полной гидролитической кислотности.

Использовали мощный средневыщелоченныЙ чернозём с длительного полевого опыта ВШИ сахарной свеклы и сахара, заложенного в 1936 году /Воронежская область/. На данном стационаре применяете* девятипольный зерно-пропашной севооборот. Исследовали 3 варианта опыта с различными дозами полного минерального удобрения: контрю в90р120к90' н135р180к135 и келинный выщелоченный, чернозём. Удобрения вносятся осенью в форяе аммиачной, селитры,,суперфосфата и калийной, соли только под сахарную свёклу и попадают на катана участок опыта дважды за девять лет.

Образцы типичного серозёма отбирали с опытного поля Отдела общей генетики хлопчатника АН Таджикской ССР, заложенного в 1978 году для разработки системы противовилтовых мероприятий /Таджикистан , Гиссарская долина/. Изучали следупцие варианты опыта: монокультура хлопчатника - колхозное поле /агротехника производственная/ и опытное поле /агротехника протквоввлтовая/; хлопчатник после двухлетнего возделывания кукурузы, перко, горчицн /агротехника противовилтовая/; хлопчатник после трехлетнего выращивания люцерны /агротехника противовилтовая/ и целинная почва. Минеральные удобрения применяли в форме сульфата аммония, суперфосфата и хлористого калия ежегодно на варианте с производственной агротехникой в дозе м270р1б0к40 и на вариантах с системой противовилтовых мероприятий в дозе м170Р120к60 .

Определение видового состава микроскопических грибов проводили путём высева водных суспензий почв на среду Чапека, подкис-

-ленную молочной , кислотой. Дта:характеристики структура комплекса микромицетов использовали- показатель , пространственной и временной ; частоты встречаемости вода/Ыарчинк в др. ,1982; тг*апвг et ai, , 1954/.. Достоверность ^изменения частоты встречаемости грибов по вариантам - полевых опытов определяли методом' сравнения долей/Дми-триев,1972/. При оценке сходства и-видового:разнообразия комплексов микромицетов контрольного и удобряемых , почв применяли модифицированный коэффициент роренсена.Дйркин, Розенберг,1978/ и индекс разнообразия Шеннона /Мйрчшк и др. .1982; M&rgalef < ,1957/.

. Изучение влияния минеральных удобрений на микробную систему почв в модельных и нолевых опытах проводили методом инициированного микробного сообщества /Гузев и-др.,1980/. Почву увлажняла " водой до 60? от полной влагоёмкости и изготавливала почвенные пластинки в чашках Петри с диаметром А см, kotojws затем инкубировали при постоянной влажности и температуре 25°С. Для инициации развития микробного сообщества на поверхности почвы ооздава- ■ ли тонкий, слой крахмала в ьвде чётко ограниченной полоски. Наблюдение за микроорганизмами сообщества проводили с помощью стереоскопического микроскопа в отражённом свете; Для детального исследования микробного сообщества применяли сканируздий элект- ' ровный микроскоп J£М - 2 фирмы "Jeol". Выделение микроорганизмов в■чистые культуры осуществляли непосредственно с инициирующего субстрата препараваяьной иглой под контролем светового микроскопа; инокулят переносили на твёрдые питательные среди. При видовой идентификации изучали морфологические, культуралькыеи физи-олого-биохимжческие свойства выделенных микроорганизмов по общепринятым методикам. Характеристика структуры-»¡икробного сообщества проводилась по степени доминирования шхкрооргани змов, определяемой по площади покрытия организмом инициирующего -субстрата. -Доминантами считались микроорганизмы,, занимающие более 20% пло- ' щади крахмальной полоски, часто встречающимися - 5%-20% и редко встречагишмися - менее 5% /на схемах, приведённых ниже, это отражено в полосках различной ширины/.

„ " Для установления, гчикробного токсикоза почвы использовали . . метод,, предложенный В.С.Гузевим с соавторами /1981/./На крахмальную полоску с инициированным микробным сообществом расклада- -вали семена кресс-салата/Контролем служили семена растений,, пометённые на поверхность почвенных пластинок без крахмала. Че-' рез сутки наблюдали задержку и угнетение прорастания семян, через 3-5 суток.измерили длину корешков в проростков на контрольном и оштном вариантах и по разнице в их длине судили: о микроб-.

нои токсикозе почвы. Микробную токсичность сообщества по отношению к микроскопическим беспозвоночным животным определяли по сте- ' пени поедаемости ими первичных деструкторов крахмала /грибов, ах-.- _ тиноыидетов и бактерий/, ■', ' , '

Дяя выявления возможных изменений в микробной системе почв под влиянием минеральных удобрений были проведены модельные опыты с использованием широкого диапазона концентраций азота, фосфора и -калия. Были выбраны соединения азота /нитрат и сульфат аммония/) калия /хлорид калия/» фосфора /одно-, двух-, трехзамещёнвый фосфат кальция/ и полное минеральное удобрение при соотношении как 1:1,3:1. Изучали ряд возрастающих в 2 раза концентраций солей /0,003£ * 12% от веса почвы/, что в расчёте на элемент в кг/га соответствует двенадцати разным дозам .удобрений, от 40 до 100000 кг/га.. Исследования воздействия доз удобрений, намного превышающих применяемые в сельском хозяйстве, необходимы в связи о тем, что такие концентрации питательных веществ реальны для микрозон почвы, а такжй при засолении и~загрязнении почв этими соединенияяи.. При постановке модельных экспериментов использовали почву контрольных вариантов полевых опытов, а в случае типичного серозёма -целинную. Для оценки устойчивости микробной системы почвы, длительно получавшей удобрения, к последупцему их применению была ■ взята почва с удобренных вариантов полевых опытов. Вносимые соли тщательно перемешивались с почвой, увлажненной до 60% от полной влагоёмкоста, после чего образцы инкубировались при постоянной влажности и температуре в течение двух недель до нанесения крахмала. Характеристика микробных сообществ вариантов надельного эксперимента проводилась согласно В.С.Гузеву с соавторами /1980, 1981/. Параллельно определяли рК солевой вытяжки почв. Повторность опыта девятикратная. На дерново-подзолистой почве по такой же схеме был поставлен модельный опыт по изучению действия удобрений на структуру и состав сообщества микроорганизмов, раэвивахщихся на измельченной соломе. Для выяснения мелиорирующего действия известкования полное минеральное удобрение в возрастаниях, концентрациях вносили в почву, произвесткованную по 0,5; I; 2 и 4 гидролитическим кислотностям.

При изучении локального воздействия минеральных удобрений на микробную систему почвы на поверхность почвенной пластинки помещали различное количество гранул аммиачной селитры, двойного суперфосфата или кристаллов калийной соли и наносили органический су-' бстрат для инициации развития микроорганизмов. З-тУ

• РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУКДЕВИБ , • ДЕЙСТВИЕ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА, ФОСФОРА И КМЩ НА. МИКРОБНУЮ

систшг почв

При изучении реакций микроорганизмов почвы на антропогенное воздействие использовали метод модельного эксперимента о последующей. проверкой полученных результатов в условиях длительных полевых опытов с удобрениями. Полагала, что данный подход позволит. 7сделать предсказания относительно существенных сдвигов' в составе и функционировании почвенных микроорганизмов в удобряемых почвах и выработать критерии для оценки устойчивости микробных систем различных почв.к такого рода воздействиям.

Действие минерального азота на микробную систему почв " Одной из.задач нашего исследования боло установить, используя метод инициированного микробного сообщества /ИЫС/, взаимосвязь дозы удобрения с изменениями в составе и функционировании микробной система почв. При этом инициированное микробное сообщество рассматривали как одно из проявлений, жизнедеятельности поч--венной. шкробиоты в условиях, приближённых к природным /непосре-.дственно в почве при сохранении конкуренции микроорганизмов за субстрат/. Отклик ШЗ на однократное воздействие различных концентраций азота может выражаться в изменении общей микробной биомассы сообщества, скорости разложения крахмала й развития ыикроорга-. нпзмов, видового состава и структуры сообщества. Принимая в каче-

■ стве основных критериев, структуру и состав микробного-сообщества представляется возможным выделить 4 типа реакций микробной системы дерново-подзолистой почвы на этот реагент /рис ^ I/ . Первый тип :

■ реакции микробной системы почва - зона гомеостаза - характеризу- . ется отсутствием изменений в структуре и составе сообщества, при одновременном нарастании общей биомассы микроорганизмов сообщества и скорости разложения крахмала. Для дерново-подзолистой почвы такое явление наблюдали при внесении минерального азота в дозах, не превышаших 100 кг/га. Зона стресса микробной системы почвы

. характеризуется изменением структуры сообщества практически при -том же видовом составе. Доминирующие в сообществе контрольной ПОЧВЫ микроорганизмы сЬае1;ок11шп ар., 31гвр1одуоеа ер. Р- вг1аеце, 01а1(х1епагоа ег1аешп,' ш'скпШа ееорМХа' _ постепенно исче задан а некоторые редко встречающиеся вида Реп1с1111ша Гип1си1озиш, р; ... ч«гш1еи1аЪит, Р. 1апоэив, С11ос1а<11ит с^епи1а(ит становятся доминантами и часто встречашимися* организмами. Для дерново-под-

■ золистой почвы это соответствует интервалу доз от 100 до 10000 .

вх/га, В зоне резистентности микробной системы почвы происходит полная смена видового состава сообщества, резко сокращается его -разнообразие; развиваются галотолерантные микроорганизмы. Для дерново-подзолистой, почва - вто соответствует концентрациям нитрата аммония от 10000 до 70000 кг азота/га. Интересно отметить, .что устойчивые к данным концентрациям соли грибы Aspergillus ntger, A. ustue не свойственны дерново-подзолистым почвам. При ещё больших концентрациях. нитрата аммония развитие микроорганизмов ами— лодитического сообщества подавляется, что определяет зонт репрессии микробной системы дерново-подзолистой почвы. Кислотность почвы при однократном внесении минерального азота,как и в последующих опытах с другими биогенными элементами,менялась незначительно, в пределах 0,2-0,6 единицы рН от контроля и лишь при использовании самых высоких доз. Это свидетельствует о том, что состав и структура амилолитичесдих микробных сообществ находится в тесной связи" о концентрацией биогенных элементов в почве. -

Действие минерального азота проявляется не только в изменении состава и структуры ИМС почвы, во и в изменении типа взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениям и почвенными беспозвоночными животными. Если при внесении небольших доз азота, соответо-твупцях зоне гомеостаза и началу- зоны стресса, взаимодействия между ними складываются по тицу нейтрализма, то при дозах азота более £00 кг/га возникают антагонистические отношения.- Микроорганизмы сообщества ингибируют прорастание семян и развитие проростков и, в свою очередь,-не потребляются беспозвоночными-животными -нематодами отряда Tylenchldae Я клещами Tyrophagus putrascentiae При таком уровне.4 внесения азота доминирующее положение в сообществе. занимают микроскопические грибы Penicillium funlcuiomm, P. . j anthinellum, p. venniculatum , известные как токсинообразсвате— ли. Всё это даёт основание полагать, что имеет место микробный токсикоз почвы. Внесение доз минерального азота более 10000 кг/га /1% ЮВдИО^ / моделирует по содержанию легкорастворимых солей засоленные почва и подавляет прорастание семян тест—растений как на - почвенной пластинке с микробным сообществом,* так д без него. Иными словами, такие концентрации нитрата аммония вызывают солевой токсикоз почвы по отношению к растениям. Следует отметить совпадение проявления солевого токсикоза и реакции микробной системы почвы по типу зоны резистентности. Подобное явление было обнаружено и во всех последующих опытах на других почвах.

Изучив действие минерального азота на амшгалитическое микро-, бное сообщество и распространив характер его изменений'на микроб-

Люм ыхнердлыюго мота » кг/г»

---fW---■--

3D

100 300 1000 3000 10000 30000 100000

эвм rontcíiui вока «ptccâ MM rcticnmoon MM

í»tomc«4HQCTt «в припишется южрогта! «WWW CMÍttf ТОМИМ

30

Jipan шкерпд^юго аэота^ тт/rff^

wo аоо 1000 woo loooo эоооо хооооо

«Hl* • fOMxKTua «ma стресса . гона рвяетеит- 10CTI »SM penpec til

МтОКЛЧМОеП M проявляйся ижкровиый токе»BOS ИИ1К11

Oiutwlun ар.

Str»pt«ío»i (f. Ту* trltiiv

у.осьПТ

i. Oiíioíeitoei tritt um

CO

1. SlieelMlia

2t ChMtKlu »uhipiral«

3. ïivltUllw

4. Gll«l*dtia гоавя ?túlelllluB purpuree««

6» ft liltelniaa Ti eil«l*llia ^«lilltollti ». tileïwv* tpiriii» Î, if. rp. TlilH««

РиО.1

Влияние минерального азота на структуру инициированного микробного ооо&цества ■ дерново-подзолистой, потен /к/ я выщелоченного чернозёма /Б/

нув.сЕстему почвы, представлялось важным установить, будут ли сходными реакции других физиологических группировок микроорганизмов на внесение возрастающих концентраций этого реагента в почву* Эксперименты с использованием измельченной соломы /характерного для почвенных микроорганизмов субстрата, основным компонентом которого является целлюлоза/ подтвердили наличие тех же 4-х типов реакций микробной, системы в зависимости от концентрации азота в почве. По мере увеличения дозы азота в целлюлозолитическом сообществе,. которое по видовому составу существенно отличается от амилолитическо-го микробного сообщества, также появляются грибы рода Peniciiiium и среди них токсшообразующие, такие как р. funlculoeum, Р, Janthi-neiium , что свидетельствует о реальности образования фитотокси-нов в палевых условиях при удобрении почвы. Однако провести тестирование на образование фи то токсинов в модальных опытах ие представлялось возможным из-за низкой старости роста микроорганизмов на этом субстрате и накопления малой, биомассы. При высоких концентрациях соли в почве целлюлоэолитическое и амилолитическое сообщества обнаружили большое сходство пэ видовому составу.

Ери локальном внесении азотного удобрения в почву было установлено следующее. Если в микрозону дерново-подзсишсто& почвы, обогащенную органическим веществом» попадают 3-5 гранул аммиачной селитры /50-100 мг удобрения/, то в этом месте наблюдается развитие микроорганизмов Penleilllum fuaiculosum, Р* janthinellum, Аз-pergillua uatus, Streptomycea эрр, , характерных для реакции микробной, системы по типу стресса в резистентности. При удалении от данной микрозоны это сообщество микроорганизмов постепенно переходит в типичное для контрольной почвы.

При изучении изменений ШС выщелоченного чернозёма и типичного серозёма были также выявлены 4 типа реащщй микробных систем и проявление микробного токсикоза почв в зоне стресса при действии минерального азота /рис. I/. Видовой состав и структура ШС исследуемых шчв и количественные показатели реакций микробных систем при внесении азота существенно различались. Обнаружено, что если микробная токсичность дерново-подзолистой почвы при применении азота обусловлена доминированием в микробных сообщес- . твах грибов рода p«nioiiiiim , то в выщелоченном чернозёме наряду с ними — возрастанием количества Aspergí!lúa uatus , а в типичном серозёме связана о микромиаетами stachybotrys aiternana, A, ustus • - ■

Следует отметить, что в типичном серозёме и выщелоченном чернозёме развитие микроорганизмов, характерных для зоны стресса 3/70/ ^ .

а зо гш ам 1000 ЭООО * 1 ■ 1- 10000 зоооо —» 1С00СЮ

^ . эом зона'' зона

гонеостаз» . стресса » резистентности репрессии

цлтотоксачколть . икровннв солевой

не проявляется Л икакоа ТС1СИХОЗ

■эо

~г

100

т

300

Дози миефмыюго ими I хт/г» I——:—I--

—г

1000 . 3000

I ■ I

юооо зоооо геоооо

10» . Гомеосты» ми стрем* *ом рвМеМНПЮСТ« 1С» ' репрео-

ф«ТОТ«КС11№СТ 1* проявляйся 1 шдовюй мяспют1 ■ ом«ма тгееюма

-бищ» юадШаЛ

Гр*

■г-

»»■ \

_ СовШЬтПм «р.

1. >1ип»в*

*РР#

1. СИоеХШш »««и1е*ш

2. Зеори1вг1ор»1» Ьге¥1с»и11»

3. Т);1сЬ«ар1>г1«Ш

\ М1 «т>. \

■О ;

Рнс,2 Влияние минерального калия на структуру инициированного микробного сообщества-, дерново-подзолистой почвы /А/ и типичного серозёма /Б/ ,

и резистентности, - наблвдали при локальном внесения: значительно большего количества / в 3-6 раз/ аммиачной селитр!.

- Действие миаералъвого калия на микробную систему почв-„ Минеральный калий оказывает сходное с азотом воздействие на ОДС дерново-подзолистой почвы, выщелоченного чернозёма и типичного серозёма. При внесеншг возрастаете, концедарадайшнерального' калия установлены те же 4 типа реакций микробных систем почв и проявление микробного токсикоза-в зоне стресса /рис.2/. Яод влиянием калийных удобрений в сообществе возрастало количество таких же токсивообразуюцих микромицетов, что и при воздействии азотных.^ Вместе с тем, в действии азота'и калия обнаружены определённые отличия: минеральный азот стимулирует развитие грибов родов оно-cladium. Coaiothyrlxun. Chaetoraium калий — микромтоета sta-

chybotrye aitemarifl -. Достаточно сходный видовой, состав установлен в ИМС почв с повышенным содержанием как KCl , так и нн^но^ . Это объясняется тем, что для некоторых галотолерантных микроорганизмов не столь важно, каким веществом• достигнуто высокое осмотическое давление в среде /Кашнер,1981/. -

Изучение локального действия калийных .удобрений показало, что стрессовые изменения в микробной системе происходят:при попадании 20-30 мг калийной соли /кристалл размером 2-43 мм/ в дерново-подзолистую почву, 100-200 мг - в типичный серозём, 300-600 мг - в выщелоченный чернозём.

Действие минерального фосфора на микробную систему почв " " Иной характер действия на ШС почв отмечали при исшльзова— ■ ник фосфорных удобрений /рис.3/. Практически ни один из доминирующих и часто встречавпщхся микроорганизмов не подавлялся в боль- шом диапазоне доз внесённого фосфора в форме одно-» двух- и трех-.замещённого фосфата кальция. На всех почвах фосфорные удобрения стимулировали рост и активность. бактерий рода Bacillus я неко-тори грибов. Глубина изменений состава и структуры инициированных. микробных сообществ под действием фосфора соответствовала зове гомеостаза и верхней границе зоны стресса микробных систем;., проявлений микробного и солевого токсикоза не наблюдали. Аналогичная ситуация складывалась, и при локальном внесения различного -количества гранул двойного суперфосфата в почву.

* - Значительно более слабое воздействие фосфорных удобрений на мофобву» систему почв по сравнению с азотными и калийными, по-видимому. связано с их низкой растворимостью и способностью шнетва почвенных микроорганизмов развиваться на труднораствори-

—г—

100

£oэй иитормыюго фосфора в кг/г*

30Û

1000

~г

3000 10000 ЭОООО 100000

эом* гонеосгаза

«на crpecct

ÎiT0TOKcB4H0CTt це проянляется

CbutCBtita ар*

IdüeilHiB Jan tbiít»12uB

» с г. ; i í * i

3tr«ptoircfa jp. pp. grlMiie

Wsicilliua v»r»icul*t\n

г, »«juijiUue в leer

ÏOM tantpMM>ero цооуора Ъ у/га

Э0

100 300 1000 Э0С0 10000 ЭОООО 100000

гоиеостаза

íiTOTOKcmiúüik не щиаытая '

Busicol« ' Ъг«1*

Cbrjeoeppnt» kerütinophjllua

HODlcOle griftt*

•PÉ

Strtptoaye«* «p* Г p* c^Íhui ^

ajmnoMCM* 9ç,

Cöfiiothjri*

каеШш »p.

t» Gltecledlin c*t«nul«tiM Î, CiWelMjierii» eerminlátt Э. Ch«ttiMJm «gbtplrtl» rtuorlui níMl. ' '

.Sttdiybotry* »Негаил»

8'

. /

.Рис.3 Влияние минерального фосфора ка структуру шифрованного шкробвого сообщества s- , дерново-подзолистой почвы Ш. и выщелоченного чернозёма /Б/ у • : ■ ;

i ,

' i Л

шх минеральных, фосфатах /Хеймен,1979/. ■ ' ■

Совместное действие-шнераяьного азота. ¿юсФога и калия

'-'.Т. на микробную систему почв

"Установлено, что внесение возрастающих концентраций полного минерального удобрения, какп раздельное'применение азотного и калийного', вызывает 4 типа реакций- микробной системы почв я проявление микробного токсикоза. Однако дозы нрк , -обусловливающие переход к качественно новому типу реакции микробной системы и токсикозу, значительно выше, чем выявленные для азота и калия. Под влиянием полного минерального удобрения в ШС почв возрастает Количество Грибов родов Соп1о-ЬЬуг1ит, Сушпоавеиа, СЬа«1осп1ит, Ри-вагАит' и некоторых других, развитие которых не стимулировалось при внесении только азота, калия.или фосфора.

Оценка устойчиво ста микробных систем различных почв

к воздействии минеральных удобрений Полученные методом ШС результаты дозволяют оценить стабильность микробных систем почв к воздействию минеральных удобрений. ..-*...'-■' Таблица I.

Количественные характеристики зон реакций микробных систем почв при действии минерального азота,, фосфора и калия

Почва Элемент. Доза элемента в кг/га

зова стресса МШфОбНЫЙ токсикоз зона резистентности зона рецрессш

Церново-подзодис-тая почва Азот Калий Фосфор Азот, фосфор;, калий- 100 80 3000, 300 600 400 1000 10000 8000 ,13000 • 70000 70000 100000

Зыщелоче-нный чернозём АЗОТ Калий -Фосфор Азот, фоо-фор, калий . 400 . 800 ."'■' более 600 3000 2500 100000 4500 « 13000 10000 2СЮ00 70000 . 70000 100000

Гитшчний. серозём Азот Калий Фосфор Азот, фосфор, калий 400 300 более .400 ; 1200 1000 100000 1500 8000' 8000 13000 70000. 70000 100000

Различия.в устойчивости микробных систем изученных почв при внесении минерального азота, фосфора и калия проявляются в величинах-; зон гомеостаза и дозах, вызывающих микробный токсикоз. Переход к зоне резистентности и полному подавлению развития микроорганизмов происходит при- близких для всех трех типов почв дозах этих реагентов/табл. I/.. Установлено, что величины- зон гомеостаза и микробного токсикоза по азоту, калию и нрк - минимальны:для дерново-подзолистой почвы и наибольшие для выщелоченного чернозёма /рис.4/.

Азот

400

Калий

Фосфор

3000

Полное минеральное удобрение

600

300

400

I II III I II III

I И III

3000

I II III-4500

Р

Доза, вы-знвашая микробный токсикоз /кг/га/ 600

О

2500

IJ»

.'400

1000 Не вызывает

J500

I II III

I II III

I II III

Рис.4 Устойчивость микробных систем дерново-подзолистой почвы /I/, выщелоченного чернозёма/II/ и типичного сероэе-; ма /III/ к воздействию минеральных удобрений

Так, величина зоны гомеостаза по калию для дерново-подзолистой почвы — 80 кг/га, для типичного серозёма и выщелоченного чернозёма — 300 кг/га, а дозы, приводящие к микробному токсикозу почвы, соответственно равны 400, 1000 и 2500 кг/га. Такое же различие между, микробными системами почв сохраняется при сравнении их по азотному и полному минеральному удобрениям,- при применении последнего абсолютное значение этих величин выше из-за присутствия

фосфора;. При: внесении фосфорных: удобрений стрессовые: изменения-происходили-только-в микробной системе дерново-подзолистой почвы при дозах более.3000 кг/га, а проявление микробного токсикоза на в одной - из изучаемых' почв не обнаружили.- Необходимоотмегить, что сходные результаты получена и при: сравнении-локального действия амшачной. селитры, калийной. соли и двойного суперфосфата на мик— ровную систему этих почв, •

Согласно приведённым-данным» микробные системы почв по способности выдерживать нагрузку;минеральных удобрений располагаются в привычный,' с позиций увеличения их буферности к -химическим воздействиям, .ряд5 дерново-подзолистая почва, типичный серозём,выщелоченный чернозём. Это свидетельствует о той, что,, используя данный подход; мы выбиваем объективные характеристики почвы.

. Таким образом, на основе модельных экспериментов установлена взаимосвязь силы воздействия минеральных удобрений с составом и - -структурой■инициированных микробных сообществ почв.. Обнаружены '4 типа реакций микробных систем всех изученных почв на действие возраставших'концентраций азотного, калийного и полного минерального удобрений. Сходный характер изменений ШС бал' выявлен при исследовании загрязнения почв тяжелыми метй&ами /Гузев, Левин, -• 1982/. Это позволяет предполагать,' что подобным образом микробная система почв реагирует.на воздействие возрастаниях концентраций, идругих химических соединений /биологически неянертвых/. Анализ данных по локальному применению удобрений показывает, что стрессовые изменения в микробной системе почв возможны практически при любой дозе минерального азота, и калия, - так как вследствие неравномерности внесения удобрений в полевых условиях в почве возникают очаги с повышенным содержанием питательных веществ /Минеев, . """ 1978/. . - '' '■.■■■ '

- Непосредственно в почвенных условиях показано, что при стрессовых нагрузках минеральных удобрений, на микробную систему почв возможно проявление микробного токсикоза. Выявлены микроорганиз- ; мы, которые способны вызывать микробную токсичность изученных почв при внесении.азотногог калийного и полного минерального удобрений* Установлено,.. что в удобряемой дерновой-подзолистой почве микробный токсикоз может.быть связан с возрастанием количества Грибов Penteilllum fimiculoeum, Р. vermiculatum, Р. janthJ-aellum, В выщелоченном чернозёме — Р. fuaiculosum, Р. purpUT Ogemim,, Р. ve-.lutlnum, р. janthin«llum,-Aspergillus ustue,Fusarium зоЗяй.» В ТШШ— чном серозёме — Stachybotrya altemana, А. ustua . Все выявленные виды микромицетов синтезируют фитогоксичные метаболиты при росте

на питательных средах, а род грибов при развитии на су-

бстратах иди непосредственно в почве /Ицрчинд,1963,1976; Бондарев-ская,1969; Берестецкий, Боровков, 1979,1981;и другие/.' Важно "отме^' тить,что фосфорные удобрения, внесённые в высоких дозах, не приводили к негативным изменениям в микробной, системе почв;

Таким образом, отрицательное воздействие удобрений на микробную систему различных почв можно характеризовать величинами • зон гомео стаза и дозами, вызывающими микробный токсикоз ..Используя эти критерии, представляется возможным оценивать устойчивость микробных систем почв к данной антропогенной нагрузке. 4

ВЛИЯНИЕ ДДИШЬГОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕЕШШХ УДОБРЕНИЙ НА. МИКРОЕНП) СИСТЕМУ ШЧВ

При изучении влияния минеральных удобрений на почвенную мпк-робиоту особую ценность представляет характеристика изменений в микробной системе длительно удобрявшее почв. Только ¿а её базе можно оценить прогнозирующие возможности модельного эксперимента, составить реальное представление о масштабах изменений, произше— дщих в микробной системе при удобрении почвы и выяснить, меняется ли устойчивость микробной системы к данной антропогенной нагрузке после окультуривания почвы и длительного использования удобрений*

Влияние длительного применения минералт»днт удобрвяцй. на микробную систему выщелоченного чернозёма

Для оценки влияния длительного внесения минеральных удобрений на микробную систему был охарактеризован видовой состав /выявлено 54 вида мшфомицетов, относящихся к 13"родам/ и определена структура комплекса микроскопических грибов выщелоченного чернозёма; установлены типичные частые, типичные редкие и случайные вига для этой почвы /табл.2/. Оказалось, что большая часть выделенных грибов /36 видов/ попадают в разряд случайных.

Проведённый математический анализ на достоверность изменения частоты встречаемости грибов по вариантам опыта показал, что наибольший сдвиг в структуре комплекса микромицетов произошёл в результате окультуривания почвы. На окультуренных вариантах опыта- -достоверно /Р^0,95/ возросла частота встречаемости семи видов . грибов АзретеШиа ив^в, А. «соШ, ?вп1с1111ит Гип1си1оаия, Р. по^ит, Р. 1апоаиш, р. ригриговепит, Р. гас!Ъогак11 И уменьшилась у двух — Тг1сЬсх1егта Ьаша'Шп, Т, vlrl.de ..Незначительно изменилась встречаемость грибов в выщелоченном чернозёме,, длите-

ТАЁИЩ 2, СГГУШГА ЖШШСА ТШЧШ ШСВ ШШ Ш-

кккжогагдататшв в ашочтш чгошше

частота дотшкти

ВИД

шивдшсав!

tsfwigiUuft uelue *(Bein)TWi fcftutl twmtii** Wdimw ' ' MiKûr sspfs-

flaiciliwrideajmbert» "Пот .

P. funiailiMtm* 1W) Rlanosum*" Rinder« TKm PfBdborBkü*2ateek: . "THcíodfrma hwnatum ÍBc») fcaip T v'trkJe fcreoor» ex Pries "

, TiflW4HtE PMGlEi ■ AsfKTffilus ederoti'on*n nuber PenicîfWn mewnsKtl Zaleskl P libtínum (Ttwnl Sama» Ppurp^jftauín* StoJl *

fiBraum

Rnûtatum* WesUinj ^'dodntie Wwof Oudemont Gifocisdium pertólioldes Canto

0Ш» Bl

аштшшц

КоитЧ

¡XU1

-Ú дааиЫ mSi рш Ш

6 и че> 49

10 39 66 SO

¿6 а? 50 62

зг а? 93, 92

ь ы 45 4г

ао 52 48 55

66 59 69 70

0 24 46 46

60 36 17 31

76 45

а 15 22 25

в 9 3 13

<6 20 14 9

3 M 17 27

6 20 Ю 17

0 27 22 27

ьъ 17 20 а

а. & 7 3

i

* ОУЧАШ ш В ЦВШШ ПОЧВЕ

* * ташш tum ш s цшожй ш

т V

3. (ШШРА КОИШКСА Т1ШЧШХ ЩЩ DÛ4DB0MX 1И-кгоскпшшэоа ШВОВ В ТИПИЧНО! сшшк '.

вщ

- шляп встгишош

г

ошыуравд mm шштш * 1 и

1Ш-Т.Щ»-

173* |гв»

тигры цстад:

taps^Uu» (wntjatu» Frew* kurtu*" (&4tv)TWn е* (Weh Cfxleíporiwn ^жЦйгюйзрг^к** RiBrtitn cpp. Ццсог

fWcliliut» сСШбэтм Baifi RfMailwm* Tkon

типична РЕШИВ; /bpCTtflt« íbvue* Unk Csjdo».* (&»l»i.o< SeH) TW AotVsceus* WUKitw UlaM TW« ¿.WMihl'Wmer Alburia l«fiüi» tlM Ot fríes Cfcfpawwu* ' " pcntdllmm riijsojeum Thon Pfrwjuerbns WestUtf ppUterukvn ßi'n-f>purpufogem*i Stell SUctybelqft sHemijs Êovyd ТпсКаЛегтм kmngi * Outfement Tviride* Pertoon « W»

26 43 « 33 23-

S 63 та 66 76

10 51 56 60 100

0 50 30 53 30

3 SS 40 43 60

33. 30 36 № 60

Ъ- 1 26 30 43 43

ь 26 б 16 10

. 0 Ъ 6 6 6

3 ао 2в 16 16

16 16 30 26 40

0 13 г 13 16

10 16 10 3 10

61 13 6 6 20

26 13 20 ао 4о

16 6 10 13 13

13 а 6 Ь 0

6 16 16 36 33

ю ао 3 26 6

0 16 16 23-13

0 6 16 16 16

" ' CUHAJMÜ BU В цшнисй ПОЧВЗ •« ТИПИЧИй ШШ BU S ЦИННМЯ ПОЧВЕ i- прйшхггеншя ШОТШИК1 1 ■ а- жтшшшя «тошйон

ч-

18 .. ; .... -льна получавшем полное минеральное удобрение, - в. сравнении о контролем; достоверно увеличилась частота встречаемости только Реа1с1-111ип гас1Ьогак1± , Установленные факты подтверждается коэффициентами сходства Соренсена, высокими и близкими для комплексов микроиицетов окультуренных почв /0,82-0,86/ и существенно отлич^-тщииися от значений этого коэффициента при сравнении с комплексом грибов целинного чернозёма /0,51-0,56/. В результате окультуривания почвы и внесения удобрений возросло видовое разнообразие поч- < генных микроскопических грибов, на что указывают индексы разнообразия Шеннона, равные для целинной почвы - 3*20; для неудобренной пашни — 3,41; для вариантов, получавших-полное минеральное удобрение - 3,89 и 3,69. "

Таким образом, на основании представленных данных можно констатировать глубокие сдвиги в структуре комплекса микроиицетов при окультуривании и незначительные изменения под влиянием удобрений * на выщелоченном чернозёме, В связи с этим уместно подчеркнуть, что на. дерново-подзолистой почве чётко выраженные изменения во встречаемости микроскопических грибов происходят не только при окультуривании; но й при последующем применении минеральных удоб--.рений /Марфенина и др.,1980/. Это свидетельствует о том, что характеристика структуры комплекса мшфомицетов также позволяет оце1 шть устойчивость микробных систем различных почв к воздействию минеральных удобрений*

С использованием метода ШС, как и при изучении структуры^комплекса иикромицетов, наибольшие различия обнаружены в микробных , системах целинного и окультуренного выщелоченного чернозёма /рио. 5/. Кроме того, метод ВМС позволил более рельефно выявить изменения в микробной системе при длительном удобрении почвы. Однако установленные изменения не носят глобального характера — состав доминирующих и часто встречающихся организмов микробных сообществ -контрольной н удобренных почв сходный. Внесение полного минерального удобрения стимулировало развитие в сообществе грибов: соп1о-гьуг!ша ер., Суитоавсив вр., Риваг1иа п1та1е, Реп1о1111ит пит -к бактерий рода ВлеШия . Отмеченные изменения в микробной системе выщелоченного чернозёма, то-видамому, в большой степени являются следствием увеличения содержания подвижного азота', и фосфора, так как другие агрохимические показатели почвы практически не изменились. На »то указывают и результаты модельных экспериментов, причём, сопоставляя изменения ШС почвы полевого *. и модельных опытов, моашо определить, воздействием каких минеральных удобрений они вызваны. Так, активное развитие бактерий рода

5*3treptnjree* *p* ГР» Tjol.c.u.

M/fftnt гоягма« 7.hBlíÍlUui v.lutlnu» ч.

Рис.5 Структура инициированного микробного сообщества целинного и окультуренного выщелоченного чернозёма

Baoiiius в микробном сообществе обусловлено действием фосфорных удобрений; появление гриба Peniclllium -reiutinma , главным образом, азотными удобрениями; возрастание количества грибов Coniothy-riuia «р., GymcoaecuB ер,, Puseurium nivele — внесением ПОЛНОГО минерального удобрения, ■ '■'■'*-.

Анализ полученных результатов позволяет закончить, что дли- / тельное применение удобрений не приводит к существенным изменениям микробной системы данной почвы и они могут быть отнесены к . зоне гомеоотаза, установленной в модельпых экспериментах с конт- -рольной почвой. Сравнение стабильности микробных систем удобряемой почвы и контрольной'к последующему внесению минеральных удобрений показало, что микробная система выщелоченного чернозёма сохранила свои высокие буферные свойства к данной антропогенной нагрузке. Реакции микробной системы по типу стресса в токсикоз почвы наступахгг при тех же концентрациях внесённых питательных веществ в удобренную почву, что и в контрольную. - "

-Влияние длительного применения минет>альных удобрений на микробную систему типичного серозёму г1

■ > Изучение длительного применения минеральных удобрений на

микробную систему типичного серозёма было проведено по той же схеме, что и для"выщелоченного чернозёма. Охарактеризован видовой состав /выделено 54 вида микромицетов, относящихся к 21 роду/ и -выявлена структура комплекса микроскопических грибов данной почвы /табл.3/. Анализ частоты встречаемости микроскопических грибов показал, что наибольшие изменения в структуре комплекса микромицетов также произошли в результате окультуривания почвы. Математически достоверно /Р>0,90/ возросла встречаемость 12 видов грибов на вариантах окультуренной почвы по сравнение с целинной. Определённые различия удалось выявить и между вариантами окультуренной почвы, во они связаны не только с уменьшением дозы удобрений, но и с изменениями в агротехнике и севообороте. Глубина сдвигов в структуре комплекса микроскопических грибов при окультуривании и различных противовилховых мероприятиях отражена в рассчитанных коэффициентах сходства Соренсева и индексах разнообразия Шеннона. На значительную разницу в комплексах грибов целинной и окультуренной почв указывают низкие коэффициенты.сходства Соревсена /0,38— 0,44/, Вместе с тем, различий между комплексами микромицетов окультуренных вариантов ошта намного меньше - коэффициенты сходства высокие /0,70-0,75/, Существенно возросло видовое разнообразие грибов при окультуривании типичного серозёма: значение индекса разнообразия Шеннова увеличилось* с 2,71 для комплекса микромицетов целинной, почвы до 3*25-3,74 для различных вариантов окультуренной почвы. Аналогичные выводы можно сделать на основе изучения структуры инициированных, микробных сообществ типичного серозёма. Сопоставляя изменения, произошедшие в составе микробных сообществ • при окультуривании серозёма, о результатами модельных экспериментов было обнаружено, что исчезновение гриба Асгетоп1ит гов*о1иш из ИНС, возрастание доли бактерий рода ВасШив и гриба рода со-п!о1;1ит1шв вызваны применением минеральных удобрений. Полного сходства 13)10 окультуренной почвы с микробным сообществом целинной, в которую в модельных экспериментах вносили азот*, фосфор и калий, не выявлено. Это вполне закономерно,' тах как. главное при окультуривании серозёма - изменение водно-воздушного режима почвы, мехсостава, содержания органического вещества, влияние культурных растений и т.п. Сравнение устойчивости микробной системы целинного и окультуренного типичного серозёма к воздействию минеральных удобрений показало, что микробная система окультуренного серозёма выдерживает большую нагрузку минерального азота, фосфора и калия. Реакция микробной система по типу зоны стресса и микробный токсикоз отмечались при внесении в окультуренную

почву в полтора раза больших доз минеральных удобрений, чем в целинную^ Таким образом^ если окультуренный и"удобренный.выщелоченный чернозём не изменил своих буферных свойств к воздействию удобрений,, то устойчивость микробной системы типичного-серозёма в результате окультуривания существенно, возросла,

т Влияние длительного применения минеральшх_гудобрений на микробную систе^ дерново-по^золистой .почвы

Исследованиями ряда авторов /Мирчинк,1357,1976; Степанова,- * 1963; Марфенина,1976;«Бондаренко,1960/ установлено, что в микробной системе дерново-подзолистой почвы при использовании азотных" удобрений происходят существенные изменения, возрастает содержание фитотоксичных микроорганизмов, что обусловливает микробный токсикоз почвы. Вместе с тем показано, что внесение извести не*-только улучшает агрохимические свойства почвы, но и.снижает ее микробную фитотоксичность.

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что систематическое внесение не только азотных, но калийных и азотно--калийных удобрений приводит к доминированию в ИМС токсинообразу-ШИХ грибов Рвп1с11Х1иш Г1т1си1оаш1,' Р. ¿ап1Ь1пв11иш, Р. увгш1си-1аиип и микробному токсикозу почвы /рис.6/. Полное минеральное удобрение, азотно-фосфоряое и калийно-фосфорное воздействуют на .состав и структуру микробных сообществ значительно слабее, но аналогичным образом. На этих вариантах и в меньшей степени проявляется микробный токсикоз. Глубина изменений, произошедших в ИМС полевых вариантов опыта, соответствует зоне стресса микробной системы дерново-подзолистой почвы по азоту, калию и И ГК,. уставов- ' ленной в модельных экспериментах. ШС почв, получавших азотное,-калийное и полное минеральное удобрение, по видовому составу и структуре близко к микробным сообществам, формирующимся в модельных опытах при. внесении определенных доз этих удобрений - дня калия, например, при однократной дозе 300-700 кг/га /рис.2/. Длительное применение суперфосфата не изменило структуры ШС контрольной почвы, что также согласуется с результатами модельных экспериментов. . Эти.факты.свидетельствуют о правомерности подобного: моделирования и реальности вскрываемых на его базе изменений , в микробной системе почв. Заслуживает внимания тот, фахт, что между : степенью микробной токсичности почвы и урожайностью сельскохозяйственных культур существует тесная корреляция;, так, на вариантах,, получавших м, к, як урожаи всех культур севооборота снизились на 30$-60£ от контроля /Гомонова,1981/. Оценка устойчивости мик-

Г. пданим e^* 4

Еис.6 Структура инициированных микробных сообществ дерново-' подзолистой почвы.при известковании и различной системе удобрения ._* '

ровной системы почвы« удобренной азотом« калием инрк .". » показала на отсутствие реакций по типу зон гомеостаза даже при внесении невысоких доз удобрений.

Известкование дерново—подзолистой почвы коренным образом меняет видовой состав ИМС всех вариантов опыта: исчезают токсинооб- -разуише пешпшвлы и развиваются грибы Monilia geophila, Mycogo- , tie nigra, Arthrobotrye ollgoapor-a, актиномицеты рода StreptomyoeeH бактерии рода Bacillua. Микробный токсикоз на известкованных вариантах не проявляется. Таким образом очевидно, что минеральные удобрения и известь по-разному воздействуют на одни к те же микроорганизмы. Необходимо подчеркнуть, что применение удобрений "смещает" микробное сообщество известкованной почвы по структуре и видовому составу к сообществу контрольной неизвесткованвой почвы /рис.6/. Постановка модельных экспериментов сирк подтвердила это наблюдение. При внесении удобрений в ИМС известкованной

ПОЧВЫ ПОЯВЛЯЮТСЯ Cba*tomium ар., Oidiodendron griaeiun, PeaieiIlium jaathioellum - микроорганизмы, характерные для контрольной неизвесткованвой почвы, а увеличение вносимых доз ведет к доминированию пеншшллов. Данные факты.объясняют необходимость периодического известкования дерново-подзолистой почвы и говорят в по-

льзу применения подщелачиваидих почву минеральных удобрений.

Келиормрупцее действие■■известкования, проявляется не только в улучшении физико-химических свойств почвы, но и б том,"что повышается устойчивость микробной,системы к применению высоких доз минеральных удобрений. - расширяется' зона гомеостаза, и токсикоз проявляется при больших дозах. Так, если на неизвестксванной почве величина зоны гомеостаза при действии полного минерального удобрения равна 800 кг/га, а микробный токсикоз проявляется при 1000 кг/га, то у микробной системы известкованной контрольной почвы величина зоны гомеостаза возрастает до 500 кг/га, а микробный токсикоз проявляется при дозе 1500 кг/га. Дополнительное известкование в модельных опытах ш 2 и 4 гидролитическим кислот-ностям обусловливает еще большую устойчивость микробной системы дерново-подзолистой, почвы к удобрениям, сравнимую с устойчивостью выщелоченного чернозема.

Таким образом, на основе изучения структуры комплексов почвенных микромицетов и инициированных микробных сообществ показано существенное влияние окультуривания и вносимых удобрений на микробиоту почв. Важно подчеркнуть, что микробное сообщество по- ' левых вариантов опытов по структуре и видовому составу идентичны соответствущий микробным сообществам в моделях при внесении определенных доз изучаемого реагента, что свидетельствует о реальности подобного моделирования и установленной взаимосвязи между силой воздействия минеральных удобрений и изменениями в микробной системе почв. При исследовании, почв полевых опытов микро-,бный токсикоз выявили на дерново-подзолистой почве при использовании не только азотного, но и калийного и полного минерального удобрений. Вместе с 1еы, в выщелоченном чернозёме и типичном сероземе, длительно получавших удобрения, микробный токсикоз обнаружен не был. Необходимо.'отметить, что внесение фосфорных удобрений как в 'модельных, -так и в полевых опытах не приводило к негативным изменениям микробной системы;почв и микробному токсикозу. Установлена корреляция,данных по микробной токсичности почв с урожайностью сельскохозяйственных культур. Исследованы измененная ' устойчивости микробных систем окультуренных и длительно удобряемых' почв к последуняецу применению минеральных удобрений. - 1

выводи »>

I.шГизмеёению структуры и состава инициированных микробных сообщесяГалцри действии возрастающих концентраций минерального

азота'и калия.установлены 4 типа реакций микробной системы почв.' Зона гомеоотаза-микробной системы почвы характеризуется величиной доз удобрений, при которое сохраняется состав и структура инициированных микробных сообществ; зова стресса определяется изменением структуры сообществ при практически том же составе; в зоне резистентности происходит.полная смена состава сообществ и развиваются устойчивые к солям микроорганизмы; зона репрессии характеризуется подавлением роста микроорганизмов инициированных сообществ высокими концентрациями внесённых в почву реагентов.

2. В модельных экспериментах показана возможность проявления микробного токсикоза на различных типах почв при использовании азотного, калийного и полного минерального удобрений; Применение фоофоркых удобрений не приводило к негативным изменениям в микробной системе'почв. ".''...

3.Предлагается микробиологический критерий /величина зоны гомеостаза/, позволяющий оценить стабильность микробных систем почв к минеральным удобрениям и гарантировать от проявления микробного токсикоза. По устойчивости к воздействию минеральных удобрений микробные системы изученных почв располагаются в привычный зонально-генетический ряд с максимумом для выщелоченного чернозёма.

4.На основе выявления структуры комплексов микроиицетов и инициированных микробных сообществ установлено,существенное изменение микробных систем различных почв при окультуривании и удобрении. Показано, что эти изменения соответствует обнаруженным в . модельных опытах. .. _ . ■ •

5.Микробная система выщелоченного чернозёма сохраняет свою высокую устойчивость к минеральным удобрениям даже при длительном их применении. Интенсивное .окультуривание типичного серозёма _ может значительно увеличить стабильность его микробной системы к воздействию удобрений. Устойчивость микробной системы дерново-подзолистой почвы к удобрениям существенно возрастает при известковании и резко снижается /до проявлений микробного токсикоза/ при внесении только одних минеральных.удобрений.

По теме диссертации опубликованы, следующие работы:

1. Действие минеральных удобрений на микробную систему выщелоченного чернозёма. В сб.: МГУ - сельскому хозяйству. Изд-во МГУ 1082, с.104 / в соавторстве сВ.С.Гузевыя, Т.Г.Мирчинк /.

2. Микробиологический способ оценки отрицательного действия минеральных удобрений методом инициированного микробного сообщест

ва. В сб.: Новые приборы, устройства, материалы и технологические процессы, .разработанные учеными МГУ, предполагаемые для внедрения в народное хозяйство и науку, Изд-во МГУ, 1983, с. / в соавтор-■ стве с В.С.Гузевым, Б.А.Шзовым, Г.Г.Мирчинк и Д.Г.Звягинцевым/.

3. Влияние основных биогенных элементов на амилалитическое микробное сообщество выщелоченного чернозёма. Микробиология, ¿983, в.4, с.в соавторстве с В.С.Гузеьыми Т.Г.Мирчкнк /.

4. Структура комплексов грибов-микромицетов удобряемых выщелоченных чернозёмов. Вестник Московского университета, серия 17, почвоведение, 1983, №2, с.42-46 / в соавторстве с О.Е.МарфениноЙ и Т.Г.Мирчинк /.

5. Влияние длительного применения полного минерального удобрения на микробную систему выщелоченного чернозёма. В сб.: Труды У конференции молодых ученых факультета Почвоведения МГУ. М., 1982, 0.74-75. Деп. в ВИНИТИ 18 января 1983 Г., № 286-83 .

6. Влияние окультуривания на микробную систему выщелоченного чернозёма. Биологические науки, 1983, , с. /в соавторстве с В.С.Гузевым и Т.Г.Мирчинк /.

7. Инициированное микробное сообщество почвы цри действии азота. Микология и фитопатология, 198Й, т. , в.1 , с. / в соавторстве с В.С.Гузевым, Н.Г.Бондаренко и Т.Г.К'лрчлнк /.

8. Инициированное микробное сообщество дерново-подзолистой почва при известковании и применении минеральных удобрений. Микробиология, 19В ,т. , в. /в соавторстве с В.С.Гузевым, Н.Г. Бо-ндаренко и Т.Г.Мирчинк/.

Полл, к печати Л'/ё'-У/Л- 92 Л Г

Физ. п. л. •/,!> Уч.-изд. л. ¿)

Заказ ¿104? Тираж

Иая-ю Московского университета. Мосх»», К-9-

ул. Гераена, 5/7. Типография Изд-аа МГУ. Москва, Левгоры