Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологическая активность и трансформация органического вещества в лугово-болотных почвах Кзыл-Ординской области

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Биологическая активность и трансформация органического вещества в лугово-болотных почвах Кзыл-Ординской области"

АКАДЫЖД НАУК РЕСПШИКИ КАЗАХСТАН т,Ш(ЯИТ7Т микрошсшогаи И ВИРУСОЛОГИИ

На правах рукописи

АШДШСВ Ахян Бегыанович

ШСИСШЧБСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ТРАНСФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ЗЕцЕСЯВА В Л.УТС8 О-КЖОШЫХ. ПОЧВАХ КЗШ-СЕРДКНСКОИ

сшсти .

03.00.07 - ыизробиология

А в и р е $ е ра I

дааае-ртаищ ва сожававяе ученой сгеиеяи кандидата биологических наук

Агыа-Ата - 19Э2

•ч

Рабата выполнена з лаборатория экологии нлврс^рганлзмс Института микробиологии-и вирусология АН РК.

НАУЧНЫЕ! РУКШОДИШШ - академии АН РК

А.Н.МЯЩЦИНОВ -кандидат биологических наун, с.н.с.. А.К.САДАНШ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор М.И.РШШЖЕЙН, - кандидат биологических наун

г.с»ьшедшА

ВЕДУи&Е УЧРЕЩЩНИЕ - Институт микробиологии АН Республики

Узбекистан

Защита состоится " 3 " июля . 1992 года в "14" часо: на заседании спепдализированного еоЕета К.008.01.01-по защи: гандада^окЕХ диссертаций при Институте микробиологии и виру« логин АН РК ( 480ЮО, Алма-Ата, ул.Богенбал; батыра,103).

С диосертасдай ыокно ознакомиться в' библиотеке Институ ыгкрсбиоясгии и вкруоодогии.'АН РК. ...

Автореферат разослан " 3 " ' июня ' 1992 г.

Ученый секретарь специализированного соЕвта, кандидат биологических наук

м.слтмЕмш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ПО существующей технология выращивания риса с применением интенсивных систем обработки почвы» длительнее систематическое применение высоких доз минеральных удобрений и отсутствие севооборотов в периодически затопляемых лугово-болот-ных почвах Кэыя-Ордянской облает стали; главными факторами снижения- запасов гумуса в. почва..

К настоящему времена в: этом, регионе не разработаны эффективные системы механической обработки почвы, которые бы обеспечивали. стабилизацию содержания гумуса, а существующие системы интенсивной обработка устарели и не обеспечивают сохранения почвенного органического вещества, вследствие чего обеднение почвы гумусом привело к катастрофическому показателю - ниже 1,02..

В работе сделана попытка обосновать значение внесения растительных остатков и минимальной обработка почв.на стабилизации повшения содержания гумуса в почве. Изучалась роль отдельных видов, микроорганизмов (преимущественно шкремицагов) в разлозшваи гумусовых веществ.

Целью настоящей работы было изучить влияние двух видов механической обработки, внесения растительных остатков на содержание гумуса и баологпческув активность, а также исследовать процессы микробиологической трансформации гумусовых веществ чистыми культурами микроорганизмов, выделенных из лугово-болотных почв.

В связи с этим перед нами стояли следующие задачи: I. Изучить влияние двух видов механической обработки и шесения органических остатков'на дивашку численности основ-гых физиологических групп микроорганизмов, ферментативную акгяз-

ность, содержание гумуса и коэффициенты гумификации растительных остатков.

2. Выделить из лугово-болотннх гочв чистые культуры микроорганизмов использующие гумусовые вещества как источник угле* рода, азота и энергии, а наиболее активные штаммы идентифицировать.

то

3* Снять ИК. С-ЯМР-спекгры и определить элементный состав црепаратов гумусовых веществ до и после их трансформации чистыми культурами моероорганизыов.

2233• Минимальная обработка почвы» повышая степень анаэробносги почвы* по сравнению с существующими системам! обработка« создает условия замедленного развития микроорганизмов с высокой'окислительное способностью. снижает темпы минерализации почвенного органического вещества и в итоге-оказывает стабилизирующее влияние на содержание гумуса в почве.

Внесение в почву лигнина и соломы способствует повышении коэффициента гут*яфикации.

Микрогшцзты активно разрушает гумусовые вещества почвы, что коррелирует с юс физиологией аэробных микроорганизмов.

Спектры 13С-ЯМР препаратов Тумановых кислот, подвергаются микробной деструкции, свидетельствуют о полном или частичном разрушении мпкрошцеташ арака пне скит колец гумусовых всществ.

1. Агротехнические мероприятия, способствующие созданию анаоробнах али близких к анаэробиозу условий в почве, как например минимальная обработка, подавляют развитие аэробных микроорганизмов. сшисавт тешк окислительного разруизшя гу?.!уса.

2. Окислительная гране^^.¡ация гумусовые вощесгв жат в

аэробных условиях и осуществляется преимущественно грибами.

3. Грибы-деструкторы гумусовых веществ сгособны к глубокой деструкции этих соединений с разрушением ароматических колец, продукцией СО2 и Н2О.

А,Д5КЕ2• Результаты исследований обосновывает необходимость минимализации обработки почвы с'целью стабилизации содержания почвенного гумуса.

Важнейшим условием повышения гумусированности почз. ее плодородия является использование органических удобрений. Таким об-разом,мокно рекомендовать для рисосеющих хозяйств г(га Казахстана з целях стабилизации содержания гумуса минимальную обработку почв и вносить органические удобрения (лигнин* солому).

А^оба^ия^ра^ц. Результаты лабораторных и полевых опытов докладывались на конференции отделения биологических наук АН РК "Плодородие почв Казахстана" (Алма-Ата* 1991), на республиканской научной конференции "Экология и охрана почв 'засушливых территорий Казахстана . (Алма-Ата. 1991), на конференции молодых ученых Каз1У им.Аль-Шараби (Алма-Ата..1992). на заседании секции "Экология микроорганизмов/ ЯШ АН РК (Алма-Ата. 1992) ►

По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

Диссертационная работа изложена на 142 страницах, содержит 21 рисунок * 23 таблицы.Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, экспериментальной части, выводов я списка литературы, содержащего 211 наименований, из которых 1бо отечественных и 51 иностранных.

ОБЪЕКШ И МКОДЫ ИСВДДРВАШЙ Объектом исследований является лугово-болотные гочзы Кзыл-

Орденской области. Полевой опыг заложен на опытном участке Кзыл-Ординского Института сельского хозяйства КазСХА. Проводили следусщие о бра сю пси почв: в опытных вариантах (минимальная обработка) после зяблевой пахоты весной вносила фосфэрные удобрений* затем провели перепашку эяби на глубину 8-Ю ам.Почву обрабатывали боронами ЕЕТ-2 для заделки фосфорного удобрения.К дисковым боровам црицепили легкие бороны "зиг-заг" для образования борозды на поверхности почвы, чтобы "при посеве ряса в, предварительно в в го пленную почву, семена не вымывались на кра_й чека. После обработки участок затопили водой на Ю-Днейлюсле чего с чека сбрссили воду и посеяли рис. Рис сеяли вручную заглоченными в воде семенаш.

В контрольном варианте (обычная обработка) зябь перепахали на глубину 20-22 см и осуществали еще несколько операций (дискование, каткование, маловзние и. боронование). Здесь обработка почвы была максимальной (принятая в настоящее время технология). Разрыв между началом обработки и затоплением 8 дней,сеяли рис сеялкой. Повгорносгь опытов трехкратная, в РО'чзу вносили органические удобрения, из расчета г/га: лигнин - 10. рисовая солома - 6, корни люцерны - 4 и контроль - без .внесения растительных остатков.

ПсчвенЕые образцы для микробиологических и агрохимических анализов отбирали с пахотного горизонта (0-30 см),три раза в течение вегетации риса. Биологический урожай риса определяли по' снопам, собранных вручную в трех повторностях с каздоя делянки.

Для выявления оптимальных доз азотных удобрений, внесенных б почет, обеспечивавшие благоприятные условия для процессов гу-мусоойразовакия был заложен лабораторный опыг. Варианты опыта: %о» 1;120 кг/га. Контроль - без азотных удобрений.

Внесла органические и растительные остатки: лагнин,рисовая солома, корни лвперны. Количество углерода растительных материалов, внесенных в лабораторном опыге во всех вариантах составляло -- 3,2 г С. Швторность опыта - трехкратная. Образцы почвы для анализов отбирали через б месяцев.

Численность почвенных микроорганизмов определяли на жвдких средах (ВчцеЕа. Пмыая, Гетчинсона, Кувина,. Вино градского) методом предельных разведений с применением таблицы Мак-Креди.

Активность ферментов полифенйлоксидазы[КФ 1.Ю.3.1]и перок-сидазы[к<5 I.II.1.7] определяли по методике» описанной Л.А.Каря-гиной, Н.А.Шхайловской (1986). Цедлплазнуп[кШ Í3.2.I.^активность определяли аппликационным методом, а протеазнув(КФ 3.4.4]- по разложению желатинового слоя фотобумаги.

Валовое содержание гумуса определяли фотокалориметрическим методом на приборе СФ "Лоыо".

Для определения коэффициента гумификации применяли радио-шщяационный метод (методика разработана в ТСХА А.Д.Фокиным, модификация ВНШСХМ)Я. Для этого использовали тотально мечаяуп изотопом растительную массу.« Радиоизмеревия проводились на приборе " RAIÍ-Betta" с жидкостным саднтилляционвым счетчиком фирмы 1кв " (Швеция}.

Выделение активных культур микроорганизмов велось методом пассирования в жвдких средах, те источником углерода, азота и энергии для микроорганизмов была гумусовые вецасгва (Солнцева, Е988).

х Эксперименты по определению коэффициента гумификации с применением метки

14С выполнены в лаборатории трансформации азота почвенными микроорганизмами в ШШСХМ. Автор выражает искреннею благодарность канд.бяол.наув НД.Туеву : за помощь a pacto те.

Активные культуры, участвующие в трансформации гумуса идентифицировали по определителям В.И.Билай (1988); Н.М.Подоплич-ко (1977); н.Bamett (1960) • Для достоверности идентификации культур их сравнивали с типовыми штаммами, подученными из ВКМ.

Гумусовые вещества извлекались из почвы 0,1 п раствором Наш Раствор подкисляли 0,1 п раствором н2зо4 до рн - 1,0 для разделения ГК и Через сутки раствор центрифугировали на центрифуге С "Вешая" (США) при 8000 об/мин в течение 15 минут, при этом гуминовые кислоты осаждались на дне центрифужной пробирки, в супернатанге - фульвокислоты. Полученные таким способом гумусовые препараты диализпровались в целлофане против дистиллированной воды, пропускались через кагионит марки КУ-2-8 и высушивались на водяной бане при температуре не более 70°С.

Элементный состав определяли на приборе "СШ]-Апа1у2ег " (ЧССР) работающим по, принципу га зо во-жидкостного хроматографа. Масса анализируег/ого вещества 1,2-2,5 мг, "Ь° колонок Ю0°С, длина колонки 130 см, диамэтр 3 мм, сяигания-950°С. Сорбенг-Пара-пак.

*3С-ШР-спек?ры фиксировали на приборе "Вгискег "

при частоте 20,155 МГц. В качестве внешнего стандарта использовали гексаметилдисилоксан (ЩЦ>).

ИК-спектры снимали на приборе " ин-20 " в виде таблетка

КВч* ИК-спектр'ы идентифицировали по Д.С.Орлову (197-4, 1990), а спектры одврного магнитного резонанса по Н.М.Сергееву (1931) и Б.И.Ионину и др. (1983).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Установлено,что в минимально обработанной почве с внесением в почву различных органических материалов заметно активизируется жизнедеятельность почвенной 'микрофлоры по сравнению с почвой» подвергавшейся многократной механической обработке. Возрастает численность анаэробных азотфиксирувщих, целлвдозоразрушащих и. денитрифадирувдих микроорганизмов.

В таблице I показана динамика численности ана&робных целлю-. лозоразрушащих микроорганизмов при разных обработках почвы.

Таблица I

Влияние разной обработки' почв на численность анаэробных целлшозоразрушающих микроорганизмов

: Кол-во микроорганизмов, тыс.на I г сухой почвы

Варианты с внесением

: ] 9 о п г • 1 » » 1 г.

|маи(исх) } иоль:сентябрь: ыаа : июль:сентябрь

Минимальн а..я обработка

Лигнина Лвдерны Соломы

Без внесения

Лигнина Люцерны Соломы

Без внесения

Данные таблицы показывает, что на изменение условий среды, вызванной минимальной обработкой почвы и внесением растительная остатков, четко реагирует анаэробные целдююзоразрушаваде шкроорганиз-

1,03 63 25 3,5 950 450

38 20 0*88 38 7,0

8В 31 4,1 910 96

23 16 0*76 20 4.0

б ы ч н а я обработка

19 9,5 3,5 550 90

18 7,6 0,81 24 5.5

65 45 3,0 480 71

17 1*8 0,71 18 3.5

0

ш. что проявляется в росте их численности, на второй год внесения да сравнению с первым годом в 10-30 раз. Лигнин и рисовая солома на второй год разложения стали мощными стимуляторами активности данной группы микроорганизмов.

Я2ЯЭ .Одним из показателей биологической активности почвы является интенсивность цродуцирования углекислоты, обусловленная аизнедеятальпостью почвенных мшфоорганизмэв и окислительными

процессами, происходящими в почве.

' Таблица 2

Ваделение углекислоты и закиси азота при разных, агротехнических условиях

Варианты с внесением : ^^¿^г • ^^ет^

• •

Минимальная обработка

Лигнина 201.4 21фв

Люцерны 143.8 14.4

Соломы 186.0 22.93

Без внесения 141.6 20.25

О б я ч п а я обработка

Лигнина 160.8 21,33

Люцерны 102.0 15.46

Сэлош _ Ш.б . 19.2

Без внесения 49.2 1^6

Как видно из данных таблицы 2. количество выделенной углекислоты зависит от качества внесенная в почву органического материала и от вида механической обработки. Интенсивность "дыхания" почвы в варианте с минимальной механической обработкой значительно вкпе по сравнению с ковтролем.Если сравнивать данные но содержанию валового гумуса исследуемых почв с интенсивностью

выделения углекислоты го ввдно.чго по мере увеличения запасов гумуса активность цродуцирования СО2 увеличивается. Нужно отметить, что высокая интенсивность ввделения углекислоты отмечена в вариантах с внесением гидролизного лигнина.

На наделение почвой закиси азота.способ обработки на оказал существенного влияния, но этот процесс зависим от обогащенности почвы органическим веществом.

Сравнение активности голифенолоксидазы при разных способах обработки почвы показало,что при минимальной обработке во всех вариантах актишость данного фермента была выше, чем при обычной обработке (табл.3). Из этого следует и более высокий коэффициент накопления гумуса при минимальной обработке.что отражает тенденцию к гумусообразованио.Следует отметить, существенную роль внесения лигнина в трансформации органического вещества, выражающейся а усиления синтеза гумусовых веществ, гак как» ферменты окекдоредуктазы играют активную роль в биодеградации лигнина.

Таким образом, в минимально обработанной почвеу увеличиваот-ся активность почвенных ферментов: фэнолоксидаз, гидролаз а продукция С02. что способствует интенсификации процессов гу-мусообразования.

-. штж^ъшлязлшшлжЪътЬъэЛттжт)^;

• В лабораторном опыта заявлено, что доза лдо стимулирует интенсивность разлоаения льняной ткани а желатинового слоя фотобумаги. У^гывая». высокую активность по-лифенолоксидазы и низкую пероксидаэы. в .варианте Яд о южно конетатярова гь^чго норма 90 кг/га азогша удобрений с внесением органических остатков является для лугово-болотной почвы опта-

Таблица 3

Влияние разлятаых^впособов обработай с внесением растигельных остатков на активность полифенолэксидазы и пероксвдазы. мг бвнзохинона в I г гош за 30 мин (полеюч опыт,1991)

Варианты с : Полифонолоксидсзя : Пероксидава : Коэффициент накопления

внесением -----------„ * ,

: май ; июль : сентябрь : май 5 июль 'сентябрь : май : июль :сентябрь

Минимальная обработка

Лигипна 2,13 2,36 2,42 2,32 •2,38 2,38 91,8 99,1 101,6

Дкцсрны 1,36 2,06 ,2,33 2,47 2,96 2,52 79.3 69,5 94,7

Соломы 2.06 2,21 2,29 2.46 2,45 2,35 83,7 90,2 97.4

Без внесения 1,85 ; 1.82 . 2,26 2,58 2,58 2,50 71,7 70,5 90.4

Обычная обработка

Лигнана 2,08 2,21 2,32 2,41 2,37 2,33 86,3 93,2 99,5

Люцерны 1,87 2.14 2,30 2,55 3,06 2,54 73,3 69,9 90,5

Соловд 2,04 2.18 2,29 2,49 2,44 2,41 81,9 89,3 95,0

Без виеоония 1.71 1,67 2,97 2,74 2,80 2,56 62,4 59,6 • 76,9

НСР0.95 0,43 V 0,69 0,71 0,06 0,83 0,03

Таблица 4

Влияние различных доз азотных удобрений на интенсивность процессов гумусообразовачия я' содержание гумуса,Я

Варианты

Без внесения н

н,

60

90

М120

гумус : Кр

I. . . .I

:гумуо I 1С гприрост :гумуо : К_ гприроог* 5 к

! , !Нг к 1 I ["г к ! ! Г1,

контролю I ЮНИЮ-» 1 ¡контроле

„ ___, г. ___, ^ „

¡прирост

Лигнин

Люцерна

Солома

Бее внесения (ком-роль)

0,9 не оцре- 1,35 16,2 деля-

0,88 лись 1,08 13,6

0,82

1,24 14,5

37,2 1,46 19,3 40,8 15,2 1,34 15,4 12,4 22,8 1,37 16,8 22,6

0»71 0,86 11,8 - 1,07 13,7

0*04 0,2 1,8 - 0,04 0.6

Црим04ание{ исходное содержание гумуса - 0.9б£

НСР,

0195

1,4 18,2 37,8

1,32 .14.8 12 »1

1,3 15,7 18,9

0.94 13.2 0,06 1,4

мальвой для,стабилизации содержания органического вещества в почве. Эти данные хорошо согласуется с содержанием общего гумуса и коэффициентом гумификации (Ку), представленными в таблице 4.

штълштж-шшшжшлшшл^шшюжш

Мй!фобиологические процессы при внесении в почву разных органических удобрений играют ваккую роль в формировании и сохранении почвенного плодородия. Получение высоких стабильных урожаев возможно, только цри подборе правильных агробиологических Приемов, направленных на стабилизацию содержания органического вещества в почве.

Анализ урожая риса (габл.5) показывает,что при минимальной обработке почвы в сочетании с органическими удобрения;,ш обеспечивается высокая урожайность раса в сравнении с контрольным вариантом".

Таблице 5

Биологический урожай верна раса цри различных агротехнических условиях

Варианты с :..-••' Биологический урокай зерна риса, ц/га внесением * ~ ~ ~ ~ ~ , ~ * .

- ' : в год внесе-:црибавка :последей- :лрибавка : шя :урожая :ствие I года: урожая

Минимальная обработка

Лигнина 69,7 2,9 70,8 2,5

Люцерны . ' 69,1 2,3 69,9 1.6

Соломы 67,5 0,7 68,3 1.0

Без внесения 66,8. - 67,3 ■ -

Обычная обработка

Лигнина 67,2 2,4 68.9 4,0

Лвдерны 68,3 3,5 68,2 3,3

Соломы 65Д 0,3 65,4 0,5

Без внесения 64,8 - 64,9 -

НСР0,95 0,64 - 0,43

Е год внесения растительных остатков, высокая биологическая урожайность риса отмечена в варианте с минимальной обработкой при внесении лигнина - 69.7 ц/га. через год после внесения уро-яай был.такке высоким - 70.8 ц/га.

Из полученных данных видно,что эффективность органических удобрений повышается в минимально обработанной почва.что хорошо согласуется с данными по ее влиянию на биолога тескуй активность а на содержание общего гумуса в почве.

последние десятилетия из-за выращивания риса в шнокультура.отсутствия севооборотов, применения высоких доз'минеральных удобрений и под-влиянием интенсивных систем механических обработок содержание гумуса в лугово-болотных почва): Кзил-Ордянской области уменьшилось от 2ЛЪ до 0.8^.

"Из материалов таблицы б виднодчто различная система обработало разному влияет на динамику содернзния общего гумуса и гумификации растительных остатков. В минимально обработанной почве с внесением растительных остатков количество гумуса вше.чем при обычной обработке,- Ужа в шрвый год внесения было заметно положительное ачияние лигнина и расовой соломы на прирост хугду-совых веществ. Эта направленность процесса усилилась на второй год. процент гумусообразованая был более вырэяен в почве с минимальной обработкой, нежели в обычной хорош аэрируемой почве.

К концу вегетации риса данная тенденция усиливается. Результаты наших исследований свидетельствуют о существенных коррелятивных связях между содержанием валового гумуса и гушфюадаонныаи процессами происходящими в почвах.

Таблица 6

Содержании валового гумуса и коэффициент гумификации (кр при равлячннх способах обработки почв

Варианта о внесением

........

Лигнина Люцерны Соломы

Без внесения

Лигнина Люцерны Соломы

Без внесения

!

Т " " Гумуо » май :оентябрь

1 9 9 0 г.,1 / ^ ^ ^ ^ / ^

Прирост *

Я „ .¡к.......

т май .'сентябрь

НСР,

.• . ; ^ ЗСРРЛР X . . Минимальная обработка

19 9 Гг„< ✓ ^ ✓ ✓ ✓ / <

.1 Кг I

* * . > . **

гцрирост 1С к кон-» 1 гролв

0,95

0,86 1.6 21.5 31.1 1.3 1,58 20.9 78.6

1.1 18.8 14.6 0.7 1.07 14.9 27.3

„ 1.23 20.3 23.7 0.83 1,43 ' 18.8 60.6

к» 0.73 16.4 0.66 . 0.84 11.7 -

Обычная обработка

1.5 17,5 27.7 0.73 1.4 15,1 55,6

„ 0.8 15.2 10.9 0.34 0.67 12.3 26.8

„ 1.0 16.4 19,7 0,64 1.35 14,5 49,4

- ' 0.6 13.7 м 0.29 , 0.31 9.7

0.1 б 1.4 0.07 0.07

Активность дегумификацяонных процессов усиливается при обычной механической обработка на что указывает минимальнй процент включения изотопной метки а состав гумусовых веществ. Усредненный коэффициент гумификации в варианта с обычной вспашкой составляет 12,9^« цри минимальной обработке - 16,б£, прирост Kj, к контроле соответственно 43.9 и 55,5?. • •

Результаты наблсдений за динамикой содержания общего гумуса в лугово-бологной почве в разных агротехнических условиях представлены на рисунке I. Видно,что в минимально обработанной почве содержание гумуса вша, чем в контроле. В изучаемом регионе возделывания pica принятая технология интенсивной механической обработки почвы (контрольный вариант) способствует интенсификации минерализационных процессов гумусовых веществ. А в варианте,с минимальной обработкой в период полевого опыта четко прослеживается тенденция к увеличение запасов общего гумуса за счет снижения /темпов активной минерализации органического вещества почвы.

В заключительной части этих исследований мы провели наблюдения за качественными характеристиками гумусовых веществ луто-во-болотных почв Кзнл-Ординской'области по показателям спектров поглощения. Этот физико-химический показатель характеризует насыщенность препаратов гумусовых веществ углеродными и другими компонентами. Результаты эксперимента показывает, что в минимально обработанной почве в сочетании с лигнином и рисозэй соломой коэффициент цветности гумусовых кислот относительно высокий. Усредненные показатели оптической плотности О,IS гумусовых веществ в згачзниях E^/Eg в минимально обработанной гочве составляет 2,1, а при обычной обработка 1,4.

с,2

3,0 2,0 1.0

целинная почва

Ркс.1. Дикаьшка содержания общего гумуса в лугово-бологноЗ почве в разных агротехнических условиях ■

1 - минимальная обработка

2 - обычная обработка

б.959ЯЩЛ95£» В нашх исследованиях» по изучению трансформация гумусовых веществ почвенными микроорганизмами.были вдавлены 17 культур микроорганизмов. Все эти культуры использовали гумусовые вещества как источник углерода, азота и анергии. Самые активные из них были идентифицированы как TrichGderma lignorum, Kocardia opaos, Aspergillus ochraceus, Aspergillus flarus.

При изучении трансформации гумуса из музея БНИИСХМ для сравнения бала взята культура Kocardia rubra pi гамм 4273, рекомендованный как активный трансфэрлатор гумусовых соединений. Изменения в химическом составе гумуоовых и фульвокислот в процессе их микробиологической деструкции изучали путем снятия ИК

то

и С-ЯМ? спектров и определения элементного состава до и в конце инкубации. Резюмируя сведения о результатах трансформации гумусовых кислот чистыми культурами микроорганизмов (по данным ИКС) можно сказать, что они практически во всех случаях увеличивают длину алкильных радикалов, уменьшая отношение ^ß^ * процессы сопровождаются образованием воды. Схематически это выглядит следующим образом:

X - (СН2) + (CHg)^ (СВ^ + дХ;

(CHg)-! —* СпН2п-2 + % (дегидрирование)

Для получения четкой картины о роди углерода в гуминовых и фульвокислотах, особенно их расположения в ароматических кольцах и в алифатических структурах нами были параллельно зафиксированы спектры ядерного магнитного резонанса на ядрах Спектры 13С-ЯМР гуминовых кислот после деградации показывают степень расхода ООО".

Дня Uocardia rubra она лежит в диапазоне 165,51 М.Д.; для Aspergillus ochraceua -169,81 М.Д.; для Азр. flarua -169,12 м.д.

Тв блица 7

Изменение вломеигного соогайа гуминовых кислот при деградации их различными культурани (на абс.сухое веще с г во, Í)

Культура микроорганизмов Юрок йнку-'i !бации ч j(oyroK) j' с ! 1 ! н 1 1 o ! ! . ! C/H 1 , I с/и [ ! ! 0/П

Исходный 53,7 4.1 5,2 37,0 13,0 10,3 9,2

Шнгроль 20 55,1 , 3,6 4,5 36.8 15.3 12,2 10.2

I/ooardia rubra - 55,3 3.4 4,7 36.6 16,2 11,7

Nocardia opaca - 55,4 3.1 3,7 37,8 17,8 14,9 12,1 M

Aopergillue flavtiB - 56,5 3,2 4,7 35,6 17,6 12,0 II л 00

Контроль . 40 57,2 2,9 3,7 36.2 19,7 15.4 12,4

lío с arel ia rubra - 57,6 2.5 3,5 36.4 23,5 16.4 14,5

Nocardia opaca . - 58,1 2.7 3.7 35,5 21,5 15,7 13,1

Aepergillua flavua - 58.4 2,7 3,3 35,6 21.6 17,6 13,1

К0н!Гроль 60 57,3 2,9 3,5 36,3 19,7 16.3 12,5

Nocardia rubra 58,3 1.3 3,4 37,0 44,8 17,1 28,4

Nocardia opaca - 57,8 2,1 2.5 37,6 27.5 23.1 17,9

Aepergillua flavuo - 57,9 2,8 2,8 36,5 20.6 20.6 13,0

для .'ríiho'icim lignorun - 169,81 М.Д.; ДЛЯ líocardia opaca -168.51 м.д.

3 результате проведенного скрининга было показано (го по-тч

казателягл спектров С-ЯМР и ИК) .что культуры Hocardia opaca u Азрег^Шиз riavusMoryr быть признаны как самые активные де-сгрукгуры гумусовых веществ, в дальнейшем мы изучали их действие на элементный состав гуминовых и фульвокислот.

3 процессе микробиологической деструкции в составе гумусовых веществ наблгщаатся относительное увеличение количества углерода гумуса (табл.7). На основании этого южно предположить, что микроорганизмам в основном доступны алифатические части гумусовых молекул, представленные главным образом (Зоновыми цепочками углеводно-полипепгидной природы.

В период инкубации увеличивается отношение 0/Й. С/ к я С/Н. По мнении Н.А.Туева (1989), расширение отношения последних в процессе трансформации гумусовых соединений служит показателем наиболее интенсивного разрушения периферических цепочек и относительного возрастания в состава их шлекуя доли ароматических одэрных фрагментов. »

Для выяснения'способности выделенных культур микроорганизмов трансформировать гумусовые вещества с наибольшей энергетической продуктивностью нами была определена теплота сгорания гумусовых веществ по сракам инкубации (Алиев, 1978). Через 20 суток после начала инкубации теплота сгорания гуминовых кислот снижается в культуре Hocardia opaca . что свидетельствует о разрыве бензоидного кольца, гак как в соединениях ароматической природы заключено больше энергии, чем в периферических фрагментах гущ новых кислот. Далее процесс разрушения аромата-

ческого кольца нарастает к кощу инкубации.. Это дааг основание предположить, что Kocardia opaca является активным деструктором гумусовых кислот, способным с большой интенсивностью использовать энергоемкие связи ароматического кольца (табл.8).

йблица 8

Теплота сгорания гуминовых кислот при их трансформации чистыми культурами микроорганизмов, кал/г гумуса

: Срок инкубации, сутки

Культура микроорганизмов

20 : 40 : 60

4382 4397 4406

4443 4420 4341

4192 4321 4Г74

4595 4348 4307

Контроль

ITocardia rubra llocardla opaca Aspergillus flavus

Тйплота сгорания П^^ = 4374 кал/г гумуса.

ВЫВОДЫ

I» С&посгавленяе уровня биологической активности затопленной лутово-болотной почвы в зависимости от обработки выявило, что при минимальной обработке выше численность анаэробных гзо гфиксирусцих и целлюлозоразрушагацих. денитрифицирующих (на второй год после внесения растительных остатков) микроорганизмов по сравнению с обычной обработкой. По варианту с минимальной обработкой вше активность голифенолоксидазы.темпы разлоаения целлюлозы, наделения С0£ и 1Т2° накопления аммония и гумусовых веществ.

2. При обычной (условно-максимальной) обработке в соответствии е.повышением степени азробности почвенной среды вдае

численность нитрифицирующих бактерий, накопление нитратов, активность пароксздазы. Механические воздействия й аэрация почвы усиливают разложение гумуса до углекислоты и воды,что веде? к снижении коэффициента гумификации.

3. Внесение в почеу растительных материалов акги.:-;:зирует показатели биологической активности: по фону лигнина, соломн, корней азцерны резко возрастает ваделвние С0% л Д2о ,нагопле-к~э гугдусозых .веществ :по сравнению с почвой без 'органических дрйавок.

■4» Нотгла азотных удобрений 90 кг /га в лутово-болотной гоч-

ч

нй -создает бездефицитный баланс иадуса, повышая коэффициент гумификации. Микробиологическое разрушение целлюлозы пря этой дозе ззота идет интенсивнее, чем цри внесении других доз азота.

5. Эксгинкшя и коэффициенты цветности .гумусовях веществ выделенных по вариантам опыта: показывают,Что значение Е

0,1«ТВ минимально обработанной почвы с внесением лигнина возрастает в 1,5 раза по сравнению с обычной вспашкой.

6. Из лутово-болотных почв.выделены микрошцеты Т^л-сЬоаелза.

Ххапсгип, АсрегеШиз осЬгасеиа, Азр. ^атгиз, Носагй1а ораоа, использую е гумусовые вещества в качестве источников углерода азота и энергии.

7. С помощью ИК и 13С~ЖР спектроскопии, впервые дана характеристика гуминовых и фульЕОКислпт лугово-болотных почв Кзнл-Ординской области. ^С-ШР спектроскопия показала глубокое разрушение ароматического фрагмента гуминовых кислот всеми культурами микровдцетов, участвующих в их трансформации.

8. При определении элементного состава гумусовых веществ при их микробной трансформации* выявлено различие между

liocardia opaca и Aspergillus flavus го СКороСГИ биодесгрук-ции ютусовых веществ, что свидетельствует о пали чип у них фе-полоксидаз различной активности. В нашей коллекции Hocardia opaca является наиболее активным деструктором гумусовых веце-сгв. о чем южно судить по сильному снижению теплоты сгорания гуминовых и фульвокислот.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Абжалелов А.Б.. Илялетдинов А.Н., Сада нов А.К. Влияние механической обработки почвы на некоторые показатели биологической активности периодически затопляемых почв // Изв. АН КазССР, сер.биол.-I99I.- J* 4.- С.54-58.

2. Илялездинов А.Н., Садавов А.К., Абжалелов А.Б.Влияние сроков затопления и механической обработки почвы на содержание гумуса лугово-болэтшх почв Кзыл-Ординского массива орошения // Экология и охрана почв засушливых территорий Казахе га на.Тез. докл.- Алма-Ата.- 1991.- 158 с.

3. Курманбаев A.A., Абжалелов А.Б. Развитие системного мш-ления-актуальная задача экологического образования // Тез.докл. -Алма-Ата.- 1992.

4. Илялетдинов А.Н.. Абжалелов А.Б.,' Саденов А.К., Туев H.A. Влияние механической обработки почв на биологическую активность Е содержание гумуса при разных сраках ее затопления //Тр. ВНИИСХМ.- Санкт-Петербург-Пушкин.- 1992.- Т.62.