Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биотестирование почв и природных вод с помощью микробных популяций

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Биотестирование почв и природных вод с помощью микробных популяций"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 1Ш.М. В. ЛОМОНОСОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

РГб од •

На правах рукописи.

Оленева Оксана Станиславовна

)

I

Биотестираваше почв и природных вод с помощь» мякробнкх популяций

Специальность 03.00.07. - микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1993

\

Работа выполнена на кафедре биологии поче факультета почвоведения Московского Гоеударственноро-Университета иы.М. В. Ломоносск ■ ва.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Д.Р. Звягинцев.

Официальнае оппоненты:, доктор биологических наук Летунова С.Е.

кандидат биологических наук Лукин С.А.

Ведущее учрезщение :

Московская сельскохозяйственная академия им.К. А. Тимирязева

Защита состоится - 1993 г.

в " " часов на заседании специализированного совета К 053.05.86 но. микробиологии и агрохимик в МГУ им. Ы. В. Ломоносова 2 аудитории М-2, адрес: 119899 Москва, Ленинские Горы,.МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологическое "факультета МГУ.

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь „ .

специализированного совета /

доцент И. П. Бабьева

Актуальность пробегами. Возможность развития микрооргакизмоз в природных местообитаниях во многом определяйся концентрацией дос-. тупных органических веществ. Необходимость определения концентрации этих веществ возникает при решении разнообразных прикладных задач, в частности при оценке качества питьевой воды. При наличии органического загрязнения, помимо нежелательных привкусов и запахов, появляются и более серьезные последствия, связанные с развитием комплекса микроорганизмов, в состав которого могут входить и патогенные популяции. Развитие микробного комплекса резко повышает коррозионную активность воды и снижает пропускную способность водопровода. Традиционный и широко используемый способ решения проблемы основан на предотвращении развития микроорганизмов путем хлорирования воды. Но-это, в свою очередь, ведет к образованию опасных хдорорганичес-ких соединений. Определить уровень загрязнения легкодоступными органическими веществами с помощью химических методов не удается, поскольку - необходимо учесть биоразлагаеыую фракция; которая может бш> представлена разными веществами. Существующие биологические методы также несовершенны. Определение БЕК (биологическое потребление кислорода) в подобных случаях, как меры так называемого ассимилируемого органического вещества, не эффективно из-за малой чувствительности метода при низких концентрациях органических веществ, характерных для природных вод.

• Не менее актуальна необходимость определения ■ легкодоступных микроорганизмам органических ■ веществ в более сложном местообитании - почве. Здесь еще яснее видны ограничения определения легкодоступных органических веществ- химическими методами на фоне обильного и сложного по составу почвенного органического вещества. Между тем.

r>

* Л ~

именно концентрация доступных органических веществ определяет ключевые для шодородия почвы процессы, связанные с циклом углерода, азота, фосфора и т. д. В частности, если концентрация легкодоступного органического • вещества -составляет '-Б- икг/г почвы (Slkora, McCoy, 19SO}, то в зависимости от условий в случае денитрификгции мохет Быдехгся 0,63 ыкт/г азота в виде НгО, ^д случае азотфиксации в образец икет поступить 0,05 икг/г азота, а в4 ситуации с иммобилизацией соответствующая микробная масса будет конкурировать с растением за фса-юр, калий и другие элементы.

Определение этой фракции органически: веществ необходимо для анализа состояния системы в заданкоа время, опиезаин сукцессионных изменений Б среде, а также для характеристики различных природных местообиташи кикрсорганизмсв наряду с общин содержанием органического вещества.

Из этого следует, что проблема оценки уровня легкодоступных веществ непосредственно в природных местообитаниях актуальна и пека не решена. В«гете с там существует возиоакость прямого определения уровня легкодоступных органических веществ на основе популяциояного подхода, когда по характеру популяциовяой динамики ысотю судить об шеслеченносги ресурсом. Хотя этот путь предполагает необходимость пересчета с переходом от .наблюдаемого изменения биомассы к показателю концентрации ресурса, во многих случаях он может дать исчерпывающий ответ на вопрос о возможности и масштабах развития микроорганизмов в данной среде.

Цель pates. Определение концентрации легкодоступных микроорганизмам органических веществ до характеру популяционной динамики в образцах вода и почвенных экстрактах для характеристики местообитаний и прогнозирования микробиологических процессов.

Задачи мсследаБакия. 1. Анализ динамики популяции Ps. .

(Чиогевсепз и микробного комплекса в природных водах и почвенных экстрактах по структурным и функциональным показателям, включая данные посевов, расписания появления колонии, общего учета с помощью' люшнесце'нгаой микроскопии, учета жизнеспособных клеток в тесте с иалидиксовой кислотой, характеристики процесса колонизации твердой поверхности, определения АТФ. 2. Выбор показателей и методов для определения концентрации легкодоступного органического вещества .в природных местообитаниях. 3. Относительная характеристика исследуемых образцов почв и природных вод по содержанию легкодоступного микроорганизмам органического вецества.

Научная новизна. Впервые изучены возможности применения попу-ляционного анализа для оценки легкодоступного микроорганизмам органического вещества в почвах и природных водах. Такие показатели, как вероятность размножения клеток по данным посева, концентрация жизнеспособных клеток в тесте с валидиксовой кислотой, скорость миграции и размножения на твердой поверхности по данным люминесцентной микроскопии для этой цели были применены впервые. Приведены уравнения регрессии для расчета концентрации легкодоступного органического вещества в обраацах природных вод и почвенных экстрактах. Предложенные методики позволили выявить изменения концентрации легкодоступного органического вещества в образцах природных вод после озонирования, а также в почвенных экстрактах после внесения соломы. Показано, что биологические методы определения легкодоступного органического вещества более чувствительны и информативны, чем химические.

По количеству легкодоступного органического вещества почвенные растворы типичного чернозема (0,186-0,574 мг/л) и дерново-подзолистой почвы (10,12-16,2 иг/л) молено сравнивать с олиготрофным и евт-

ч

рофным водоемами соответственно.

Пракхнчзская ценность. В связи с возрастающим загрязнением водоисточников и неспособность» обычных физико-химических методов обеспечить очистку воды от многих органических загрязнений применяется сорбенты (гранулированный •• активированный уголь - ТАУ);- Суть процесса биологической очистки на ГАУ состоит в сочетании процессов сорбции и биооюкленяя. Предварительное озонирование улучшает этот процесс за счет повышения доли легкоразлагаешх органических веществ. При озонирован:® снижается количество хлора, применяемого для дезинфекции воды. В кашей стране метода биологической очистки поверхностных вод еще не применялись. В диссертационной работе впервые определен резим предварительного озонирования в сочетании с фитгьтрованием через ГАУ. Разработан биотест для оценки содержания ь воде легксраалагаемых органических веществ с целью определения возможности использования метода биологической, очистки на конкретных водоисточниках. Данные диссертации использованы НИИ КВОВ при разработке требовании на проектирование установки заводского изготовления "Бюзон".

Выявленные закономерносту при изучения динамики популяции Яг. Г1иоге$сеп2 в почвенных экстрактах позволяют подойти к решении проблеш индикации, связанной с оценкой состояния среды. Поскольку развитие микроорганизмов и возможность протекания различных, связанных с циклом углерода процессов (азотфикеации, денитркфикации, иммобилизации азота, фосфора, серы и др.), в конечном счете зависит не .ст общего запаса органических веществ, а от концентрации веществ, которые служат ресурсом для исследуемых объектов в рассматриваемом интервала времени. В более совершенной системе - типичной черноземе количество легкодоступного органического вещества з 28-54 раза меньше, чем в дерново-подзолистой почве, что свидетельствует о сбалансированности протекания различных биохимических процессов в

<Г

черноземе.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены . на заседании кафедры биологии -почв- факультета почвоведения МГУ (1992 год).

Публикации. Ео теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем .работа. Диссертация состоит из введения, ¿5*"глав, заключения и выводов. ' Материалы диссертации изложены на страницах машинописного текста, содержится рисунков,^таблиц, список литературы из ^^О названий Сиз них зарубежных /53Т-

Цахериалы и метода ииаждсваяия. Работа проводилась на образцах природных вод из различных водоисточников, полученных из НИИ KBQB, и с" образцами почв двух типов (чернозем типичный тяжелоеугли-'нистый, Курская обл., гор. А 0-15 сы, рН б, обгций органический углерод 4,07.; дернозо-подзолистая среднесутлинистая почва, гор. А 0-20 см, рН 6,9, общий органический утлерод 1,72).

Микробную сукцессию инициировали увлажнением воздушно-сухих образцов до 50% от общей влагоешдасги, а также одновременным увлажнением и внесением солоиы из расчета 3,3 иг на 1 г почвы на 0s, 7s, 30s сутки и инкубировали в эксикаторе при 18°-20° и постоянной влажности. Экстракты, содержащие растворенное органическое вещество получали" по методике Сигары и Ыаккоя (Sikora, McCoy, 1990). Для этого .почву смешивали с дистиллированной водой в соотношении 1:1,5 и нагревали в течение 15 часов при 70° , после чего фильтровали через бумажные фильтры. Экстракты' засевали, культурой . бактерий Pseudomonas fluorescens ВКМ В-561. " *

Перед микробиологическим анализом почвенную суспензию обрабатывали на низкочастотном, ультразвуковом диспергаторе УЗДН-1 (22 кГц, 0,44 А, 2мин) ,ч

- б -

Для дифференциации живых и мертвых обрывков мицелия грибов препараты окрашивали диацегатом флуоресцеина.

Ярсбы воды подвергались коагуляции сульфатом алюминия, фильтрации, ..нагреванию до 60° и-озонированию на генераторе озона, работающем на сжиженном кислороде (время контакта с водой 10 мин). Пробы засевались культурой Рв.Пиогезсепя из расчета 103 кое/мл.

Одна серия, опытов проводилась со спонтанным комплексом микроорганизмов из природных местообитаний без нагревания исходных образцов.

/

Для анализа динамики популяции Р£.Пиогевсетв и микробного комплекса е природных водах и почвенных экстрактах использовались структурные и функциональные показатели, вкиочая данные посевов на твердые питательные среды, с характеристикой расписания появления колоний, лшинесцентно-микроскопические данные об общей численности (акридин оранжевый), численности жизнеспособных клеток (тест с валидиксовой кислотой, акридин оранжевый), количественной характеристике начальных этапов колонизации твердой поверхности (Кожевин, 1989), а также определение АТФ (Угарова и др.,1987), Общее содержание углеводов в почве определяли методом Дюбуа, в модификации Ро-маакевич и Артемьева (1969).

В качестве источника углерода использовали ацетат натрия. Для устранения дефицита по другим элементам питания в образцы добавляли минеральную среду Смита (Добровольская и др., 1990) в количестве 10 т на 90 ш исследуемого образца.

Результаты и обсуждение. Методически проще было начать работу с исследования образцов природных вод, как более однородного местообитания по сравнению с почеой. Задача количественного определения легкодоступной фракции органического вещества 'сводится к поиску связей ыеада популяционными параметрами и концентрацией ресурса

(углерод-, иг/л).

'Установлено, что метод общего учета микроорганизмов с помощью люминесцентной микроскопии с акридином оранжевым в этом случае не аффективен., поскольку полученные показатели обилий'не коррелируют с уровнем ресурса из-за" того, что ресурс использует лзоь небольшая часть клеток. . * '

Информативными оказались данные о численности жизнеспособных клеток в тесте с налил икеовой кислотой. Получено уравнение регрессии: у*103 - 0,С865з - 0,592, ' где" у - концентрация ресурса (мг/л), х - численности жизнеспособных клеток, г (коэффициент корреляции) - 0,628. '

В ходе анализа возможностей метода посева выяснилось, что необходима стандартизация^ таких факторов, как уровень внесения популяции, длительность эксперимента, особенности водоисточника. В нашем опыте с образцами т водоисточника река Сходня оптимальным оказался уровень внесения 1000 кое/мл Яг. ¿иогеясегя при сроке инкубации 4 суток.

Уравнение регрессии: у*103 - 0,108х - 0,507, где у - концентрация ацетата (мг/л), х - численности Рг.Ниогегсепз, г - 0,846.

Для определения активности клеток использовали показатель Л -вероятность размножения, клеток по расписанию появления колоний (ч-1) (НаШзгу, 1985).

\ Согласно теории, чем лучше условия в местообитании по питанию, тем выше этот показатель. Действительно, при повышении концентрации ацетата от 0,01 до 100-мг/л наблюдалась четкая_тенденция повышения X от 0,16 до 0,25 ч"1.

Зависимость Я от концентрации доступного органического вещества описывается уравнением: у*103 - 0,939* - 0,161, где у - концентрация ацетата (мг/д}, г - 0,807. " Ч

- О -

В качестве белее экспрессного метода определения легкодоступного органического вещества использовали количественные характеристики процесса'колонизации твердых поверхностей (Кожевин, 1989). Изучалась колонизация..предматных стекол популяцией Рз.Г1иогевсепз и спонтанным кошшекеш микроорганизмов. Определялись следующие параметры: А - скорость прикрепления клеток к поверхности за 1 час; ц -удельная скорость роста (ч~2); И - общее количество клеток, прикрепившихся на см2 поверхности стекла. Учет вели дифференцировано по количеству клеток в микроколоняях разных классов. Для получения воспроизводимой картины обязательным условием является добавление в образцы набора солей (среда Смита). В этом случае' для Пиогезсгпз получены следующие уравнения регрессии: у*103 - 2,87 Ау. - 0,0828, г - 0,936; у*103- 0,129^ 0,703, г - 0,941; у*103-0,0769^Р - 0,474, г - 0,973; где у - концентрация ацетата (мг/л), и - удельная скорость роста (ч-1), И - популяционная плотность (кл/сы2 ), Р - численность по посеву (кое/мл) (рис. 1,2)

При изучении колонизации стекла спонтанным комплексом микроорганизмов, после инкубации стекол в течение 48 часов получено уравнение регрессии: у*103 - 0,0113М*10~4 - 0,0355, где у - концентрация ацетата (мг/л) , N - популяционная плотность (кл/см2)., г - 0,878. (рис. 3).

В качестве более экспрессного »"Чувствительного метода определения легкодоступного органического вещества был применен биотпоми-кесцентный метод определения АТФ на приборе Люминометр ЛБ - ЗП. Для спонтанного комплекса микроорганизмов получено уравнение регрессии: у - 1,27*10_э + 3,9*10-10 х, где у - концентрация АТФ (ыкМ), х -количество колониеобразующих единиц по посеву (кое/мл), г - 0,85 .

Показатели всех используемых методов позволяют составить представление о пуле легкодоступного органического вещества, кото-

- 9 -

Рис.1. Колонизация стекла клетками Рэ. Аиогеэсепз

1а N (Ы—клеток/кв.см) /д. скорость роста (1/ч)

котро/ь 0.01 иг/л \ 1 мг/п 100 иг/я

Концентрация аиетата

ЕЯ Численность ЕИ Скорость роста

Рис.2.Динамика популяции Рэ. Аиогезсепэ по лонным посева

1д Р (Р-КОЕ/мл)

Сутки

Обозначения

контроль —0.01 мг/я ~*- 1 иг/л 100 ш-/л

1д N (Ы—клеток/кв.см)

контроль 13800

100 м-/я 107600

100

Рис.3 Колонизация стекла комплексом бактерий (а) и их относительное обилие (б) через 48 ч инкубации в.олы

рое может.использоваться микроорганизмами в условиях конкретной среды. • Вместе с тем, наиболее простим, . удобным и достаточно экс-, прессным представляется метод колонизации твердой поверхности, который к тому же позволяет получить сразу три'показателя для характеристики системы,. . , . ' '

Результаты, полученные разными методами хорошо коррелируют между собой/ Уравнение регрессии для методов посева и биолюминесцентного приведено вше, а для методов пссева и колонизации твердой поверхности: - 17,082ц'+ 5,557, где Р - численность по посеву (кое/мл), - удельная скорость роста (ч-1), г - 0,978.

Лопуляционный подход позволил выявить изменения пула легкодоступного органического вещества в образцах воды из реки Москвы после обработки, проб озоном. В этом случае химические методы оказались нечувствительны при низких концентрациях органических веществ, характерных для природных вод. Озонирование применяется за рубежом, как эффективный способ очистки воды, позволяющий снизать дозу хлора. В результат^ неполного окисления озоном слсшныэ органические молекулы становятся более полярными, легко потребляются микроорганизмами биопленки при фильтрований через гранулированный активированный уголь. 'В случае проведения озонирования после коагуляции по-• казатели численности Рг. Пиогезсет на 1-2 порядка превосходят таковые при проведении озонирования до коагуляции. Концентрация углерода в мг/л, рассчитанная методом доступных электронов, при озонировании (дозы озона 2-4 мг/л) составляет 0,023, а в исходной пробе - 0,0025. По данным биоиндикации озонирование аффективно после коагуляции. Если же обработка проводится до коагуляция, то судя по по-пуляционной плотности псевдомонад, необходимо повысить дозу озона

от 2 до 6 мг/л, что увеличивает материальные затраты (рис. 4). Ус-

V

тавовлеяо, также, что на угольных фильтрах в случае обработки ис-

Рис.4 Численность псеэломонал в опыте с озонированием и коагуляцией природной воды по данным посева

Численность (тыс. клеток/мл)

1400 1200 1000 800

400 200 о

Варианты

1 коагуляция+озон(2мг/л) 4 - озон(2мс//0+коагуляиия

2 - коагуляция+оэон(4мг/л) 5 - озон(6мг/л)+коогуляиия

3 - озон(4мг/л)+коагуляция 6 - исходная проба воды

ходных проб озоном развивается в 1,7 раза больше микроорганизмов, чем без озонирования.

Следующая группа экспериментов проводилась с почвами - существенно более слолшши местообитаниями.

При исследовании динамики Р.ч. Пиогезсгпз в экстрактах из чернозема типичного на разных этапах сукцессии, инициированной узлая-нением, установлено, что наиболее благоприятны для развития популяции экстракты из образцов на О3 и 15® сутки сукцессии (рис.5). Эта особенность сохраняется при различных исходных уровнях внесения популяции. Так прч уровне внесения Ю4 кое/и на ££ и б3 сутки опыта показатели численности популяции для 0х и 15х суток сукцессии в 3 -4 раза выше, чем для 7а и 30х. В пересчете на углерод на основе числа доступных электронов концентрация легкодоступных ресурсов составляет 0,174 мг/кг и 0,056 )>!г/кт почви для 0х я 30х суток сукцессии соответственно,-При /'горячем" зкстрагировании сводятся к минимум!' некоторые мезшопуляционые взаимодействия, включая конкурента), хищничество, паразитизм, и появляется возможность изучения внутрипопулящгашых механизмов регуляции численности. Поэтому можно полагать, что динамика внесенной в систему популяции в основном определяется количеством легкодоступного в данных условиях органического вещества - питательного ресурса .

При количественном учете бактерии в образцах почзы на разных этапах сукцессии методом посева существенных различий между вариантами нэ обнаружено. Бри учете методом люминесцентной микросколгги чискенность бактерий в почве на 7е- сутки сукцессии в 2,2-3 раза превосходит остальные варианты. Для грибов' максимальные показатели по числу обрызков мицелия (и живых и ¡.'ертЕых) зарегистрированы на 302 сутки сукцессии, а при учете методом посева - на 302 и 7й сутки. Таким образом, белее низкие показатели численности Рзеидоюопзз

г

Рис.5.Плотность популяции псевломонал в экстрактах Чернозема в холе микробной сукцессии

Р (тыс. клеток/мл)

О суткй

5'

V

15 сутки;

СукцёссиоНные этапы

I

30 сутки

fluorescens в экстрактах из образцов почв на 7й и 30- сутки сукцессии могут Сыть обусловлены развитием бактерий и грибов в этих вариантах.

'При исследоЗаним динамики Р£.Пиогезсег^ в экстрактах из ' дерново-подзолистой почвы методами посева и колонизации твердой поверхности установлено, что наиболее благоприятными для развития- популяции являются экстракты на почвы на О2- сутки сукцессии. При учете популяции методом посеЕа ка 3й сутки эксперимента численность составила 2.74*107 кое/мл, а методом колонизации стекла - 4,75*10б кл/см2 . Саше низкие показатели численности зарегистрированы в экстрактах, полученных из образцов почвы на 7^ сутки сукцессии: 5,85*10® кое/мл (метод посева) и 8,425«!О5 кл/см?. (метод колонизации стекла) (рис.-6).

Бри количественном.учете бактерий в образцах почвы на разных этапах микробной сукцессии методами посева и люминесцентной микроскопия установлено, что на первых этапах сукцессии происходит снижение значений коэффициента К, а затем возрастание со временем на более позднем этапе (30 суток) . На начальном этапе сукцессии (7 суток) ' при минимальном значении к - 29,4. собственно почвенные бактерии дают популяциовкый "взрыв". Нозхно предположить, что снижение показателей численности Рв.Ыиогезсепв в экстрактах из образцов почвы на 7- сутки сукцессии'обусловлено именно этим фактом.

Сравнение показателей концентрации легкодоступного органического углерода по данным бйотеста и определения углеводов методом Дюбуа позволяет отметить следующие особенности. Во-первых, показатели каждого метода не являются постоянными для одного и, того же почвенного образца, а существенно варьируют в ходе микробной сукцессии. Во-вторых, показатели химического анализа и биотеста практически совпадают лшь на начальном этапе сукцессии (О2 сутки). В

Рис.6. Колонизация стекла псевдомонадами в эксперименте с экстрактами из дерново-подзолистой почвы

Часы

^ ' Этап сукцессии

О сутки —1— 7 сутки 30 сутки

"промежуточной" (7£ сутки) и "арелой" (30е- сутки) системах показатель химического метода последовательно убывает, между тем как биотестирование указывает на возрастание уровня доступного углерода в конце 'сукцессии '(рис. 7; табл: 1). Развитие популяций микроорганизмов в природных местообитаниях определяется не только наличием питательного < ресурса, но и возможностью его использования, включая ограничения, связанные с характеристиками химических соединений, наличием токсинов и действием других лимитирующих факторов. В этом смысле биотестирование дредстазляется более чувствительным методом с точки зрения поставленной задачи определения фактически доступного в реальных условиях органического вещества.

Таблица 1

Концентрация легкодоступных органических веществ (углерод, мг/кг почвы)

Сутки сукцессии Биотест Метод Дюбуа

(учет на МПА)

О 7,86 7,928

7 2,53 5,612

30 4,12 3,156

Для методов посева и колонизации стекла при изучении динамики Рб. Г 1иоге2сепз в почвенных экстрактах получено уравнение регрессий: у - 4,7б*10-5А - 6,7, где у - количество колониеобразующих единиц з мл по посеву; А - скорость прикрепления клеток к поверхности за 1

Рис.7. Характеристика показателей концентрации углерода в холе сукцессии в дерново—подзолистой почве

^Концентрация С (мг/кг почвы)

О сутки ' 7 сутки 30 сутки

Этап сукцессии' НЕ метод Дюбуа ШШ биотест

час; г - 0,818. Как я при работе с образцами природных вод, результаты, полученные разньш методами, хорошо коррелируют между собой.

При пересчете на углерод по числу доступных электронов даже на • самом неблагоприятном для - развития- популяции . Ps.fl иогезсепг этапе сукцессии (?гсутии в потаенном растворе содержится примерно в 1С00 раз больше легкодоступных органических веществ (10,12 мг/л), чем в исследуемых наш образцах воды (9,55-*10~3мг/л).

Вмрсте с чем по имевшимся в литературе данным диапазон концентраций легкодоступного органического углерода з незагрязненных поверхностных и подземных водных источниках весьма широк от 0,003 до 1,16 мг/л (ччп йег Коо13 ег а!., 1932), а более высокие показатели характерны для евтрофных и загрязненных водоемов. На этом фоне почвенный раствор . типичного чернозема представляется более равновесной олиготрсфной системой по"сравнению с раствором дерново-подзолистой почвы с признаками евтрофной системы.

Для оценки чувствительности биотестирования предпринята попыт-. га выявить ожидаемое увеличение пула растворимого доступного органического вещества в ходе сукцессии, инициированной внесением труд-норазлагаемого субстрата - соломы. В этом случае отмечена четкая корреляция по;азателей методов посева и колонизации стекла: у -0,821х + 1,064, где у - 1ё? численности кое/мл по методу посева на 5 сутки эксперимента, х - численности на "См2 по методу колони. зации . стекла, г - 0,999; у - 0,83х + 4,073, где х - А скорость прикрепления клеток к твердой поверхности за 1 час, г - 0,957 (рис. 8).

В целом характер динамики РБ.ПиогегсепБ в экстрактах из поч-, бы с внесением соломы аналогичен характеру динамики в экстрактах, где сукцессия инициировалась увлажнением .

Расчетная концентрация доступного ресурса на 7-е сутки сукцес-

микроскопия

посев

. Р ('""Л)

N (млн/г) .

Т «у»« Этап с)гкц«ссии

К ям«» ижрдехбАип

Рис. 8 .Относительное обилие Рэ. ПиогеБсепз в экстрактах (а) и показатели численности почвенных бактерий (б) в сукцессии с соломой в' дерново—подзолистой почве

8

сии с солошй составляет 4,33 мг углерода на кг почвы, что в 1,7 раза больше, чем в случае простого увлажнения. Таким образом, используемые методы оказались чувствительными для определения дополнительного легкодоступного" органического вещества, которое появилось в почве после внесения солоьы.

Итак, при исследовании почвенных экстрактов установлены следующие количественные и качественные закономерности: в зависимости от стадии микробной сукцессии изменяется количество легкодоступного органического вещества, для расчета концентрации которого в работе приводятся уравнения регрессии; методами посева и колонизации твердой поверхности удаюсь выявить изменение концентрации легкодоступных органических веществ после внесения соломы; биологические методы (биотест) определения концентрации легкодоступных органических веществ оказались более чувствительными по сравнению с химическими; на основании экспериментально полученных значений концентраций легкодоступных органических веществ экстракты типичного чернозема и дерново-подзолистой почвы маяно сравнивать с оляготрофныы и евтроф-ным водоемами соответственно. с—

Вывода:

1. Доказана возможность определения легкодоступного органического вещества в воде и почвенном экстракте по приросту природного микробного комплекса, популяции Рв. Ииогегсепг и вероятности размножения клеток по данным посева, концентрации жизнеспособных клаток, скорости миграции и размножения на твердой поверхности по данным микроскопии, а также по концентрация АТФ по данным биолюминесцентного метода. Приведены уравнения регрессии для расчета концентрации легкодоступного для микроорганизмов органичес-

кого вещества в природных местообитаниях. Предложенные методики позволили выявить изменение концентрации легкодоступного органического вещеетза в природных водах после озонирования и предложить оптимальный-метод обработки. --...■

2. При изучении, микробной сукцессии в типичном черноземе установлено, что на благоприятных для развития микроорганизмов этапах уровень концентрации легкодоступного органического вещества по-выпается до 0,174 мг углерода на кг, а на неблагоприятных этапахг снижается до 0,056 мг углерода на кг,-

3. При анализе ■ сукцессионных изменении для дерново-подзолистой почвы установлено, что минимальная "емкость" среды характерна для промежуточной системы, а для молодой и зрелой систем экологические показатели достоверно выше. В пересчете на углерод-по числу доступных электронов концентрации легкодоступного вещества в почве в молодой и зрелой системах составляют 8-4 мг/кг, а в промежуточной системе снижается до 2,5 мг/кг почвы. Сходный характер динамики популяции в образцах почв и экстрактах из них позволяет полагать, что реакция популяции In situ в основном оп-

оеделяется динамикой легкодоступного органического вещества. Досказано, что внесение соломы приводит к повышению концентрации легкодоступного органического вещества на 7есутки микробной сук. цессии, примерно в 1,7 раза.

4. Сравнение показателей биотеета и химического анализа (метод Дюбуа) в ходе микробной сукцессии указывает на большую чувствительности» и информативность биотестирования с -точки зрения решения поставленной задачи об определении фактически доступного ор-

v ганического углерода в условиях конкретного природного местообитания.

5. По количеству легкодоступного органического вещества почвенные раствору типичного чернозема и дерново-подзолистой почвы манно сравнивать с• олиготрофным и езтрофным зодоемами соответственно..

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Апельцина Е. • И., Сшекева О. С. Биоразлагаемые органические вещества и повторный рост микроорганизмов в питьевей воде. // Строительство и Архитектура. Сер. Инженерное обеспечение объектов строительства. 1991. Был. 7. С. 4-10.

2. Лпеяьцкна Е. И., Алексеева Л. П., Драгикскмй В. Л., Оленева 0. С. Использование гранулированных активных углей на водоочистных станциях. // Углеродное адсорбенты и их применение в промышленности. Тез. докл.У Всесоюзного созещэкля. 1991. Пермь. С. 113-115.

3. Отенеза о. С. Динамика псевдопонад в почвенном экстракте, подученном на разных этапах микробной сукцессии // Б кн. Микроорганизмы в сельском хозяйстве . 1991.Л1^цино. С.95.

4. Оленева О. С., Кожевин Б. А., Звагиндев Д. Г. Биотестирование почв и природных вод с помоги® микробных популяций. // Бестн. Моск. • Ун-та, сер. почвоведение, в печати.