Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Микробиологическая характеристика вермикомпостов
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология
Автореферат диссертации по теме "Микробиологическая характеристика вермикомпостов"
на правах руко,
ЯКУШЕВ Андрей Владимирович
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРМИКОМПОСТОВ
Специальность 03.00.07 - микробиология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
1 9 КОЯ
Москва 2009
003483583
Работа выполнена на кафедре биологии почв факультета почвоведения Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова
Научный руководитель: Официальные оппоненты:
Ведущее учреждение:
доктор биологических наук Б.А. Вызов
доктор биологических наук,
профессор
Н.П. Битюцкий
кандидат биологических наук
И.Н. Мозговая
Учреждение Российской академии наук Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН
Защита диссертации состоится в 15 часов 30 минут
в аудитории М-2 на заседании Диссертационного Совета Д 501.002.13 при МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.
Автореферат разослан «30 » (Ук/тЕ^Л. 2009 г.
Ученый секретарь Диссертационного совета,
доктор биологических наук, профессор Г.М. Зенова
Актуальность
Вермикомпост - это продукт физической и биохимической трансформации органических субстратов, образующийся при взаимодействии дождевых червей и микроорганизмов. Биологии вермикомпостирования посвящено много исследований. Часть из них направлены на характеристику состава микробного сообщества при вермикомпостировании (Терещенко, 2003; Кузьмина, 2005; Кубарев и др., 2005; Anastasi et al., 2005; Aira et al., 2006; другие). Другие работы характеризуют микробную активность (Жигжитова, 1998; Gomez-Brandon et al., 2008; Lazcano et al., 2008; Sen, Chandra, 2009; Vivas et al., 2009), функциональные особенности (Терещенко, Бубина, 2007; Vaz-Moreira et al., 2008; Yasir et al, 2009), свойства ферментов (Masciandaro et a.l, 2000) или физиологическое состояние микроорганизмов в вермикомпостах (Aira et al., 2006; Pramanik et al., 2008). Несмотря на противоречия в данных, связанные с разнообразием субстратов и условий вермикомпостирования, имеющаяся научная база свидетельствует о том, что вермикомпостирование - особый процесс, отличающийся от обычного компостирования. Таким образом, можно искать специфические микробиологические свойства вермикомпостов, связанные с активностью червей. Однако микробиологические стандарты качества (за исключением санитарных) и готовности вермикомпостов до сих пор не разработаны.
Важно представлять какие микроорганизмы, и с какой активностью проводят процессы трансформации органического вещества. Так как данные по таксономическому составу и обилию микроорганизмов в вермикомпосте противоречивы (вплоть до различного знака эффектов у разных авторов), представляется целесообразным построить микробиологическую характеристику вермикомпостирования на анализе экофизиологических особенностей микробного сообщества вермикомпостов, которые не зависят от конкретной таксономической структуры в силу наличия большого числа видов-дублеров (Звягинцев, 1985). Работа касается и проблемы источников плодородия вермикомпостов, которыми могут быть только свойства,
характерные для разных по происхождению вермикомпостов. Экофизиологические параметры, характеризующие активность микроорганизмов, кинетику роста, потребность в факторах роста и др., дополнят санитарные нормативы и должны уточнить особенности и механизмы взаимодействия микроорганизмов и дождевых червей. Вермикомпосты оказывают большее положительное действие на рост растений, чем простые компосты. Причины этого явления не до конца вскрыты.
Цель
Установить отличия вермикомпостов от компостов по экофизиологическим, биохимическим параметрам микробного сообщества и обилию микроорганизмов.
Задачи
1. Исследовать вклад деятельности дождевых червей и природы исходного сырья в формирование таксономической структуры бактериального комплекса вермикомпостов.
2. Исследовать изменение обилия отдельных групп микроорганизмов в процессе вермикомпостирования: длины мицелия грибов и актиномицетов, численности бактерий, микрофауны (нематод, инфузорий, коловраток).
3. Охарактеризовать функциональные (трофические) особенности и физиологическое состояние (активность) микроорганизмов в вермикомпостах
4. Исследовать качественные изменения ферментов гидролаз и оксидо-редуктаз под действием червей в вермикомпостах по сравнению с компостами.
5. Установить изменение при вермикомпостировании соотношения микроорганизмов К- и г- стратегов по сравнению с компостированием.
6. Определить время вермикомпостирования достаточное, чтобы микробиологические свойства, по которым вермикомпосты отличаются от компостов, достигли максимальных отличий.
Научная новизна
Установлено, что микробное сообщество вермикомпостов отличается от микробного сообщества компостов по ряду характеристик. В
2
вермикомпостах меняется стратегия микробного роста: увеличивается доля г-стратегов; трофическая характеристика сообщества: изменяется спектр ассимиляции органических соединений, происходит понижение удельной гидролазной активности, отмечается относительное снижение доли мицелия грибов. Впервые обнаружен эффект снижения сродства ферментов (эстераз, ферментной системы окисления глюкозы) к субстратам реакции в вермикомпостах. В качестве отличительных признаков вермикомпостов предлагается использовать следующие интегральные экофизиологические параметры: 1) сродство ферментов к субстратам (константа Михаэлиса-Ментен), 2) параметры роста микроорганизмов, ответственных за формирование спектра ассимиляции, 3) параметр, отражающий удельную гидролазную активность, 4) отношение максимальной удельной скорости роста микробного сообщества на глюкозе к константе Михаэлиса-Ментен (jjJKs), отражающее степень олиготрофности сообщества.
Практическая значимость
Полученные данные могут быть полезны для разработки микробиологических стандартов качества и готовности вермикомпостов. Результаты могут использоваться в лекционных курсах по общей экологии, экологии почвенных микроорганизмов, почвенной зоологии, биологии почв.
Апробация работы
Результаты работы были представлены на 12 Российских и Международных научных конференциях, на заседаниях кафедры биологии почв (9 тезисов в материалах конференций).
По теме диссертации опубликовано три статьи в рецензируемых журналах («Микробиология», «Почвоведение», «Вестник Московского университета»).
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения результатов экспериментов и их обсуждения, заключения, выводов и списка упоминаемых литературных источников. Работа изложена на 118 страницах текста, иллюстрирована 44
рисунками, включает в себя 14 таблиц. Список литературы состоит из 107 наименований, из них 68 зарубежные.
Автор благодарит В.В. Демина, Ю.А. Завгороднюю за помощь в химических и физических анализах; С.А. Благодатского и А.М. Семёнова за консультации по микробиологическим методам анализа; А.Б. Абдуразакова за предоставление червей, субстратов и за консультации.
Объекты и методы исследования
Работа включала анализ промышленных вермикомпостов и лабораторное моделирование действия червей на микробное сообщество органических субстратов разной природы.
Модельные компосты и вермикомпосты. В качестве модельных субстратов вермикомпостирования и компостирования использовали перепревший навоз крупного рогатого скота (КРС), смесь равных по массе частей опавших листьев ольхи черной (.Alnus glutinosa (L.) Gaertn.), ивы козьей (Salix caprea L.) и березы пушистой (Betula pubescens Enrh.) или низинный торф. Для получения исходной компостной смеси на основе опада к листьям добавляли речной песок (36% по массе). Масса сухого вещества составляла 200 г для навозного и листового компостов и 400 г для торфа. В контрольных вариантах субстраты компостировали без червей. Микрокосмы инкубировали в 3 кратной повторности при температуре 16 19°С (температура компостирования промышленных вермикомпостов) и постоянной влажности 150% для навозных и листовых компостов и 100% -для торфяных компостов. Изучение проводили в динамике на протяжении 6 месяцев вермикомпостирования (время компостирования промышленных вермикомпостов). Респирометрические исследования проводили с вермикомпостами возраста 6 месяцев. Принятые в работе сокращения: ВКТ -вермикомпост из торфа; КТ - компост из торфа; ВКН - вермикомпост из навоза; КН - компост из навоза; BKJI - вермикомпост из листьев; KJI -компост из листьев.
Дождевые черви. В листовой и навозный вермикомпосты вносили красных калифорнийских червей Eisenia foetida andrei (Bouche, 1972) породы «Русский Московский гибрид» в количестве 100 особей/кг сухого вещества, соответствующем производственной норме (Терещенко, 2003). В
торф вносили червей Aporrecíodea caliginosa и A. rosea (в соотношении 1:1), отобранных на осушенном низинном торфянике, в количестве 75 особей/кг сухого вещества.
Промышленные вермикомпосты. Анализировали четыре партии готовых вермикомпостов, отобранных в 2006, 2007, 2009 гг. на вермиферме «Русский Биогумус». Вермикомпостирование проводилось с использованием червей Е. foetida andrei, субстраты вермикомпостирования - перепревший навоз КРС (партии 2006-2007 гг.), конский навоз (2009 г.), продолжительность вермикомпостирования 6 месяцев. Три партии на основе навоза КРС различались процедурой подготовки корма для червей. Партия ВК I - из перепревшего навоза КРС; ВК II - из навоза с добавлением 30% озерного сапропеля; ВК III - из навоза высокой степени разложенности, для чего в него предварительно добавляли патоку.
Денатурирующий градиентный гель-электрофорез (ДГГЭ) продуктов амплификации фрагментов генов lóSpPHK бактерий. Таксономический состав (операционные таксономические единицы, OTE) бактерий вермикомпостов определяли по положению полос ДНК на геле после электрофореза (Практикум по микробиологии, 2005). ДГГЭ позволяет разделить ДНК бактерий отдельных таксонов в градиенте денатурирующего агента мочевины и определить филогенетическое ДНК-разнообразие без культивирования на питательных средах. Количество бактерий оценивалось по интенсивности прокраски полос ДНК красителем, содержащим соединения серебра, а таксономическая принадлежность определялась по расстоянию, пройденному ДНК на геле во время электрофореза (Rf).
Метод Райта-Хобби для оценки параметров минерализационной активности и экофизиологической характеристики сообщества. Параметры минерализационной активности микроорганизмов определяли по зависимости начальной интенсивности дыхания вермикомпостов от концентрации внесенного субстрата, используя модифицированный метод Райта-Хобби (Благодатский и др., 1994; Wright, Hobbie, 1966). Данный метод также позволяет проводить определение микробной биомассы по методу субстрат индуцированного дыхания.
Кинетический метод определения биомассы микроорганизмов. Данный метод применялся для определения кинетических параметров роста микроорганизмов: максимальной удельной скорости роста, коэффициента
физиологического состояния, начальная скорость холостого и продуктивного окисления глюкозы (Паников, 1991). Модификация метода (Благодатская и др., 2003) применялась для расчета индекса ауксотрофности, отражающего потребность микроорганизмов в факторах роста.
Гидролизную активность определяли по реакции гидролиза диацетата флюоресцеина (ФДА) в нашей модификации (Якушев, Вызов, 2009).
Определение спектра ассимиляции органических субстратов микробным сообществом. На основе метода мультисубстратного тестирования Горленко и Кожевина (2005) с привлечением элементов оптического метода определения биомассы (Практикум по микробиологии, 2005) и положений синтетической хемостатной модели (СХМ) (Паников, 1992) нами был предложен собственный метод. На первом этапе потребление субстратов оценивали по кинетическим параметрам роста микроорганизмов в ячейках планшет. Оптическая плотность в ячейках (D) зависит от наличия в суспензии микробных клеток и красителя формазана, образующегося из трифенилтетразолия хлористого (ТТХ). Рост сообществ описывали логистическим уравнением вида:
0 __^шах_
| Mnax ~ Do е
D0
где t - время (ч), D - оптическая плотность в момент времени í, D0 -оптическая плотность в начальный момент, fim3X - максимальная удельная скорость роста (1/ч), Dmax - максимальная оптическая плотность в ячейке за 50 часов инкубации (Якушев, Бызов, 2008).
В дальнейшем мы отказались от использования ТТХ (определяли рост только по изменению мутности) и перешли к описанию микробного роста уравнением синтетической хемостатной модели (СХМ), упрощенным для описания лаг-фазы и фазы экспоненциального роста микроорганизмов: D = D0 -(l-r0 +r0 •e'w')
где t - время (ч), D - оптическая плотность в момент времени /, D0 -оптическая плотность в начальный момент, fimax - максимальная удельная скорость роста (1/ч), г о — коэффициент физиологического состояния микроорганизмов в вермикомпосте (Паников, 1991).
Изучение микробного роста в вермикомпостах методом стекол обрастания Росси-Холодного. Исходная методика (Холодный, 1935; Rossi, 1928) была дополнена прижизненной окраской акридином оранжевым и исследованиями обрастаний в динамике, фотодокументированием, компьютерным методом анализа изображения (TotalLab) и статистической обработкой данных. Это позволяет определить обилие, пространственное распределение и морфологическое разнообразие микроорганизмов.
Учет беспозвоночных. Нематод выделяли методом воронок Бермана и учитывали под микроскопом. Инфузорий и коловраток учитывали под микроскопом в суспензии.
Статистическая обработка данных. Все эксперименты проводились в двух и более повторностях по эксперименту и от 5 до 60 по измерениям опыта. Все данные подвергались статистической обработке данных включая дисперсионный анализ и многомерный методы анализа в программе Statistica 6.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Таксономическая структура бактериального сообщества. Имеется несколько работ по характеристике микробного сообщества вермикомпостов мояекулярно-генетическими методами (Sen et al., 2008; Sen, Chandra, 2009; Vivas et al., 2009), однако никто не сравнивал вклад червей и природы сырья в формирование микробного сообщества вермикомпостов.
На рис. 1 представлены результаты анализа данных методом главных компонент, которые показывают, что таксономическая структура бактерий определяется, в основном, природой сырья. Однако влияние червей на таксономический состав бактерий прослеживается: изменяется состав операционных таксономических единиц (OTE). Так, процент отличающихся видов для пары ВКН-КН=24%, ВКТ-КТ=31%, ВКЛ-КЛ=21%. Сходная разница обнаружена для сообществ бактерий в различных вермикомпостах: ВКТ-ВКН=30%, ВКТ-ВКЛ=27%, ВКН-ВКЛ=18%. Это доказывает существенное влияние червей на состав бактерий.
Анализ параметров бактериального разнообразия не выявил изменений под действием червей (табл. 1).
Обилие большинства бактерий изменяется под действием червей, но только для 15 % OTE знак эффекта совпадал для всех трёх вермикомпостов,
7
что объясняет противоречивость данных по таксономической структуре вермикомпостов, полученных другими авторами. Таким образом, данные по обилию отдельных таксонов бактерий не могут использоваться в качестве стандартов качества и готовности вермикомпостов.
-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Фактор 1 (24% дисперсии)
Рис. 1. Результаты сопоставления таксономической структуры эубактерий, полученных по ДГГЭ методом главных компонент. Корреляционные эллипсы ограничивают область с р=0.7
Таблица 1. Синэкологические параметры сообщества бактерий
Параметр вкн кн вкт кт вкл кл
Сумма ДНК бактерий (интенсивность окраски) 43488 ± 47192 43245 ± 67187 31965± 20959 27738 ± 4681 48997 ± 36480 43665 ± 11719
Число видов (OTE) 94 ±57 99 ±88 80 ±32 80 ±50 93 ± 12 87 ±57
Индекс Шеннона 3.7±1.5 3.9±1.8 3.7±0.3 3.8±1.1 3,9±0.2 3,88±0.06
Индекс Бергера-Паркера 0,11±0.14 0,11 ±0.10 0,06±0.02 0,08±0.09 0,05±0.02 0,08±0.04
Примечание: ± - доверительный интервал при п=2, р=0.95.
Длина мицелия грибов и актиномицетов, количество бактерий, нематод, инфузорий, коловраток.
Грибы и актиномицеты представляют не только систематические группы, но и экологическую и физиологическую группу гидролитиков. Имеются данные о подавление роста фитопатогенных грибов под действием вермикомпостов (Бубина, 2008; Szczech, 1999; Edwards, Arancon, 2003). Инфузории, нематоды и коловратки представляют собой следующую ступень пищевой пирамиды после грибов и бактерий. Они выступают по отношению к ним как контролирующие агенты (хищники). Среди нематод могут быть фитопатогенные виды. Следовательно, по нано- и микро- фауне можно оценивать изменения в микробном блоке и действие червей на почвенную биоту.
Дисперсионный анализ выявил снижение длины грибного мицелия в вермикомпосте и отсутствие изменений в длине гиф актиномицетов и численности бактерий для всех трех исследуемых модельных вермикомпостов по сравнению с компостами (рис. 2-4). Вероятно, подавление роста грибного мицелия является причиной снижения заболеваемости сельскохозяйственных растений фитопатогенными грибами при использовании вермикомпостов (Edwards, Arancon, 2003). Кроме подавления грибного роста обнаружена тенденция к изменению состава грибов: уменьшается обилие Cladosporium spp. и появляется Trichoderma spp., известный как антагонист фитопатогенных микроорганизмов. Количество КОЕ грибов при этом оставалось без изменения (Ю6 КОЕ/г).
100
40 80 Время, сутки
120
120
40 80 120 Время, сутки
30 60 90
Время, сутки
Рис. 2. Динамика длины грибного мицелия в процессе созревания вермикомпоста на стеклах обрастания. Доверительный интервал при р=0.95. Повторность эксперимента 3, п=60.
Рис. 3. Динамика длины мицелия актиномицетов в процессе созревания вермикомпоста на стеклах обрастания. Доверительный интервал при р=0.95. Повторность эксперимента 3, п=60.
Время, сутки Время, сутки Время, сутки
Рис. 4. Динамика численности бактерий в процессе созревания вермикомпоста на стёклах обрастания. Доверительный интервал при р=0.95. Повторность эксперимента 3, п=60.
Численность нематод, коловраток и инфузорий снижалась в вермикомпостах (рис. 5). Снижение численности нематод и уровня поражения ими растений при применении вермикомпостов наблюдали и ранее (Игошина, Наумова, 2003; Edwards, Arancon, 2003; Monroy et al., 2008). Наши данные подтверждают перспективность применения вермикомпостов для контроля численности нематод.
Рис. 5. Численность нематод (а), коловраток (б), инфузорий (в) в вермикомпостах и компостах. Доверительные интервалы при р=0.95. Повторность эксперимента 3, п=60.
Физиологические особенности микробного сообщества вермикомпостов. Дискриминантный анализ спектров ассимиляции микробных сообществ модельных (3 субстрата, 5 сроков) и 4 промышленных вермикомпостов и компостов показал отличие большинства микробных сообществ вермикомпостов от компостов по параметрам роста на субстратах (рис. 6). Это свидетельствует о функциональных (трофических) отличиях микробного сообщества вермикомпостов вне зависимости от исходного
Дискриминационная функция 1
Рис. 6. Сравнение с помощью дискриминантного анализа спектров ассимиляции микробных сообществ различных вермикомпостов (ВК) и аналогичных компостов (К), а также образцов дерново-подзолистой почвы, свежих копролитов червей и кишечного тракта червей Е. /оеМа ап(1ге'1 (П). Каждая точка отражает спектр ассимиляции микробного сообщества из одного компоста. Корреляционные эллипсы ограничивают область с р=0.95.
Наибольшее различие между вермикомпостами и компостами наблюдалась при использовании в дискриминантном анализе всех параметров роста, получаемых при аппроксимации кривых роста. В данном методе непосредственным объектом исследования являются микроорганизмы, развивающиеся на определённом субстрате при инокуляции исследуемой компостной суспензией. Мы допускаем, что в экспоненциальной фазе происходит не лимитированный и почти гомогенный рост микроорганизмов на средах (метод посева показал рост бактерий только 2-3 морфотипов). Отдельные популяции не конкурируют и ведут себя как одна культура. Тогда мы можем применить СХМ (Паников, 1991), усредняя свойства отдельных популяций, и использовать при анализе данных её параметры: коэффициент физиологического состояния микроорганизмов г« (характеризующего по Н.С. Паникову соотношение между первичными и вторичными метаболитами до попадания микроорганизмов на питательную среду, что определяет продолжительность лаг-фазы) и максимальную удельную скорость роста у^о,. У микроорганизмов в зрелом вермикомпосте (после 6 месяцев вермикомпостирования) на основе навоза и листьев по сравнению с компостными микроорганизмами отмечено увеличение параметра г0, что указывает на относительную активизацию микроорганизмов под действием червей (рис. 7).
1.0
{ О;
2 «» 3 г 2 I о.б
§ г -е- ° ^ § ¡§0.4
I = 0.2
0,0
я
вкл кл вкн кн вкт кт а
ВК пром.
Корм (конский навоз)
о Медиана Т 25%-75%
Рис. 7. Сравнение значений коэффициента г0 (медиана, верхний и нижний квартиль) для микроорганизмов вермикомпостов и компостов, участвующих в формирование спектра ассимиляции для модельных субстратов (а) и промышленного вермикомпоста (ВК пром.) на основе конского навоза (б). Повторность эксперимента 4, для каждого варианта п=60-70.
Значения параметра г0 не увеличивалось в вермикомпосте на основе торфа (рис. 7), но значение г0, определённые по кинетическому методу определения биомассы возрастает в 30 раз под действием дождевых червей. Для компостов из навоза наблюдается противоположная тенденция (табл. 2).
Величина общей микробной биомассы (метод СИД, кинетический метод) и растущей биомассы (кинетический метод), а также метаболический коэффициент не однозначно реагируют на присутствие червей (табл. 2). Снижение производного от биомассы физиологического показателя -удельной гидролазной активности дФДЛ = фдл /Ст1сг указывают на снижение доли гидролитиков ФДА в микробной биомассе вермикомпостов, что, возможно, связано с сокращением обилия активных грибов (табл. 2).
Таблица 2. Величины микробной биомассы и активности микроорганизмов в зрелых (6 месяцев) вермикомпостах и компостах
Параметр ВКТ кт вкн кн
Биомасса, метод СИД (С^,), мкгС/г 3104 ±396 1130 ± 52 672 ± 65 657 ± 68
Общая биомасса, кинетический метод (Х0), мкг С/г 1151± 117 218 ±97.0 223 ± 78 235 ± 93
Растущая биомасса, кинетический метод (Х'о), мкгС/г 3.48 ± 1.15 0.028 ± 0.008 0.16 ± 1.2 2.21 ± 1.3
Интенсивность продуцирования СОг мкг С-С02/(г ч) 10.5 ±2.4 14.1 ±0.5 5.3 ± 1.2 5.4 ±0.9
Метаболический коэффициент (?СОД мкг С-С02/(мкг Ст|„ ч) (3.4 ±2.4) х10~3 (12.5 ±3.3) х10~3 (7.9 ± 2.3) хЮ"3 (8.2 ±2.7) х 10"3
Удельная гидролазная активность (цФДА), мкмоль флюоресцеина/(мкг С„„ч) (1.6 ± 1.2) хЮ"5 (3.0 ±0.2) хЮ"5 (8.6 ±0.2) х10~5 (21.3 ±0.2) х 10"5
Доля углерода микробной биомассы в общем органическом углероде (Ст[с/С0рг), % 1.1 ±0.8 0.4 ± 0.2 0.3 ± 0.5 0.3 ±0.6
Коэффициент физиологического состояния микроорганизмов (г0) (30 ± 6.4) хЮ4 (1 ±0.3) хЮ"4 (7.2 ± 2.4) х ю-4 (93.7 ± 12.3) х Ю-4
Примечание: ± - доверительный интервал при п=20 />=0.95.
Возможно именно активизация микроорганизмов (оценено по г0) приводит к усилению минерализации вермикомпоста для самого легко минерализуемого вермикомпоста - листового (рис. 8, а).
Рис. 8. Интенсивность минерализации вермикомпостов и компостов в процессе созревания (а). Обогащение органического вещества азотом в процессе созревания вермикомпоста (б).
В готовом промышленном вермикомпосте происходит накопление нитратов, что резко отличает его от компостов. Это, по-видимому, связано с активизацией нитрификации под действием червей. Повышенное содержание нитратов сохраняется и при изъятии червей из готового вермикомпоста при его хранении во влажном состоянии (рис. 9). Присутствие червей не снижает содержание азота в органическом веществе (рис. 8, б). Увеличение содержания нитратов наблюдалось ранее (Терещенко, 2003; Atiyeh et al., 2000; Sen Chandra, 2009).
1,4
N03"
N03"
1,2
4: 1.0
г
I 0,8
I
N14/
N03"
ЫН4+
0,2
Вермикомпост
Компост
ВК + 2 месяца хранения
Рис. 9. Содержание минеральных форм азота в промышленном вермикомпосте на основе навоза КРС ВК III, доверительные интервалы при /7=0.95, п=5.
В заключение раздела следует заметить, что активизацию микроорганизмов (увеличение значения г0, активизация минерализации), можно расценивать как положительное явление, поскольку более активные микроорганизмы потенциально могут более активно проводить процессы гумификации и минерализации вермикомпоста (Жигжитова, 1998) и при внесении вермикомпоста лучше распространяться в почве.
Активизация процессов минерализации сокращает время созревания, что тоже немаловажно. Снижение удельной гидролазной активности - тоже положительное явление, так как среди гидролитиков могут быть потенциальные фитопатогены. Способность микробного сообщества вермикомпостов накапливать минеральные формы азота может способствовать улучшению азотного питания растений.
Изменение сродства ферментов к субстратам реакции под действием дождевых червей. Изучали ферментативную кинетику эстераз из класса гидролаз (по реакции гидролиза ФДА) и окисления глюкозы из класса оксидо-редуктаз (метод Райта-Хобби). Оценка проводилась по изменению значений константы полунасыщения Кт Михаэлиса-Ментен. Она
характеризует сродство ферментов к субстрату ферментативной реакции и численно равна концентрации субстрата, при которой достигается ХА максимальной скорости реакции Утах. Утах достоверно не изменялось в присутствии червей. Как видно из рис. 10 и табл. 3 сродство ферментов оксидо-редуктаз и эстераз к субстратам реакций снижалось в присутствии червей, о чем свидетельствует увеличение Кт. Промышленный вермикомпост также отличается пониженным сродством гидролитических ферментов к субстратам (рис. 11). Заметим, что высушивание - реувлажнение вермикомпоста, вызывающее по определению «омоложение» микробной системы, приводит к необратимому снижению константы Кт до уровня обычного компоста. Это указывает на то, что особое значение константы полунасыщения не является неотъемлемым свойством вермикомпоста как субстрата, а является пролонгированным последействием червей. Поэтому важно не пересушивать готовую продукцию вермикомпостов. Таким образом, можно использовать значения константы Михаэлиса для диагностики вермикомпоста.
80 120 Сутки
30 60 90 120 150 180
Сутки
40 80 120 160
Сутки
Рис. 10. Изменение константы Михаэлиса-Ментен для пула эстераз в процессе созревания промышленного вермикомпоста. Условные обозначения как на рис. 1. Повторность эксперимента 3, п=15, доверительный интервал при р=0.95
Таблица 3. Экофизиологические параметры, получаемые с помощью метода Райта-Хобби
Параметр ВКТ КТ ВКН КН
Сродство ферментов к глюкозе (АГ5), мкг С-глюкозы/г 400.0 ± 295 33.2 ±32 176 ±342 54 ± 102
Количество природного легкодоступного субстрата (8„), МКГ Сорг/Г 59.0 ±160 52.6 ± 52 273 ± 433 84.7 ± 148
Потенциал минерализации глюкозы (Кг„«),мкг С-С02/(г ч) 64.0 ± 9.9 23.0 ± 1.3 8.9 ± 1.85 8.7 ± 1.2
Примечание: объём выборки 15 ± - доверительный интервал при р=0.95.
220
5 200
<0
<5 180
Q)
3" 160
§
5 140
<L>
Í 120
| 100
80 I 60
г
s 40
icf 20
О
Рис. 11. Значения константы Михаэлиса-Ментен для эстераз в нативном промышленном вермикомпосте и после высушивания - реувлажнения.
Изменение соотношения г- и К-стратегов в микробном сообществе вермикомпостов. Мы предполагаем, что соотношение г- и К-стратегов важная характеристика вермикомпостирования. Известно, что микроорганизмы с r-стратегией характеризуются более высокой удельной скоростью роста в условиях избытка субстрата ( тш), отсутствием лимитирования и менее эффективной способностью усваивать субстраты, чем К-стратеги (Andrews, Harris, 1986). К-стратеги, ферментные транспортные системы которых обладают высоким сродством к субстрату,
Компост Выс.-реувлажнённый SO суток инкубации
Нативный
Нативные 60 сут. инкубации
оказываются в более выгодных условиях, когда рост микроорганизмов ограничен из-за недостатка ресурсов (Паников, 1991). В связи с этим для характеристики ростовых стратегий целесообразно использовать величину константы насыщения Кт, определяющую сродство ферментных систем почвенных микроорганизмов к субстрату. Сравнительно низкие ее значения (высокое сродство) характеризуют организмы с К-стратегией, а высокие -присущи r-стратегам. В вермикомпостах обнаружено снижение эффективности работы исследуемых ферментов, что, вероятно, связано с перестройкой в микробном блоке вермикомпостов - увеличением доли г-стратегов с неэффективной ферментной системой (рис.10, табл. 3). Возможно, это связано с большей доступностью органического вещества для микроорганизмов (больше CmicJ Сорг (табл. 2)) и некоторым увеличением содержания легкодоступного субстрата S„ (табл. 3).
Другим важным параметром является максимальная удельная скорость роста /Ц тах_ которая по определению выше у r-стратегов. Для микроорганизмов, ответственных за формирование спектра ассимиляции в ячейках (рис. 12) и in situ (табл. 4) не наблюдается увеличениеуК™* в вермикомпостах. Есть, тем не менее, тенденция к увеличениюд^а* в менее разложившихся субстратах (BKJI, КЛ, корм - конский навоз), потенциально содержащих больше доступных для микроорганизмов веществ и содержащих больше r-стратегов (рис. 12).
ВКЛ КЛ вкн кн вкт кт
а
0,40 г 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
□ Медиана ~Т~ 25V.-75V.
ВК пром.
Корм (конский навоз)
Рис. 12. Максимальная удельная скорость роста (//тах) микробных группировок, ответственных за формирование спектра ассимиляции для модельных субстратов (а) и промышленного вермикомпоста (ВК пром.) на основе конского навоза (б). Повторность эксперимента 4, для каждого варианта п=60-70.
Более информативным (по сравнению с предыдущим) ростовым показателем, учитывающим как удельную скорость роста (fJ,„), так и величину константы полунасыщения (Ks) представляется отношение /jJKs (Kovarova-Kovar, Egli, 1998). Это отношение, снижающиеся в вермикомпосте, свидетельствует об относительном увеличении доли г-стратегов в вермикомпостах (ВКН и ВКТ) по сравнению с компостами (КН и КТ) (табл. 4).
Оценить потребность микробного сообщества в факторах роста, т.е. его ауксотрофность, позволяет индекс ауксотрофности (/a=J«m//¿y.east), где /д,еа51 -максимальная удельная скорость роста на дрожжевом экстракте (Blagodatsky et al., 2004). Его значения для компостов и вермикомпостов были близки -0.69-0.85 (табл. 4), наибольшие их значения - в навозном вермикомпосте. Индекс ауксотрофности для почвенных условий бывает обычно меньше единицы, что означает наличие лимитации по факторам роста. Наши результаты свидетельствуют о том, что микроорганизмы в вермикомпостах и компостах также испытывали недостаток в факторах роста, однако это лимитирование оказалось меньшим, чем в почве, для которой характерны значения /„=0.4-0.5 (Благодатский и др., 2008).
Таблица 4. Ростовые характеристики микробного сообщества in situ
Параметр ВКТ КТ ВКН КН
Максимальная удельная скорость роста на глюкозе (/А,), 1/ч 0.46 ± 0.04 0.9 ±0.17 0.59 ± 0.16 0.42 ± 0.10
Максимальная удельная скорость роста на дрожжевом экстракте 0.62 ± 0.23 1.31 ±0.03 0.69 ± 0.10 0.61 ± 0.09
1/ч
Индекс ауксотрофности (/„) 0.73 ± 0.26 0.69 ±0.16 0.85 ± 0.19 0.69 ± 0.12
/4, /АГ,, г/(мкг С- (1.1 ± 0.4) (27.0± 2.3) (3.4 ±0.8) (7.8 ± 1.3)
глюкозы ч) х 10"3 х 10"3 х 10"3 х 10"!
Примечание: ± - доверительный интервал прир=0.95.
Таким образом, полученные данные позволяют предположить относительное увеличение доли г-стратегов в вермикомпостах. Подобная активизация г-стратегов характерна для таких местообитаний как ризосфера и ризоплана (В^осЫвку е1 а!., 2004) и увеличение их доли в микробном сообществе вермикомпостов следует рассматривать как положительное для растений явление. Вероятно, внедрение быстрорастущих антагонистов фитопатогенов растений будет более успешным в вермикомпосты, чем в компосты.
Время вермикомпостирования, достаточное для формирования отличительных признаков микробного сообщества. Важным аспектом микробной характеристики вермикомпостов является то время, за которое исследуемые экофизиологические параметры формируются в вермикомпостах. Спектр ассимиляции микробного комплекса вермикомпостов становится отличным от микробного комплекса компостов через 2 недели для листовых и торфяных вермикомпостов и через 1.5 месяца - для навозного вермикомпоста. Время же стабилизации спектра лучше всего определять по усредненному для всех тест-субстратов параметру Отах. Данный параметр стабилизируется через 2 месяца вермикомпостирования вне зависимости от природы субстрата вермикомпостирования и присутствия червей. Через 1.5 месяца прекращается повышение Кп гидролитических ферментов (рис. 13). Примерно за это же время стабилизируется длина грибного мицелия в вермикомпостах (см. рис. 2). Таким образом, можно считать, что 1.5-2 месяца является достаточным временем для формирования исследуемых отличительных микробиологических признаков вермикомпостов, при условии, что компостирование идёт при оптимальной влажности и комнатной температуре.
3,5
3,0 « 2'5
а 2,0 | 1,5 1:1 1,0
0,5
0,0
Рис. 13. Изменение параметра Этах (медиана, квартили) в процессе созревания вермикомпоста.
-о-вкл -•- кл
Внесет« червеп
4
О 20 40 60 80 100 Время, сутки
3,5
3,0
ф 2,6
о
2,0
Е С5 1,5
1,0
0,5
0,0
-О вкт
VI -■-кт
1 Ч Тт I 1
11 1
20 40 60 80 100 Время, сутки
3,5
3,0
0} 2,5
о
* 2.0
£ о 1.1
1,0
0,6
00
-Сх вкн -А-КН
и \\ \ \ \ \т Ч 1 \1
г—Л
20 40 60 80 100 Время, сутки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное исследование направлено на микробиологическую характеристику вермикомпостов. Только общие для всех вермикомпостов микробиологические свойства, не зависящие от конкретных условий вермикомпостирования, могут считаться особыми отличительными признаками вермикомпостов. Именно поэтому в работе наряду с промышленными анализировались модельные вермикомпосты, позволяющие исключить влияние побочных факторов. Ряд микробиологических свойств модельных и промышленных вермикомпостов совпадают вне зависимости от исходного сырья, что даёт основание считать их отличительными признаками вермикомпостов.
В настоящем исследовании применены как традиционные методы, так и современные интегральные экофизиологические подходы оценки состояния микробных сообществ. В таблице 5 отражено влияние исследуемых факторов на микробиологические параметры по данным дисперсионного анализа (процент дисперсии). Видно, что такие показатели как константа полунасыщения ферментов субстратом реакции (Я„), длина грибного мицелия, коэффициент физиологического состояния микроорганизмов (г0), спектр ассимиляции, отношение цт!К5, удельная гидролазная активность достоверно отличаются и поэтому могут использоваться при разработке микробиологических стандартов качества и готовности вермикомпоста.
Микробиологические свойства вермикомпостов стабилизируются через 2 месяца; для получения стандартной продукции вермикомпостов необходимо использовать стандартное сырьё; чтобы сохранить микробиологические свойства вермикомпостов нельзя высушивать готовую продукцию.
Таблица 5. Исследование роли червей в формирование микробиологических свойств компостов (данные дисперсионного анализа результатов исследования, % дисперсии)
Метод исследования Исследуемый параметр Влияние червей Влияние сырья Влияние времени
Денатурирующий градиентный гель электрофорез сумма ДНК эубактерий не значимо 1 и.о.
индекс Шеннона не значимо не значимо но.
индекс Бергера-Паркера не значимо 2.8 но.
число видов не значимо 0.3 но.
«обилие» конкретного OTE (средние арифметическое для всех 143 OTE) 29 53 н.о.
Спектр ассимиляции органических соединений коэффициент физиологического состояния Го 5 1 но.
не значимо 0.6 9
Рт не значимо 1 2
Do 1 5 17
функциональный индекс Шеннона не значимо 0.2 0.5
Гидролиз ФДА кт 6 не значимо 23
vm„ не значимо 22 38
VmJKm не значимо 16 76
Метод Росси-Холодного длина грибных гиф 2 17 63
длина актиномицетных гиф не значимо 1 50
численность бактерий не значимо 14 62
Прямой счёт численность нематод 30 50 но.
численность коловраток 37 4 но.
численность инфузорий 13 23 н.о.
Метод Райта-Хобби и кинетический метод определения биомассы Ks 32 21 н.о.
^(биомасса СИД) 2 52 но.
Abisal 1 15 н.о.
HJK, 24 20 н.о.
qCO, 2 23 и.о.
чФДЛ 16 14 н.о.
Примечание: и.о. - не определялось, уровень значимостир=0.95
выводы
1. Основные отличия микробных сообществ вермикомпостов от компостов установлены по следующим параметрам: константа полунасыщения ферментов субстратом реакции (Кт), длина грибных гиф, спектр ассимиляции органических соединений микробным сообществом. Эти параметры могут быть апробированы при разработке микробиологических стандартов качества и готовности вермикомпоста.
2. Установлено снижение сродства к субстратам эстераз и окислительно-востановительных ферментов под действием червей по значению константы Михаэлиса-Ментен, что наряду с параметром (¿т/К; свидетельствует об увеличении в микробном блоке вермикомпостов доли г-стратегов с неэффективной ферментной системой.
3. В вермикомпостах снижается длина грибного мицелия, обилие бактерий и актиномицетов не изменяется; снижается численность нематод.
4. Анализ спектра ассимиляции субстратов микробным сообществом с помощью многомерных методов статистики позволяет говорить о функциональной (трофической) обособленности вермикомпостов от компостов.
5. Обнаружена активизация микроорганизмов (коэффициент физиологического состояния Го возрастает) в вермикомпостах по сравнению с аналогичными компостами.
6. В вермикомпостах подтверждено усиление накопления нитратов и активизация минерализации (для вермикомпоста из листьев).
7. Таксономическая структура бактериального сообщества вермикомпостов определяется в существенно большей степени природой сырья, а не деятельностью дождевых червей.
8. Микробиологические свойства, по которым вермикомпосты отличаются от компостов, достигают максимальных отличий за 1,5-2 месяца вермикомпостирования.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Якушев A.B., Бызов Б.А. Микробиологическая характеристика вермикомпостирования методом мультисубстратного тестирования // Почвоведение. 2008. №11. С. 98 104.
2. Якушев A.B., Бызов Б.А. Гидролазная активность как показатель состояния микробного сообщества вермикомпоста // Вести. Моск. ун-та Сер. 17 Почвоведение. 2009. №2 С. 41 46.
3. Якушев A.B., Биагодатский С.А., Бызов Б.А. Действие дождевых червей на физиологическое состояние микробного сообщества при вермикомпостирование // Микробиология. 2009. Т.78. №4. С. 565-574.
4. Якушев A.B. Развитие метода микробных пейзажей и ферментативного гидролиза диацетата флюоресцеина на примере вермикомпоста // Тезисы докладов XIV международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2007», секция Почвоведение М.: МАКС Пресс, 2007, с. 88-90.
5. Якушев A.B., Бызов Б.А. Микробиологическая характеристика вермикомпоста методами микробных пейзажей и по общей микробиологической активности. //Сборник научных трудов конференции "Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы перспективы, достижения" Минск, 2007, с 50-52.
6. Якушев A.B. Микробиологическая характеристика вермикомпостирования // Тезисы докладов XV международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008», секция «Почвоведение» (8-12 апреля 2008 г., Москва). / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] — М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. С. 144-145 [Адрес ресурса в сети интернет: http://www.lomonosov-msu.rU/2008/1.
7. Якушев A.B., Бызов Б.А. Применение метода мультисубстратного тестирования для оценки качества микробного сообщества вермикомпостов // Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям:1 Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием; 23-25 апреля 2008 г.; Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения: Тезисы докладов / Сост. Макаров O.A., Кулачкова С.А.-М.: МАКС Пресс. 2008. С. 320321.
8. Якушев A.B. Бызов Б.А. Микробиологическая и физико-химическая характеристика вермикомпостирования //Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева, 18-23 августа 2008 г./ Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат». С. 140
9. Якушев A.B. Микробиологическая особенность вермикомпостов //Актуальные аспекты современной микробиологии: IV молодежная школа-конференция с международным участием. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН. Москва, 20-22 октября 2008 г.: Тезисы. - М.: МАКС Пресс. 2008. С. 124-126.
10. Якушев A.B. Влияние дождевых червей на интегральные параметры микробного сообщества// Проблемы почвенной зоологии (Материалы XV всероссийского совещания по почвенной зоологии) / Под ред. Б.Р. Стригановой. М.: т-во научных изданий КМК. 2008. С 249-250.
11. Якушев A.B. Характеристика микробного сообщества вермикомпостов // Тезисы докладов XVI международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2009», секция Почвоведение М.: МАКС Пресс, 2009, с. 180-181.
Подписано в печать 27.10.09 Формат 60x88 1/16. Объем 1,75 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 874 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г. Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Якушев, Андрей Владимирович
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1.Вермикомпостировани е.
1.1.1. Черви, используемые при вермикомпостировании.
1.1.2. Влияние дождевых червей на физические и химические свойства среды обитания.
1.1.3. Вермитехнология.
1.1.4. Практическая значимость вермитехнологии.
1.1.5. Сравнение физических и химических свойств компостов и вермикомпостов.
1.2. Микробиологическая характеристика вермикомпостов.
1.2.1. Общие представление.
1.2.2. Характеристика таксономической структуры вермикомпостов.
1.2.3.Функциональная характеристика микробного сообщества вермикомпостов.
1.2.4. Ферментативная активность вермикомпостов.
1.2.5. Примеры микробиологического улучшения вермикомпостирования и свойств вермикомпостов.
1.2.6. Перспективное направление исследований микробиологических свойств вермикомпостов.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекты и методы исследования.
2.1.1. Модельные компосты и вермикомпосты.
2.1.2. Дождевые черви.
2.1.3. Промышленные вермикомпосты.
2.1.4. Денатурирующий градиентный гель-электрофорез (ДГГЭ) продуктов амплификации фрагментов генов
168рРНК бактерий.
2.1.5. Метод Райта-Хобби для оценки параметров минерализационной активности и эко физиологической характеристики сообщества.
2.1.6. Кинетический метод определения биомассы микро организмов.
2.1.7. Определение гидролазной активности.
2.1.8.Определение спектра ассимиляции органических субстратов микробным сообществом.
2.1.9. Изучение микробного роста в вермикомпостах методом стекол обрастания Росси-Хол одного.
2.1.10. Учет беспозвоночных.
2.1.11. Выделение микробного сообщества кишечного тракта дождевых червей.
2.1.12. Анализ физических и химических свойств исследуемых вермикомпостов.
2.1.13. Изучение всхожести и роста проростков овса на вермикомпосте.
2.1.14. Статистическая обработка данных.
2.2. Результаты и обсуждения.
2.2.1. Физико-химическая характеристика вермикомпостов и компостов.
2.2.2.Таксономическая структура бактериального сообщества.
2.2.3. Длина мицелия грибов и актиномицетов, численность бактерий.
2.2.4. Численность нематод, инфузорий, коловраток.
2.2.5. Микробиологическая характеристика вермикомпостов по микробным пейзажам на стеклах обрастания Росси-Холодного.
2.2.6. Физиологические особенности микробного сообщества вермикомпостов.
2.2.7. Изменение сродства ферментов к субстратам реакции под действием дождевых червей.
2.2.8. Изменение соотношения г- и К-стратегов в микробном сообществе вермикомпостов.
2.2.9. Время вермикомпостирования, достаточное для формирования отличительных признаков микробного сообщества.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Микробиологическая характеристика вермикомпостов"
Актуальность
Вермикомпост — это продукт физической и биохимической трансформации органических субстратов, образующийся при взаимодействии дождевых червей и микроорганизмов. Биологии вермикомпостирования- посвящено много исследований. Часть из, них направлены на характеристику состава микробного сообщества при вермикомпостировании (Терещенко, 2003; Кузьмина, 2005; Кубарев и др., 2005; Anastasi et al., 2005; Aira et al., 2006; другие). Другие работы характеризуют микробную активность (Жигжитова, 1998; Gomez-Brandon et al., 2008; Lazcano et al., 2008; Sen, Chandra, 2009; Vivas et al., 2009), функциональные особенности (Терещенко, Бубина, 2007; Vaz-Moreira et al., 2008; Yasir et al, 2009), свойства ферментов (Masciandaro et a.I, 2000) или физиологическое состояние микроорганизмов в вермикомпостах (Aira et al.,. 2006; Pramanik et al., 2008). Несмотря на противоречия в данных, связанные с разнообразием субстратов и условий вермикомпостирования, имеющаяся научная база свидетельствует о том, что вермикомпостирование — особый процесс, отличающийся от обычного компостирования. Таким образом, можно искать специфические микробиологические свойства вермикомпостов, связанные с активностью червей. Однако микробиологические стандарты качества (за исключением санитарных) и готовности вермикомпостов до сих пор не разработаны.
Важно представлять какие микроорганизмы, и с какой активностью проводят процессы трансформации органического вещества. Так как данные по таксономическому составу и обилию микроорганизмов в вермикомпосте противоречивы (вплоть до различного знака эффектов у разных авторов), представляется целесообразным построить микробиологическую характеристику вермикомпостирования на анализе экофизиологических особенностей микробного сообщества вермикомпостов, которые не зависят от конкретной таксономической структуры в силу наличия большого числа видов-дублеров (Звягинцев, 1985). Работа касается и проблемы источников плодородия вермикомпостов, которыми могут быть только свойства, характерные для разных по происхождению вермикомпостов. Экофизиологические параметры, характеризующие активность микроорганизмов, кинетику роста, потребность в факторах роста и др., дополнят санитарные нормативы и должны уточнить особенности и механизмы взаимодействия- микроорганизмов и дождевых червей. Вермикомпосты оказывают большее положительное действие на рост растений, чем простые компосты. Причины этого явления не до конца вскрыты.
Цель I
Установить отличия вермикомпостов от компостов по экофизиологическим, биохимическим параметрам микробного сообщества и обилию микроорганизмов.
Задачи
1. Исследовать вклад деятельности дождевых червей и природы исходного сырья в формирование таксономической структуры бактериального комплекса вермикомпостов.
2. Исследовать изменение обилия отдельных групп микроорганизмов в процессе вермикомпостирования: длины мицелия грибов и актиномицетов, численности бактерий, микрофауны (нематод, инфузорий, коловраток).
3. Охарактеризовать функциональные (трофические) особенности и физиологическое состояние (активность) микроорганизмов в вермикомпостах.
4. Исследовать качественные изменения ферментов гидролаз и оксидо-редуктаз под действием червей в вермикомпостах по сравнению с компостами.
5. Установить изменение при вермикомпостировании соотношения микроорганизмов К- и г- стратегов по сравнению с компостированием.
6. Определить время вермикомпостирования достаточное, чтобы микробиологические свойства, по которым вермикомпосты отличаются от компостов, достигли максимальных отличий.
Научная новизна
Установлено, что микробное сообщество вермикомпостов отличается от микробного сообщества компостов по ряду характеристик. В вермикомпостах меняется стратегия микробного роста: увеличивается доля г-стратегов; трофическая характеристика сообщества: изменяется спектр ассимиляции органических соединений; происходит понижение удельной гидролазной активности; отмечается снижение доли мицелия грибов. Впервые обнаружен эффект снижения сродства ферментов (эстераз, ферментной системы окисления, глюкозы) к субстратам реакции в вермикомпостах. В качестве отличительных признаков вермикомпостов предлагается использовать следующие интегральные экофизиологические параметры: 1) сродство ферментов к субстратам (константа Михаэлиса-Ментен), 2) параметры роста микроорганизмов, ответственных за формирование спектра ассимиляции, 3) параметр, отражающий удельную гидролазную активность, 4) отношение максимальной удельной скорости роста микробного сообщества на глюкозе к константе Михаэлиса-Ментен (цит/Кх), отражающее степень олиготрофности сообщества.
Практическая значимость
Полученные данные могут быть полезны для разработки микробиологических стандартов качества и готовности вермикомпостов.
Результаты могут использоваться в лекционных курсах по общей экологии, экологии почвенных микроорганизмов, почвенной зоологии, биологии почв.
Апробация работы
Результаты работы были представлены на 12 Российских и Международных научных конференциях, на заседаниях кафедры биологии почв (9 тезисов в материалах конференций).
По теме диссертации опубликовано три статьи в рецензируемых журналах («Микробиология», «Почвоведение», «Вестник Московского университета» ).
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения результатов экспериментов и их обсуждения, заключения, выводов и списка упоминаемых литературных источников. Работа изложена на 118 страницах текста, иллюстрирована 44 рисунками, включает в себя 14 таблиц. Список литературы состоит из 107 наименований, из них 68 зарубежные.
Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Якушев, Андрей Владимирович
2.4. ВЫВОДЫ
1. Основные отличия микробных сообществ вермикомпостов от компостов установлены по следующим параметрам: константа полунасыщения ферментов субстратом реакции (Кт), длина грибных гиф, спектр ассимиляции органических соединений микробным сообществом. Эти параметры могут быть апробированы при разработке микробиологических стандартов качества и готовности вермикомпоста.
2. Установлено снижение сродства к субстратам эстераз и окислительно-востановительных ферментов под действием червей по значению константы Михаэлиса-Ментен, что наряду с параметром /лт/Кв свидетельствует об увеличении в микробном блоке вермикомпостов доли г-стратегов с неэффективной ферментной системой.
3. В вермикомпостах снижается длина грибного мицелия, обилие бактерий и актиномицетов не изменяется; снижается численность нематод.
4. Анализ спектра ассимиляции субстратов микробным сообществом с помощью многомерных методов статистики позволяет говорить о функциональной (трофической) обособленности вермикомпостов от компостов.
5. Обнаружена активизация микроорганизмов (коэффициент физиологического состояния го возрастает) в вермикомпостах по сравнению с аналогичными компостами.
6. В вермикомпостах подтверждено усиление накопления нитратов и активизация минерализации (для вермикомпоста из листьев).
7. Таксономическая структура бактериального сообщества вермикомпостов определяется в существенно большей степени природой сырья, а не деятельностью дождевых червей.
8. Микробиологические свойства, по которым вермикомпосты отличаются от компостов, достигают максимальных отличий за 1,5-2 месяца вермикомпостирования.
2.5. Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Якушев A.B., Вызов Б.А. Микробиологическая характеристика вермикомпостирования методом мультисубстратного тестирования // Почвоведение. 2008. №11. С. 98-104.
2. Якушев A.B., Вызов В.А. Гидролазная активность как показатель состояния микробного сообщества вермикомпоста // Вестн. Моск. ун-та Сер. 17 Почвоведение. 2009. №2 С. 41-46.
3. Якушев A.B., Благодатский С.А., Вызов В.А. Действие дождевых червей на физиологическое состояние микробного сообщества при вермикомпостирования //Микробиология. 2009. Т.78. №4. С.1-10.
4. Якушев A.B. Развитие метода микробных пейзажей и ферментативного гидролиза диацетата флюоресцеина на примере вермикомпоста // Тезисы докладов XIV международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2007», секция Почвоведение М.: МАКС Пресс, 2007, с. 88-90.
5. Якушев A.B. Микробиологическая характеристика вермикомпостирования // Тезисы докладов XV международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008», секция «Почвоведение» (8-12 апреля 2008 г., Москва). / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] — М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. С. 144-145 [Адрес ресурса в сети интернет: http://www.lomonosov-msu.rU/2008/.l.
6. Якушев A.B. Характеристика микробного сообщества вермикомпостов // Тезисы докладов XVI международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2009», секция Почвоведение М.: МАКС Пресс, 2009, с. 180-181.
7. Якушев A.B., Вызов В.А. Микробиологическая характеристика вермикомпоста методами микробных пейзажей и по общей микробиологической активности. //Сборник научных трудов конференции "Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы перспективы, достижения" Минск, 2007, с 50-52.
8. Якушев A.B., Вызов Б.А. Применение метода мультисубстратного тестирования для оценки качества микробного сообщества вермикомпостов // Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям:1 Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием; 23-25 апреля 2008 г.; Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения: Тезисы докладов / Сост. Макаров O.A., Кулачкова С.А.-М.: МАКС Пресс. 2008. С. 320-321.
9. Якушев A.B. Вызов Б.А. Микробиологическая и физико-химическая характеристика вермикомпостирования //Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева, 18-23 августа 2008 г./Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат». С. 140
10. Якушев A.B. Микробиологическая особенность вермикомпостов //Актуальные аспекты современной микробиологии: IV молодежная школа-конференция с международным участием. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН. Москва, 20-22 октября 2008 г.: Тезисы. - М.: МАКС Пресс. 2008. С. 124-126.
11. Якушев A.B. Влияние1 дождевых червей на интегральные параметры микробного сообщества// Проблемы почвенной зоологии (Материалы XV всероссийского совещания по почвенной зоологии)5 / Под ред. Б.Р. Стригановой. М.: т-во научных изданий КМК. 2008.С 249-250.
2.3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное исследование направлено на микробиологическую характеристику вермикомпостов. Только общие для всех вермикомпостов микробиологические свойства, не зависящие от конкретных условий вермикомпостирования, могут считаться особыми отличительными признаками вермикомпостов. Именно поэтому в работе наряду с промышленными анализировались модельные вермикомпосты, позволяющие исключить влияние побочных факторов. Ряд микробиологических свойств модельных и промышленных вермикомпостов совпадают вне зависимости от исходного сырья, что даёт основание считать их отличительными признаками вермикомпостов.
В настоящем исследовании применены как традиционные методы, так и современные интегральные экофизиологические подходы оценки состояния микробных сообществ. В таблице 14 отражено влияние исследуемых факторов на микробиологические параметры по данным дисперсионного анализа (процент дисперсии). Видно, что такие показатели как константа полунасыщения ферментов субстратом реакции (Кт), длина грибного мицелия, коэффициент физиологического состояния микроорганизмов (го), спектр ассимиляции, отношение /лт1К3, удельная гидролазная активность достоверно отличаются и поэтому могут использоваться при разработке микробиологических стандартов качества и готовности вермикомпоста.
На основе нашей работы можно также заключить, что микробиологические свойства вермикомпостов стабилизируются через 2 месяца; для получения стандартной продукции вермикомпостов необходимо использовать стандартное сырьё; чтобы сохранить микробиологические свойства вермикомпостов нельзя высушивать готовую продукцию.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Якушев, Андрей Владимирович, Москва
1. Безуглова О.С. Новый справочник по удобрениям и стимуляторам роста. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. 384 с.
2. Битюцкий Н.П., Лапшина КН., Лукина Е.И., Соловьева А.Н., Пацевич В.Г., Выговская A.A. Роль дождевых червей в минерализации соединений азота в почве // Почвоведение. 2002. № 10. С. 1242-1250.
3. Благодатский С.А., Благодатская Е. В., Розанова Л.Н. Кинетика и стратегия роста микроорганизмов в черноземной почве после длительного применения различных систем удобрений // Микробиология. 1994. Т. 63. № 2. С. 298-307.
4. Благодатская Е. В., Хохлова О. С., Андерсон Т.—Х., Благодатский С. А. 2003. Пул экстрагируемой микробной ДНК и микробиологическая активность палеопочв Южного Приуралья // Микробиология. 2003. Т. 72. №6. С. 847-853.
5. Благодатская Е.В., Ермолаев Ф.М., Мякшина Т. Н. Экологические стратегии микробных сообществ почв под растениями луговых экосистем // Изв. РАН. сер. биологическая. 2004. № 6. С. 740-748.
6. Благодатский С.А., Богомолова И.Н., Благодатская Е.В. Микробная биомасса и кинетика роста микроорганизмов в черноземах при различном сельскохозяйственном использовании // Микробиология. 2008. Т. 77. № 1. С. 113-120.
7. Бубина А.Б. Биоконверсия органических субстратов технологичными дождевыми червями в биологически активные удобренияполифункционального действия Автореферат дис канд. биол. наук.
8. Новосибирск: ФГОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрныйIуниверситет» 2008. 23 с.
9. Бызов Б. А. Зоомикробные взаимодействия в почве. М.: Изд-во ГЕОС, 2005,213 с.
10. Гоготов H.H. Комбинированные удобрения на основе вермигумуса,сапропеля и биологически активных соединений. Материалы I научно-практической конференции «Технологии производства вермигумуса», Астрахань, изд-во «Астраханский университет», 2006, с 31-34.
11. Горленко М.В., Коэюевин П.А. Дифференциация почвенных микробных сообществ с помощью мультисубстратного тестирования. // «Микробиология», 1994, т. 63 № 2. с. 289-293.
12. Горленко М.В., Коэюевин П. А. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ // М.: Изд-во "МАКС Пресс", 2005. 88 с.
13. Жигжитова И.А. Трансформация органических отходов методом вермикультуры и формирование биоудобрений. Автореферат дис. канд. биол. наук. Улан-Удэ: Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН. 24.04.1998. 18 с.
14. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во МГУ, 1987. 256 с.
15. Игошина О.В., Наумова H.H. Сукцессия сообществ беспозвоночных при компостирование и вермикомпостирование. Материалы II научно-практической конференции "Дождевые черви и плодородие почв". Владимир. 2004.
16. Карпачевский И.О. Физика поверхностных явлений в почве. М.: Изд-во МГУ, 1985.45 с.
17. Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во МГУ, 1989. 175 с.
18. Кожевин П.А. О задачах почвенной биотехнологии //«Вестн. Моск. унта». Сер. 17. Почвоведение. 2006. № 2. С. 45-49.
19. Кубарев E.H., Верховцева Н.В., Кузьмина Н.В. Микробоценоз кишечноготракта Eisenia fétida в зависимости от субстрата. //Материалы II Международной научно-практической конференции «Человек и животные» Астрахань. 2005. С. 214-215.
20. Кудеяров В.Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений. М.: Наука, 1989,216 с.
21. Кузьмина Н.В. Комплексная оценка вермикомпоста в агроценозе с овощными культурами. Автореферат дис. канд. биол. наук. Москва: факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. 2005. 24 с.
22. Методы почвенно-зоологических исследований / Под ред. Гилярова М.С.М.: Наука, 1975.
23. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Звягинцева Д. Г. М.: Изд-во МГУ, 1992.
24. Микробиологические основы производства вермикомпостов и их использование в тепличном хозяйстве (отчёт) / Отв. исполнитель Вызов Б.А.М., 1992. 196 с.
25. Молекулярные основы взаимоотношения ассоциативных микроорганизмов с растениями / Под ред. Игнатова В.В. М.: Наука, 2005. 262 с.
26. Паников Н.С. Кинетика роста микроорганизмов. М.: Из-во «Наука», 1991.311 с.
27. Перель Т.С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. М.: Из-во «Наука», 1979. 270 с.
28. Практикум по микробиологии / Под ред. Нетрусова А.И. М.: Из-во «Академия». 2005. 608с.
29. Рыбалкина A.B., Кононенко Е.В. Микрофлора почв европейской части
30. СССР. M.: Изд-во Академии наук СССР, 1957. 256 с.
31. Терещенко H.H. Эколого-микробиологические аспекты вермикомпостирования. Новосибирск: Изд-во СО РАСХН, 2003, 116с.
32. Терещенко Н. Н., Бубина А.Б. Микробиологические механизмы формирования фунгистатических свойств вермикомпоста и грунтов на его основе // Сиб. вестн. с.-х. науки. 2007. № 11. С. 14-20.
33. Терещенко H.H., Бубина А.Б., Писаренко C.B. Эффективность торфо-минеральных и органических вермикомпостсодержащих грунтов // Вестник ТГУ. 2008. №1 (5). С. 46-60.
34. Тиунов A.B. Применение аппликационного метода для оценки биологической активности в дрилосфере // Вестн. Моск. Ун-та, сер. биологическая. 1993. №2. с. 264-270.
35. Тиунов А. В. Компостные черви, вермикомпостирование и вермикомпост: направление научных исследований в последнее десятилетие. Материалы II научно-практической конференции "Дождевые черви и плодородие почв", Владимир 2004. С. 2-3.
36. Тхань Ву Нгуен Судьба дрожжей в ассоциациях с почвенными беспозвоночными. Автореферат дис. канд. биол. наук. М.: факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. 1993.24с.
37. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. М.: Изд-во «Агар», 1999. 512с.
38. Air a M., Monroy F., Dominguez J., Mato S. How earthworm density affects microbial biomass and activity in pig manure // European Journal of Soil Biology. 2002. V.38. P. 7-10.
39. Air a M., Monroy F., J. Dominguez Eisenia fetida (Oligochaeta, Lumbricidae) Activates Fungal Growth, Triggering Cellulose Decomposition During Vermicomposting//Microbial Ecology. 2006. V. 52, P.73 8-746.
40. Aira M., Dominguez J. Optimizing vermicomposting of animal wastes: Effects of rate of manure application on carbon loss and microbial stabilization // Journal of Environmental Management. 2008. V. 88. P. 15251529.
41. Anastasi A., Varese G.C., Marchisio V.F. Isolation and identification of fungal communities in compost and vermicompost // Mycologia. 2005. V. 97. № 3. P. 33-44.
42. Anderson J. P. E., Domsch K.H. A phisiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol, and Biochem. 1978. V. 10. №3. P. 215-221.
43. Anderson J.M. Soil organisms as engineers: microsite modulation of macroscale processes // Linking species and ecosystems. C.JJones, J.H.Lawton (eds.). Chapman and Hall, New York, 1995. P. 94-106.
44. Atiyeh R.M., Dominguez J., Subler S., Edwards C.A. Changes in biochemical propeties of cow manure during processing by earthworms {Eisenia andrei, Bouche) and the effects on seedling growth // Pedobiologia. 2000. V.44. P. 709-724.
45. Arancon N. Q., Galvis P, Edwards C., E. Yardim The trophic diversity of nematode communities in soils treated with vermicompost // Pedobiologia. 2003. V. 47. P. 736-740.
46. Benitez E., Nogales R., Masciandaro G., B. Ceccanti Isolation by isoelectric focusing of humic-urease complexes from earthworm ( Eisenia fetida)-processed sewage sludges //Biol. Fertil. Soils. 2000. V. 31. P.489^93.
47. Byzov B.A., Polyanskaya L.M., Vu Nguyen Thanh. Applying of yeasts as growth stimulators for the earthworm Eisenia fetida // Acta Zool. Fennica. 1995. № 196. P. 376-379.
48. Casalicchio G., Graziano P.L. A comparison of the chemical propeties of composts and worm casting from solid municipal waste and sewage sludge // On Earthworm Selected Simposium and monographs U.Z.I., 2, Mucchi, Modena, 1987. P. 419-457
49. Chaoui H. I., Zibilske L.M., Ohno T. Effects of earthworm casts and compost on soil microbial activity and plant nutrient availability // Soil Biology & Biochemistry. 2003. V.35. P. 295-302.
50. Carrasco-Leteliera L., Eguren G., Castineira C., Parra O., Panario D. Preliminary study of prairies forested with Eucalyptus sp. at the northwestern Uruguayan soils // Environmental Pollution. 2004. № 127. P. 49-55.
51. Dash N.K., Behera N., Dash M.C. Gut load, transit time, gut microflora and turnover of soil, plant and fungal material by some tropical earthworms // Pedobiologia. 1986.V. 29. P. 13-20
52. Dominguez J., Parmelee R. W., Edwards C. A. Interactions between Eisenia andrei (Oligochaeta) and nematode populations during vermicomposting // Pedobiologia. 2003. V.47. P.53-60.
53. Edwards C.A., Fletcher K.E. Interaction between earthworms and microorganisms in organic matter breakdown // Agriculture, Ecosystem and Environment. 1988. V. 24. № 1-3. P. 235-247.
54. Edwards C. A., Arancon N.Q. The use of earthoms in the breakdown organic wastes to produce vermicomposts and animal feed protein. By CRC Press LLC, 2004, 257 p.
55. Edwards C. A. Soil ivertebrate controls and microbial interaction in nutrient and organic matter dynamics in natural and agroecosystems. In: Invertebratesas Webmasters in Ecosistems, D.C. Coleman, P.F. Hendrix (eds). CABI Publishing, 2000 P. 115-140.
56. Ferruzzi K. Manuale del Lombricontrole. Bologna. 1984. 121 p.
57. Gillian A., Harry D. Development of a sensitive and rapid method for the measurement of total microbial activity using fluorescein diacetate (FDA) in a range of soils// Soil Biology & Biochemistry. 2001.№ 33. P. 943-951.
58. Gomez-Brandon M., Lazcano C., Dominguez J. The evaluation of stability and maturity during the composting of cattle manure // Chemosphere. 2008. V. 70. P. 436-444.
59. Gopal M., Gupta A., Sunil E., Thomas G. V. Amplification of plant beneficial microbial communities during conversion of coconut leaf substrate to vermicompost by Eudrilus sp. // Curr. Microbiol. 2009. V. 59. P. 15-20.
60. Hand P., Hayes W.A. Frankland J.C., Satchell J. E. Vermicomposting of cow slurry//Pedobiologia. 1988. V. 31. P. 199-209.
61. Hartenstein T.E., Hartenstein R. Gut load and transit time in the earthworm Eisenia fetida//Pedobiologia. 1981.V. 22. №1. P. 5-20.
62. Hartenstein R. Earthworm biotechnology and global biogeochemistry // Advanced Ecological Researches. 1986. V. 15. P. 379-409.
63. Hameeda, B., Rupela O.P., Reddy G. Antagonistic activity of bacteria inhabiting composts against soil-borne plant pathogenic fungi // Indian Journal of Microbiology. 2006. V. 46. № 4 P. 389-396.
64. Healey F.P. Slope of the Monod equation as an indicator of advantage innutrient competition // Microbial Ecology. 1980. V.5. №4. P. 281-286.
65. JatR. S., Ahlawat I. P. S. Direct and residual effect of vermicompost, biofertilizers and phosphorus on soil nutrient dynamics and productivity of chickpea-fodder maize sequence // Journal of Sustainable Agriculture. 2006. V. 28. № 1. P.41-54.
66. Kumar V., Singh K.P. Enriching vermicompost by nitrogen fixing and phosphate solubilizing bacteria // Bioresource Technology. 2000. V. 76. № 2 P. 173-175.
67. Kovarova-Kovar K., Egli T. Growth kinetics of suspended microbial cells: from single-substrate-controlled growth to mixed-substrate kinetics // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998. V.62. № 3. P. 646-666.
68. Kaushik P., Yadav Y.K., Dilbaghi N., Garg V.K. Enrichment of vermicomposts prepared from cow dung spiked solid textile mill sludge using nitrogen fixing and phosphate solubilizing bacteria // Environmentalist. 2008.V. 28. P. 283-287.
69. LaverackM.S. The Physiology of Earthworms. 1963. 206 p. '
70. Lazcano C., Gomez-Brandon M., Domínguez J. Comparison of the effectiveness of composting and vermicomposting for the biological stabilization of cattle manure // Chemosphere. 2008. V.72. P. 1013-1019.
71. Lee K.E. Earthworms. Their ecology and relationships with soils and land use. Academic Press (Harcourt Brace Jovanovich, Publishers), Sydney-Orlando-San Diego-New York-London-Toronto-Montreal-Tokyo, 1985. 41 lp.
72. Lores M., Gomez-Brando M., Perez-Diaz D., Domínguez J. Using FAME profiles for the characterization of animal wastes and vermicomposts // Soil Biology & Biochemistry. 2006. V.38. P. 2993-2996.
73. Loehr R.C., Neuchauser E.F., Malecki M.C. Factor affecting the vermistabilization process. Temperature, moisture content and policulture. // Water Resech. 1985. V.19. № 110. P. 1311-1318.
74. Masciandaro G., Ceccanti B., Ronchi V., Bauer C. Kinetic parameters of dehydrogenase in the assessmentof the response of soil to vermicompost and inorganic fertilizers //Biol. Fertil. Soils. 2000.V. 32. P.479^183.
75. Mengel K. Turnover of organic nitrogen in soils and its availability to crops// Plant and Soil. 1996. V.181. P. 83-96.
76. Monroy F., Aira M., Dominguez J. Changes in density of nematodes, protozoa and total coliforms after transit through the gut of four epigeic earthworms (Oligochaeta) // Applied Soil Ecology. 2008. V.3 9. P. 127 -132.
77. Pramanik P., Ghosh G.K., Ghosal P.K., Banik P. Changes in organic C, N, P and K and enzyme activities in vermicompost of biodegradable organic wastes under liming and microbial inoculants // Bioresource Technology 2007. V.98. № 13. P. 2485-2494.
78. Pramanik P., Ghosh G.K., Banik P. Effect of microbial inoculation during vermicomposting of different organic substrates on microbial status and quantification and documentation of acid phosphatase // Waste Management 2009. V.29. P. 574-578.
79. Rundell B.B Evaluation of bacterial populations in a campus vermicompost facility by microbiology classes // The american Biology Theacher. 2003. V. 65. №.5. P. 367-371.
80. Sahni S., Sarma B.K., Singh D.P., Singh H.B., Singh K.P. Vermicompost enhances performance of plant growth-promoting rhizobacteria in Cicer arietinum rhizosphere against Sclerotium rolfsii // Crop Protection. 2008, V.27. P. 369-376.
81. Sampedro L., Dominguez J. Stable isotope natural abundances (Ô13C and 8 15N) of the earthworm Eisenia fetida and other soil fauna living in two different vermicomposting environments // Applied Soil Ecology. 2008. V. 3 8. P. 91-99.
82. Sanchez-Monedero M.A., Mondini C., Cayuela M.L., Roig A., Contin M., De Nobili M. Fluorescein diacetate hydrolysis, respiration and microbial biomassin freshly amended soil //Biol. Fertil. Soils. 2008. V.44. P. 885-890.
83. Satchell J. E. Earthworm microbiology // Earworm ecology from Darwin to vermiculture, Lundon, New York, 1983. P. 315-364.
84. Schnurer J., Rosswall T., Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of total microbial activity in soil and litter // Applied and Environmental Microbiology. 1982. V.43. P. 1256-1261.
85. Scheu S. The influence of earthworms (Lumbricidae) on nitrogen dynamics in the soil litter system of a deciduous forest // Oecologia. 1987. V. 72. P. 197-202.
86. Sen B., Chandra T.S. Do earthworms affect dynamics of functional response and genetic structure of microbial community in a lab-scale composting system? // Bioresource Technology. 2009. vol. 100 P. 804-811.
87. Spencer J. L., Chambers J. R., Modler H. W. Competitive exclusion of Salmonella typhimuriumm broilers fed with vermicompost and complex carbohydrates // Avian Pathology. 1998. V. 27. P. 244-249.
88. Singh K.P., Kumar V., Hooda J.S. The effect of inoculation with Eisenia fetida and n-fixing or p-solubilizing microorganisms on decomposition of cattle dung and crop residues // Biological Agriculture and Horticulture 2000. V.18. № 2. P. 103-112.
89. Sun Z.J. Vermiculture and Vermiprotein. Chena. Agricaltural University Press, 2003. 235p.
90. Svensson K., Friberg H. Changes in active microbial biomass by earthworms and grass amendments in agricultural soil // Biol. Fertil. Soils. 2007. V.44. P. 223-228.
91. Swift M.J., Heal O.W., Anderson J. M. Decomposition in terrestrial ecosystems, 1979, Oxford. 372p.
92. Syers J.K., Sharpley A.N. Kceney D.R. Cycling of nitrogen by surface-casting earthworm in a pasture ecosistem. // Soil Biol. Biochem. 1979. V. 11. P. 181185.
93. Szczech, M.M Suppressiveness of vermicompost against fusarium wilt of tomato // Journal of Phytopathology. 1999. V. 147. № 3. P. 155-161.
94. Szczech M.M., Smolinska, U. Comparison of suppressiveness of vermicomposts produced from animal manures and sewage sludge against phytophthora nicotianae breda de haan var. nicotianae // Journal of Phytopathology. 2001. V. 149. № 2. P. 77-82.
95. Tsuji T., Kawasaki Y., Takeshima S., Sekiya T., Tanaka S. A new fluorescence staiting assay for visualising living microorganisms in soil. // Applied and Environmental Microbiology. 1995. V. 61. №9. P. 3415-3421.
96. Vaz-Moreira I., Silva M.E., Manaia C. M., Nunes O. C. Diversity of Bacterial Isolates from Commercial and Homemade Composts // Microb Ecol. 2008. V. 55 P. 714-722.
97. Wan J.H.C., WongM.H. Effect of earthworm activity and P-solubilizing bacteria on P availability in soil // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2004. V. 167. P 209-213.
98. Williams A. P., Roberts P., Avery L. M., Killham K, Jones D. L. Earthworms as vectors of Escherichia coli0157:H7 in soil and vermicomposts // Microbiol Ecol. 2006. V.58. P. 54-64.
99. Wright R.T., Hobbie J.F. Use of glucose and acetate by bacteria and algae in aquatic ecosystems //Ecology. 1966. V.47. P. 447-464.
100. YasirM., Aslam Z., Kim S.W., Lee S.-W, Jeon C. O. , Chung Y. R. Bacterial community composition and chitinase gene diversity of vermicompost with antifungal activity // Bioresource Technology. 2009. V.100. P. 4396-4403.1. БЛАГОДАРНОСТИ
- Якушев, Андрей Владимирович
- кандидата биологических наук
- Москва, 2009
- ВАК 03.00.07
- Изучение возможности использования вермикомпостирования для получения агрономически эффективных и безопасных удобрений на основе ОСВ
- Влияние экологических условий на культивирование дождевого червя Eisenia foetida при получении и применении вермикомпоста
- Экологическая оценка применения осадка сточных вод и вермикомпостов на агрозёме торфяно-минеральном
- Влияние продуктов вермикомпостирования на свойства аллювиальной луговой почвы, урожайность и качество столовой моркови
- АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА