Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МИКРОФЛОРА ЧЕРНОЗЕМОВ И ОПОДЗОЛЕННЫХ ПОЧВ ЗАПАДИН

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "МИКРОФЛОРА ЧЕРНОЗЕМОВ И ОПОДЗОЛЕННЫХ ПОЧВ ЗАПАДИН"

V

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им«ни К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Ирина Викторовна КУЗЬМИНА

МИКРОФЛОРА ЧЕРНОЗЕМОВ И ОПОДЗОЛЕННЫХ ПОЧВ ЗАПАДИН

(Специальность № 03,00,07 — микробиология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА —1973

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — кандидат биологических наук доцент | В. Ф. Непомилуев |,

Официальные оппоненты: доктор биологических наук профессор Е. 3. Теппер, кандидат биологических наук Н. П. Львов.

Ведущее учреждение — кафедра биологии почв биолого-почвенного факультета МГУ. *

Автореферат разослан « г\ . » .... 1973 г.

Защита состоится « . »(М&МлЯ, „ .. 1973 г,

в Совете факультета агрохимии и почвоведения ТСХА. С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Просим принять личное участие в работе Совета или прислать отзыв, заверенный печатью, в двух экземплярах по адресу: Москва 125008, ул. Тимирязевская, 47. Ученый совет ТСХА.

Ученый секретарь Совета

4». А, Девочкнн

ВВЕДЕНИЕ

Черноземные почвы занимают огромную территорию в нашей стране и играют исключительно важную роль в экономике государства. Зд^сь сосредоточено около" 50% всей пашни, и все наши усилия должны быть направлены на то, чтобы сохра-, нить это богатство.

Черноземные почвы характеризуются в целом высоким запасом питательных веществ, основная часть которых находится в виде труднодоступных органических соединений. И только деятельность определенных групп микроорганизмов способствует превращению этих соединений в доступные для растений минеральные формы. Поэтому выявление условий^ необходимых для максимального развития и активной жизнедеятельности полезных почвенных микроорганизмов, изучение динамики микробиологических процессов, как одного из важнейших факторов повышения плодородия, имеет немаловажное значение.

К настоящему времени накопилось много сведений, характеризующих биологическое состояние различных почв. Закономерности, отражающие связь микрофлоры с направленностью почвообразовательного процесса, с типом почвы, с ее плодоро-/днем были выявлены в основном на почвах дерново-подзолистого типа и черноземах.

Микробиологические исследования черноземов были начаты в конце 20-х тодов и продолжаются в настоящее время (М. П. Корсакова; О. И. Швецова, 1927; С. П. Костычев, 1930; Е. И. Мишустин н др., 1947—1961; С. А. Самцевич, (966; С. Я. Мехтиев, 1959—1963; М. Н. Бурангулова, 1969; В. И. Петрова, 1970; И. Л. Клевенская н др., 1970).

По имеющимся в литературе данным можно сделать краткое заключение по изученности биологической активности почв черноземного ряда. Черноземному типу почв свойственны высокая биологическая активность, сбалансированность микробиологических процессов, специфичность микробиологических группировок, проявляющаяся в видовом составе млкроорга-

Цог.т^е:

С^СЗЯ'

С^СЗЯ'

еглдгпи ш

: низмов и в большом удельном весе бацилл н актиномнцетоз. Для черноземов характерно наличие таких требовательных к экологическим условиям микроорганизмов, как целлюлозо-разлагающне, азотобактер, тарификаторы.

Изучение микрофлоры черноземов с учетом генетических особенностей в различных провинциях Европейской части н Сибири обнаруживает различия как в численности, так н в соотношении различных групп микроорганизмов.

В своей работе мы стремились по возможности дополнить фактический материал комплексными данными по наименее изученным вопросам. В частности, в литературе слабо освещены вопросы: качественный н количественный состав аэробной и анаэробной микрофлоры и интенсивность микробиологических процессов различных подтипов, сезонная динамика фос-фороразл а тающих микроорганизмов и ферментативной активности почв, динамика микрофлоры в условиях, близких к естественным.

Совершенно не изучена биологическая активность почв западин и колков, встречающихся часто в зоне черноземов. В связи с этим мы попытались дать оценку биологической активности этих ночв, сравнить с биологической активностью зональных почв, проследить изменения в микробном ценозе оподзоленных почв в связи с их распашкой.

Объекты и методика исследований

Весь комплекс наших исследований проводился в пределах землепользования учхоза им. М. И. Калинина Тамбовской области, которая согласно почвенно-географнческому районированию (1962) относится к почвенному округу Окско-Донской равнины Средне-Русской провинции лесостепной зоны.

Исследования были проведены в 1970—1971 гг. на почвах: чернозем типичный тяжелосуглинистый на-карбонатном лессо: видном суглинке (разрез I — пашня); чернозем типичный тяжелосуглннистый на лессовидном карбонатном суглинке с пониженным вскипанием (разрез 2 — лесная полоса); чернозем сильновыщелоченный тяжелосуглннистый на лессовидном суглинке (разрез 3 — нашнн); черчюзем слабооподзоленный тяжелосугл инисты и на лессовидном суглинке (разрез 4 — пашня); дерново-подзолистая тяжелосугл иниста я глеевая, затор-фованная (разрез 5—осоко-кочкарниковая западина); серая , лесная тяжелосуглинистая (разрез 6 —дубовый колок); дер-ново-подзол пета я тяжелосугл пин ста я глееватая (разрез 7 — осино-нвовый колок); дерново-подзолистая тяжелосугл пниста я глеевая (разрез 8—бёкманиево-кипрейная западина). Морфологическое описание и агрохимические показатели объектов исследования'приведены в диссертации.

Почвеннш'"образцы для микробиологических анализов от* бнрались по генетическим горизонтам профиля в сезонной ди^ - нам икс. . • ' • ..

Для агрохимической характеристики исследуемых почв применялись методы, изложенные в руководствах Е. В. Ари-нушкиной (1962), И. П. Гречнна и др. (1964).

Микробиологические исследования были - выполнены по .методике, принятой отделом ночвенных микроорганизмов Института микробиологии АН СССР. Учет общего количества сапрофитных микроортанизмов (бактерий, актиномицетов, грибов) проводили на твердых питательных средах методом глубинного посева. Бактерии отдельных- физиологических групп (аммонифицирующих, нитрифицирующих, денитрифицирующих) учитывались методом титра на соответствующих жидких'питательных средах, ■ . ■

Аэробное и анаэробное разложение клетчатки определялось в лабораторных условиях методом титра и методом почвенных комочков на агаризованной среде Гетчинсона, в.природных условиях — по методу И. С. Вострова, А. Н. Петровой. (Деревянные пластины, обтянутые льняной тканью, были заложены в почву вертикально, почги на всю глубину ра'зрези. Экспозиция—i месяца).

При определении видового состава маслянокислых и ацс-тонобутиловых - бактерий использовали методики, принятые на кафедре микробиологии ТСХА (В, Т. Емцев, 1965). Ферментативную активность почв определяли по А. Ш. Галстяну (1965); аммонифицирующую, нитрифицирующую, фосфатмо-бнлнзующую способности — в лабораторных опытах при компостировании почв с различными компонентами и увлажнении до 60% полной влагоемкостп. При определении общей биологической активности почв использовали метод Б. Н. Макарова (1957). Изучение микрофлоры в условиях, близких к естественным, проводилось по методике Н. Г. Холодного в модификации А. В. Рыбалкиной.

' АЭРОБНАЯ МИКРОФЛОРА ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ L Бактерии, растущие на МПА и КАА

Черноземам Тамбовской области свойственна высокая численность различных групп микроорганизмов. Это означает, что в их генезисе участвуют микроорганизмы, обладающие различными биохимическими функциями.

По нашим исследованиям, наибольший удельный вес в бак1 териальиом ценозе черноземов занимали бактерии-рода Pseu-(iómonas, споровые и в незначительных количествах микобак-'терии. Идентификация бактерий показала, что в черноземных Г', ' -з

почвах распространены Mycobacterium flavum, Mycobacterium rubrum, Mycobacterium oligonitrophiltum, Ps. liquida.

Интенсивность развития микрофлоры отражала генетические особенности подтипов черноземов. В выщелоченном черноземе, где складывался более благоприятный водно-воздуш-'; ный режим, численность бактерий, использующих органические формы азота, была выше, чем в других подтипах. Биологическая активность пахотного горизонта оподзолеииого чернозема лишь незначительно уступала таковой выщелоченного чернозема. Однако олодзоленный чернозем отличался от других подтипов Солее низкой численностью бактерий в горизонте Л|/В, содержащем присыпку в виде SiOa- Наименьшее 'количество бактерий на МП А отмечалось в типичном черноземе и было обусловлено менее благоприятными гндротер-мнческимп условиями (табл. 1).

Бактерии, использующие минеральные формы азота, являлись наиболее многочисленной группой микрофлоры и были распространены во всех подтипах черноземов (типичный 7,67— • 78,8 млн/г почвы, выщелоченный 7,1—85,4 млн/г почвы, олодзоленный 8,4—91,2 млн/г почвы). В основном существенных различий в численности этих бактерий на пахотных участках различных подтипов не наблюдалось. Тем не менее в выщелоченном и оподзоленном черноземах проявлялась тенденция -к увеличению численности бактерий на КАЛ. Б типичном черноземе под лесными насаждениями эти микроорганизмы были'представлены в наименьших количествах (4,2—39,5 млн/г почвы).

Степень развития определенных групп микроорганизм од может быть показателем состояния органического вещества почвы и запасов элементов пищи для растений.

В различные годы наблюдений в зависимости от целого ряда факторов минерализация органического вещества протекала неодинаково. По нашим данным, в 1970 г. наиболее активно процесс минерализации органического вещества протекал на пахотном участке типичного чернозема, о чем свидетельствует более широкое соотношение численности бактерий на МПА к числу бактерий на КАА 1 :1,6. В других подтипах этот процесс протекал приблизительно с одинаковой скоростью (1:0,9; 1:1,1). В 1971 г. во всех подтипах наблюдалась более глубокая минерализация органических веществ, причем интенсивнее — в типичном (пашня) и оподзоленном (1 :2,0), слабее — в выщелоченном (1 : 1,5).

Для всех подтипов черноземов характерно уменьшение числа бактерий на МПА и КАА с глубиной почвенного профили, обусловленное снижением содержании гумуса вниз по профилю почвы и ухудшением водно-физических свойств. Содержание микроорганизмов в черноземах изменялось ио сезонам

Таблица 1

Динамика численности аэробных сапрофитных бактерий (на ЛШД) в черноземных почвах

(в шс. клеток на I г почвы)

Глубина 10 мая 1971 г. И июля 1971 г 12 сентября 1971г. 27 октября 1971 г.

в том числе 'в том числе с том числе в том числе

взятая

образцов все- а о все- ■ а • все-' а все- а

(см) го с^ о 2 а • ¿ко то с. 2 Я го а. С. В <и го с. о

с о ■©■а. = £3 с £ ¡с 5 5 и ■в* о. я и а е Е к с и ч £ ■&С. = ё з С л = с о ¿8. к«3

Чернозем типичный (внко-овес)

а-зо 4010 640 3200 770 5180 740 4180 270 41400 10350 30900 1150 6210 680 3780 140

55-65 1020 380 510 250 2100 120 2120 60 9250 3450 6900 100 3650 250 2670 120

85-95 320 СО 260 10 420 40 360 20 170 10 130 20 5С0 100 400 10

125-135 40 20 20 0 40 10 30 0 90 10 70 10 100 50 60 0

Чернозем типичный (лесная пол оса)

0-25 2570 630 1890 0 2620 920 1570 130 25000 2500 19380 630 •3310 380 1960 0

50-00 1230 370 840 120> 1710 370 .1340 0 4540 980 3560 0 1200 ■300 8С0 40

85-95 190 40 140 : ю 260 60 180 ■20 520 70 300 0 300 60 240 0

125-135 160 30 130 0 240 50 140 40 410 70 240 0 240 : 40 200 0

Чернозем выщелоченный (просо)

0—30 4030 780 2590 390 8510 1650 6470 380 63200 12440 48320 2440 6030 590 4110 0

55-65 1000 260 530 260 2190 400 820 270 9050 2800 5850 400 3150 500 2650 0

95-105 180 40 120 20 210 90 110 40 370 СО '180 0 720 120 600 0

125-135 120 40 70 10 180 40 140 0 290 60 130 0 390 70 320 0

Чернозем оподэоленнын (пшеница)

0—30 2380 300 1800 270 5530 1400 3800 380 48790 8766 38660 1370 5030 600 3550 0

50—60 650 20 510 50 880 380 500 0 3360 600 2760 0 1300 300 1000 0

80—90 120 0 100 10 370 70 300 ■ 0 120 50 70 0 480 60 410 0

115-125 0 10 • 0 0 100 ' 40 60 0 100 20 70 0 120 20 100 0

года в зависимости от температуры и влажности почвы, наличия энергетического материала и питательных веществ, биологических особенностей вегетирующих растений, ряда других факторов. В почвах черноземного.ряда влажность почвы можно считать лимитирующим фактором.

Динамика численности бактерий, использующих органический и минеральный формы азота, носила постепенно возрастающий .характер с максимумом в сентябре.

Актином и цеты. Для черноземов Тамбовской области характерно широкое распространение актиномицетов (26,4— 89,9 млн'/г почвы). Наиболее часто встречались виды Act. albus, Act. griseus, Act. globisporus, Act. chromogenes, Act. flavum, Act. rubrum. Наиболее широко актиномицеты представлены в выщелоченном (18,5 млн/г почвы) и оподзоленном (13,5 м.тн/г почвы — средние данные за 2 года); наименьшее — в типичном черноземе под лссными'насаждениями (9,0 млн/г почвы). Численность актиномицетов изменялась в сезонном цикле и по годам. Содержание этих микроорганизмов во всех подтипах в 1971 г. была значительно ниже, чем в 1970 г. Очевидно, различия в численностн актиномицетов в годы наблюдений определялись не только почвенными и погодными условиями, но и розными сельскохозяйственными культурами и приемами обработки.

Спорообразующие бактерии в исследуемых подтипах черноземов составляли 18—34% от общего числа бактерии (учет, на МПЛ из непастеризованного посева). Среди бацилл доминировали Вас. megatherium (33—65%), Вас. idosus (18—30% от общего числа бацилл). Группа бацилл Mesentericus — Sub-tílis представлена в черноземах незначительно (4—13%): численность этой группы увеличивалась лишь в засушливые годы, и особенно при внесении в почву органических удобрений (навоза), В черноземах большая часть бацилл находилась в активном (вегетативном) состоянии. Спорообразуюшие бактерии повторяли некоторые закономерности неспорообразую-щих в распределении по подтипам и сезонам года. Наибольшее количество бацилл — в выщелоченном черноземе (30— 95 тыс/г почвы); наименьшее — в типичном под лесными насаждениями (17—45 тыс/г почвы).

Микроскопические грибы занимали сравнительно небольшой удельный вес. Более высокой заселенностью грибами отличались верхние горизонты. Количество их здесь составляло 18—60 тыс/г почвы, вниз по профилю сильно снижалось: в А|/В —2,6—6,4 тыс/г почвы; В/С —0,40—1,2 тыс/г почвы; С —0—0,37 тыс/г почвы.

Грибная флора черноземов, главным образом, была представлена родом Penicillium (секции Assymetrica и в единичных случаях MonoverticiHata) и Mucór. Часто встречались пред-6

ставнтелн родов Dematium, Trichoderma, Fusarium,-Cladospo-rium, Altemaria.

Наибольшее количество выделено в 1970 г. из выщелоченного чернозема (14—106 тыс/г почвы), а в 1971 г. — из типичного (37—83 тыс/г почвы): Минимальная численность грибов в оба периода наблюдений выявлена в типичном черноземе под лесными насаждениями. Определенных закономерностей в сезонной динамике микроскопических грибов не обнаружено.

МИКРООРГАНИЗМЫ ОТДЕЛЬНЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП В РАЗЛИЧНЫХ ПОДТИПАХ ЧЕРНОЗЕМОВ

I. Аэробные бактерии, принимающие участие в превращениях азота почвы

Азотобактер в исследуемых почвах был выявлен лишь в вегетационный период 1970 г. Интенсивность обрастання в выщелоченном черноземе — 90%, в типичном —36%,.в опод-золенном—25%.

Аммонификаторы являлись одной из наиболее распространенных групп микроорганизмов. Существенной разницы в численности этих бактерий в пределах подтипов черноземов пе наблюдалось (в типичном 8—69 млн/г, в выщелоченном 16—74 млн/г, в оподзолеганом 8—71 млн/г почвы). Черноземы Тамбовской области характеризовались высоким развитием нитрифицирующих бактерий. Их титр колебался между 10~3 и 10~в н в отдельные периоды достигал Ю-7. В выщелоченном черноземе складывались наиболее благоприятные условия для развития тарификаторов.

Денитрифицирующие бактерии в черноземах представлены слабо. Их численность в верхних горизонтах не превышала 8,9 тыс. *клсток/г почвы. Изменение аэробных бактерий, принимающих участие в превращениях азота почвы, по профилю почвы и в сезонном цикле подчинялось в основном тем же закономерностям, что и бактерии на МПА. Однако необходимо отметить, что в 1971 г. наблюдалась депрессия в развитии нитрифицирующих бактерий, вызванная неблагоприятными погодными условиями. Обработка почвы (пахотные участки) стимулировала развитие физиологических групп бактерий, особенно ннтрнфикаторов.

2. Разложение целлюлозы микроорганизмами в разных подтипах черноземов

Черноземы—благоприятная среда для развития целлюлозной микрофлоры. Доминирующими ; целл юл озоразл а тающими микроорганизмами в черноземах являлись бактерии

(Polyangium, Cytophaga, Cellvibrio) и грибы (Dematlum, Pénicillium, Chaetomiurn), причем роль той или иной группы зависела от определенного состояния энергетического материала в данный момент. Наиболее интенсивно разрушители клетчатки развивались в периоды благоприятных сочетаний теплового, водного « питательного режимов (сентябрь 1970— 1971 гг.).

Распространение микроорганизмов, разлагающих

органофосфаты в различных подтипах черноземов

Изучалось распространение микроорганизмов, способных продуцировать фосфатазу, общая фосфатазная активность, а также способность почв минерализовать различные органофосфаты и накапливать подвижный фосфор в почве. Среди фосфатразлагающих микроорганизмов доминировали микроорганизмы на КАЛ (0,76—21,6 млн/г почвы), меньше всего представлены фосфат разлагающие споровые (0,96—32,5 тыс/г почвы). Бактерии на Л1ПЛ занимали промежуточное положение {0,10—18,5 млн/г почвы).

По численности фосфатразлагающих микроорганизмов выщелоченный и оподзоленный черноземы обладали большими возможностями в разложении органофосфатов (по сумме этих микроорганизмов на МПЛ и КЛА: типичный (пашня)—7,5; типичный (лесополоса) — 5,3; выщелоченный — 12,5; оподзоленный— 9,2 млн/г почвы). Во всех подтипах максимум фосфатразлагающих микроорганизмов отмечен в сентябре. Существенной разницы » фосфатазнои активности в пределах подтипов не наблюдалось, тем не менее она неодинакова и возрастала от выщелоченного (5,7 мг P2O5/IOO г почвы) к онодзо-ленному (6,5 мг РгОз/100 г почвы)- Во всех подтипах максимальное развитие фосфатразлагающих микроорганизмов совпадало с периодом наибольшей фосфатазнои активности. Органофосфаты доступны микроорганизмам в различной степени. Во всех подтипах наиболее доступным для микроорганизмов оказался глицерофосфат кальция (энергия мобилизации PîOs 3,11—4,98 мг/100 г почвы), несколько слабее разлагался лецитин (1,48—3,38 мг/100 г почвы) и еще менее доступной оказалась нуклеиновая кислота (энергия мобилизации 0,84— 2,64 мг/100 г почвы). Наиболее высокая степень разложения органофосфатов (глицерофосфата кальция и лецитина) в выщелоченном черноземе, нуклеиновой кислоты —в типичном (пашня), а'

АНАЭРОБНАЯ МИКРОФЛОРА В РАЗНЫХ ПОДТИПАХ ЧЕРНОЗЕМОВ

Маслянокнслые и ацетон о бутиловые бактерии широко представлены во всех подтипах черноземов, причем маслянокислые преобладали нал лцегонобутнловьшн. В исследуемых подтипах наиболее распространенным представителем масля-покислых бактерий являлся С1. PaSteurinnum (2,5—350 тыс/г почвы), Cf. Butyrtcum обнаружен п меньших количествах (0,1—250 тыс/г почвы)- В черноземных почвах Cl. Acetobutyli-cum распространен значительно меньше других видов рода Clostridium. Количество клеток этих бактерий не превышало 113 тыс/г почвы и чаще колебалось п пределах 0,3—35 тыс/г почвы. В течение вегетзцноииых периодов наибольшее количество маслинокнслых (средние данные) обнаружено в опод-

золенпом ( )Р7Гг ~) тыс^г лочвы 11 в выщелочен-

ном .("§34") - Слабое развитие ацетонобутнловых бактерий

" / 17 3 \

наблюдалось в оподзоленном тыс/г почвы и в типич-

ном под лесными насаждениями (-ууу-) тыс/г почвы. Вегетационный период 1970 г. был наиболее благоприятным для раз-вития бактерии рода Clostridium, Максимум численности этих бактерий приурочен к теплому пляжному периоду, и особенно к периоду обогащения почвы свежим растительным материалом.

МИКРОФЛОРА ОПОДЗОЛЕНИЫХ ПОЧВ ЗАПАДИН И КОЛКОВ

1. Аэробная микрофлора оподзоленных почв

Самую большую группу микроорганизмов составили бактерии, использующие органические (МПА) и минеральные (КАЛ) формы азота. Их численность, как и в черноземах, в отдельные периоды достигала значительных иелнчин: 6— 115 млн/г почвы на МПА; 7—68 млн/г почвы на КАЛ. По видовому разнообразию черноземы и оподзолепные почаы почти не различались, однако в последних пигментные бактерии обнаруживались в больших количествах. Численность аэробов была выше в почвах западни (осоко-кочкарниковая запядина на МПА 42 (1970)—21 (1971) млн/г почвы; на КАЛ— 23 (1970) и 10 (1971); бекманнево-кииреГщая западина—на МПА ■12 (1970) и 19 (1971); на КАЛ —31 (1970) и 22 (1971) млн/г почвы, средние данные) по сравнению с почвами колков (дубовый колок —на МПА 37 (1970) и 12 (1971) на КАЛ 24

(1970) и 12 (1971);?оснно-нвовый;колок —на МПЛ 30 (1970) и 13 (1971), на КЛЛ —21 (1970) н II (1971) млн/г почвы).

Отличительная особенность оподзоленных почв западин -по сравнению с черноземами —несколько иное соотношение,числа бактерий па МПЛ к числу бактерий на КЛЛ (МПЛ : КЛЛ— , 1:0,7; 1:0,5; 1:0,8) ^ Учитывая эти соотношения, оподзолен-ные почвы можно отнести почвам;, со хлабоидущим процессом минерализации органического "вещества, в то время как в черноземах этот процес. протекал/энергичнее (МПА : КАЛ — 1:1,7; 1 : 1,2; 1 : 2,6) .^Интенсивнее; процесс минерализацниг наблюдался в почве бекманиево;кипрейной западины, которая, в отличие от других, западин и (Колков, ежегодно распахива ■ "лась. ■ ■■ ■ V/ -ii'- ■"": ■

По численности актиномицетов онодзоленные почвы уступали черноземам, Игвндовой состав ;нх был не столь разнообразен. Наиболее интенсивное'развитие актиномицетов — в распахиваемой почве бекманиево-кипрейной западины.

Спорообразующне бактерии значительно уступали численности.бацилл в черноземах' (в онодзоленных — 5—30 тыс/г. почвы; в черноземах 10-т80 тыс/г. почвы). Видовой состав, бацилл сходен с таковым .черноземов; -в онодзоленных почвах повышалось содержание Вас,; mycoides — микроорганизма-нн-дикатора процесаоподзолнва'ння,.Среди почв западин и колков нанбольшсе ;количество ,,споровых бактерий обнаружено' в почве бекманнево-кипрейной западины.н в серой лесной ду: Сового колка. !

Микроскопические грибы/Определенное состояние органического вещества,; более кислая/реакция ■оподзоленных почв в сравнении с черноземамн-способствовалп более ннтенсив-пому развитию грибной ¡микрофлоры, а;п пределах оподзолен-ных почв — в почве бекманиево-кипрейной западины.

Микроорганизмы отдельных физиологических групп

В то время как .чнсленность-аммонифицнрующих бактерий не отличалась резко от. численности аммонификаторов в черноземах, количество ..нитрифицирующих бактерий, очень требовательных к условиям -среды," заметно снижалось (титр колебался в пределах-10-'-—10т3),-¡а-азотобактер не выделялся совсем. Обработка почвы-;(бекманиево-кнпрейная западина) несколько активизировала жизнедеятельность нитрифнкаторов (титр 10 2—10-"). .. <: - -Л"-.^ ■■'■'■..у,

Разложение клетчатки в онодзоленных почвах протекало менее интенсивно, чем В'черноземах.-.Степень и скорость разрушения клетчатки выше в серой лесной почве дубового колка.: Почва осоко-кочкарннковой западины проявляла слабую способность к разложению целлюлозы: ■ ;

В исследуемых оподзоленных почвах микроорганизмы, продуцирующие фосфагазу, представлены значительно меньше по сравнению с черноземами. Так, если в черноземах нх количество от Общего числа микроорганизмов на соответствующих питательных средах достигало 30, 50, а иногда н 80%, то п оподзоленных почвах численность таковых колебалась в пределах 6—27% общего число.'Наиболее высокая численность продуцентов фосфатазы обнаружена в почвах осоко-кочкарнн-ковой и бекманнево-кипрейной западин (3,0 млн/г почвы на МПЛ; 2,3 млн/г почвы на КЛЛ; 5,3 млн/г почвы но ЛШЛ; 2,6 млн/г почвы на КЛЛ соответственно). Фосфатмобилизую-шая способность оподзоленных почв в значительной степени (2—5 раз) уступала таковой черноземов.

Почвы западин, и колков, богатые слаборпзложнвшнмся органическим веществом и более благоприятные по условиям увлажнения, в большей""степени, чем черноземы, способствовали интенсивному развитию маслянокнслых бактерий (в оподзоленных 1256—1428 тыс/г почвы, в черноземах 38— 165 тыс/г почвы). Лцетонобутнловые же бактерии, участвующие в более глубоком распаде органического вещества, в оподзоленных почвах представлены намного меньше по сравнению с черноземами (в оподзоленных 7—23 тыс/г почвы; в черноземах 17—17 тыс/г почвы).

Ферментативнап активность черноземов н оподзоленных почв

Для более разностороннего понимания биохимических особенностей исследуемых почв (черноземов и оподзоленных) мы пытались дополнить количественную характеристику микрофлоры почв данными об активности некоторых ферментов (инвертазы, протеазы, уреазы, каталазы, фосфатазы). Установили, .что более высокая биологическая активность черноземов, повышенное содержание в' них гумуса по сравнению с оподзолеинымп почвами сопровождалось и более высокими показателями инвертазы, 'каталазы, фосфатазы (табл. 2).

Среди подтипов черноземов наиболее высокая активность инвертазы — в выщелоченном черноземе; среди оподзоленных почв — в почве осшю-нвового колка. Скорость превращении азотсодержащих органических соединений в основном одинакова (по прогсазнон активности). Во всех почвах активность уреазы низкая. Высокая активность каталазы в выщелоченном черноземе, а среди оподзоленных — в обрабатываемой почве бекманнево-кипрейной западины являлась выражением более интенсивных окислительно-восстановительных процессов, Если активность инвертазы, каталазы, фосфатазы падала постепенно с глубиной почвенного профиля, деятельность про-

; Т а б л н и я 2

Биохимическая и биологическая активность исследуемых почв .:;.■ (средние данные)

Почва

^ и

§ з §

3 л п £■= ^ 1—1 О О

а.

* Л ЕГ

<"3 Я . (Л ^

еч з сц

Сн о ъ

V 2 <т>

ед

яа

ь- с ^ ^ ^ сч « о ч

Р) Ь (А

РЗ О

^ а

I—( и =

21 ¡•г я

Оо 3

_ я

^ -

,= сч

я* ~ <3 ^ =

я н

Дв о

К л с

(Ч

« о

я г „

Типичны» чернозем (ви-ко-овес) . , . .

Типичный чернозем - (лесная полоса) .

Выщелоченный . чернозем (просо) .... . . .

■А пазе 0—30

Л, 0-25

< -А па* 0—30

Ап„

= 0—30

Оподзоленный ■ чернозем (озимая пшеница) .

Дерново-подзолистая гле-вая (осоко-кочкарни-ковая западина) . . : А( 0—17

Серая лесная (дубовый лес) ..... И.А/'О—22

Дерново - подзолне т з я глееватая оенно-ивовый колок . ... . . - А10—25

Дерново - подзолистая

глеевая (бекманиево- Апах кипрейная западина) . 0—30

8,50 7,90: 7,45 7,02

, 3,83 .5.72

4,83.

. 4,62.

36,9 '

42,3

43,8

40.05

27.3

24.4

33.6 27,2.

3,68 *

4,47 4,33 3,46

4,60 4,02

5,00

3,55

1.16 1.61

0,70 1,19

0,40 0,89

0,80

0,20

7,72 7,42'

9.45 7,40

5,26 4,86'

6.46 6,90

5,88 .6,78 5,28 6,51

4,30 7,60

5,70

3,86

теазы, уреазы локализована лишь в верхнем горизонте и отсутствовала в более глубоких слоях.

В исследуемых почвах четкой зависимости между численностью микроорганизмов и ферментативной активностью, с одной стороны, содержанием гумуса и активностью ферментов,— с другой, не обнаружено/ Сезонная динамика ферментов в основном соответствовала сезонным изменениям численности бактерий в данных тючвах.

Определение биологической активности черноземов и оподзоленных почв западин (лабораторные опыты)

Наиболее существенные различия, по продуктивности углекислого газа наблюдались не в пределах одной почвенной разности, а между генетически отдаленными почвами, т. е. черно-

земамн (107—143 мг C02/10û г почвы) н оподзоленньгмн почвами ( 140—218 мг С02/Ю0 г почвы).

В пределах подтипов черноземов большой разницы в аммонифицирующей способности не обнаружилось (энергия аммонификации — 8,9—12,1 мг NHs/lOO г почвы). Среди почв западин (12,4—17,6 мг NHs/IOO г почвы) наибольшую энергию аммонификации проявила почва осоко-кочкарииковой западины (29,8 мг МНз/100 г почвы). Черноземные почвы, а среди них типичный (пашня) способны накапливать значительно больше нитратов по сравнению с почвами западин и колков (в черноземах — 13—17 мг N03/100 г почвы, в оиодзоленных ~ 2,5—7,3 мг N03/100 г почий),

МИКРОБИОЦЕНОЗЫ В ЧЕРНОЗЕМАХ И ОПОДЗОЛЕННЫХ ПОЧВАХ

Наблюдения за развитием микрофлоры в естественных условиях черноземов показали, что микрофлора богата агрономически ценными микроорганизмами, которые распространились на значительную глубину (до 150 см). Характерным являлось преобладание в микробном ценозе грибов и актнномн-цетов, -образующих разной плотности сетку. Бактериальные формы были развиты в меньшей степени и размещались в разнообразных по размерам колониях и скоплениях. Бактерии часто концентрировались непосредственно около грибных гиф, деформируя, опустошая, а иногда уничтожая их. Наиболее многочисленна, разнообразна и динамична микрофлора верхних горизонтов. Отмечалась некоторая тенденция к более интенсивному обрастанию стекол в выщелоченном и оиодзолен-ном черноземах. Каждому из рассматриваемых подтипов свойствен микробный пейзаж, в некоторой степени отличающийся индивидуальными чертами и своеобразием, господством в отдельные сроки определенных группировок. В микробном пейзаже выщелоченного чернозема приблизительно в одинаковой степени развивались грибы и актиномнцеты. В типичном (пашня) и оподзоленном в ряде случаев доминировали актиномицеты, а типичном под лесными насаждениями — грибы, Для выщелоченного н онодзоленного характерен рост грибов в форме «особого ветвления».

По интенсивности обрастания стекол оподзоленные почвы не уступали черноземам. Отличительная особенность почв западни и колков — преобладание в микробном ценозе микроскопических грибов, очень слабое развитие в микробном ценозе актиномицетов и бактериальных форм. Лишь в обрабатываемой почве бекманиево-кипрейион западины деятельность этих микроорганизмов активизировалась.

Общие ВЫВОДЫ

1. Интенсивность : развития микрофлоры отражает генетические особенности подтипов (типичный, иыщелоченный, опод-золенныи), среди ;которых выщелоченный чернозем обладает наиболее высокой биологической активностью.

2. Основную часть микрофлоры черноземных почв составляют неспорообразующие-бактерии с (некоторым преобладанием бактерии, использующих минералньый азот почвы. В 'бактериальном ценозе доминируют бактерии рода Pseudomorias.

3. Процесс минерализации органического вещества (по соотношению числа бактерий на ЛША к числу бактерий на КАЛ) выражен сильнее в типичном (пашня) черноземе. В зависимости от целого ряда ,факторов в^азлнчные годы минералнза-ционный процесс протекал неодинаково.

4. Актиномицеты .''широко : распространены во всех подтипах черноземов. Среди актнномнцетов доминируют Act albus, Act. grïseus, Act. chromogenes, Act-cbromo^ciriorj Act. fradii, Act. Îlavum. Содержание актнномнцетов наиболее высокое в вы; щелоченном и онодзоленном черноземах; выщелоченный обладает большим качественным разнообразием.

5. Спорообразующие бактерии составляют значительную часть аэробной микрофлоры. Средн;бацилл преобладают Вас.

. megatherîimi, Bac.'îdosus. Часто'встречалнсь виды Вас. mesen-' tericus, Вас. subtil is. Вас. mycoides, Вас. cereus представлены незначительно. Спорообразующне бактерии повторяют закономерности неспорообразующих в распространении по подтипам и по сезонам года. "

6. Численность_.\шкроскопнческих грибов по сравнению с другими группами микроорганизмов невелика. Постоянными представителями являются -виды родов — Pénicillium, Mu-cor, Triclioderma, Deinatium,'Cladosporium, Alternaria, Закономерных изменений в численности микроскопических грибов по

' подтипам не обнаружено. " : "/."'.■

7.. Из физиологических групп бактерий,'принимающих участие в ■превращениях азота почвы, .-наиболее многочисленны аммонифицирующие 'бактерии. ^Различие' в подтипах не оказывает существенного ^ влияния на развитие этих бактерии. Нитрифицирующие бактерии в «численности уступают аммо- 1 инфицирующим. Наиболее благоприятные условия для их развития складываются в в ы щелочен i го м'че р 11 оз ем е. ''■..'; 8. В черноземах доминирующими целлюлозоразлагающимп микроорганизмами являются бактерии (Polyangium, Cytopha-ца, Cellvibrio) и грибы (Dematium, Pénicillium, Chaetornium, Aïucor), причем роль этой или иной группы в отдельные периоды наблюдений зависела, от определенного^состояння энергетического материала. . у*"'^' "'..[;

' и ■' ' ', . '.

9. В черноземных почках среди фосфатразлагаюших микроорганизмов доминировали микроорганизмы на КАЛ. Выщелоченный и сподзоленный черноземы обладают большей способностью в разложении оргапофосфатов. Во всех подтипах максимальное развитие фосфатразлагаюших микроорганизмов совпадало с периодом наибольшей фосфатазной актин-пост и. Глицерофосфат кальции наиболее доступен микроорганизмам.

10. Анаэробные бактерии рода Clostridium были развиты относительно слабо по сравнению с аэробными бактериями. Видовой состав анаэробных бактерий представлен, главным образом, CI. Pasteurianum, в меньшей степени CL Butyricuni, CI. Acetobutylicum. Наиболее богат анаэробной микрофлорой выщелоченный чернозем.

11. Оподзоленные почвы западни и колков по биологическим свойствам имеют сходство как с черноземами, так н с почвами подзолистого типа. Преобладание в бактериальном ценозе бактерий рода Pseudomonas, среди бацилл—Вас. megatherium, Вас. idosus, а микроскопических грибов Pcnicilliuin, из физиологических ipyrin — аммоннфнкаторов, анаэробных CI. Pasteurianum приближает эти почвы к черноземом. Однако по ряду признаков — более узкое соотношение числа бактерий на МПА к числу бактерий но КАЛ, низкое содержание спорообразующих бактерий, актнномицетов, нитрифицирующих, целлюлозоразлагающпх бактерий, ацетонобутнловых, более высокая численность микроскопических грибов, маелнно-иислых бактерий — оподзоленные почвы зопадип и колков ближе к почвам подзолистого типа,

12. Среди почв западин и колков существенных различий в численности отдельных групп микроорганизмов не отмечалось. Тем не менее почва обрабатываемой бекманнево-кнпрей-ной западины отличается более интенсивным развитием таких агрономически ценных микроорганизмов, как актнпомицеты, споровые, нитрифицирующие, целлюлозоразлагающие.

13. Черноземные почвы по сравнению с оподзоленными обладают более высокой ферментативной активностью. В пределах подтипов черноземов н оподзоленных почв по некоторым ферментам не обнаружено существенных различий. Активность же инвертазы, каталазы выше в выщелоченном черноземе, а среди оподзоленных почв —в почве бекманнево-кипрейной западнны,

14. Интенсивность микробных обрастаний согласовывается с численностью микроорганизмов, полученных методом пластин. Различия в составе комплекса микрофлоры в различных подтипах черноземов были неустойчивы, однако отмечается тенденция к более интенсивному обрастанию стекол в выщелоченном и оподзолепном черноземах. Микробные пейзажи

почв западин и колков отличаются от таковых черноземов очень слабым развитием в. микробн-ом ценозе актнномицетов и бактериальных форм. .. 'Л..: ',.'..'■■■.*'■ ;

15. Численность.всех,групп микроорганизмов изменяется в зависимости от сезона года и по профилю почвы. В черноземах численность микроорганизмов с глубиной почвенного профиля снижается постепенно (в*.оподзоленном черноземе отмечена более низкая численность в гор. А1/В с ¿¡Ой) и резко уменьшается в оподзоленных почвах при переходе от. гумусового горизонта к подзолистому. Максимум численности почти ■ всех групп микроорганизмов отмечен -осенью (сентярь). ; :

По материалам диссертации опубликованы следующие работы;

1. Аэробные бактерии в черноземных почвах. Доклады ТСХА, выи. 175, 1972.

2. Видовой состав и численность анаэробных бактерий в черноземных почвах ; (на .примере учхоза им. Калинина). Доклады ТСХА, вып. 183, 1972 (в соавторстве с В. Ф. Непоми^ луевым). .... ..'■

! 3, Бактериальная микрофлора черноземов. Известия ТСХА, вып. 2, 1973 (всоавторстве с В. Ф. Непомилуевым).

Ирина Викторовна Кузьмина

Объем 1 гг. л. ' 1 Заказ 933. Тираж 150

Типография Московской с.-х.; академии им. К^ А, Тимирязева Москва 125008, Тимивязевская ул.,