Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МИКРОФЛОРА ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ ТОГО

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "МИКРОФЛОРА ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ ТОГО"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

S1 ,. (ОС Л) "2л Q На правах рукописи

Мозес Комлави ДЕНАНЬО

МИКРОФЛОРА ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ

ТОГО

(Специальность 03.00.07 — микробиология)

(Диссертация на русском языке)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени " кандидата биологических наук

МОСКВА —1975

(лЙг/

гг' г

/V /V /V /V

<

7 ГЬЬлМа

Диссертационная работа выполнена на кафедре микробиологии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. А. Тимирязева и в Институте 'микробиологии АН СССР.

Научный руководитель — академик Е. Н. МИШУСТИН.

Официальные оппоненты: профессор доктор биологических наук Д. Г. ЗВЯГИНЦЕВ и кандидат биологических наук И. С. ВОСТРОВ. . . ......

Ведущее предприятие — Почвенный институт им. Докучаева. у.

Автореферат разослан « //£ » . *№<&% , . 1975 г.

Защита диссертации состоится на заседании Совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА « 1975 г. в « /в ~» часов.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (10-й учебный корпус).

Просим Вас принять личное участие в работе указанного Совета или прислать письменный отзыв по данному автореферату по адресу: 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 47, корпус 8. Ученый совет ТСХА.

Отзывы, заверенные печатью, просьба направлять в двух экземплярах.

Ученый секретарь ТСХА

ЮЬ/ИВЛ*' ф- А. ДЕВОЧКИН

ВВЕДЕНИЕ

Почвы тропиков Африки резко отличаются от почв умеренного климата особенностями своего генезиса. На свойства этих почп откладывает отпечаток характер их использования в сельскохозяйственном производстве. В. тропических странах почти повсюду распространены интеныгвные "системы земледелия, при которых основной и трудноразрешимой проблемой , является сохранение и повышение плодородия почвы.

Литературные данные о почвах и земледелий тропической Африки очень бедны (Corbet, 1934, 1935; Grace, 1950; Meikle-john, 1957; Meyer et Lodelout ,1960; Денисов, 1962, 1971; Visser, 1901; Visser a. al., 1969, 1973; Garcia, 1973; Pochon a. al.,1973). Объясняется это тем, что, во-первых, исследовательские работы отмеченного характера немногочисленны, а, во-вторых, тропическое земледелие настолько быстро развивается, что большинство работ следует считать устаревшими.

Формирование почв и.их плодородия немыслимо без участия микроорганизмов. Значение микробиологических 'работ в общем комплексе почвенных исследований определяется той огромной ролью, которую играет деятельность микроорганизмов в почвообразовании-и в почвенных процессах.

В выполненной работе автор стремился изучать 'микрофлору ряда почв республики Того, применяя не только обычно используемые, но и некоторые в последнее время предложенные методы исследования почв.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

Климат республики Того принадлежит к типу экваториально-гвинейского. Для него характерны два сезона дождей, разделенные двумя сезонами засухи. Большой сезон дождей начинается в марте месяце и кончается в июле. В среднем за год выпадает более 1000 мм осадков.

Температура воЬдлха,-меНялгта,рй1учеяие года незначитель-

но. Она колеблется между 24—28°. Максимальные колебания температуры достигают лишь б—9°.

Вдоль рек и в увлажненных местах распространены экваториальные леса. Большие пространства занимают саванны, с травой до 3—4 м высоты. Почвы республики Того весьма разнообразные. Имеются богатые Л!20 ферралитиые почвы. Они занимают большое пространство. Содержащие Fe20s железистые почвы встречаются ъ, основном в районах с хорошо выраженным сухим сезоном. В пригородных .местах г. Лгу встречаются красные брюнифицированные почвы. На юге территории республики самыми распространенными почвами являются слаборазвитые, профиль которых состоит исключительно из примитивных материалов, обогащенных органическими веществами.

Содержание перегноя в отмеченныхлючвах.в верхних горизонтах достигает 6—10%- Значение рН в водной вытяжке равно 6,2—7,8, а солевой — 5,1—6,8.

Лабораторные опыты выполнялись на кафедре микробиологии Московской сельскохозяйственной академии им. К. Л. Тимирязева и в отделе почвенной микробиологи)! АН СССР.

Образцы ночи отбирались в засушливый .период — в феврале месяце (1972) и в увлажненный период — в конце августа (1973). Были исследованы следующие почвы: 1) слаборазвитая почва (целинная и окультуренная); 2) красная бргони-фицированная юочва (целинная и окультуренная); 3) ферра-литная"почва (целинная и окультуренная); 4) железистая почва (целинная и окультуренная). Образцы почв были взяты со следующих глубин: 0—20, 20—40 и 40—60 см.

Микробиологические исследования были выполнены по методике, принятой отделом почвенных микроорганизмов Института микробиологии АН СССР. Идентификация родов и видов микроорганизмов проводилась по определителям Красильнн-кова (1949, 1970) и Бердже (Bergey, 1957). " .

Учет общего количества сапрофитных микроорганизмов проводили на мясо-пептонном агаре (МПА). Смесь равных объемов МПА и сусло-агара (МПА+СА, ,рН = 7,0—7,2) использовалась для количественного и: качественного учета спо-рообразующих аммонифицирующих: бактерий. Крахмало-ам-миачный агар (КАА) применялся для учета численности-мик-роорганизмов, способных к усвоению минерального азота, в том числе актиномицетоп. Наличие азотобактера и Beijerinckia определялось на средах Эшби (рН 7,0) иБекинга (рН=б,0) (Becking, 1959). Изучение анаэробных азотфиксирующих бактерий (Clostridium pasteurianum и Clostridium acetobutylicum) проводилось по методике Емцева (1965). Ряд групп микроор-

ганизмов (Nocardia, Micromonospora и др.) учитывался на нитритном агаре (Теппер, 1963). Аэробные целлюлозоразру-шающие микроорганизмы определялись на агаризованнои среде Гетчиисона и Клейтона, на гелевых пластинках с крем-невокислым натрием, а также методом разведений на среде Имшенецкого и Солнцевой. Нитрифицирующие бактерии выявились методом комочков на гелевых пластинках, пропитанных средой Внноградского и методом предельных разведений.

Количественный учет микроорганизмов прямым методом производился с применением электронного микроскопа (Никитин с соавт., 1970) и в счетных капиллярах Перфильева (метод флюоресцентной микроскопии).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

УЧЕТ РАЗЛИЧНЫХ ГРУПП МИКРООРГАНИЗМОВ-В ПОЧВАХ РЕСПУБЛИКИ ТОГО

1) Аммонифицирующие бактерии (учет на МПА)

Численность и состав аммонифицирующих бактерий четко отражает смену условия жизнедеятельности сапрофитных микроорганизмов н напряженность их деятельности в тропических почвах. . . .

О содержании в почвах республики Того различных грулп бактерий можно судить по данным табл. 1. Общее количество микроорганизмов, учтенных методом посева на МПА в верхних слоях почвы, колеблется в пределах от, 3—5 до нескольких десятков млн. на 1 г сухой почвы. Более богаты аммони-фицирующиви'бактериями красные брюнифицированные, фер-ралитные и железистые почвы. Слаборазвитые почвы имеют самое низкое содержание аммонифицирующих бактерий., Это, по-видимому, связано с уменьшением поступления органического вещества в эти почвы. i.

Из сапрофитных микроорганизмов преобладают неспоро-образующие формы: Pseudomonas fluorescens, Mycobacterium album, Mycobacterium flavum, Micrococcus cinnabareus, Micrococcus aurantiacus. Микобактерии многочисленны и иногда их число доходит до 80% от общего числа микроорганизмов, учитываемых на МПА. Спорообразующие бактерии составляют 10—30% от общего числа бактерий.

В тропических почвах содержание бактерий не остается постоянным в различные периоды года, а закономерно изменяется но сезонам, что тесным образом связано с температурой, влажностью и другими почвенными условиями.

♦ з

Содержание аммонифицирующих бактерий в'почвах Того (анализ на <МПА) в тыс/1 г сухой почвы Глубина 0—20 см

Таблица 1

Почва

Красная брюнифпцированная (целина) ;........

Красная

брюнифицированная

Слаборазвитая (целина) .... Слаборазвитая ' (окультуренная) Ферралитная (целина) .... Ферралитная (окультуренная) Лессивированная. железистая (це-

Лессивированная (окультуренная)

. железистая

Общая численность бактерий Неепорообразую-щие бактерии, % Спорообразую-шие бактерии, % Другие микроорганизмы, %

13420 12410 97,4 44,7 2,1 10,0 0,5 45,3

П3200 67887 99,4 30,7 0,6 5,7 0,0 63,6

ЮНО 3014 93,2 26,6 2,3 72,4 4,5 1,0

7666 42555 48,7 27,7 10,2 41,4 41,1 3-3,9,

5100 27861 43,5 82,8 15,9 11,3 40,6 5-9'

62800 45901 93,4 73,2 3,1 2,7 3,5 24,1

49700 12002 87,2 62,7 4,6 20,4 8,2 16,9,

3220 53822 70,4 63,9 8,6 22,7 21,0 13,4

Примечание. 1 —период засухи (11—1972 г.); 2 —период дождей (VIII—1973 г.).

2) Аммонифицирующие спорообразующие бактерии (учет на МПА + СА)

Некоторые' исследователи (Мишустин, 1947, 1948, 1954, 1958, 1966; Мишустин, Мирзоева, 1950, 1965; Мишустин, Пер-цовская, 1954; Чулаков, 1955; Michoustine, 1964 и др.) считают, что бациллы могут служить хорошим индикатором направленности почвообразовательного процесса. Численность и состав спор ©образующих бактерий находится в прямой связи с состоянием органического вещества в почвах и ходом мобилизационных процессов.

При изучении бактериальной флоры нами также значительное внимание было уделено спороносным бактериям, которые рассматривались как определенная экологическая группировка, характеризующая интенсивность минерализации органического вещества.в почве.

Исследованные почвы республики Того различаются по содержанию спорообразующих бактерий. В слаборазвитых почвах, где органических веществ сравнительно мало, спороносные бактерии немногочисленны (от 0,3 до 1,4 млн. на 1 г сухой почвы), (рис. 1). Более богаты бациллами ферралитные и железистые почвы. В них численность спорообразующих бактерий доходит до 12 млн. на 1 г сухой почвы.

Почти во всех изучаемых почвах. встречаются такие виды бацилл, как Вас. megaterшm, Вас. mycoides, Вас. cereus, Вас. idosus, Вас. mesentericus — Вас. subtilis (рис. 2). Одним из са-♦мых распространенных видов спорообразующих бактерий являются Вас. megaterium и группировка Вас. mesentericus—Вас. subtilis. Во всех почвах Вас. megaterium составляет 30—80% бациллярного населения верхних и нижних горизонтов. Наибольшая численность Вас. megaterium отмечена в ферралит-ных и железистых окультуренных почвах (до 9 млн. на 1 г сухой почвы). Группа Вас. mesentericus—Вас. subtilis наиболее богато представлена в этих же двух почвах, но только в верхних слоях. Вас. mycoides систематически встречаются в незначительном количестве лишь в богатых органическими веществами брюнифицированных почвах.

Окультуривание почв в большинстве случаев способствует увеличению абсолютной численности спорообразующих бактерий. Уменьшение влажности почвы в жаркое время года приводит к заметному уменьшению общего числа спороносных форм бактерий. Это свидетельствует, что далеко не все бациллы находятся в почве в состоянии спор.

3) Азотфиксирующие бактерии

Из свободноживущих и азотфиксирующих микроорганизмов большое внимание до последнего времени привлекают два рода — Azotobacter и Clostridium.

При анализе методом комочков железистых и ферралитных почв на среде Эшби образуются колонии Azotobacter chroococ-cum. Азотобактер в слаборазвитой почве не был обнаружен. Вокруг комочков этой почвы, взятой в период засухи, вырастали слизистые колонии дрожжей рода Torulopsis.

Изучение распространения Beijerinckia в почвах республики Того показало, что этот микроорганизм встречается не во .всех почвах. Он был обнаружен в красных брюнифициро-ванных эточвах. На среде Эшби все комочки почвы давали слизистые обрастания, сформированные Beijerinckia. На среде Бекннга с рН 5,0 Beijerinkia развивались хуже. Весьма часто наряду с Beijerinckia в слизистых колониях обнаруживается Azotobacter agilis. (табл. 2).

Анаэробные бактерии рода Clostridium относятся к одной из чрезвычайно широко распространенных в природе групп микроорганизмов (Емцев, 1974). Как видно," во всех исследуемых почвах республики Того численность , Clostridium pasteurianum довольно высока.

В целинных брюнифицнрованных почвах количество клеток Clostridium pasteurianum достигает 13 млн. на 1 г сухой почвы. Наименьшее -количество маслянокислых бактерий наблюдается в слаборазвитых почвах, имеющих легкий механический состав. Окультуривание почвы резко снижает численность анаэробных маслянокислых бактерий. Это связано с неблагоприятным условием для развития анаэробных микроорганизмов. Максимальное число Clostridium pasteurianum и Clostridium acetobutylicum как на целинных, так и на окультуренных участках отмечается в 'период увлажнения.

4) Актнномицеты

Исследованиями, проведенными рядом микробиологов, установлено, что различные типы почв значительно отличаются между собой как по количеству актиномицетов,.так и по содержанию их отдельных представителей (Мишустин, 1947, 1948, 1953, 1958; Паносян, 1948; Красильников, 1950; Кра-сильннков с сотр., 1953, 1955; Новогрудский, 1956; Чулакова, Теплякова, 1956; Туманян, 1957; Meiklejohn, 1957 и др.). Почвы южной зоны очень богаты актиномицетами. Они являются второй по численности труппой (.микроорганизмов.

При работе с почвами Того было установлено, что они содержат значительное число актиномицетов. Более бедны акти-

G

Учет азотфиксирующих микроорганизмоз 8 почвах Того (глубина 0—20 см)

Азотобактер и Beijeiinckia в /6 обрастания[ комочкоз почзы Clostridium pasteurianum Clostridium acetobutylicum

Почва на среде Эшби на среде Бекинга в тыс/г сухой почвы

I 1 0 I 2 1 2

Красная брюнифицированная (це- 40 100 100 26 115 13878 4 3560 •'

Красная брюнифицированпая 16 100 3 54 111 776 1,4 270

Слаборазвитая (целина) . . . . 0 0 0 0 . 25 224 0,9 21

Слаборазвитая (окультуренная) . 0 0 0 0 ПО 92 14 12

Ферралитная (целина) .... 4' 100 II , <н 25 422 . 4,5 102

Ферралитная (окультуренная) . 44 84 46 . 2 14 114 2,5 45 .

Лессивированная железистая (це- 100 G6 82 82 250 1129 4 267 .

Лессивированная железистая 80 100 100 32 ПО по 2,5 37

номнцетами слаборазвитые почвы, а более богаты—железистые и ферралитные почвы. Количество актиномицетов в железистых окультуренных почвах достигает 44 млн. в 1т сухой почвы, т. е. 20% от числа учитываемых на КАЛ микробов." Относительное содержание актиномицетов к общему числу микроорганизмов, растущих на КАА,'наивысшее в целинных поч-*; вах (рис. 3).

Данные исследований показывают, что групповой состав актиномицетов наиболее разнообразен в железистых почвах и значительно обедняется с переходом к слаборазвитым почвам......*' '' ♦'" *"•"•-;- • ".-."'..

Наиболее распространенными актиномицетами в исследуемых почвах являются Act. nlbus, Act. violaceus, Act. griseus, Act. candidus.

Многие исследователи приводят данные о лучшем развитии актиномицетов в засушливый период времени. Однако,-'по нашим наблюдениям, наивысшее число актиномицетов наблюдается в период дождей, но их относительное содержание к общему числу микроорганизмов, растущих на КАЛ, наивысшее в жаркий период года. Это объясняется тем; что актиномпцеты способны развиваться при более низкой влажности, чем „бактерии (Красильников, 1951).

5) Микроскопические грибы „ 1ь

Микроскопические грибы уступают по численности бактериям и актиномицетам. Метод посева устанавливает на Л г почвы до нескольких десятков тыс. грибов. Большое содержание грибов характерно для окультуренных почв Того. Максимальное количество микроскопических грибов наблюдаетсялв окультуренных железистых почвах (табл. 3), где их численность достигает 200 тыс. на 1 г сухой почвы. Наименьшее количество грибов было обнаружено в целинных брюннфицн-рованных почвах (1С тыс. на 1.г сухой почвы).

Микофлора почв республики Того очень разнообразна. Здесь, помимо рода.РешсПНшп, обычно встречаются представители родов Aspergillus и Fusarium, что характерно для южных почв, равно как и бедность этих почв грибами рода Mucor. В исследованных почвах, особенно в верхних их горизонтах, часто встречаются грибы рода Chaetomium, распространенные в почвах, относительно богатыхевежнм органическим веществом (Мишустин, 1961, 1966).

Установлено, что из рода Pénicillium часто встречаются: Pen. funiculisum, Pen. lilacium, Pen. purpurogenum, Pen. stekii. Род Aspergillus представлен--Asperg. niger, Asperg, flavus, Asperg. ochraceus, Asperg. auricomus, Asperg. terreus. Asperg.

Содержание микроскопических грибоз

(учет на сусло-агаре в тыс/г сухой почзы, глубина 0—20 см)

Почва Общее число Pénicillium, % Aspergillus, с Fusarium, % Другие | грибы,

■/0

1 2 1 2 1 .2 .1 2 1 2

Красная брюнифицированная (целина) 16 16,2 13,1! 33,0 20,3 . 23,8 1 5,3 14,3 61,3 23,9

Красная брюнифицированная (окультуренная) ,.....' . Слаборазвитая (целина) .... Слаборазвитая (целина) . . . . Ферралитиая (целина) .... Ферралитная (окультуренная) . Лессивированная железистая (целина) ........... 21,2 11,3 14,6 19,0 , 55,0 81,1 122,3 123,0 210,8 82,'4 '58,9 12.5 14.6 27,6 23,0 26,3;. 78,2 23,0 16,7 83,4 61.3 15.4 24.5. 5,9 44.1 20,7 15.2 5.2 7.3 30,8 58.3 8,3 14.4 0 24,5 20,0 17,6 6,7 15.2 26.3 3,6 30,8 16.7 0 7,1 30.8 1,1 61,6 23,7 45,0 46,6 42,2 10,9 15,4 8,3 8,3 17,2 53,8 49,9.

Лессивированная железистая (окультуренная) •"!..... 10,0 159,0 30,0 0 1,0 92,3 20,0 7,7 49,0 0

flavipus. Trichoderma представлен преимущественно Tricho-derma harzianum. _ ;v

Максимальная численность сапрофитных грибов в почвах отмечается в период увлажнения. Развитие микроскопических грибов в засушливом сезоне значительно уменьшается.

6) Олиготрофные микроорганизмы

На бедной питательной среде развивается ряд интересных микроорганизмов, которые не учитываются на обычных питательных средах (Теппер, 1963; 1969; Теппер, Майорова, 1974).

В основном наблюдалось развитие микобактерий, Nocardia и Micromonospora, а также актдномицетов. ?

Данные о численности и качественном составе микроорганизмов, выявляемых на бедных средах, показывают, что представители этой группы очень разнообразны (табл.4). -

В исследованных нами почвах "довольно широко распространены микроорганизмы родов Micromonospora и Nocardia. Много встречается зародышей Nocardia mucosum и Nocardia citreus. Micromonospora представлена значительно беднее; чём Nocardia. " ,: •-

7) Целлюлозордзрушающие микроорганизмы

Определение целлюлозоразрушающих микроорганизмов позволило выявить численность н состав этой труппы микробов в различных почленных типах республики Того.

Разложение целлюлозы вызывается различными организмами: бактериями, мшссобактериями, грибами и актиномице-тами. Отдельные группы этих микроорганизмов в зависимости от свойств почвы принимают большее или меньшее участие в процессе распада клетчатки.

Методом предельных разведений (таблица 5) установлено, что наиболее интенсивное разложение клетчатки происходит в период дождей, при достаточной увлажненности, при умеренной температуре. Наиболее богаты целлюлозоразрушаю-щимн микроорганизмами целинные брюнифицированные почвы, где имеется более 3 млн. клеток микробов, разлагающих клетчатку на 1 г сухой почвы.

Результаты анализов разложения целлюлозы методом обрастания почвенных комочков и методом посева на среду Гет-чннсона, по Пушкинской приведены в таблице 5. Полученные данные позволяют заключить, что разложение клетчатки в почвах совершается бактериями, представленными главным образом родами Cellvibrio, Cytophaga, Sorangium и Polyan-gium. ю

Учет родов КосавИа и М1еготопс«рога на бедной питательной среде. (Общее число в тыс/г сухой почзи, глубина 0—20 см)

Почва Общее число микроорганизмов КосапНа, % М1сготопо$рога, Другие, %

1 2 1 2 I 2 ' 1 2

Красная брюиифицированная (це- 12108 10209 1.3 2,7 4,5 0 93,7 97,3

Красная брюиифицированная 5422 ' С6356 2,7 2,3 0 0 97,3 97,7

Слаборазвитая (целина) . . . . 986 10333. 0 10,0 0 1.4 100,0 88,6

Слаборазвитая (окультуренная) . 12600 • 6531 14,9 0,8 1,1 0,4 84,0 98,8

7776 84939 18,5 2,2 1,9 0,3 79,6 97,3

Фералитная (окультуренная) . . 22750 85512 12,9 1.2 0,003 0 87,1 98,8

Лессивированная железистая (целина) 27755 24877 1,6 13,9 2.0 0,5 0 97,9 98,0

Лессивированная железистая 11376 48930 2.4 0,6 0 85,5 97,6

'Таблица 5' Учет целлюлозоразрушающих микроорганизмов в почвах Того (глубина О—20 см)

Учет на Учет на

жидкой агаровой

% обраста- элективной среде Гет- •

ния комоч- среде чинсопа

Почва ков почвы (в тыс/г (в тыс/г

сухой . сухой

почвы) поч вы)

• fi:"."' 2 1 2 Г 2

Красная брюипфнцированная (не-

; лина) ......., . ; 100 100 11 3390 131 521

Красная •. брюипфнцированная 057

(окультуренная) . 100 100 11. " 28 330

Слаборазвитая (целина) ••• •. . - : 8 0 100 . -2 30 1121 "723

Слаборазвитая (окультуренная)_ ;85 80 4,5 . - 31 144 1055

Ферралнтная (целина) . . . 100 100 11 . 45 414 И14

Фёрралитная (окультуренная) 100 100 11 1140 103 583

Лессивировапная железистая (це-

лина) .... •_;_• :._.' J 00 100 2,5 18 130 1078'

Лессивировапная • железистая 214

(окультуренная) 100 100 370 00

Пр имеч а н не. 1—период засухи (II —1972 г.) ; 2 — период

дождей (VIII—1973 г.).

'•- Активное участие в'разложении клетчатки принимают и грибы из родов, Pénicillium, Fusarium, Dematium и Stachy-botrys, а также актиномнцеты, имеющие чаще всего розовую окраску. '".':'* «"

8) Нитрифицирующие бактерии

Нитрифицирующие микроорганизмы энергично развиваются, как известно, в почвах, с высокоразвитыми минерализа-ционными процессами (Мишустин, 1954; Мазилкин, 1956; Ру-нов, Валева, 1962; Visser a. Middleton, 19б9 и др.). -.- Высокая активность нитрификационного процесса в тропических почвах свидетельствует о глубокой минерализации органического вещества в данных условиях,

' ' Активный рост нитрифйкоторов на, гелевых пластинах с аммонийнофосфорномагнезиальной солью \ (образование хц-

Таблица S

Число клеток микроорганизмов в почвах, учтенное разными методами (в 1 г аба'сухой почвы) .'

Почва Электронный микроскоп Счетные капилляры Агарнзованная стерильная почва МПА

И-7 2Л|! V I Н 73 г.- Н-72 г. VIII— . 73 г. Н-72 г. VIII- 73 г. Н-72 г. "УШ—73 г.

" _ ' 0,44.10" 11,5.10' 4,0-103 — 0,59-105

'Сильноподзолистая....... 0,42 -10? ; - 0,15.10" 22,10-103 /' —. 0,19- Ю6

Дерново-подзолистая . '. - ч г . ...— ' 51о,о-ю9 ■■ - 21,0- 10е — ;' 76,4-103 1,4-106. :

Черноземная (5,97% гумуса) '. . ; — 15,6 .,10* ■■■■ - 9,63- 10", : — , 23,0.10"; ■ —. '. 24,1 - 10е

Черноземная (1,62% гумуса) '. , — ' 13,01 • 10! 6,35-10" 18,0-Ю5 • — - 35,5 •№

Красная брюиифицированная (целина) . . .". .,..'..'. 22,3- 109 63,4 • 10' 34,8 • 10" 46,2.10" 11,8-107 13,3- Ю7 13,4-10е 12,4.10е

Красная брюиифицированная (окультуренная) ...... 20,03-10э 38,7-109 57,7. 10* 41,8-Ю3 15,6. Ю' 27,2-107 11,3-107 67,28- 10е

1,59- 1(Р 7,67-109 27,1.10" 175- 10" 3,36-107 9,20- Ц 10,4 • 105 " 3,01-10е'

Ферралитная (окультуренная) . 3,25.109 21,5- 109 8,9-Ю8 17,5-103 23,8 • 107 21,8-107 62,6-105 45,9- 10е

Лессивировапная .железистая (це-• лина) . :.......... 24,5-109 53,10-10? 90,0-103 41,4 • 10" 23,4-107 12,5- 107 49,7.70е 53,8-105

почве (150—272 млн. на 1 г сухой почвы). Красная брюнифи-цированная целинная и слаборазвитая целинная почвы имеют меньшее количество микроорганизмов, способных развиваться на бедной среде (от 30 до 130 млн. клеток на 1 г сухой почвы).

Количественный учет клеток микроорганизмов в почвенной суспензии прямым способом в счетных капиллярах Перфильева (Перфильев, Габе, 1961) приведен в таблице 6. Наибольшее количество микроорганизмов содержится в красной брю-нифицированной и в железистой почвах (до 9 миллиардов на 1 г сухой почвы).

При учете численности микроорганизмов с применением электронного микроскопа (Никитин и др., 1970) мы обнаруживаем несколько десятков миллиардов клеток на 1 г сухой почвы.

Полученный нами материал позволяет заключить, что различия а мнкронаселеннн различных почв хорошо заметны при применении всех методов, но наиболее четко они выявляются при учете микробов в электронном микроскопе. При учете на агаризованной почве и на МПА мы имеем возможность учесть только от 0,001 до 1% клеток микроорганизмов, обнаруженных при применении электронной микроскопии.

Соотношения между числом микроорганизмов, обнаруживаемых на разных по питательности средах, выраженные в процентах или в виде цифровых коэффициентов, позволяют обнаружить различия структуры микробных ценозов разных почв. Одним из подобных показателей является «коэффициент учитываемостн». Он может быть вычислен для ряда показателей. Например, мы вычислили соотношение между числом микроорганизмов, учтенных в электронном микроскопе (ЭМ), отнесенное к числу микроорганизмов, учтенных на почвенном

агаре (ПА). Он вычисляется по формуле п'д -. Другой использованный вариант показывает соотношение между числом микроорганизмов, учтенных в счетных капиллярах (СК) и

* * " СК

.на ПА. Он .может быть вычислен по формуле ... . Таким же способом могут Лбыть найдены коэффициенты и для других сред. Чем большим числом характеризуется этот коэффициент, тем больше содержится в данной почве микроорганизмов, не обнаруживаемых на средах микрофлоры. Как видно из таблицы 7, наименьшей степенью учитываемостн микронаселення характеризуются северные почвы по сравнению с тропическими. Это может быть объяснено тем, что в более северных почвах богаче представлена микрофлора, не учитываемая на питательных средах.

Показатель, отражающий процент микроорганизмов, растущих на почвенном агаре (ПА), по отношению к числу микро-

15

Таблица 7'

Коэффициенты зколого-трофических грулп микроорганизмов в разных типах почв

Коэффициенты учитываемое»! Коэффициенты

" ..'. . Тип почвы по учету тронном скопе в элек-микро-ЭМ ПА по.учету в ка-СК пиллярах гтд"- олнготро фности к -100 , сапрофитности БС ПА • ,0° ,

11-72 г. VI И-" 73 г. 11-72 г. VIII— '.73 г... Н-72 г. VIII— 73 г. И-72 г. УШ—73 г!

: • Ту ндровая ''.•>.; г1 ' . , . . '.• "* —1 1 110000; ,287000: 6 — 14700

Сильноподзолистая . .-.'.• • 19000 Гф 1 : 680:; И — • 360

Дерново-подзолистая „ . , ММ 2610 • .— 270. 510-' — 18 '

Черноземная • (5,97%,.гумуса) — 6800 "т~ 417 — : 9 — 1040

'• Черноземная (1,62% .гумуса) — . 7200' — • 350 • '•:; 5 1 ; -1869

Красная брюнифниированная лина) ..„„.„„'. (це- 118 175 ' 28 _ 33 "992 / 1072 ю : • 9,3- •

Красная брюнифшшровашшя. 127 141 . 36; 14 241 . 404 • 41,5 ' 24,7 •'

Слаборазвитая (целина) ." -. ,46 .82 25 0,9 932 3056 10,7 3,3

Ферралитная (окультуренная) ;12 . " 97 ,1 3 • •' ; 7 318' ;-"475 23,7 -- 21';,

Лесснвнрованная железистая лина) . •. . • . . . "*. ,. . (це- • '85': 423 !. 30 ;"32 ' ''251 232' '. 39,7 43":

бов, растущих на богатых средах (БС), может служить «коэффициентом олиготрофности микрофлоры». Он вычисляется по

формуле в'с . Показатель, отражающий обратное соотноше-

ние-тут—100, может быть назван «коэффициентом сапрофит -

ностн». Как видно из таблицы 7, наиболее высоким показателем олиготрофности (т. е. высоким содержанием микрофлоры, способной активно существовать в голодных и почвенных средах) и соответственно наименьшим показателем сапрофит-ности (обогащенностыо микрофлорой, слабоактивной в почве) характеризуются дерново-подзолистая и тропические почвы.

Неоднократно делались попытки вычислить биомассу микроорганизмов в почве (Strugger, 1948; Красильников, 1958; Звягинцев, 1969; Millar a. al., 1970; Parkinson a. ah, 1971).

На основании данных о количестве микроорганизмов, обнаруженных с применением электронного микроскопа, мы произвели расчеты микробных клеток в 30-сантнметровом слое почвы на 1 га, был вычислен также суммарный вес сырой и сухой биомассы микробов и содержание в ней углерода и азота.

Общее количество микроорганизмов и их биомаса в исследованных почвах в общем увеличивается от севера к югу (таблица 8).

Однако имеются нарушения этой закономерности, так как на богатство почв микроорганизмами влияет не только ее тип, но и степень развитости почвенного процесса и окультурен-ность почвы. Так, например, слаборазвитые почвы юга относительно бедны микроорганизмами. Биомасса микроорганизмов почвы, как видно; сильно варьирует (от 0,6 т/га до 90 т/га), сухая масса не превышает 0,2% от веса почвы.

Интересным вариантом метода прямого микроскопирова-пия почвы Виноградского является электронно-микроскопическое изучение почвенных суспензий, дающее возможность познакомиться с теми микроорганизмами, размеры которых находятся за пределами разрешающей способности светового микроскопа.

Пользуясь этим приемом (Никитин и Стефанов, 1963; Никитин, 1964; Никитин н др., 1966; Nikitine, 1973; Арнстовская, 1965) обнаружили в почвах большое количество новых весьма оригинальных в морфологическом отношении представителей почвенной микрофлоры. ; .

В результате проведенных исследований было накоплено большое количество фотоснимков различных микроорганизмов— банальных и редких форм, встречающихся в почвах. Все многообразие обнаруженных микроорганизмов можно объединить в три большие группы: бактерии, простейшие и водорос-лелодобные..

Количество клеток микроорганизмов и расчетное содержание биомассы, ее сухого остатка, углерода и азота в 30 см слое почвы на I га

(по данным учета в электронном микроскопе)

Таблица

Тип почвы

Количество клеток

11-72 г.

VIII— 73 г.

Вес сырой биомассы микроорганизмов, т

Н-72 г.

VIII-

73 т.

Вес сухого остатка биомассы, т

И-72 г.

VIII—

73 г.

Содержание Содержание углерода азота в

в биомассе, т .

11 - УЛ1-

72 г. 73 г.

биомассе, кг

Тундровая '.":-. -.'.•'- ... • .-.•:'•

Сильноподзолистая,....."-.' .

Дерново подзолистая . . . .;.

Черноземная-(5,97% гумуса) : .

Черноземная (1,62% гумуса) : .

Красная брюнифицированная (целина) . . . . .-.•'. . . . '. 16,6

33; 10< - о.-66

31,5- Ю" I 0,63

15- 1019 30,0.

11,7-1019 23,4

9,16-1019 19,5

1019 47,55 • 10" 33,25 99,85

6,65

Красная

брюнифицированная

,0,132 у 0,126 .6.0.

4,68 ' 3,9

19,97

0,066

0,063

3,0

2,34

1,96

3,32 9,98

(окультуренная) . . . . . 15- ЮЭ 29,02-10" 30,0 60,94 6,0 12,19 3,0 6,10

Слаборазвитая (целина) . .'.:. 1,18-Ю19 5,75-10 2,37 12,08 0,474 2,42 0,237 1,21

Ферралитная (окультуренная)- 2,51 • 10» 16,12-10" 5,08 33,85 1,02 . 6,77 0,51 3,38

Лессивировапная железистая . 18,4 • 1019 59,75-10'" 36,75 83,47 7,35 16,69 3,67 8,31

В тропических почвах обнаруживается довольно много стебельковых бактерий рода Caulobacter н из рода Pedomicro-Ышп, а также почкующиеся бактерии из родов Prostliecomicro-bium и Ancalomicrobium.

;i ВЫВОДЫ

Л. Исследование почв республики Того, формирующихся в условиях тропического климата, позволяет заключить, что они богаты микроорганизмами. Им характерен ряд признаков, свойственных почвам южной зоны. Наиболее благоприятные почвенные условия для микроорганизмов существуют п красных брюнифицированных почвах, в ферралитных и железистых почвах. Во всех почвах максимальное количество микроорганизмов отмечается во влажный период. В более глубоких слоях почвы численность микроорганизмов существенно снижается. ,.

. 2. Наиболее обширную группу в микробном населении почв республики Того составляют неспорообразующие бактерии из родов Mycobacterium и Pseudomonas.

.. Среди сапрофитных, спорообразующих микроорганизмоп в большом количестве встречается Вас. tnegaterium и группировка Вас. mesentericus — Вас. subtilis, что характерно для южных почв с интенсивным минерализационным процессом. В исследованных почвах весьма редуцирована численность Вас. idosus и Вас. cereus.

В некоторых почвах Того встречается Вас. mycoides. Здесь имеется большое разнообразие вариантов Вас. mycoides. Нап-более богато представлен складчатый вариант с кольчатой структурой.

3. Как окультуренные, так и целинные почвы Того богаты Azotobacter chroococcum и представителями рода Beijerinckia. В этих почвах имеются также анаэробные фиксаторы азота, более богато представленные в верхних слоях почвы. Здесь устанавливалось наличие как Clostridium pasteurianum, так и -Clostridium acetobutylicum. Второй вид более малочислен.

4. Почвам республики Того присуще высокое содержание • актиномицетов. Количество их меняется в зависимости от состояния » типа почвы, а также окультуренносп/. Особенно богаты актиномицетомажелезистые и ферралитные почвы.

В исследованных почвах довольно широко распространены микроорганизмы родов Nocardia и Micromonospora.

5. Содержание микроскопических грибов в почвах республики Того различно. Максимальное количество микроскопических грибов наблюдается в окультуренных железистых почвах. Их численность здесь достигает 200 тыс/г почвы. Наиболее распространенными грибами оказались виды из родов Pernio

allium, Aspergillus и Fusarium. <B значительно меньшемГколи-честве встречаются Trichoderma. и Mucotv"-,..

' 6. ЦелллтозоЩШу'ющие микроорганизмы имеются во всех типах «республики Того. В составе бактерий, разрушающих клетчатку, преобладают миксобактернн из родов Polyan--gium и Sorangium. Из семейства Promyxobacteriaceae встречаются представители рода Cytophaga, Среди грибов, разрушающих целлюлозу, наблюдалось развитие, представителей рода Dematium, Chaetomium и Stachybotrys. Образуются также актиномицеты, разрушающие клетчатку. ;;..:. •'..,

7. Нитрифицирующие «бактерии имеются во всех почвах республики Того. Нитрифпкаторами особенно богаты красные ♦ брюнифированные и железистые почвы. В слаборазвитых почвах содержание их 'относительно невысокое. Наибольшее ко-' личество тарификаторов наблюдается в период дождей. ;

8. С помощью электронного: микроскопа учитывается значительно большее количество, микроорганизмов, чем методом посева. Несколько меньшие показатели по сравнению с данными электронно-микроскопического учета получаются,;.при использовании капилляров Перфильева. Использование для анализов и« орЛШизованных почвах и голодного агара'дает показатели, близкие к полученным при использовании богатых

сред.

9. Соотношения между-числами микроорганизмов, обнаруживаемых различными методами, выраженные, в процентах или в виде'цифровых коэффициентов, позволяют обнаружить различия экологической структуры микронасбления_ разных

Коэффициенты учитываемое™ и коэффициенты сапрофит-ностн закономерно уменьшаются с севера на юг, а коэффн-: цненты олиготрофностис юга на север.- -

- По материалам диссертации опубликованы следующие работы: ;

1. Микробиологическая характеристика почв республики Того. Известия АН СССР. Сер. биол., вып. 2, М., 1973.

2. Варианты Вас. шу^ёе", свойственные почвам респуб- -лики Того (Африка). Микробиология, -т. 42, №4, М., 1973 (в соавторстве), • ; .

3. Биомасса и эколого-трофические группы микроорганизмов в разных типах почв (в печати), (в соавторстве). ;... ч--'

Объем VU н. л.

Тираж 150 "

• Заказ ПО.

Типография Московской с.-х. академии "им. - К* А.'-Тимирязева ' 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44