Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

МИКРОФЛОРА ПОЧВ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ ПРИМОРЬЯ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "МИКРОФЛОРА ПОЧВ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ ПРИМОРЬЯ"

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕВИНА АКАДЕМИЯ СЕШ^ЙОКОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имениВ.И.ЛВНИНА -чят^а:

вшюшшй шучно-иссждшатхльсяий иштитут

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ

На правах рукописи

ЩАПОВА лпднида Никифордена ' л V

микрофлора ПОЧВ РИСОВЫЕ ДОЛЕЙ ПРИМОРЬЯ Специальность 03.00.0? - Микробиология

Диссертация написана не русском языке

а »'ю р в ф в,р а т

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологически: наук

Ленинград 1972

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫ! НАУК тени В. И. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ЩУЧНО-ИССЛЕДШАТЕЛЬС КИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ

На правах рукописи

ЩАПОВА Лвдннла Никифоровна

МИКРОФЛОРА ПОЧВ РИССВЫЕ ПОЛЕЙ ПРМОЕЬЯ Специальность 03.00.07 - Микробиология

Диссертация написана на русском языке

Автореферат

диссертации иа соискание учёной степени кандидата биологических наук

^ -. .,—...—-—I ... , .,

. ,1V,. |-,1г*г; Сг^ьгвз.I

Ленинград 1972

. Работа выполнена в Еиолого-лочвеииом институте ДВНЦ АН СССР.- -

Научный руководитель - доктор биологических наук Т.В.АРИСТОВСт.

Офнциальше оппоненты:

Доктор биологических наук Ы.С.лойцянская

Кандидат биологических наук л.ф.Васпк

Диссертация направлена на отзыв на кафедру биологии почв биолого-почвеиного факультета Московского Государственного университета им.м.в.Ломоносова..

Автореферат разослан 1972 г.

Защита диссертации состоится ■' фглс-о^^

1972 г.. на заседании'Ученого Совета Всесоюзного я,-и. Института сельскохозяйственной.микробиология.

' Ьтаывн в двух экземплярах просим направлять по адресу; Ленинград, Герцена 42.,В Н И'и'С X М, Ученому секретарю. : .

С диссертацией можно Ознакомиться в библиотеке В Н И И С X И. . ..

Ученый секретарь (¿ЛлЛЛ^х^'' /ю.С.Оследкин/

Приморский край является одним из наиболее северных районов рисосеяния г мире. Благоприятные природные условия - наличие плодородных неиспользуемых,земель.и обилие поливной воды делают этот район одним из перспективных для возделывания риса*

Освоение большее территория под орошаемое земледелие требует всестороннего изучения.динамики почвенных процессов, в том числе и процессов, обусловленных жизнедеятельностью иикроорганиэмов. Особое-авачение приобретает изучение состава и биохимической,активности микрофлоры при длительном затоплении почвы.

■ .Первые*сведения о микрофлоре.почв рисовых полей в Советском Союзе появились в связи с исследованиями Ы.Н.Кононовой (1927-1932), проводившимися в условиях Узбекистана. Было установлено наличие аэробных и-анаэробвых микроорганизмов в регулярно затопляемых почвах и дана общая характеристика микрофлоры последних.

В дальнейшем почвы, используемые под рис в Узбекистане, изучала О.Г.Елкина (1938, 1949, 1951), которая показала, что жизнедеятельность бактерий в почве рисовых полей на всем протяжении вегетационного периода протекает чрезвычайно бурно с последовательной сменой восстановительных и окислительных процессов.

А.В.Сорокина (1940, 1946) проводила аналогичные исследования на яубани.

В настоящее время интерес исследователей к изучению микрофлоры почв, находящихся под посевами риса, возрос. Некоторые авторы (Востров, 1967, 1969; ^и-лиК , 1969; Капустин, Востров, Петрова, 1970) связывают изучение микроорганизмов этих почв с решение» проблемы вовывения почвенного плодородия путем регулирования биологических процессов.

Ряд исследователей отмечает преобладание аэробных и Факультативно анаэробных микроорганизмов в составе микро-

флора почв рисовых,полей,( Та А а.1 , 1962;

чуланов,,1957;.Востров, 1970),

... И.С.Востров (1967, 1969, 1970) обнаружил значительную гетерогенной» пахотного слоя по вертикали и наличие наиболее активных микробиологических процессов в слое 0-5, 0-8 си,

"'Во многих работах приводится характеристика группового состава микрофлоры рассматриваемых почв {¿¿ало , 1931; Елкина, 1939; Сорокина, 1940; Семенова, 1960, 1963;

¿зкСяа-^А а..ТоуосСа , , 1967), а

также результаты изучения ризосфорвой микрофлоры риса (Цень-Цзы-ин, 1959; Семенова, 1960, 1963; ЛСо-к.точ-гС,

Лглк1т* 1970). ,

Было показано, что существенное влияние на ризосфер-ную микрофлору, риса,и микрофлору почвы оказывает внесение в почву различных видов удобрении (Иатальин: 1939; Сорокина, 1946;, Чень-Цзы-ин, 1959; Шевде, 1964; 7аАа. » 1967;

ОСо€а^азк1 ,, 1967; Де<5р1вна, 1968, 1969).

Затопление водов резко меняет физико-химический-, режим почвы и оказывает сильное влияние на направление;микробиологических. процессов в ней. В почвах под рисом создаются условия« благоприятные для развития некоторых процессов, отсутствующих или слабовыраженных в суходольных почвах. Б частности, эти условия стимулируют развитие микроорганизмов, способных использовать вместо свободного кислорода связанный'кислород различных форм окисленных соединений: •У Од-,. 4 о4" а также окисное железо и марганец.

Работами японских исследователей, (¿Катила,Та£а.1, :1963; ТаАаг, Жаггиьъа^ , 1Э№\Ло1спги,ш, 1962 и1964,;1965, 1966) показано, что в почвах рисовых полей:Японии интенсивно протекает процесс восстановления окнсшх Форм железа,^которые ,ис пользуются микроорганизмами ^ анаэробной обстановке вместо.'свободного-киелорода.

Поимеювшмся данным, в восстановлении трехвалентного железа в почвах может принимать участие довольно разнообразная микрофлора {ОНои/', 1968; Трошанов, 1964, 1968; Да-

раган, 1967),-хотя ранее считалось ( ¿з , 1947

и др.), что к этому способны лииь немногие виды.

Микроорганизмы, участвущиев процессах восстановления железа* как известно, не представляют собой особой специфической физиологической гдоппы, аналогичной, например, группе сульфатредуаторов или других специализированных бактерий. Однако для удобства изложения г дальнейшем мы условно будем их называть железоредуцирущиии микроорганизмами. 1■ ■

Почвы рисовых полей Приморья; являясь почвами гумид-ной зоны, по своим генетическим свойствам резко отличаются от почв, используемых под рисв других 'районах СССР (Средняя Азия, Кубань), в частности, даже в своей исходном состоянии они характеризуются необычайно интенсивным превращением элементов с переменной валентность» , Лл ), что накладывает определенный отпечаток на морфологию почвенного профиля. -

Учитывая это обстоятельство, мояно полагать, что исследование круговорота железа и марганца в этих почвах представляет большой интерес.-''

Затопление почвы водой должно приводить к нарушению существующего равновесия между йроцессами окисленшги восстановления этих элементов. В результате; подвижность железа должна сильно увеличиться, что может привести к накоплению его в нежелательной и вредной для растений концентрации. ; < ■ -

В условиях Приморского края до сих лор в микробиологическом отношении изучались только почвы нормального увлажнения. Микробиологические же процессы в почвах рисовых полей данной территории остаются совершенно неизученными.

' Принимая этот факт во внимание и учитывая своеобразие условий существования микроорганизмов в за топляемых почвах, мы поставили себе задачу дать общую характеристику микрофлоры!и■осветить наиболее специфические черты микробиологии почв, занятых посевами риса на территории Приморья. - ■ ....■■."-..

РВДИТЦ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились с 1968 по 1970 год на. территории. опытного пола Дальневосточной рисовой опытной станции, расположенной близ устья реки Сантахезы на восточном берегу озера Ханки.

Объектами исследования служили луговые оподзоленно-глеавые почвы, которые составляв! в Приморье наибольшую площадь на массивах, используемых под рисовые поля, и торфянисто-перегнойно-глеевые почвы, составляющие небольшой процент посевных площадей риса.

Для выяснения вопроса о характерных особенностях микробиологии данных почв, а также о влиянии длительности использования их под рис на состав и свойства их микроФлоры, изучались участки, находившиеся под посевами риса в течение разного времени. Для получения сравнительных данных работы проводились такте на аналогичных целинных участках. Изучении подвергались следующие почвы: ;

. I. Торфянисто-перегнойно-глеевая почва, целина;

2. Торфяноето-перегяойно-глеевая, старопахотный участок под рисом;

3. Луговая оподзоленно-глеевая почва, целина;

4* Дуговая оподзоленно-глеевая, освоенная с 1927 года под посевы риса в системе севооборота, поле под культурой риса; .

5. Дуговая оподзоленно-глеевая почва второго года освоения, поле под рисом;

6* Дуговая оподзоленно-глеевая почва с 1927 года под монокультурой риса.

Отбор почвенных образцов для микробиологического анализа проводила по генетическим горизонтам о совладением стерильности, ежемесячно с ивняпо.октябрь.

, В.каждом.почвенном образце определяли общую численность бактерий на Ш1А. В некоторых образцах.(1969 г.) общий учет численности бактерия:проводили также на агаризо-

ванной почвенной вытяжке и прямым методой Винограде кого в модификации Шульгиной. Количество сп ор ообразувдих бактерий учитывали на МПА, грибов - на подкисленном'еусле, ак-ткномицетов -^на КАА. Декитрификаторы определяли на среде Гильтая, азотобактер и олигонитрофилы - на среде Эвби, ни тройка торы - на жидкой среде Виноградского для нйтри-фикаторов, CCoitzLciiumpa.sie.u,%L- на элективной среде Виноградского, активность разложения клетчатки определяли методом Христе нее на.

Учитывая особенности физико-химического режима почв рисовых полей, обусловливающих'специфику микробиологических процессов в этих почвах, а также генетические особенности изучавшихся почв, кроме того проводили учет'Числен-ности микроорганизмов, участвующих в превращениях железа' и серы, '.

Количественное определение бактерий, способных редуцировать' окисное железо, проводили на среде Бромфильда "А" с железо-марганцевой рудой вместо Ре (ОН)д;

Специфические микроорганизмы, разлагающие железоорга-ническив соединения почвенного'гумуса, выявляли'на'агари-зованной среде, содержащей органо-минеральные комплексы гумусовых вещество полуторными окислами (Аристовская, 1965); гетеротрофные бактерии, разлагающие визконолекуляр-ные железоорганические соединения - на среде Виноградского с лимонно-анмиачньш железом; •£fd£Ciortz£ô<x, - на среде Вольфа и кучера ( Xi^ta ; ttfotff , 195?; Ufofffi , 1958), сульфатредуцирующие бактерии учитывали вд среде Ван-Дельдева. ^ '' \ '"'"

При определении общего количества'аэробных бактерий, развмащихся на'агаризованной1 почвенной;вытяжке^* посев производили в чашки Петри, а при опредаленияНисленности анаэробной микрофлоры, посев осуществляли в высокие" трубки с той же ,'средоа;' поверхность - которой<!послег посева" заливали стерильный вазелиновым маслом^'1 -

Изучение микробных пейзажей указанных'-il бчв проводи-' лось методом капиллярной микроскопии Б.В.Перфильева и Д.Р.Габе (1961). Перед помещением капиллярных педоскопов

в почву на их ¿тонки наносили тонкий слой агаризованной среда; содержащей органоминеральный гель1умусовыг веществ (Аристовсвая, 1965). • -ЧЧ^т Ч- ;ЧЧ:Л;

На некоторых'участках проводили ежедневный учет численности микроорганизмов прямым методом Виноградского в модификации Щульгиной ;{192?) с предварительной десорбцией бактериальных ' клеток путемрастиракия навески почвы по методу^Звягинцева"(1966) дат опредевдния'скорости возобновления численности'бактерий и общей месячной''продукции их клеток в изучавгахся почвах. Одновременно1 с подсчетом бак-териальяых'влаток определяли их'размеры"для последующего вычисления их биомассы. , : ■ .ч

Результаты1количественного подсчета микроорганизмов обрабатывались статистически. ■

: . : РЕШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МИКРОФЛОРЫ ПОЧВ* РИСОВЫХ, ПОЛЕЙ ПРИМОРЬЯ

Результаты'проведенного намиколичёственногоучета ■ грибов, бактерийи;актиномицетоВ1 методом досевая оказали, что' все изучавшиеся почвы'содержат'большое'количество микроорганизмов','исчиезмемое десятками миллионов клеток на' • I г почвы, а в отдельных' случаях 'превншащее сто иилзио—-нов клеток'(табл. I).' '•"•■•" *

' Общим' для "всех почвенных" профилей являете я ва «большая оссеме'ненность! микроорганизмами верхнигаккумулятив-ных горизонтов. С глубиной наблцдается резкое уменьшение "численности1 всех1 и'зучавшихс я представителей микрофлоры.

™^ 1'ргаиболее''могочисленвой группой микроорганизмов во" всех почвах являются оавтериина: доли которых приходится 99, сей! микрофлоры^ 'Актиномице ты и грибы" с ос тавияют 1 ничтожную;'ёв;частв1Чо,1>6),^: ^'■""■■•'^пч-. ■ г'■

'-■ в изучавшихся'почвах' бакт9рииу'раэвиващнеся:вакрах-мало-вимаачяом "агаре'уболее многочисленны; чем бактерии;' растущйе'на мясо^ептоююм агаре; Г'--^;, ч^ч.

Наиболее широкое- отношение' чясдеяностиминроорганиз-

мов; развиМ1Щмхсй:ва КАА'и ИЛд;'1 обнаружено'в'верхних: го-

ЧЧ'-^ о.; .хгжыч;.! ; м: <1 ■

ризонтах луговых оподзоленно-глеевых окультуренных почв (4,58; 5,16), что свидетельствует о более'интенсивно, про--текатеих здесь ыинералиэадаонша процессах. Для .торфянис-то-перегноЯно-глеевых почв это отношение-&до значительно У=е (2, II; 2,51). "... . Г^:---'-' - ч

Результаты.анализов, проведенные в.разное.врёга.сезо--» на, показали чрезвычайную неустойчивость численности мик- , роорганизмов. в изучавяихся почвах, что должно нвднться отражением непостоянства условий их обитания.,, : :

, Представленные в таблице ¿ .коэффициенты вариации показываю,.что содержание микроорганизмов в изучавшихся почвах колеблется в очень широких пределах. Особенно висо-кой,неустойчивостью отличается(Численность бактерий, развивающихся да ИПА. [.. ! ;■ . ли-:-.,;;, .

Численность актнномнцетов подвержена мвпее резким колебаниям. : Коэффициент ее вариации.во всех почвах редко превышал 100%.

Наибольюй стабильность» содержания в изучавшихся почвах характеризуются грибы, о.чем^свидетельсгвуют низкие значения коэффициента вариации их численности,хотя мы отдаем себе отчет г несовершенстве методов количественного учета; всех мицелнальных организмов. . ,

Пахотный горизонт почв рисовых полей как доза топления так и после затопления в течение .всего вегетационного периода остается биологически более активным, чем нихележащие слои ПОЧВЫ. .,....-

; -Проведенный нами анализ микроуяоры^ по ^физиологическим группам показал, что максимальные,количества деяитрифи-цирущих бактерий, в разных почвах колеб&югсяот 200 тыс. до 20 мдн.клеток на I г, почви. Профильное распределение денитрвфикаторов характеризуется высоким содержанием их в верхних почвенных горизонтахи резким снижением, их количества,или полным, отсутствием в более глубокихслоях почвы. Численность денитрифккатороз в'почвах рисовых полей-резко возрастает после .залива полей. . , ,... . .. .."

.Нитрпфицирущие микроорганизмы в , исследуемых, почвах обнаруживайся в ничтожных количествах, не во всех образцах и отличатся чрезвычайно слабой активностью.

Среднее количество никроорганиэ

Почва Наименование генетического горизонта Глубина в см бактерии на Ш1д в млн. на г почвы

Торфянисто-перегнойно-глеевая, целина А пер 9 10-25 25-35 40-70 93,0 * 14,2 3,2 * 0,9 4.0,26

Та ке почва,.старопахотный участок под посевом риса. А пах Ч У 0-20 20-35 40-70 61,9 ^ 21,0 6,8 ± 3,5 0,8 ± 0,26

Луговая оподзолевно-глеевая, рис с 1927 . года в системе севооборота, полз под рисом А пах А2* В1 0-20 20-35 40-70 46,5 ± 30,2х/ 7.6 ± 2,5 2.7 4 1,1

Луговая оподзоленно-глеевая почва, второго года освоения под рис. А яах А2? В1 0-20 20-35 40-70 122,2 * 26,22,58 * 1,2 у 1,9 * 1,9х'

х/ Степень вероятности р ^ 0,95; в остальных случаях ■

, . Таблица I.

йог за сезон (по данным 1968 г,)

Группы микроорганизмов

спороносные на .МПА в млн, на I Г ПОЧВЫ грибы ' в тес. г актиномицеты в тыс, на I г П0ЧВЫ-

16,1 * 3,0 0,2 * 0,1х' 0,05 * 0,01 11,9 ± 0,45 0,6 ± 0,06 0,2 ± 0,02 : 26,3 - 14,г*' 1,4 ± 0,6 0,2 ± 0,07

16,5 ± 2,9 0,8 ±0,5 0,03 * 0,0 5,4 ± 1,0 0,8 * 0,2 ; 0,2 * 0,01 48,6 ± 10,4 1,3 * 0,6 0,2*0,03

1,8 0,3 0,4 ± 0,12 0,03± 0,00 13,5 * 2,9 , 4,5 * 2,8*' 0,3 ± 0,08' 2,7 * 1,1х/ 0,6 ± 0,1 0,30,07

9,2 ± 3,8 0,1 ± 0,016 0,05± 0,024 14,0 * 4,08 1,1 * 0,6 0,3 * 0,06- ., . .... . 4,7 ± 0,6 0,4 4 0,08 1 0,4 ± 0,2х/

р >0,95; „

: ' ' 1 ' . Таблица 2

Коэффициент вариации численности отдельных ¿•рупп -...... микроорганизмов (в % ) , : . .-, ■;

Я оч в а Наименование • -генетич.' гори-'-• зонта. . Глуби-" - на, В СМ-"-.;' Бактерии ; Л ' ' ' j Акт'и- ноии-^ цеты Гри-

Торфянисто-пёре- ' гнойно-глеевая/ :' целина А пер '10-25''" 25-35 40-70л 31,1 126,3' 64,7,. 121,2 93,5 77,0 8,2 22,0. .22,0

Торфяиистониерег-но йно-глеевая, старопахотный участок,"под по- 1 севом риса. A nai' ш 0-20 ; 20-35 ; 40-70 ' 75,0 116,3 81,7 .. v ., í 47,4 ioi;s 33,0 •• * -г-- : 40,7 : 55,0, '„и,о( v,-

Дуговая оподзо-ленно-глеевая,рис; С 1927 г,"в систе^ Ы9 севооборота поле под рисом у А пах . ; х hr ' , • , »Л*! * !, \ 0-20 20-35 ; 40-70 131,0 71,4 89,6 '89^6 36,6 51,3 : 47,4 1 136,8 '92,0

Дуговая оподао-ленно-глеевая»второго года'освое- " НЙЯ ЛОД рис.; Ш- . \ -i ••• : iv.' : 0-20 ;20-35 : 40-70 258,0. .100,0115,7, г-..-'.'.':'. 28,0 ''44,0 110,0 6.4 ; 83,3 , ,44,0

Азотобактер в изучавшихся почвах отсутствует, причем , исследуемые'почвы оказались токсичны по отношении к дан-- , кому организму« ' "'"""■'■■

\ Основным свободноживущим фиксатором:а¿ста, видимо* являете я .С€оьЬъ1сСьи,1П. численность ко- ■ ,

торого вданшх почвах колеблется в очень^ широких пределах (от 600'до.'гббмлн.клетоквд" I; г Окультуривание почвы способствует обильному развитие &того организма.

< Наиболее высокой обсемевенность» отличаются верхние ... .. [ горизонта плотных почв, причем самые высокие цифры .(&иш.:.. , подучены для торфянисто-перегнойно-глеевой почвы. ( 30 - ;; ] юо млн./г).,;'^ ■ ; ■ ■ I " ¡.;¡„,J,,

Существенную роль в азотном балансе изучавшихся почв, по-видимому, играют слитонитрофильные'мвкроорганизмы. Наи- ' большей численность» этих бактерий отличались пахотные го-' ь ризонты окультуренных почв (6-20,2 млн./г).,я;аккумулятгоные ' ' горизонты целинных почв" (8,2-9,9 .млн./г почвы)• В нмедёжа- ' эдх горизонтах количество их резко снижалось^ что особенно ^ ' чётко было выражено в пахотных почвах. Как показали исследования, олиговитрофилы являйся одной из~ наиболев мнЬгЬ- ( численных групп микроорганизмов в изучавшихся аочвах в, ' '' л как правило, количественно 'преобладаю* шд-бапрофитами,' (/ , развивающимися^аа ША,'. и над анаэробными аэотфиксаторами.

Целжвяозоразлагавдие микроорганизмы в*основаом' пред- ' ставлены аэробными Формами, причем,^бактериальный распар '' 1 клетчатки, как.правило, преобладает;над грибным. - - -.....- - -

^ШРЕИШНЙВ СКОРОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ И МЕСЯЧНОЙ ''" ' л 1 ; , ПРОДУКЦИИ БАКТЕРИЯ В■НЕКОТОРЫХ ■ПОЧВАХ ПРИМОРЬЯ' '' '

■ Как известно', микроорганизмы обладают способностью • ' к быстрому росту и размножении, м общая их биомасса.в почве в течение вегетационного периода, несомненно, многократно обновляется. Однако, скорость этого процесса в природных условиях для микроорганизмов - обитателей почвы пока остается почти неизученной. Отсутствуют также данные и о размерах обпей продукции микробных тел, образующихся в почве в течение вегетационного сезона.

5 последнее гремя в связи с развертыванием работ по МШ интерес'к этим вопросам сильно возрос и в ряде точек СССР был использован косвенный метод определения скорости размножения и сезонной продукции почвенных бактерий, основанный на проведении ежедневных,количественных учетов микроорганизмов.

При разработке этого метода Шли положены в основу старые данные английских микробиологов Катлера {CuiCtt,, Схьит/ь, JanaCo/ь , 1922), Торнтона и Грея {¿Ъогп ■ ¿сп. а.л-аС Ь/ъау , 1930), а также результаты работ Я.П.Худякова (1958), показавшие, что численность бактерий в почвах подвержена кратковременным изменениям, носящим пульсационный характер и происходящим даже при постоянных условиях температуры и влажности. Согласно данным этдх авторов, статистически достоверные подъемы и падения численности бактерий;наблюдаются каждые не скалысо дней (4-5), Наличие такойизакономерности дает возможность путем проведения ежедневных .определений численности этих.мнкроор-. гани эи ов* приблизите льновычис л ить скорость ; их: размножения в почве и ¡обцуюiпродукцию их клеток за определенный промежуток времени.' "' ,..:.; .

Нами был» проведены (в течение одного месяца летнего периода 1969 «У1970 rri) ежедневные навладения за'измене-ниями численности'бактерий'на'луговой оподзоленяо-глеевой почве -целинной1»! под монокультурой риса. •• -'

Графическое-изображение динамикиизменений численности бактерий ¿-'представленное на'рис Л,: показывает, что эти изменения в иавнх'почвах носят пулъса'циошшй 'ха рактер. Подъеии численности сиеняются падениями:и, наоборот. Какой-либо зависимой та развития'йик^Ьорганизи^'от температу ры- и влажнобти^нам у ста нов ить"-не гудалось. '* *'г " ■'■

На основании полученных количественных данных мы попы тались вычис лить'бкouacсуба кте риИ," При пересчетах мы исхо '■дили'из -среднего Фйьеыа клеток, 'опредаленного1 путём йзмере нии их^размеров; под иккроскопом и из допущения, 'что удель-

■ 1шй ве с^ба ктерка^ь «от ' тел р^вен « динице1' ' т Je'. * в ос польз ова -

■ л йСь1 методикой £ п ржнятой в" водной" ^шеробиологии. ■ " ' -

Рис.1. 'Ежедневная динамига численности■и'биомасйЫбакта-• рий в почве под монокультурой риса-(йо;данныи'1969 г.) • I. Числонпооть:бактерий вылр д. клеток на I гпочви;

Z. Биоаасса в г на I г почвы. ''

. Полцгченше нами цифры и икре б но И биомассы оказались очень .высокими. Понииая известию относительность .полученных путей пересчета данных, .им. все же считаем -возноаным. _ изобразить.графически ход.изменений размеров.:биомассы и . сравнении, с ..ходом кривой. изменений ;их численности

^ ..Если.сукмировать все приросты синтезированной, бактериями. .биомассы;за период на'блвдениц, то получается, что.за, .... месяц.-в почве под рисом.образуется;около 0,23 г, биомассы бактерий на I г почвы, а раздах.колебаний биомассы в этот .... срок -составил 0,;Л5-3,0?3,г на. I. г почвы.... .

., На[чцелинноа1 участкс а,раэ!ие. дни паблюдонЕх4:;Сиомасса „ . изменялась, в пределах. О,ои7-0,у?8 т. из, I .г почвы, а; общая „ПРОДУКЦИЯ за.ВеСЬ .СРОК СОСТаВЛЛгТ.^.гбГ: На Х-.Х .ПОЧВЫ./;,;

Следует ометить,,.что; ко личертгакического .вещества, ссдеряадвгося'.в почве. и Еиде кикровных ,уел,. по яодсче-

Ч ' гз.

там Н.А.Красилъниковг (1944, 1958), составляет 5-9 тонн на гектар. Автор'подчеркивает/. что' в-процессу смены поколений эта микробвдя масса'ш0дно1фатно ' peteHepapjeii ' отирает и ^ снова возобновляется, следовательно, заiвегетационный сезон обра"эуютсч'десятки'тонн микробных, клеток на гектар. ..

Суммируя..всё,приросты'численности. бактерий за месячный срок, мц'обадруж^.Что^о^щеК тотачество бактериаданьк, , кл эток образовавшихся, за, этоТвремя. (данше прямого метода) составляло 49,9 млрд.клеток на. I г дочвы.цад посевами .ри-.,.}. са и 4-1,7.!м^фд.клеток на,.1 ,;г.почвы;целины^ Сопоставив эти .,, цифры ^'количеством^ этот,период клеток",/мы...

убедились, что они очень' близки,'иначе говоря, размеры прироста численности микроорганизмов.приблизительно соответствовали" размерам'ее"падения.' " ' ' ' " '._""".',',' На основании представленных кривых, (рис.1) можно было приблизительно"1 расчитать скорость размножения бактерий/, которая' 'ойяно; выраха етс я' време нем,_ не обходимым для,удвое-! кия количества'клеток в почвах^ " ' 1 ~ " -,"*.■

Сознавая невозможность здчисли^ истинные.сроки..генерации па^бсновании'имеюшдася^даннш^и '.отсутствия'мата-риалов' 'ira'1 размерам "выедания' бактерий ' животными, мы решили ,, , пренебрв'чьфактором выедания | и 'ра считали взлич инус кор ос ти. по форщл'е'^ предложенной U^S.Ивановым (1955). V

, • i £Q Z- ' - - ' ' '

: -• , .,<!.•• . <::' . : ^^''i"1.'1- VK'-.v " '.:v--•••:«• •

Оказалось, время ; одной (генерации бактерий на >от~ резке Ефивой, соответствующей ,подъему их численности, сос--тавляет ^в 'среднем ш более. *52т55 часов в почве под рисом <-; и не более ,60 .часов в почве, целины. : . ,.v ..■„■::■■■,,

Согласно навии подсчетам, .за-месяц- летнего сезона в изучавпяхея'почвах развивается не-, менее 4-7 генераций ' ' бактерий. -"■'-■

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ЧЕРТЫ ИИКРОФДОРЫ. р^С ЛОВЛЕ ИНЫЕ . ■ . ч

ОСОБЕННОСТЯМ водного редимд ПОЧВ РИССВЫХ ПОЛЕЙ ...

Длительное' затопление' почв водой оказывает определенное значительное влияние на направление, протекающих в никмикробиологических процессов.'Оно способствует развитию здесь видов, способныхв анаэробных условиях исполь- *' зовать вместо свободного кислорода различные окисленные тнеральные соединения:ЛЛ^Од", £ а'таете окисныо

формы гелеза и марганца. Биохимическая деятельное»'этих микроорганизмов приводит'» редукции нитратов, сульфатов и окйсного железа. ']""' . . ".',

" Учитывая особенности физико-химического.режима почв, находящихся в условиях Приморья под посевами риса, мы сочли целесообразен'уделить ¡внимание исследование'некоторых: , специфических черт их микробиологии и в первую очередь, изучению микроорганизмов, участвующих в превращениях же--леза и отчасти серы.

Как показали исследования, во всех изучавшихся поч--вах чрезвдтайно "многочисленными являются микроорганизмы,, восстанавливающие железо^ причем в течение сезона количест во их подвергается резким колебаниям. Наиболее неустойчивые цифры получены'для торфядосто-перегнойно-глеешх почв независимо от их окультуреннооти. Как в целине, так и в окультуренном аналоге этой почвы количество упомянутых бактерий колеблется в очень широких пределах, причем это свойственно только верхним горизонтам данных почв. Уровень численности хелезовосстакавлнвающих микроорганизмов в освоенной почве,: как и следовало ожидать, сказывается более -.высоким, чей;на целинной участке. " '=•- <:

Меньшей амплитудой отличался размах колебаний численности железоредуцирушюс микроорганизмов в дуговых опод-золенно-глеешх почвах и .количество их изменялось в течение сезона,.обычно в сотник а в 'отдельных случаях'лишь в ' десятки раз.

Во всех изучавшихся почвах под влиянием окультуривания количество ::елззоредуцирующих микроорганизмов возрастает, что,. вкдк::ц, орехов лоно не только Бносением удобре-

' 15.

пий, но и затоплением почвы водой.

Распределение даншх микроорганизмов по профилю почв до известной степени соответствует характеру распределения подвижного ззкисного селе за в разных почвенных горизонтам. ^ '

Как показали данные химического анализа (рис.2), начиная с глубины 20-25 см,-вниз по профилю почвы количество закисного железа снижается, иначе говоря, его образование происходит в биологически активных почвенных горизонтах. Численность железовосстанавливающих бактерий также заметно убывает вниз по почвенному профилю. Наиболее благоприятные условия для развития этих микроорганизмов'создаются в тот период, когда почвы оказываются залитыми водой.

Вскоре после затопления рисовых полей наблюдается резкое возрастание количества железоредуцирующгес бактерий особенно в верхних почвенных горизонтах. Одновременно увеличивается и содержание закисного железа, накопление которого является результатом их жизнедеятельности^ I Длительность использования участка под культуру риса не оказывает заметного влияния на развитие этой части микрофлоры. Количество.ее представителей было одинаково высоким как на,только что освоенных участках, так и на участке с бессменной культурой риса. Целинные варианты отличались также обилием этих микроорганизмов, хотя численность их была здесь значительно меньшей;

Б определенные сроки сезона в верхних горизонтах изучавшихся} почв наряду с процессом восстановления железа может идти процесс его биологического окисления, сопровождающийся накоплением гидроокиси железа.

Как известно, существует две группы микроорганизмов, участвующих в аккумуляции железа, в почвах (Аристовская, 1965): одшна неспецифических микроорганизмов с гетеротрофным типом питания, которые накапливают ^елезо без изменения его валентности, а кип в результате использования органической части железооргаиическнх соединений и группа специфических микроорганизмов, накапливающих железо в результате окисления его закисной формы в окиснув.

1 16. \

КГ* а* 18* я*

гв х 40 замш

5 л

"г

ч> ео]

VI

Количеств вакпериа в 1* почвы Ш МО 450 Ш 758м

гв зо 48 58мг

>5в ЗОН 450 бог Ш-мг

10 48 £0

¿0

48 &

VII

я гв зо 4» ¡омг

VIII

ю гр # 4? 5?лп

IX

г» & 4?

150 № Ш Ш 758 900мг

т м ш ш

М8 38В 458 689 750ли

Рис.2. Профильное распределение закисного нелеза и численности аелезовосстанавливающих бактерий (по да ниш 1969 г.)

А - Дуговая оподзолекно-глеевая почва,: цели-;";

на; Б - Луговая оподэоленно-глеевая почва, с 1

■----— . то?? _0ГЛ монокультурой риса.

^ъхжм*нл'пп^ Г-г^отедаржание закисного железа в ыг на 100 г

-■-С.«,.;-..; ! >у, ,. ПОЧЫ£?Г'2гов. ¡ИСЛВННОСТЬ баКТйрИЙ В I Г ПОЧВЫ. Акл.иягЕ .:':/) д. ^Зл-йзо«^ 5СЯЦЫ на О л оде ни Й.

эш

Основная масса ¡»специфических гетеротрофов, аккумулирующих железо, находится в ^верхних горизонтах изучавшихся почв, В торфянисто-перегнойно-глеевых почвах они исчисляются миллионами на I г почвы, а в луговой оподзоденно-гле-евой - десятками миллионов. С глубиной количество их .снижается, Численность рассматриваемых гетеротрофов в'тече- ■ ние сезона отличается большим'постоянством, чем численность железоредуцирующих микроорганизмов и разках ее колебаний лишь незначительно превышает средние значения чис- . леяности за сезон. Относительную устойчивость численности гетеротрофов можно объяснить'меньшим влиянием на их разви-^ тие изменений окислительно-восстановительных условий, по-скодыд их жизнедеятельность не связана с изменениями валентности железа.

Длительность использования почв под рис не сказалась ■ резко на численности этих микроорганизмов, хотя некоторая тенденция к снижении их количества с увеличением срока использования участка 'под рис наметилась.

Самой малочисленной группой микроорганизмов, участвующих в процессе превращения железа оказались окисляющие этот элемент формы, развивающиеся на среде с органомине-ральныы комплексом фульвокислот (виды SFedomtctoSium.). Но этого и следовало ожидать, так как развитие данных микроорганизмов требует наличия определенных форм железоорга-нических соединений и совершенно определенных окислительно-восстановительных условий, обеспечивающих возможность окисления закисной форда^железа в окисну».

Окислительно-восстановительные условия рисовых полей, : а также ежегодное внесение в почву сернокислого амыония способствует интенсивному развитию в ней процесса сульфат-редукции. „, 1' .j .<,.;: ,'уЯ

Наибольшее^количество сульфатредуцирующих бактерий -обнаружено в гумусовых горизонтах затопляемых йочв (рис.3). На целинных участках численность.их^быда значительно мень-^v

Пределы, колебаний численностидэтих бактерий характеризуются широкой' агалитудой;, В:1 течение ! сезона количество

18. -'¡w

. ; ; - 1 г ► '*

По av.vг .

Лъничест&о /Глжтфш* , é 1г я oit«.

» '<»>•• «>'Ю- "' "" Ю 'tf ¥>Ь <©*

i «i Ю?. rf ; •»* '*»*' «f ;

stF®3*"''

1XM _ ffli« to»H/*4. ''

Ш",. - .. ■ maittMtiuHf ' i

' ----гинннщоълт.

---' '■■

Рис.3.. Пределы колебаиий численности' сульфатредуциру»-ши бзктерий (по даншш 1969-19?О гг.)

„I. Торфянисто-лерегнойно-глеевая почва* целина; П:- та же почва, старопахотный участок,-; рисовоесполв:-Ш -'Дуговая оподзоленно-глеевая почва, с 1Э27 года под рисом в системе севооборота. поле под рисом; 17 - та хе почва, второго года освоения под посевы риса; У - та же почва, с 1927 года под монокультурой риса; 71 - та же почва, целина.

И.

их изменяется в ряде случаев'в тысячи раз. Весьма примечательно,; что минимальные локазатели^численности встречаются несравненно реже/ чем близкиегк максимальным.' Благода ря этому средние величины оказываются более близкими к мак сиыальным, чем к минимальным* Графическое изображение этой закономерности представлено на рис.З.' из которого видно, что кривые средних величин сдвинуты вправо. Отсюда можно заключить, что в течение большей части сезона в изучавшихся почвах создаются условия*:благоприятствующие интенсивному развитию сульфатредукторов.

Длительность использования почв иод рис заметно сказывается на развитии этих микроорганизмов. Количество их оказалось несколько большим на участках, давно используемых под посевы данной-культуры. '

Мы предполагаем,-что это является'следствием постеленного накопления сульфатов'в почве в результате еаегод-' ного внесения сернокислого аммония,'■служащего субстратом ,' для развития сульфатредукторов.

В условиях Приморья продукты жизнедеятельности суль-фатредуктирующих бактерий,1 носмотряиа то, что они обра-' зуются, по-видимому, в значительных 1к>личествах, обычно'; не оказывают'вредного влияния на растения; так как в почве одновременно идет активный процесс-восстановления железа. Благодаря взаимодействию метаболитов двух разных групп микроорганизмов, яелезоредуцирующих бактерий и сульфатредукторов, .образуется сернистое железо', которое выпадает из раствора,, окрашивая почвыв черный цвет; таким образом, ; ядовитые продукты удаляются.и рио;развивае1ся"яормально;:'' Сравнивая данные по численности изучавшихся бактерий, принимающих,участие ^.превращении железа'и'се'ры в'почвах, с данными обшего количественного *учёта; микроорганизмов,'' полученными методаМя¡посева'на^ авизованную почвенную'вы-тяжку,.ка^среду Эвби.непрямым-методой Виноградского, можно заключить, что мшфоФдораги^чавшихся"пЬ^имеет некоторые специфические лчертыг-и-чсущественвой её ""частью являются, микроорганизмы, связанные с превращениями серы 'в железа. 1

-Не с колько иие отида иные' 'результаты получились ' при определении: ссо тновения между 'аэробами ' и: анаэробами' в исследуе-

шее почтах. Основной кассой почвенных никрооргаиизмов, растущих на почвенной вытяжке, оказались микроорганизмы, способные к развитии ь аэробных, а не в анаэробных условиях. Количество анаэробов было незначительным. Это в общем соответствует данным других исследователей (Аристовская, 1951; Чудаков, 1957; Востров, 1970), обнаруживших преобладание аэробно развивающихся видов в переувлажненных, почвах.

; МИКРОБНЫЕ ПЕЙЗАЖИ ПОЧВ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ

Наблюдения над микробными пейзажами изучавшихся почв проводились с помощью капиллярных псдосвопов Перфильева и Габе (1961) в разное время сезона. ■ <

Полученные данные показали, что летний пейзаж целинной торфянисю^перегнойно-глеевой почвы характеризуется своеобразием микробных группировок.. Несмотря на. высолю влажность почвы, в верхнем ее горизонте в заметных коли- -^ествах обнаруживаются грибы со спороношениями. Довольно многочисленными являются синезеленые и диатомовые водоросли. В капиллярных обрастаниях систематически встречалась богатая и разнообразная протистофауна.

Бактериальная флора верхнего горизонта характеризовалась наличием палочковидных и кокковых форм,, тогда как для горизонта В^ типичными были формы с клеточно-нитчатым строением и извитые формы бактерий. Кроме того, обнаруживались многочисленные спириллы с темными включениями серы в клетках. Типичными представителями летнего микробного пейзажа целинной почвы были представители родов Со.и.(оё<кс1сг- 1 и №ур&отСс го61 и,пъ,

Интересно отметить, что организованных микроколоний бактерий мы почти не обнаруживали, что, по-видимому; вообще характерно для переувлажненных почв {Аристовская, 1965). Широко представлены были в гумусовом горизонте микроорганизмы, участвувдяв в превращении; железа, в почве (¿¿<Сегс~ с&рал , ), колонии ожелеаненного'кок-

ка, .. -■.„.■.

Переход от лета к осеки, связанный с уменьшением влажности, характеризовался значительными изменениями в микроб-

21.

нон пейзаже данной почвы. Доминирующую роль в осенний период играли грибы; Полностью выпаян из ценоза такие влаголюбивые формы как Сам. Во (а. а ¿а « и тЛс ьоёСи-т, а также капсульные бактерии, участвующие в трансформации железа ( ^¿^ег-оев./РЛ'л И др.).'

■Весьма показательным для обрастаний осеннего периода было наличие вартин сложных'взаимоотношений между разными микроорганизмами.

Ранне-весенние обрастания торфянис то-перегнойно-гле-евой почвы были удивительно однообразными и бедными в количественном отношении. -

Микробный пейзаж аналогичной слабо-окультуренной почвы под рисом резко отличался от пейзажей целины. Здесь обнаруживалось прежде всего выпадение из ценоза целого'ряда его компонентов; происходившее, вероятно, под влиянием затопления почвы.

В летнее время, когда почва находилась под водой, грибы встречались только в виде распадающихся лизирувдихся гиф. Фауна простейших была представлена только амебами, количество которых Шло невелико. Зато очень богатой оказалась флора водорослей. В составе бактериальной флоры явное преобладание получили бациллярные формы микроорганизмов.

Осенний и ранне-весенний пейзажи данной почвы так же, как и почвы целины отличались однообразием микробных группировок.

Изучавшиеся луговые оподзоленно-глеевые почвы имели разнообразную и богатую микрофлору, их микробные пейзажи были еще более специфичными по своему составу, чем пейзажи предыду|вдс почв,

. В микробном пейзаже одной из них присутствовал иер^оОшя- организм ранее в почвах никем не1 обнаруживавшийся. Кроме того, здесь в изобилии встречались и другие бактерии, участвуйте г превращении железа ( осьрза. *Лга.и.т,а,п,£еС£ь, Уа.€£1оп.е£ба, ). ;

Несмотря,на казалось бы неблагоприятные окислительно-восстанавительнне условия, в залитых водой почвах летом

микрофлора находилась в активной состоянии и микробный пейзаж , отличался богатством и разнообразием форм. В качественном отношении он имел ряд своеобразных и специфических черт В нем обнаруживалось необычайно много водорослей и микроорганизмов водного происхождения и -пь1сгс>$шт'), извихых форы бактерий. Встречался 4*р£о£к.г1х. и различные бактерии, аккумулирующие железо, особенно виды с мощными слизистыми капсулами. .

На сезонные изменения микробного пейзажа изучавшихся почв существенное влияние оказывала влажность почвы. Летом, когда почвы находились под водой, грибы в заметных количест вах обнаруживались только в пахотных горизонтах. При этой они имели угнетенный вид (плоский без тургора мицелий.или раепадащиеся ,на отдельные фрагменты гифы). .

Протистофауна Шла крайне бедной в отличие от очень богатой и разнообразной флоры водорослей. Основную часть микробных обрастаний в окультуренных почвах составляли бак-терки.,

Переход от.лета к осени, сопровождавшийся уменьшением влажности,.связанной со сбросом воды с полей и понижением температуры, знаменовался более пышным развитием и повышением физиологической активности Грибов. Существенные изменения происходили и в составе бактериальной флоры. Полностью выпадали из .ценоза микроорганизмы водного происхокде- -НИЯ ( И » извитые формы).

Ранне-весенние пейзажи окультуронных почв отличались крайним однообразием. Основной: частью микробных обрастаний в. это время были грибы.,.

Во всех изучавшихся почвах наиболее богато населенными и характеризующимися наибольшим разнообразием микробных группировок■являлись верхние почвенные горизонты. Некоторая биологическая.инертность.бЫла свойственна микрофлоре гле-евых горизонтов, что особенно.сильно проявлялось в окультуренных почвах. ... ■

Результаты.применения капиллярного метода в общем подтверждают и в то же время несколько д оп ол няют * дэиные,7лолу-чеиныв'С помощью--.тода посева. Как в том, так и в другом случаях, совершенно отчетливо выявляется неос&чайно интен-

сивное превращение,гелеза в:изучавшихся почвах и своеобраз- , ный состав их микрофлоры. . ■-,.. ..

'"выводы"

1,'Для почв, занятых под посевы риса б Приморье, характерна. высокая насыщенность их микроорганизмами. Основная масса последних представлена бактериями, на долю которых:приходится .99,9^ всей микрофлоры. ... ;

. 2. Сезонные наблюдения .над изменениями численности,микро организмов.в "изучавшихся-почвах,показали ярко выраженную. . ее неустойчивость, которая является следствием непостоянст- : ва физико-химического режима,', обусловленного периодическим затоплением поля водой...

3. В течение вегетационного, сезона происходит многократ-нооснижение численности бактериальных клеток и её повышение, причём за месячный срок в летнее время в изучавшихся почвах развивается от 4- до 7 генераций бактерий.

4. Анализ микрофлоры по физиологическим группам показал,что в изучавшихся почвах обильно представлены денитрификаторы, микроорганизмы, способные восстанавливать окисное железо, и сульфатредуцируэдие бактерии, особенно пышное развитие которых наблюдается после;затопления поля. .

5. Основными свободножквущими фиксаторами азота в исследуемых почвах являются ССозСг1сССи-т- ра-^ъил,Са,гшт, и олигонитрофильные бактерии.

6. Для почв, используемых в Приморье под посевы риса, следует считать характерным интенсивное превращение железа микроорганизмами.

7. В изучавшихся почвах имеются все условия, благоприятные для развития процесса суяьФатредукции. Длительное - использование почв под культуру риса приводит к некоторому увеличению сульфатредукторов в них. ■•' • • >->■>" "

8..Выделяемый сульфатредукторамв Н^'Д"и продуцируемая железовосстанавливаюдими микроорганизмами закисная форма железа являются в принципе соединениями вредными для растений и многих компонентов'микрофлоры. Однако, благодаря (¿'химическому взаимодействию друг с другом, они удаляются из раствора в видеРе^ и не накапливаются до концентрации, вредной для растений.

24.

9. Методом капиллярной микроскопии была обнаружена специфика микробных пейзажей изучавшихся почв: в частности, оби лие в них водорослей, бактерий, аккумулирующих железо' ( £¿(¿ъьо-сар$си, ¿ерЬо¿къСх., &оМиоС-Сл, ).

10...Длительное культивирование риса в монокультуре не оказывает неблагоприятного влияния на почвенную микрофлору и не приводит к снижению микробиологической активности почвы.

II.' Микрофлора научавшихся почв Приморья имеет черты сходства с микрофлорой аналогичных почв других районов рисосеяния (преобладание бактерий над грибами и актнноцицета-мя, интенсивное развитие де нитрификаторов и сульфатредукто-ров), но имеет и свои особые отличительные черты (отсутствие азотобактера, очень низкая численность и слабая физиологическая активность нитряфикаторов и очень интенсивный круговорот железа). -

Но материалам диссертации опубликованы следующие работы:'

1. Щапова Л.Н. "О специфике микробных пейзажей почв рисо-"вых"полей Приморья".'Микробиология, 1971, T.XL» вып.4. '

2. Щапова Л.Н. "Егшдлевная динамика численности микроорганизмов в векоторых почвах Приморья". СО. "Вопросы

'численности, биомассы и продуктивности почвенных,мик- . роорганизков", Изд-во "Наука", л., 1972.

3. Щапова Л.Н. Количественная характеристика мшфофлоры почв рисовых полей Приморья. Сб. "Вопросы численности, биомассы и продуктивности почвенных микроорганизмов"., Иэд-во "Наука", Л., 1972.

^Результаты работы Шли доложены на Всесоюзной конференции ло вопросам учета, численности и биомассы почвенных? микроорганизмов. Ленинград, 1969 г.

РТП' л.и.с.т

Заказ на гш та-Б&оАз

Тираж 120 экз. 10.11.72 г.

Бесплатно.

■ЛЦ f