Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РОЛЬ АКТИВНОЙ МИКРОФЛОРЫ В ПРЕВРАЩЕНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ И ТИПИЧНОМ ЧЕРНОЗЕМЕ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РОЛЬ АКТИВНОЙ МИКРОФЛОРЫ В ПРЕВРАЩЕНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ И ТИПИЧНОМ ЧЕРНОЗЕМЕ"

- ¿1$$?

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И. ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ШАШНИ АКАДЕМИЯ СЕ ЛЬГ КОХОЗЯ1В ТВЕННЫХ НАУК И ив ни В.». ЛЕНИНА

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ танк В .В .ДОКУЧАЕВА

на врахвг рукомо* УДК 579.^:631.484

ВАСИЛЕНКО ЕЛЕНА СЕРГЕЕВНА

РОЛЬ АКТИВНО Я МИКР04Л0РЫ В ПРЕВРАЩЕНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОИ ПОЧВЕ И ТИПИЧНОМ ЧЕРНОЗЕМЕ

Специальность 06.01.03 -почюидеаав

АВТОРЕФЕРАТ

дяоовртацки на ооаоканив ученой стваваи кандидат» сельскохозяйственных наук

Иоокяа 1983

at-krtAfe -

Ir < ' ^

7// í <.ort^-

vi-t ■ . .

и

Работа яшцмшеяа в Отделе биологии в биохшащ почв -овдена Трудового Красного Знамени Почвенного вист«тута жмени В .В Докучаева ВАСХНИЛ

■ Научные руководителя - доктор сельскохозяйственных наук

%

* РЫБАДКИНА А.В.1

- кандидат биологических науд ИЛЬИНА Т.К.

Официальные оппоненты:

доктор биологи ч еских наук j профессор В.К.Шидьников«

доктор седьскохозяйственвшгъаук, " " ~ " "

профессор И.С.КАУРИЧЕВ

Ведущая организация - Московский государственный университет вы. М.В,Ломоносова, факультет почвоведение, кафедра биологии почв

Защита состоится " ^ " 1963 г. в час.

не заседании Специализированного совета Д.020.25,ОГ прх Почвенной институте ш. В.В.Докучаева ВАСХНИЛ

Адрес: I09017, Москва, Пыжевский дер., 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В.Докучаева ВАСХНИЛ

Автореферат разослан » * 1983 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук,

профессор В.С.ОДИНЦОВ

Дктуадыюсть проблемы.* Развитие исследований в области трансформации азотистых веществ в почве чрезвычайно ваяно для ра^ио- , нальнсго ведения сельского хозяйства в свете решения ЗСХУХ съезда КПСС. Микробиологические работы данного направления привлекают все большее внимание, ввиду огромной роли иякроорганизмов в создании почвенного плодородия.

Основная часть естественных запасов азота почвы сосредоточена в гумусовых веществах. Поддержание оптимального уровня органического вещества почвы в настоящее время приобретает особое значение в связи с интенсификацией земледелия. Природа разлагаемых микроорганизмами азотсодержащих веществ оказывает существенное влияние на соотношение мобилизация - ишюбилизащиг азота в почве, а также на направленность процессов синтеза - распада почвенного гумуса. Разработка приемов их регулирования о целые создания бездефицитного иди положительного баланса гуауса невозможна без глубокого понимания микробиологических процессов. Вопрос о трансформации органических соединений азота в почве под воздействием активной икнрофдоры нанизкее исследован. Поэтому изучение ее роли в процессах превращения этих веществ непосредственно в почве крайне актуально.

Цель и задачи исследован Целью работы является изучение биохимической деятельности микрофлоры в зависимости от динамики ее состава в почзе. Автор настоящего исследования ставил перед собой следующие задачи.

I* Изучение влияния органических азотсодержащих веществ различной природы ва состав активной микрофлоры

Выяснение роли активной микрофлор--' в разложении этих

веществ.

3. Изучение роли активное микрофлоры почвы в процессах гре-врсиения почвенного гумуса.

4. Выяснение влияния изучаемых процессов не ааотный р^хим почвы.

новизна. Впервые непосредственно в почве установлена зависимость между составом активной микрофлора и се биохимической деятельностью, оказывающей влияние не баланс а групповой состав почвеНЛ5Г0 гумуса.

Впервые установлена связь гетеротраЫоЙ нлтри&и(ац<(й с разложением фулььикисяот непосредственно в лочве.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА

Впервые установлена решащая роль гетеротрофной нитрификации в накоплении нитратов в дерново-подзолистой почве и типичной черн^геме в результате жизнедеятельности микроскопических грибов.

Разработаны новые методы определения активности ферментов в соч£о: уреазы (Василенко, 1962); диссициляциолных внеклеточных яитратредуктаз (авторской свидетельство te 657W+ от 21.12.1978)*

Практическая ценность. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при разработке научных основ регулировав ния процессов синтеза - распзда гумусовых вещеотэ в дерново-лсд-золистой почве я типичном черноземе, а также при создании моделей плодородия этих почв. Предложенные методы определения активности почвенных фэрмеятов получили применение в практике научно-исследовательских работ при изучении азотного режима почв и трансформации азотных соединений в сллосуемых кормах (Хазиев, 1976; Максимова, I9SI).

Апробация. Результаты исследований доложены на УТИ Международном конгрессе почвоведов (Румыния, Бухарест, 196*0, П1 Всесоюзном делегатском сьяэде почвоведов (Тарту, 1956), I Симпозиуме по ферментам лочв (Минск, 1967), II Межвузовской конференции (Москва, МГУ, 1968), 1У Всесоюзной делегатском съезде почвоведов (Агаа-Ата, 1971), II Региональном совещании почвоведов северо- п сроднетзежноа подзоны Европедекой части СССР (Сыктывкар, 1972), I Делегатском съезде почвоведов и агрохимиков УССР (Днепропетровск, 1932), Всесоюзной симпозиуме "Иикроорганизмы как компонент биогеоценоза" (Алка-Атэ, 1932), Всесоюзной конференции "Термофильные микроорганизмы в природе и практике народного хозяйства" (Москва» ИКМИ, 1983).

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работе и получено авторское свидетельство. .

Объем работы. Диссертация соотоит из введения, пяти глав, обсуждения результатов и выводов, содержит f30 страниц машинописного текста, рисунков, S4, таблиц и список литературы из 3W наименований, из них /ЗА- на иностранном языке.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ "

В качестве объектов изучения были взяты резко отличающее» по своим овсЯотвам и естественным запасам азота дерново-подзолистая почва и типичный чернозем. Разрез дерново-подволястой почвы был

r I. ; ч , •

« »• - ' '** }

выбран в .Московской области. Название почзы: дерново-неглубоао-лодэолиотая (П3Д), тяхелосугливистая на покровной суглинке. Paspes черноземе быц залокен в Стрелецкой степи Курский области и описан Е.А.Афанасьевой (IS56), Название почвы; черноsea типячацЯ, моцный, тучный, тяхедосуглинкстиа на покровной карбонатной суглинке.

Моеледовавия проводили в цодельных опытах с образца«« целинной почвы, noueцеиной в стеклянные сосуды. Образца отйирали иг слоя 0-20 с«. Опыты q дерново-подзолистой почвой ставили по обычно принятому агрохикическону фону: РХ по О^действущего начала на трехкилограммовый сосуд. СаО вносили по колвой гидролитической кислотности в вариантах о иавесткованаем. Компостирование образцов проводили при комнатной температуре к влажности, равной 60 % от полной влагоемкооти.

Для разграничения процессов превращения азота почвенного Гуиуса и внесенных органических веществ использовали иогку ^ Препараты гуииновше кислот а фульвоиислот выделяли методом И.В.Тюрина из образцов почвы, в которой предварительно длительно ксц-постировали меченну» растительную изесу гороха или о^сз, В дальнейшем они подвергались тщательной очистке оЙцепринятии« методами.

Б основу исследования Сил полезен прием "почвы-культуры", предложенный С.H.Виноградекии (I9S2). Изучение активном микрофлоры проводилось методом стекол оорастання по А.З.Рыбалк^ноЯ к S.B. Клнонек:;о (1957) в развитие полокений С.Н.Виноградекого. А.В.Ры-• балкика (1953,1956) териикоы "активная ыикгро^лора" ос»оэнач;:ла совокупность микроорганизмов, развивающихся в почве upa данные конкретно условиях,» находящихся в состоянии активной гизнедея-1 тельности. В качестве суммарных показателей проявления ее биохиии-ческой,активности использовали интенсивность выделения ССЬ. (Штат-нов, 1952), ферментативную активность, интенсивность процессов аммонификации - нитрификации и гумификации. Активность инвертэвы измеряла по Я.Пробнику (1957), ураааы - разработанные ней» способов (Василенко, 1952), протеазы - по А.Н.Белозерскому и К.И. Проскурякову (1951), перонеидазы и волифанолоксидозы - по A.il. Галстяяу (1974). Для измьрения активности аитратредуктаз использовала разрабс.энные капа способы [Ильина, Бегру-Водв, Васвлпако, 197?; Негру-Зодэ, Василенко, Ильиьа, 1983). Изгтопяиа соггмэ aiio-■ та бил проведен сотрудниками отдела агро^янии Еочивнаого инствту-

та км. 3.3.Докучаева Е,А.АйдреевоЯ, Г.У.мзгловой, Л.Н.Куреаевоя и И.А.СерздхиноЯ кзсс-сязктроцетрлчесяи а спектральный иетодоа. рН вс-ной вытяжки измеряли пот&ыдаометркческа. Определение содержа кип оввюго углерог,а проводили по 11 .В.Тюрину и азота - «о йоддь-бэуэру. Для выяснения группового состава гумуса использовала экспресс-нотод Кононовой а Н.П.Бвльчикоьой (1963). Оптическую плотность гуыавозьк кисло? устанавливали спетрофотометриче с ки . Азот енионкя и нитратов определял« » кс1-ву?яжкз почзы с последовательной отгонкод по Къелъдалп и по Деззрду. Результаты анализов подвергали «агечзгичгогсой обработке методов вараацяонкоя статио-ткке по б-кратерим Стьюхеитэ (Доспехов, 1373).

Ид&нткфакация культуры выделенной нзма из дерново-

подзолистой почвы, была проведена Т.Г.Иарчнпк, Пользуясь случаем, ии сырахаеи «Я глубокую приэавгельнс*ть.

РЕЗУЛЬТАТУ ИССЛЕЛОЗ.ЩО

Влияние орракичес;мх ззотсо^еркЕсих вяц^ств различно?! покподы нч состав п-^т'н.но:» »'лксэЗлоон лоуш

Внесение в лочяу органячес.ч-юс азотсодержащих веществ резко стинуллровало развитие активной микрофлоры почвы по сразнаки» с контролем. Ока ехала Золе© оо'кльней и разнообразной по составу входящих в нее ипкрооргакхз^ов. Появилось ынохеетво бактераальлых форм как кеогсорокосиш:, так и спороооразущих. Состав ш;кроЗоценозов извинялся в- зависимости от пркоояы внесенного вещества и типа лочвы. Известкование дерново-яодзол^стоя почвы споеобствова^-ло развитии бактерий я актансинцзтов. Прл этом бактериальная микрофлора отличалась значительно большим разнообразием качественного состава. Например, появлением представителей Аво-

Еасйойегяш. ' и асяорогенных бацилл рода Еи«Ма. Также добавление кальций'виззадо усиленное развитие диатомовых зодорослея. Чсркозеи, в отличие от дерново-подзолистой почвы, характеризовался иитеаскваым развитие« актиномкцетов и больниц их разнообразием. Эти результаты представлена а таблице I.

Процессы превращения органических азотсодержащих веществ в почве сопровождались сукдессяяаи микроорганизмов в составе активной микрофлоры. В каждом случае после определенного периода смены сообществ наступало состояние устойчивого равновесия, В это время в большинстве случаев грибы были единственным компонентом активной микрофлоры почвы или занимали в ее составе доминируоаее поло-

жениа.

Состав активной микрофлоры почвы

Фон

Вариант опита

Доминирующие н характерный ¿ормы почвенных ИИЙрОбОЦеНОЗОВ

Ночевана

Мицелий гриба

Раст.наоса гороха

Раст.масса овса

Доминировали Коринеподобные бактерии. Часто встречались микроколонии изогнутых в полукольца бактериальны* клеток. Иногда оонарушвались ют и тки Ва,с^вгта. В составе кикофлоры втреча-лись гриоы Рво1с1111ш2, Полос 1111ии,

Гиааг1иш

Разнообразнее неслоооносные йогшц бактерий, В той числе ^оьайгег, Саихосеегаг. ц состам грибкоа микрофлоры чаото встречались представите...! рода нисог Большое количество диатомовых водорослей и нематод

Массовое развитие капеульяих форы корнавподобных бактерий и неыатод«* нхсгйьйс^г.

Доминировали корикекодобные бактерии, в той числе капсулыше фориы, встречалась нитевидные бактерии и нематода

Мицелий гриба

Спорообраэу. ме бактерии о преобладание« С1о«-мщш. В состава неспороносных форм иного спирохет и коринеподобных бактерии, встречались клетки ы^гоЪаоЬсг. Много грибов» среди которых обнаруживались представители хищьых, а такие Си**уи1аг1а, Риваг1гш, Иного актиномицетов,'-в той числа проактииоиицетов

Расх.касса лвпана

Реет.масса горохе

Массовое развитие В.оусо1<1еа , ;;ори неподобные бактерии, спирохеты, аггиношщеты, иного амеб

Преобладали различные dj.ua. в

составе несг.ороносьых бактарий доминировали1 кор и не подобнее ^ встречались В&сЪоавгм, опиро-хеты и диатомовые водоросли

Кагеиа

Соевая мука

Гуииновые кислоты

Грибы типа Мисог корикаподобныа бактерли, иного актиноиицетов, диатоиовые водоросли

Доминировала спороносные формы бактераЯ, среди которых часто встречались клеткл п'па »•иег«-мг{иа. В составе весноровоенов микрофлора присутствовали нитевидные бактерии, Накодоюра характеризовалась наличием СерЬа.1эврвг1иш.

Лреишуцестхеяно развивались гриЗа к саорооЗра-эущие бактерии. Часто обнаруживались дрохдв, (а также представители Ииоог, Се*>ь*

I 1 г 3

Гумкновые КИСЛОТУ Среди неспороносной микрофлоры преобладали коринеподобные фоэмы, а такхэ наблюдалось раз-Витке СугорЬаеа и ннтевядкш: бактерий. Встречались цканобактерии, диатомовые водоросли и чного амеб .

Гуми.човые ос лота, сахароза ¡¿ного капсульных форм бйктерка, в том числе азотобактер, дроккеяодэбные клетки, диатомовые водоросли и нематодк

ч- ЬЙ Си Гумлнозые клалоты, мочевине Преобладали спороносные формы бактерий. Среди К;спороносной МИКрОфЛОРЫ ПВИСуТСТВОВЗЛИ КОрИ-иелодобныч бактерия я АкоеоЪас^гОЗнаружены » железобактерии - представители зшегосарва *

Гумкковые кислоты, сахароза, «очевяна «ноге капсульаьк форм кэринеподобних бактерий, тромпе подобие к-еткл.АсЪШотусез, Косаг<11а, Ь11сгоаопосрога, ДлаТОМОвае водороелл, неиатогк и амебы. В составе мико-Флоиц местами обнаружено ялодонооение по типу гриба МоьооИНии,

Чернозем

Раст.масса гороха Спооообсазующае и коркнеподобвые бактерии, акт-чгошщеты

Раст.масса овса Доминировал;; коринеяодобные бактерии. Встречались клетки И^гоЬасбау, И1огооус]из, ¿¿ного актчноУкцетоз

Вличкке пктпшой мк.<ро:5лопы азотны^ и биологическую

активность лепнозо-косяолистой иочви л т:шпчкого чрргозеы^

Стимуляция развития активной микрофлоры при внесении органических азотсодержащих веществ сопровождалась повышением интенсивности биохимических процессов в почве. Усиливалось выделение углекислоты, ферментативная активность» аммонификация и нитрификация. Интенсивность процессов минерализации определялась величиной со- . отношения С;^ в разлагаемом веществе и изменялась в эзвйсймоотя от типа почвы. Так, при разложении растительной массы гороха (С;н ■ 7,5:1) наблюдалось значительно большее накопление пине- *. ральных форм азота, чем при распаде растительно" массы овса, имеющей широкое соотношение С:и » равное 39:1 (табл.2). Это выражалось величинами 62 и 23 % в дерново-лодзолистой почве и 45 и 13% в черноземе соответственно. Высокая интенсивность минерализации азотсодержащих веществ в дерново-подзолистой почве может быть следствием экологического приспособления микроорганизмов в раауль-

вате эволюции* поскольку эти почвы характеризуются коротким вегетационным перигдом. Это привело к отбору вилоз, обладающих повышенной физиологической активностью.

Потери азота разлагающихся вецеств также были более высокими в дерново-подзолистой почве, чей з черноземе (10-1? £ против 5-8 ¡5), что скорее всего объясняется ходом декитрл^икации. Поэтому мы поставили перед собой задачу измерить активность {ерыен-тов-нитратредуктаз, участвующих в эхпх процессах. Для этого были разработаны и применены нозые методы определения активности дис-симиляционных внеклеточных и внутриклеточных цитрстредуктаз з почве* Использование гидросульфита в качестве донора электронов для ферментативного восстановления нитратов позволило принципиально по-новому решить вопрос о локализации нитратредуктзэ в почве и впервые определить активность внеклеточное нитратредуктзэ, функционирующих в почве. Найдено два температурчых максимума проявления активности внутриклеточных нитратредухтяз, обусловленных жизнедеятельностью мезофильной и термофильной микрофлоры почвы.

Показатели интенсивности минерализации почвенного гуиуса под влиянием внесенных органически ведсств, представлены в таб-лике 3. Разложение веществ о узким соотношением С:и стимулировало мобилизацию природного органического вещества почвы. Например, при разложении растительной кассы гороха в дернозо-подзолистоЯ пбчве минерализовалось 67 # природного органического вещества, а при разложении растительной массы овса - 50 }». 3 черноземе эти , показатели были значительно нкне и составляли соответственно 16 и 4 По содержанию азота аммония - пюдукта разложения почвенного гумуса - эти величины были еще более контрастными: в , дерново-подзолистой почве для гороха - 49 % и ьвса - 9 в

черноземе II и 0,6 % соответственно.

Повышенная лабильность органического вещества дерново-аодэо-лиотой почвы, по-видимому, объясняется фульватнкм типом гумуса, который разлагается легче, чем гуматный, присущий чераозему.

При разложении каждого испытанного вещества в конечный период, когда активная микрофлора била представлена только грибами или они доминировали в ее составе, наблюдалось максимальное накопление нитра-ов,

Гуакфккапия органических веществ, подобно минерализации, также зависела от соотношения С:я в раззэгаеаои веяезтв.* и о«

Таблица 2

Превршцение органических веществ, ыечеЕВш: в гочвэ

Внесенные вещества| [Обнартгено в почве [Обнаружено Закрепилось в:

С:н I исход-рой ■ [по ОКОЙЧ. .опыте Потери ¡ианераль-|яых форм | га 4К ^Не- ¡гвдр. |ост. Сумма

. . Дерново-подзолистач

РК + мочевина 0,4:1 29.3 100' 22,1 7.2 24,6 15.1 51,5 Ы 3,4 _3.6 12,3 ы 8,2 7.0 23,9

Ш ь шцелй гркба 6:1 16,5 100 10,5 6.0 36,4 XI 37,0 1,1 6,6 1д8 10,9 1,5 9,1 ЛЛ 26,6

РК + раст.васса гороха 5:1 Ш 100 26,5 5.3 16.8 61,6 Ь& 5,0 2^8 8,8 - 2*5 7,8 6.9 21,6

РК + раст.иасса овса 39:1 29.2 100 26,3 2*9 9,9 6.7 23,0 3.6 32,3 8.4 28,8 7Г6 26,0 19.6 67,1 .

Чернозем

Раст.иасса гороха 7,5:1 114 100 Х05 Ьй . 7,9 51.6 45,2 22.5 19,8 1Ы 10.0 ¡9*5 17 Д 53.4 46,9

Реет.касса овса 39:1 Ш 100 106 5*0 4,5 13,4 37.6 33,9 21.2 19,1 шл 29,1 91.1 82 Д

Примечание: "числитель - * ^ я, мг/юо г почви 8нв«еватедь от ввесенаого

типа почвы. Но направленность процесса была принципиально иной. При разложении веществ с узких соотноиением С:к интенсивность гумусообравования снижалаоь, а разложение веществ о ыироким С:м способствовало закреплении азота в гумусовых вакестаах. Так, в результате минерализации растительной массы овса поступление аэо-та в гумусовые вещества увеличивалось ао сравнению с расаптелыюй I массой гороха (67 % против 22 £ в дерноэо-псдэоластой почве и 82 % против 47 % в черноземе).

Включение азота внесенных веществ в различные группы почвенного гумуса соответствовало распределению природного азота органического вещества кочви. Так, в дерново-подзолистой почве Солызая часть авота'этих веществ вовла в состав фульвокислот,-а в чернозема - в гуш новые кчслита.

Как природа разлагаемых веществ, так и тип по«ы оказывали существенное влияние аа баланс гумуса и отдельных его групп. В дерново-подзолистой почве деструкция гумусовых веществ превалировала над новообразованием. Баланс гуыуса в результате разложения веществ с узким соотношением С:Н бцл отрицательным, составляв в среднем 6 % от внесенного (табл.4). Потери гумуса в дернозо-нодзо-листой почве были обусловлен!' расходом азота собственно гуминовых кислот и фулъвокислот (таол.5 и ь). При разлогекии овса и в дерново-подзолистой почве баланс гумуса был полохидельным (5 >) га счет поступления азота г гуминовие кислоты и негидролызуемый остаток (табл.7). Расход азота гумусовых веществ ооусловлси х'лзвнцм образом разложением фульвокислот, причем наибольшим он был в дерново. подзолистой почве. Это подтверждает мкенич о большей доступности фульвокислот для микроорганизмов но сравнении с гуминовыии. Баланс азота негидроливуемого остатка во ьс& случаях был положи, тельным. Количественное различия в с оде раа иной групды, определяемые природой внесенных веществ и типом почвы, были тиками же, как и в других составных частях гумуса: максимальная прибавка азота вегидролиэуеиого остатка наблюдалась в результате рааюхе-ная овса (19

Закономерности превращения азота других веществ в дерново' подзолистой почве (грибного мацелая и мочевины) были аналогичны таковш при разложении гороха, поскольку окк такжз характеризую.-ся узким ооотк шением С:Н

3 отличие от дерново-подзолистой почвы в черноземе и'Зависимо от природы добавленного органического вечаства баланс гумуса

Влияние органических веществ с различит! соотяоиешнеи С:« ва активность процессов

адшерэлязадаи соединений азота в почве

Внесенные 1 1 ! С: Я ! • Среднее накопление шяерашюго азота | Среднее ! накопление *н4 Среднее накопление ■ Н - ЯОд ! 1 \

вещества внес. почвен. |сумма |выес.{почвен. сушз внес* вочзен сушз 1

! % от внесенного

Деряовоподэоластал почва

И + мочевина 75 65 140 55 42 97 21 24 45

РК V шделий гриба 6:1 37 93 ■ 130 21 46 67 17 47 64

РК + раст.ыасса гороха 7,5:1 62 67 129 48 49 97 17 20 37

РК + раст.тсса овса 39:1 20 ЗС 50 6 9 15 16 25 4Г

РК+Са+раат .масса гороха II,5:1 39 14? 186 23 95 123 II 52 63

Чернозем

раст.масса гороха 7,5:1 47 16 63 34 II 44 15 6 21

раст.касса овса 39:1 7 4 II 0,6 0,6 1,2 8 5 13

Влияние органических веществ с различным соотношением С:я яа баланс азота гумуса в почве

Таблица 4

| немеченый азот гумуса' и Закрепилось !

Т

Внесение вещества

! С:*

исходи.(во окон.Iразница! н в 1 (ошгга ¡гумусовых

|. | ¡веществах

Баланс азота гумуса в;

I

л, ж/100 г поч°н

% от исходного

Дерново-подзояастая почва

РК + мочевина 0,4:1 170,4 133,3 -17,X 7,0 -10,1 6

РК мицелий граба 6:1 172,0 157,0 -15,0 4,4 -10,6 6

РК + раст.масса гороха 7,5:1 176,5 158,2 -18,3 6,9 -11,4 6

РК + раст.касса овса 39:1 176,0 165,2 -10,8 19,6 + 8,2 5

Чернозем

реет .масса горела

7,5:1 318,1 301,7 -16,4 53,4

+37,0

12

рас*.масса евса 39:1 304,3 288,4 -15,9 91,1 +75,2 25

был всегда положительный. Однако лучшие условия для накопления гумусовых веществ в этой почве создавались при разложении органических веществ с широкий соотношение* С:ц . В почвенной гумусе закр.лилось азота при разложении гороха 12 % и овса 25 JS. Прирост гумуса в черноземе произошел за счет закрепления азота разлагаемого органического веиества,во всех группах гумусовых веществ и достигал максимума в варианте с овсом.

Пошшо изучения роли активной микрофлоры в превращении азота, мы использовали и ряд других показателей ее биохимической деятельности в почве. Резонируя полученные результаты, можно сказать следующее. Продукция углекислоты изменялась з зависимости от содержания углерода в разлагаемой веществе, возрастая при увеличении его количества. На активность ферментов существенное влияние оказывали почвенные условия, тип почвы и природа разлагаемого вещества. Например, активность инвертаэ подавлялась при внесении кочевинн в результата подщолачизанкя почвенного рас-• твора аммонием - продуктом ее раэясжения.Зто связано с тем, что оптимум действия инвертаз находится в интервале низкого значения рН. Наоборот, уреаэиая активность повышалась яри внесении мочевины з почву по сравнению с контролем, поскольку мочевина является субстратом для ее действия. Наблюдалось реъкое повышение перохскдазной активности в черноземе по сравнению с дернозо-лодэо-яистоЯ г.очвой* 3-го, вероятно, объясняется гуыйтнам типом гумуса чернозема и более высокой собственной кероксидаэной активностью Тумановых кислот чернозема (Василенко, 19?0).

Изиене.чке; состава активной михроАгоры и азотного оежиоа деряово-род золисто!) почвы под влиянием гуцуеовюс веществ

Разложение гумуса является одним из важнейших, сложных н ола-бо освещенных вопросов почвенной микробиологии. Гумусовые вещества - это ведущий фактор, определяющий плодородие почвы. Они представляет собой резерв необходимых элементов-органогенов и способствуют улучшению физических свойств почвы. Поэтому проблема превращения почвенного гумуса продолжает вызывать неослабевающий интерес. В напей работе особое внимание уделялось изучении роли активной микрофлоры почвы а процессах деструкции-синтеза гумусовых веществ. 3 отличие от других исследователей, мы стремились приблизить условия опытов по превращению препаратов гумусовых веществ к прирдн;л1 и наблюдали за их разложением непосредственно

Влияние органических веществ с пзным соотношением С:к ва баланс азота гушнозых кислот в почве

Внесенные вещества

С:в

немеченый азот гушновнх кислот

JЗакрепилось)

(ясх'одв.! по окон, i разница 1 гуиииопт ¡ опыта | |кислотах

Í

Баланс азота гу-шнозцх кислот в:

I, иг/100 г почва

% от исходного

Дерново-подзолистая почва

РК + мочевина 0,4:1 52,5 43,е -8,9 1,0 -7.9 15

РК 4 мщалйЯ гриба 6:1 53,1 46,1 1,1 -5,9 II

РК + раст.взсса гороха 7,5:1 54,2 45,е -8.fi 1.6 -7.0 13

РК + раст,масса овс§ 39:1 52,0 50,0 -2,0 3,6 +1,6 3

Чернозем

раст.масса гороха 7,5:1 105,5 100,4 -5 Д 22,5 +17,4 16 '

раст.масса овса 39:1 95,6 94,4 -1,2 37,6 +36,4 38

Влияние органических веществ с разным соотношением С: я на баланс азота фульвокислот в почве

С:я ! немеченцй азот фульво- ! 3 f • кислот t акрепилосъ 15« в ульвокис-отах Баланс азота . фульвокислот

;асходн.|во окон | (опыта .(разница ! ф 1 { л в:

ч j , s, мг/Х00 г почвы Î % от 1 исходного

Дернозо-подэолистая яочса

РК 4 мочевина 0,4:1 59,8 48,4 -11,4 3,6 -7,8 13

РК + шцелвЯ гриба 6:1 58,9 46,9 -12,0 1,8 -10,2 17

FK + раст.масса гороха 7,5:1 60,3 49,6 -10,7 2,8 -7,9 . 13

РК 4- раст.масса овса - 39:1 63,0 50,0 -13,0 8,4 -4,6 7

Чернозем

рэст.иасса гороха 7,5:1 81,6 71,9 -9,7 11,4 41,7 2

раст.масса овса 39:1 76,9 73,5 -3,4 21,2 +17,8 23

/Л

Таблица 7

Влияние органических веществ с разный соотношением С: я ав баланс азота вегвдрожзуемого остатка в почве

. Внесенные вещества

Деряово-подзожстая почва

РК + мочевина 0,4:1 58,1 $1,3 43,2 2,4 +5,6 10

РЕ + мацелай гриба 6:1 60,0 64,0 «4,0 1.5 +5,5 9

РК pact .масса гороха 7,5:1 62,0 63,0 *1,0 2.5 +3,5 6

КС + раст.касса овса 39:1 61,0 65,0 +4,0 7>6 ♦II,6 19

■ Черчоэем

pact.масса гороха 7,5:1 131,0 129,4 -1,6 19,5 +17,9 14

раст.касса овса 39:1 131,8 130,5* -1,3 32,3 *31,0 23 .

С: я

ИСХОДЕ

немеченый азот негидрола-|Закрепилось емого остатка_j loi в

'негвдролиз (остатке

зуемого оста

. i по окоа.1 I опыта |

развила

1

Баланс азота

ЕйГИДрОЛИЗ.

остатка в:

1, мгЛОО г почвы

i % от i

{исходного1

в почве с помочью метки 15н . Лозы вносимых препаратов были достаточно высокими, чтобы создать условия для селективного развития микроорганизмов, разлагающих гумусовые вещеотва.

Выявлено, что в разложении ryu:iновых кислот главный образом принимали участие грибы и слорообразующие бактерии. Кроме того, в составе активной микрофлоры почвы часто встречались дрожжи, а также Представители No cardie, li i с говоповро га, JLrthrob&cter Внесенные гуминовые кислоты оказали токсическое действие на многие микроорганизмы. Часто встречались инволюционные формы, опустошенные и автолизирэванные клетки. Наблюдалась деформация обо* ! лочкк. Гуминозые кислоты как вещества сложного строения несмотря, на узкое соотношение С:Н , менее доступны для микроорганизмов по сравнению с другими изученными нами веществами. Минерализация гуминовых кислот в среднем составляла 12 При совместном внесении гуминовых кислот и мочевины обнаружилась некоторая тенденция к усилению минерализации гуминовых кислот под влиянием мочевины. В siOjt случае разложение препарата составляло в среднем 16 % от азота, внесенного с гуминовыми кислотами. Сравнительное определение оптической плотности препаратов, выделенных из почвы в начале и ко окончании опыта, показало уменьшение экстинкции за время опыта (рлс.1). Зто свидетельствует о некотором упрощении строеник молекул гуминовых кислот. Внесенные оовмлство о гуминовы-

,'Г

а

а

//■

I» / *

//

> I

и

т;

// / / //

/V / *

'm ' т *

А .. I

it

// a

У/

/У

л

It

/

t'-i.s U3*er*4t/t лл&тнасти np&itpinvi t^nunoSnz яьслсы

M

нн кислотами мочевина и сахароза - легкодоступные для микроорганизмов источники азота и углерода - стимулировали этот процесо. Вовиожно это является следствием кометаболизма.

Характерная особенность превращения азота в почве при внесении гумнковых k;tcлот заключалась в интенсивной нитрификации, которая вначительно превышала аммонификацию. Возможно это вызвано tieрокеидазной активность» препарата! так как из литературы известно, что пероксидазы участвуют в нитрификации (Заззрзик, 1972).

Принимая во внимание больаую роль окислительно-восстановительных ферментов - пероксидаэ и лолифенолоксидаз - s процессах синтеза-распада гумусовых веществ, мы измерили юс активность в почве при внесении препаратов гумикозых кислот. Выяснилось, что разложение Тумановых кислот, несмотря на частичное подавление активной микрофлоры, сопровождалось достаточно высокой пероксидаа-нои активностью почвы. Это позволила сделать предположение о про-, явлении пероксидазноЯ активности препаратов гуминовых кислот. • Для его проверки были взяты свежеприготовлен^е, очищенные диализом препараты гуминовых кислот из дерново-подзолистой почвы и ' чернозема. Оказалось, что гуииновые кислоты обладают высокой пе-роксидазной и полифенолоксидазной активностью, причем препарат, выделенный из чернозема, был в 2,5-5 раз активнее препарата, полученного из дерново-подзолистой почвы. Эти результаты в дальнешем были подтверждены Т.АДербаковоя {I98Ù, 1931, 1983).

Длительное совместное компостирование иочевики к повышенной доаы гуыиновых кислот, выделенных из чернозема» в дерново-подзолио той почве привело к образованию железистых конкреций. Это могло быть следствием отщепления микроорганизмами железа от оргаяэ-ми-неральных комплексов. Исследование под микроскопом олифа почвы доказало, что микроортитейны состояли из ожелезненных клетск

Siderocapse. Т.В.Аристовекая (1965, 1980) отмечала способность _ етях железобактерий использовать органичеокую часть хедезоорга-нкческих комплексов, откладывающих гидроокись железа в клеточных стенках. Вполне вероятна и другая причина наблюдаемого явления: включение лероксидаэ и каталаэ'в окисление железа (Дубинина, 1976, 1977; Горлеяко с соавт., 1977), тем более, что пероксидазы принимают активное участие ,в синтезе-распаде гумусовых веществ (Алекандрова, 1958). Поскольку препараты гумиковых кислот обла- . лают собственной пероксидаэной активностью, это предположение

. правомочно.

Наряду с изучением влияния гуыиновых кислот, мы исследовали также воздействие и фульвокислот на активную микрофлору почвы к ее азотный редим. Оульвокислоты являятся источником важнейших елементоз-органогенов и участвуют г элементарных почвообраэова-. тельных процессах (подзолообразование, ортотейнообразование). Кы впервые исследовали превращение фульвокислот непосредственно в почве с помощью препарата, меченного . Аналогичные работы других исследователей были посвящены изучению разложения фульвокислот микроорганизмами на искусственных питательных средах.

В течение всего' периода наблюдения активная микрофлора в почве с фульвокислотой была представлена исключительно грибами Рвп1с1111«т. В данном случав скалывались условия так называемой "почвы-культуры"благодаря сильному подселению среды в результате внесения препарата фульвокислот. Разантпе гриба сопровождалось распадом фульвокислот с образованием ашеокия и последущи« окислением его до нитратов. На основании обнаруженного факта мы высказали предположение о нитрифицирующей способности этих гетеротрофных кикроорганизиов. Нарсду с деструкцией акзогекных фульвокислот, происходило разложение эндогенных гумусовых веществ почвы, которое также сопровождалось накоплением нитратов. Интенсивность этих процессов резко возрастал^ в почве с внесенный препаратом фульвокислот, то есть в условиях беспрепятственного развития гриба.

В период максимального накопления нитратов был сделан посев почвенной суспензии на агаризеванную подкислекнуи среду Чапека, -На часчах Петри вырастали однотипные грибные колонии Р«о1с1111иш ИтЫип. в опытах с выраздванием на искусственных питательных средах мы доказали способность частой культуры Р.11у1<1иа - осуществлять процесс гетеротрофной нитрификации. Характер процесса изменялся в зависимости от среды обитания и присутствующей в ней формы азота. На среде Чапека с сульфатом аммония процесс заканчивался образованием нитрита. 1.ри росте на органических источниках азоте - пептоне к фудьвоккслотах - гриб осуществлял обе фаэи нитрификации аммония - продукта вх разложения.

Возможно, что органические формы азота способствуют повнленпв активности пероксидаэ этого микроорганизма, участвующих в окисление нагрвтов до ккгратов в гстеротро^оп китри$икации. баланс а^ота в процессе рззвятия г^мба на яекзойтвиггты* ткэзал

отсутствие потерь азота из среды. Возможно, это объясняется тем, что интенсивность гетеротрофной нитрификации в условиях выращивания гриба на искусственных питательных средах в 25-80 раз ниже, чем при его развитии в естественной срзде обитания - почве Вопрос о физиологическом смысла гетеротрофной нитрификации у культуры p.iiYidam пока остается открытым. Подобно другим после довахеляк, мм придерживаемся мнения, что процесс не имеет энергетического значения, так как максимальное проявление нитрифицирующей способности наблюдалось не в экспоненциальной фазе роста, V в период его торможения. Выявленная нами тесная сопряженность нитрифицирующей способности о разложением гумусовых веществ позволила предположить, что эта способность обусловлена пероксидаэноя активностью грибе.

Имеющиеся в литературе сообщения о гетеротрофной нитрификации были получены в ходе наблюдений при варациваниа микроорганизмов на искусственных средах (Веротрате, 1975). В отличие от них, нам** впервые наблядалаоь гетеротрофная нитрификация непосредственно в почве к впервые показано, что оеа свягава в разложением гумусовых вевдств. Эти результаты позволяют нам с полным правом утверждать следующее. Максимальное накопление нитратов, обнаруженное во всех опытах в конечный период, когда активная микрофлора была представлена только грибами или они доминировала в ее составе, обусловлено определяющей ролью гетеротрофной нитрификации.

ВЫВОДЫ

1. Установлена тесная зависимость состава активной микрофлоры от типа почвы я природы внесенных в нее органичеоких азотсодержащих вецестз. Обнаружены доминирующие и характерные формы микроорганизмов, участвующих з их разложении.

2. Наблвдались сукцессия микроорганизмов в составе активной микрофлоры. Смена сообществ заканчивалась состоянием устойчивого равновесия. В это время активвая микрофлора почвы в-большинстве случаев была представлена только грибами или они занимали в ее составе доминирующее положение.

3. Впервые установлена зависимость баланса азота почвенного гумуса и отдельных групп гумусовых веществ от состава активной микрофлоры почвы, ее биохимической деятельности и природы раа-

ч

лагаеаого органического веиестза. В черкозеиг разложение веществ в широким соотношением С: к способствовало новообразованию гуиуса se счст увеличения содержания азоте во всех его группах, а в дерново-яодзолистов почве его прирост был вызван закрепление* еэота в гуаиноаых кислотах и неглдролизуемом остатке. Внесение органических веществ с узкий соотношением С:ы существенно повыпало содержание подвиияш: форы азота в почве.

Зпервые в естественная среде ооитания - дерново-подэо-лиотой почве - наблюдалась гетеротрофная нитрификация, обусловленная мизнадеятельно-зтью PMiclliiua livid™ , и впервые обна-руиена сопряженность этого процесса с деструкцией фульвокислот.

5. Впервые показано, что основная роль в накоплении нитратов в де оново-п одэ олис т о й почве и типично« черноземе принадлежит процессам гетеротрофной нитрификация, которые осуществляются микроскопическими грибами.

6. Разработаны методы определения активности ферментов в почва: уреазы, внеклеточных и внутриклеточных дисоимиляционных нитратредуктаз,-которые нашлл применение в практике научно-исследовательских работ при изучении азотного режима почв и трансформации азота в силосуемых корках.

?. Получение результаты могут быть использованы при создании моделей плодородия дериово-кеглубокоиодзолистой суглинистое почвы и типичного иощ.ого чернозема, a тешка при разработке способов рационального регудирозбаня прокосов трансформации ааота в почве.

Основные работы по.-материалasi диссертации

I. Василенко Б.С. Об активности урэази в почве. - Почвоведе^* ние, Ш2, te XI, о. 61-67.

Ü. Riballctta А. V., Коп on ей Jro E.V., V&eil«nlro S.S. La eloro-rior« »ctivet eon rol« dañe la Cormatioa du 801. - ¿bet г.of paper»,VIII Сoagr.Intern.de Sclenes du Sol - Bucharest, Rosjuii«, 1964, pp.-65-66

5. Ribalkla» I.V., годопапко E.V., Vasileako K.S, L« »uro-flor* activ «t »oh rold dane la formatIon du sal. - Kappotte of TI3I Consr.Iatei-a.d» 1a Sclencta du Sol - BucbAreet,Roeuwila,I9&iv, Василенко E.G., Рыбзлкяна A.B. Микробиологическое процесса п;'и «кнорэлкээыли азотсодержащих ве&егтв в мощном черноземе и

дерново-подзолиотой почве. - В кн.: Тев-.доклЛИ Воео. дел. съезда ВОП. - Тарту, 1966, о. 25-26.

5. Рнбалкина A.B., Василенко Е.С. Разложение азотсодержащих веществ в дерново-подзолистой почве. - В кн.: Тез.докл.IX Нежду-нар.нонгр, микробиологов. - И.: Медицине, 1066, о, 282.

6. Василенко E.G., Рыбалкина A.B. Активность некоторых ферментов при разложении органических веществ в почве. - В кн.: Тез. докл. I симпозиума по ферментам почв. - Минск, 1967, о. 8-9.

7. Василенко Е.С., Рыбалкина A.B. Микробиологические процес-оы при минерализации азотсодержащих веществ в мощном черноземе и дерново-подзолистой почве. - Сб. докл. III Всес. дел. съезда ВОН. - И.: Наука. 1958, с. 46-48.

8. Василенко Е.С., Рыбалкина A.B. Активность некогорык ферментов при разложении органических веществ в почве. - Сб. докл.

I симпозиума по ферментам почв,- «инок: Наука и техника, 196$, с. 39-5*.

9. йасиленко Е.С. Влияние гуминозоя кислоты на микрофлору и некоторые биохимические процессы дерново-подголкстой почвы. -

В кн.: Тез. докл. II Иежвуэ. научн. конф. - П.: МГУ, 1968, с. 77-7S.

10. Василенко Е.С. Влияние гуминовод кислоты на киарофлору и некоторые биохимические процессы дерново-подзолистой почвы. -В кн.: Микроорганизмы в сельском'хозяйстве.- М.; УГУ, 1970, с. 261-273.

' II. Рыбалкчна A.B., Василенко Е.С. Состав активной микрофлоры при разложении препарата гумиковой кислоты в почзе. - В кн.: Тез.. докл. 1У дел. съезда ВОЛ, кн. 2, 4.1, Алма-Ата, 1970, с.197-198.

12. Рыбалкина A.B., Василенко Е.С. Роль активной микрофлоры в процессах иинералиаации некоторых органических веществ, содержащих , в дерново-подзолистой почве. - S кн.: Тез. докл. Второго регионального совей, почвоведов северо- и среднетаежной додэоны Евр. части СССР, Сыктывкар, 1972, с. 12-13.

13. Рыбалкина A.B., Василенко Е.С, Влияние активной микрофлоры на минерализации растительной массы гороха в дерново-подзо-лнотой почве и черноземе (опыты с ). - Бюл. Почвенном» ин-та им. В.В.Докучаева, 1972, в. 1У, с. 79-86.

14. Василенко B.C. Роль активной микрофлоры и нигратредуктаэы в превращении азота растительной массы гороха в дерново-подэо-лиетой-почве. -^Бюл. Почвенного ин-та. им. В.В.Докучаева, 1978,

в.XIX, о. 68-73.

15. Ильина Т.К., Неrpy-Вода В.В., Василенко B.C. IkxbbkootV диооишляционних внеклеточных нитрат- и нитритредуктаа в почве, - Почвоведение, 1977, » 9, о. 92-102.

16. Василенко Е.С. Способ подготовки образца почвы для определения активности внеклеточных витратредуктаэ или нитритредуктаа, например коло рикетрнчес кии методой: Авт. а вид. К* 657544 от 21.12.1978. - Бел., 1979, le 14, о. 54.

17* Ильина Т.К., Василскко B.C. Роль грибов в процессах 1 деструкция гумуса и гетеротрофной нитрификации в дерново-подао-лхстой почве. - 2 кн.: &ат. Всео. симпозиума, Никроргавивмы как компонент биогзоценоаа. - Алма-Ата, 1982, с. 57.

18. Одинцов B.C., Ильина Т.К., Александрова И.В., Василенко Е.С. Роль микроорганизмов v беспозвоночных в трансформации органического вещества почвы. - В кн.: Тез. докл. I дел. съезда почвоведов и агрохимиков УССР. - Харьков, 1962, с. 105.

19, Кегру-Водз, Василеико Е.С., Ильина Т.К. Определение термофильных нитрат- к нитритредуктав в почве. - в кн.; Тез. докл. Всесоюэн. конф. Термофильные микроорганизмы в природе я практике народного хозяйства. - 11., 1983, о. 98.

/UlCftM4 от -ten.da ЗУйП Т»)4ж HU <&\»(jM«r

Si