Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА МИКРОБНОЕ СООБЩЕСТВА ПОЧВЫ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА МИКРОБНОЕ СООБЩЕСТВА ПОЧВЫ"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет-почвоведения;

г_ На правах рукописи

/ ВАПДА ЙОЗЕФ

V , "V. УДК 879.64 ; 631,46

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ^ НА МИКРОБНОЕ СООБЩЕСТВО ПОЧВЫ

'.' Специальность 03.00.07 — Микробиология •

- Автореферат, диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1901

{/ с

■ Работа выполнена на кафедре биологии почв факультета почвоведения Московского государственного университета им, ■ . М. В. Ломоносова.

Научный руководитель —доктор биологических наук,, ведущий научный сотрудник В. С. Гузев.

Официальные, оппоненты—доктор биологических наук, зав. лаборатории ИНМИ АН СССР В; М..Горленко, кандидат биологических наук; старший науч. сотрудник , ИБФМ АН СССР Т. Г. Мирчинк.

Ведущее.учреждение — Московская-: сельскохозяйственная академия имени 1С А. Тимирязева. -

Защита диссертации состоится 1-го октября 1991: г, в 15 ч. 30 мин. в аудитории М-2' на заседании- специализированного совета К 053.05.86-в МГУ' им. М: В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, Факультет поч*. воведения, ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан.« гг» августа 1991 г. _

Приглашаем-Вас принять участие в обсуждении диссер« . ташш на заседании специализированного совета по микробиологии и агрохимин в МГУ или прислать отзывы на автореферат в двух экземплярах,; заверенные печатью," по адресу: 119899, Москр* Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, ——

. " ' 1 ОС: ! Т-. .. ' ; ' ' "" " ' \ '

спсцна.": ■■ < г.Э— '

■С- И.-П.БаСьева

• • . ... Г*;

- ЦЕНТРАЛЬНАЯ ~Т

• . . . -. ; "г.: НАУЧН-АП ^''БЛИОТЕКА Г

.';.-'- . ■ ' ,Мо<к. оельска*-«, гк.^ле**« |

им. Н. Д. Т л .м^э^на - I • . Ияо. Ыз ......______(

ОБЩАЯ .ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность те (.ты. В настоя аде время в литературе накоплен значительный материал, свидетельствуюпий о положительном действии органических удобрений на почвенное плодородие. Ряд авторов отмечает улучшение физических, химических и агрохимических свойств почвы, при использовании органических удобрений (Микустин, 1976; Левин, 1987; Sotakova, 1982),

Во многих работах показано увеличение ферментативной активности почвы (Каряпша и др., 1981; Джов, 1983), численности отдельных групп почвенных микроорганизмов (№вдустин и Емцев, 1978; Bolton et al., 1985; Schnurer, 1985). а также изменение видового состава микробного сообщества почвы под действием этого фактора. Однако, до .сих пор не понятно, существует ли прямая взаимосвязь положительного действия органических удобрений на почвенное плодородие с улучшением микробиологических свойств почвы.

Интерес к изучению этой проблемы особенно вырос в последние годы в связи с развитием концепции, так называемого "биологического земледелия", которая представляет собой сведение до необходимого -минимума применения в сельском хозяйстве всех, химических веществ, и: активизацию биологических Факторов, определяющих плодородие почви, Однако, оптимизация применения органических удобрения возможна лишь после детального осмысления механизмов их положительного действия в почве. Представляется- очевидным, что микробиологический фактор момет иметь здесь важнейшее значение.

В последнее время ва кафедре биологии почв МГУ был разработан ряд оригинальных методов исследования почвенных микроорганизмов in situ {Мирчинк и др., 1974; Гузев и др., 1980, 1909), которые хорошо:себя зарекомендовали при изучении различных антропо-

- г -

генных воздействий на микробное сообщество почвы. Мы считаем, что и в данном разделе почвенной микробиологии с их помощью могут быть получены новые результаты.

Таким образом, тема диссертации представляется актуальной и требует дальнейшей экспериментальной разработки.

Делью настоящей работы бцло изучение взаимосвязи действия органических удобрений на плодородие почвы с оптимизацией свойств ее микробного сообщества.

Нау^шая новизна работы. Основным итогом воздействия органических удобрений на почвенную микробиоту является изменение количественных соотношений между отдельными видами в сообществе микроорганизмов почвы. Впервые показано, что в ряде Случаев это явление сопровождается элиминированием токекн©образующих микроорганизмов. Впервые установлено, что органические удобрения изменяет физиологическую активность почвенной мккробиоты, стимулируя процесс дыхания и ограничивал процесс брожения, который в почве сопровождается проявлением фитотоксических свойств. Кроме того, органические удобрения-изменяют биохимическую активность почвенных микроорганизмов„ увеличивая их гидролитическую активность.

Практическая ценность работы. Для изучения влияния органических удобрений на почвенные микроорганизмы испытан способ расчета количественной оценки изменения состава микробного сообщает- ' ва почвы на основе полярной ординации. Разработан новый способ определения потенциальной фитотоксичности почвы по величине. критической дозы глюкозы, позволяющий качественно оценить изменения в микробном сообществе почвы, оса приема предлагаются для широкого использования в качестве экспресс-методов в системе агроэкологического мониторинга состояния почвы.,

Апробация работ Материалы диссертации докладывались на заседаниях кафедры биологии почв МГУ в 1969 - 1991 гг.

Структура и оОгем работы. Материал диссертации из логе н tía страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, . описания обгектов и методоЕ исследований, четырех глав результатов собственных исследований, четырех глав обсуждения результатов, заключения и выводов. Работа иллюстрирована 37 рисунками, 15 таблицами. Список использованной литературы включает 247 наименования, из них 119 на иностранных языках. * ►

ОБЪЕКТЫ И матода ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования. Б настоящей работе объектами исследования являлись почвы четырех опытов го изучении влияния органических удобрений. ...

1) Лабораторный опыт заложен нами на модельной дерново-под-водистой почве Почвенного стационара МГУ в 1990 году. и содержал следующие ДОЗЫ навоза: контроль, 0,3; 1; 3; 10; 30; 100; 300

. т/га.

2) Вегетационный опыт еаложен нами на аллювиально-* луговой почве Восточно-слоаацкой низменности (район Михаловце, ЧЮ№) летом 1988 года. Данный опьгг включал варианты: контроль; навоз - 50 т/га; компост - 50 т/га и солома - 40 т/га. Отбор смешанных образцов о глубины 0-20 см проводился веской 1689 и 1990 года,

3) Шкрополевой опыт заложен на серой лесной почве в Инсти-. туте почвоведения АН СССР.. Этот опыт включал варианты: контроль,

навоз - 400 т/га, солома - £0 т/га и известь - 0 т/га, на фоне внесения фосфорно-калийного и полного минерального удсСрений.

Анализировались образцу, отобранные весной и осенью 1990 г.

4) Полегай опит галоэтэн кафедрой агрохимии МГУ на дерново-подзолистой почве.АБС Чашниково на известкованном и неизвестно-ванном фонах, с использованием навоза и различных комбинаций минеральных удобрений. Всего исследовано 32 варианта. Анализировались образцы, отобранные осенью 1988 и 1969 гг.

Методы исследования. Влияние органических удобрений на микробную систему почв изучали о использованием следующих методов.

1. Штод целлофановых иеиСрав. Для количественного определения целлюлозолктической активности почвы' применяли метод целлофановых мембран (Гузев и др., 1988). Результаты экспериментов (замеры прочности целлофановой пленки, проинкубированной на почвенной пластинке) снимали в динамике, начиная с 60 «1асов с момента качала опита до полного разрушения целлофана. Количество замеров колебалось от 6 до 14 в каздом конкретном случае. Основным показателем, по которому судили о влиянии различных условий на целлюлозелитическую активность почвы била величина скорости разрушения, определяемая как отношение исходной про'шости целлофановой пленки к моменту времени ее полного разрушения.

2. «¡¿год посева. Определение численности и видового состава микроскопических грибов проводили по методике Т. Г. Мирчикк с соавторами (1982) путем высева водных суспензий почв на среду Чапека,■

подкисленную молочной кислотой. Такой анализ бил осуществлен на аллюаиалько-дуговой почве Восточно-словацкой низменности (отбор образцов - апрель 1989 года), и на дерново-подзолистой почве (от--бор обраацов - мая 1969 года). Для характеристики структуры комплекса микромицетов использовали показатель частоты встречаемости отдельных видов (Тгезпег еЪ а1., 1954). Для оценки степеии сходе-

ТЕа комплекса микромицетов различных почв применял» коэффициент 1 Дяагёарда. И ДР., 1989),

Для количестве иного анализа различий комплекса почвенных мккрошцетов использовали метод полярной ординзвди (Уиттеюгр, 1960). В соответствии с этой методикой рассчитывали различил каждого списания комплекса по сравнений с калдым другим описанием. При этом значение рзэличий в списания* комплекса задавало место каждого гариаита опита «а осях X и В результате такой ордкнь-ции описание образовывалось некоторое абстрактное пространство, определяемое осями, которые представляхтг собой градиенты избиений организаций комплекса почвенных ми кро минетов. Сами же описания являлись точками в указанном пространстве.

3. Штод ттярованного микробного сооб&стеа. Методика постановки опша по обнаружению инициированного амилологического микробного сообвдства.почвы предложена В, с. Гузевьм с соавторами (1960). Наблюдение- за развитием микроорганизмов амшюлитичесного сообщества проводили с помощью стереоскопического микроскопа в отраженном свете. Выделение микроорганизмов в чистую культуру с цель» родовой идентификации осуществляли непосредственно с поверхности крахмала. . Использовали три градации обилия микроорганизмов в сообществе. Доминант - организм, который составляет 30 и более процентов от общего по биомассе или площади покрытия крахмала через 3 недели инкубации. Часто встречаяюгЛся организм -составляет 5 - 201 от обюего. /Редко встречакэдйея - менее Ь% от сбкгго (на схемах это отражено полосками различной ииргаш). Для детального исследования микробного сообщества по^гву применяли сканируюсий электронный мккроскоп. Техника взятия образцов для просмотра в-сканирующем электронном микроскопе была подробно опк-.

сана ранее а С.Гузешм с соавторами (1978, 198£). При необходимости наблюдаемые микроорганизмы фотографировали и часть этих фо-. тог рафий представлена, в работе в виде вклеек.

Дня количественного анализа различия инициированных микроб- , ных сообществ исследуемых почв использовали метод полярной орди-нации.

4. Определение потенциальной фитотокеичаости почвы осуществляли по величине критической дозы глюкозы. . ton было показано в работе IL И. Иванова (1908), внесение глюкозы в утомленную монокультурой почву сопровождалось' увеличением ее фитотоксичности. в развитие этого эксперимента мы исследовали взаимосвязь между дозой глшозы, внесенной в почву и ее' фитотокс ическими с во Яствами.

В ходе работы ш брали навеску воздушно-сухой почвы, в которую перед увлажнение« вносили глюкозу в виде растворов в дозах от 1.до 12 мг/г почвы, и увлажняли до 60Х от полной влагоемкости. Из этой почвы приготавливали почвенные пластинки в маленьких чашках Петри и помещали во влажную камеру. Почву с внесенной глюкозой инкубировали в течении суток в,термостате при EG градусах. Затем на почвенные пластинки раскладывали по 20 штук семян кресс-сала- . та. Пэсде раскладки семян чашки скова помещали в термостат, а через сутки инкубировали при комнатном освещении. Установлено, что наблюдение к подсчет процента прорастания лучше всего осуществлять через 4 - Б суток, так как более длинный срок приводит к развитию микроскопических грибов на пластинках с низкой концентрацией глюкозы, а в вариантах с более высокой концентрацией - из-за улетучивания продуктов неполного окисления глюкозы начинается замедленное прорастание семян тест-растения и результаты трудно воспроизводимы. Швтсркость опыта была 3-кратная.

Экспериментально показано, что сама глюкоза не токсична и не влияет на прорастание семян. Оказалось, что для каждой почвы имеется свой диапазон концентрации глюкозы, при которой обнаруживается фитогоксичность почвы. Мы полагали, что чем выше величина дозы глюкозы, которую микроорганизмы почвы способны переработать без образования фитотоксических веществ, тем лучшими биологическими свойствами она обладает. Критической дозой нами названа концентрация глюкозы, при которой прорастает лишь 501 семян тестрас-тения.

Таким образом, наш разработан метод определения потенциально*? фитотоксичности почвы по величине критической дозы глюкозы, предназначенный для качественной оценки влияния органически* удобрений на микробное сообщество почва

Обработка результатов всех экспериментов проводилась в использованием пакетов программ "StaterаГ* и "Harvard Graphics" яа персональном компьютере "ИСКРА-1030".

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Основные результаты, полученные при выполнении настоядай работы сводятся к следующему.

Цедяояовояжгичссяая аятнаяоеть row В графическом выражении процесс разрушения целлофана в исследуемых вариантах опыюв описывается прямой, соединяющей точку'с исходной прочностью целлофана в нулевой момент времени и точку, характеризующую нулевую прочность целлофана через некоторый период времени его инкубации в почве (рис.!); При этом исследуемые варианты отличаются между собой наклонами экспериментально полученных кривых, которые поли-

Давление разрыва, мм. рт. ст.

Рис. 1. Динамика разрукения целлофана в дерново-подзолистой почва лабораторного опита при дозе навоза 30 т/га

количественно отражают различия в целлюлозолнтической активности почв различных вариантов опыта. По этим графикам рассчитывалась величина скорости снижения прочности целлофана, которой количественно охарактеризовав али целлюлозолитическу» активность почв. В дальнейшем изложении ати результаты представлены в виде диаграмм, на которых кроме среднего значения активности отмечен доверительный интервал в виде двух.величин ошибки среднего (рис. £).

Результаты исследования почв лабораторного опита показали (рис. 2), что в интервале доз от О до 30 т/ га целлхиюзолитичес-кая активность практически не изменяется: значения скоростей раз-рутения целлофана находятся в пределах доверительного интервала контрольного варианта. Только при повышении дозы навоза до 100 и 300 т/га происходит заметное увеличение целлвдоаолитической ' активности и целлофан разлагается быстрее. &ги данные подтверждают мнение Вардавакис (Vardavakis, 1889), согласно которому целлвлаз- ■:, ная активность снижается с уменьшением содержания органического

С*та#|лге претсост» ~ 9 -

(щ рт от/ч)

, ВЯ- Я?- [?*]- и»« о

Доаа влвоаа в т/гв

Гис. 2. алиякие органических удобрений на скорость разрушения целлофана в дерново-подзолистой почве лабораторного ош/га '

■ вещества в почве.

Анализируя результаты подученные при исследовании вегетационного опыта при внесении разных видов органические удобрений можно видеть, -что в 1989 г. практически не обнаруживаются различия в спорости разрушения целлофана во всех вариантах опыта --скорости снижения прочности в пределах доверительного интервала. В образцах почв, отоораякьгк в 1990 г,, солома больше всего снижает скорость ; разрушения целлофана по сравнении с контролем - на 0,87 мм рт.ст./час; навоз - яа 0,63 мм рт.ст./чг™, Ш-вядимому, это связано о более длительны« Периодом времени, тоторое прошло от момента внесения в почву удобрения до отбора образцов.

Результаты исследования почв итсрополеюго одата показывает, «до в чаибольпей степени ускоряет процесс разрушения целлюлозы в

почве иаьоэ (увеличение в среднем на 1,33 мм рт. ст./час), в наименьшей степени - известь. Солома в среднем даже снижает скорость разруайния целлофана в почве, хотя эти изменения не выходят за р ре дели доверительного кате рвала.

Анализ почв шдеюго опыта показывает, что из всех факторов вначимо стимулирует пеллюлоаолитическую активность почеы навоз совместно с известь» (повывекие скорости в среднем на 0,89 мм рт. ст./час), навоз (повышение на 0.85 мм рт.ст./час), и известь (по-выиение на 0.84 мм рт.ст./час).

Обобщение полученных дакнш на различных типах почв позволяет утвервдать, что изменения в микробном сообществе почв при внесении в них органических удобрения сопровождаются повышением скорости разрутсекия целлюлозы. В серой десной почве неллюлоэологическая активность увеличивается на 13S; в кислой дерново-подзолистой почве - ка 181. Интересно отметить, что в аалювиаль но-луговой почве, которая является самой богатой органическим веществом из всех исследуемых нами почв, достоверного повышения целлюлоз о лит ической активности не обнаружено, Это подтверждает кввествые из литературы факты, что воздействие органически* удоб- . рений наиболее эффективно на бедных органикой почвах (Столба, 1987; Harcitat, 1965).

Таким образом показано, что органические удобрения изменяют ' биохимическую активность почвенных микроорганизмов, увеличивая кх гидролитическую активность. Оценивая полученную нами информация шлно констатировать, что в целом ока подтверждает уже устоявшееся в литературе мнение о стиыудяционном эффекте органических удобрений на цвллшоэолитичееку» активность почв (Агафорова. Ха-еиев, 19S8; Ыккулъскена и др., 1983; Wlshio «t al. , 1988). Одна-

ко, имеющиеся 8 литературе данные о целлюлозолитической активности почв полу1 гены главным образом аппликационным методом (Бастров и яр., 19"О). который является лишь полуколичественкым, В настоящей работе впервые подучены строго количественные данные о влиянии органического вещества на целлюлозодиткческую активность. Это стало возможным благодаря использования оригинального метода целлофановых мембран.

фи исследовании комплекса юоадеявьег мгагрошщегон выявлен видовой состав » встречаемость микроскопических грибов в вегетационном опыте (табл. i). Из анализа его результатов следует, что внесение органических удобрений по сравнению с контролем существенно влияет на комплекс почвенных микромицетов (рис. 3). Следует отметить, что в настоящей работе впервые проанализирован состав комплекса почвенных микромицетов аллюаиально- луговой почвы Восточно-словацкой низменности.

Для количествеиного анализа различий комплекса почвеккых иигфомйцетов использовали метод полярной ординаши. Далаый способ нятерпретаодя.результатов позволяет достаточно наглядно представить различия в комплексе почвенных микромицетов всех вариантов вегетационного опыта. Максимальное различие зафиксировало кедду контролем и вариантом с внесением компоста,; ■

Ещз более наглядно влияние органических удобрений ; ка комп-гэас почвеикых иикрокицетов представлено при орд..нации результата полевого опыта. Сравнительно небольшие изменения в комплексе ночгекшх кяфоьицетов происходят при внесении навоза, Сольное даиекениа обнаруживаются сри кзвестковаяки, а самые большие - при ровмзстяом в&гсеяш навоза с язгэстью, ярвчгм эта ааковомерность одинаково горозэ оСйарухквагтся как ка фоне полного минерального

Таблица 3.4 , Видовой состав и ветречайыость микроскопических грибов в алладиально-луговой почве (вегетационный опит

ВИД Контроль Навоз Компост Солома

1 г а 4 . 5

Abstdla spinosa 0 0 0 10

Acremonium sclerotiffenum ■ , £0 . 0 0 ВО

Alternaria hmicola 0 0 60 0

Aspergillus fumigatus 10 0 0 10

Cladosporium cladosporioides 20 0 . 20 90

Cladosporiujn sphaerospeггпшп 0 0 20 0 .

Drechsleга avenacea SO 0 0 0

Fusarium arßlllaceum 0 20 0 0

Fusarium graminearum 10 0 0 0

Fusarium oxysporum 60 40 20 а

Gliocladium deliquescens - о 0 0 30

ßymoascus reesil 0 0 0 30

Harnt cera striata 0 0 0 10

Ним col a fuscoatra , 10 0 0 0

HuMcola exisea 10 0 . 0 0

Mcnilia erisea 0 : 0 0 10

Paed lojnyces varioty 0 : 20 20 0

Pénicillium blforma 10 0 60 50

Pénicillium claviforme : lo Û 20 ■ 70

Peru Ollitum decumbes о 0 , 0 ' 10

PentoilliuiR expareum /• Б0 . . ÖQ 100 40 .

Pénicillium frequentans 60 60 во 100

PemoilUum jenseni . 10 во 20 70

Pénicillium rubrum 0 0 ' 40 0

Scopulariopsis brevicalvis ... 10 0 о ."■. 10

Х% различи« навоэ солона.

20 ао

40 7 60 во 70 80 90

А^рааличы контроль * ноипост

©

Рис.

■ ковтрогш, ^^ - вами. ^^ - мшпост, — солона

3. Полярная ордкнация комплекса почвенных микромицетов аллювиально-луговой почвы вегетационного опыта в результате действия органических удобрений

удобрения, так и без него. Таким образом, внесение органических удобрений значительно изменяет комплекс почвенных микромивдтов.

. Следующий раздел работы посвяшэн исследованию влияния органических удобрений на инициированное микробное сообщество шив. На рисунке 4 представлен состав и организация амилолитичес-кого микробного сообщества, где степень присутствия в сообществе выражен шириной полоски и варианты сравниваются с контролем. Для количественного анализа различий организаций инициированных микробных сообществ также использовали метод полярной ординации.

; Результаты исследования почв лабораторного опыта показывают, что наибольшее сходство (минимальное различие) в организации инициированных микробных сообществ обнаружено при внесении навоаа в дозах от О до 3 т/га. ■ В следующую группу, которая вызывает боль-

... — ......Т...... )"--------■■■■■■■■ --

Манеп Нше* С«ят

¡Ш Ш ' ЕЭ ТН»ЬИ. ШЗ Пнш

Е5Э Ямг«. ЕЕЭ хами* ЕВ! СнМЬ,

Рис. 4. Организация микробного сообщества серой лесной почвы микрополезого опыта (весна 1990 г., фон РК)

оке изменения микробных сообцеств, входят варианты, с дозой каво-8а от 10 до 100 т/га. Наибольшие {¡вменения организации сообиества вафгоссированы а варианте с внесение« 200 т навоза/га.

Результаты исследования почв вегетационного опыта показа»*, что все виды изученных органических удобрений увеличивают различия мелду сообществами, причем самое большое различие от контроля зафиксировано при внесении солома даюснантаыа в згом сообщества были Вас 1 Низ зр. и 51асЬуЬо1гуз 1о&и1аЪа. тогда как в контрольном варианте - СЬзе1о/п)ют зр., Мол 111 а эр., Мусодсгге п1?га и ЭЪесЬуЬоЬгуз 1оЬи1аСз-

Результаты исследования псчв мякрояолгвого опыта показали, что наиболее сильное глияиие на изменение микробного сообщества оказывает навоз, шяыпее известь и солома. Влияние органических

удобрений на инициированное микробное сообщество, определяемое по изменению дошнантньк видов, показано на рисунке 4.

Результаты исследования почв полевого опыта показывают (рис. Б), что достаточно гомогенную группу образуют варианты опыта на которых вносили только минеральные удобрения. Изменения в этих образцах по отношению к контролю направлены в противоположную сторону по сравнению с вариантами, где вносились навоз и известь. Различия увеличиваются в ряду: навоз - известь - навоз совместно с известью, с небольшими вариациями в зависимости от того или. иного фона минеральных удобрений.

Изложителькая оценка изменений в микробном сообществе почвы под действием органических удобрений может бьггь дана на основе анализа доминантных видов а инициированном микробном сообществе (табл. 2). Внесение навоза, извести, так и навоза совместно с известью полностью меняет состав доминантов микробного сообщества. К что очень важно, при этом происходит замещение пенициллов, которые потенциально обладают сильной фитотоксичностью, на организмы, не обладающие таким свойством.

Таким образом, испытано два мзтодических приема оценки изменений микробного сообщества почв под действием органических удобрений. Сравнительный анализ результатов, полученных методом микробиологического посева, и методом инициированного микробного сообщества, показал, что оба способа дают близкие результаты, в методическом аспекте представляется вадяш. что при работе по первому способу, анализу подвергаемся в три раза большее число видов, ко второй способ менее трудоемок и четко ориентирует исследователя, на поиск взаш^связн изменений в микробном сообществе почвы о ее фктотоксическими свойствами. Кроме того, исткал спо-

во

70 50 30 10

~_______—_ вмятой КОПрОК» КК —

«сшт« 7.Г. - ^в.а.^.квсн РК

— Ионтр«« Д - Н«н О "" 7 — Шбй 4 «в#оть

1-е«! 7Добр,«к#, З-К. 4-Р, в-кк, в-РК, В-ьРК

Рве. б. Полярная ординация амилолитического микробного

сообщества дерново-подзолистой почвы долевого опыта, в результате действия разных удобрений:

соб анализа результатов на основе полярной ординации, который мо-; экет быть рекомендован для широкого использования при решении задач количественной оценки изменений в мтфобном сообществе почвы, , происходящих при различных техногенных воздействиях.

Используя данные методические приемы установлено, что основ- . кым итогом воздействия органических удобрений на почвекнув шкро- . биоту является изменение количественных соотношений меаду отдельными видами " в сообществе . шткроорганизмов'.-. почва : Методом инициированного микробного еооОщэстеа впервые показано, что под действием органических удобрений в дерново-подзолистой почае перераспределение микроорганизмов по степени доминирования приводит к уменьшению в пей доли микрооргаяизмов-токсинообразоватедей.

И>11ят *о1ггроль о _ выоа4|щ*сТ1 Р

во 70 ва до

Таблица Z

Влияние удобрений на изменение представленности доминантных видов микробного сообщества дерново-подзолистой почвы - 1933 г,

Вариант Контроль Навоз Известь Навоз + Известь

0 P. vermiculatum Mom Ha sp. Manilla sp. Mycoeone niera

P. fumculosum

N P. ve r ml cu latum 6ytmoascu3 sp. Moni 1 la sp. Bacillus sp.

P. funiculosum Gyimoascus sp.

К P. yermiculatum Gytrnoascus sp. bbnilja sp. Gyonoasous sp.

Р P. vermlculatum Gymnoascus sp. Ifani lia sp. Mycogone nigra

Ooniothyrium sp.

NK P. vermlculatum Gyimoascus sp. : Gywnoasous sp. Gymnoascus sp.

PK P. verwiculatum Gyimoasous Sp. Gyimoasous sp. .Stachybotrys

alternans.

KP P. vermiculatum Gyimoascus sp. Gymnoascus sp. Mycogone niera

Stachyfc. alter.

HPK Р, vermlculatum Gyrtnoascus sp. Gyonoascus sp. Mycogone nigra

Заключительный раздел работы посвящен изучению аотеицмаяыюй фнтатокаичвостм почв. В опытах мы изучали влияние возрастающих доз глюкозы на всгояасть семян кресс-салата. Результаты-ксследо-вания почв 'лзбораторяого опгга показывают, ■ что при дозах навое а ■ до 30 т/га критическая доза глююэзы повышается незначительно, а

- . - 18 -

дальнейшее увеличение дозы навоза приводит к резкому повышению этого показателя, который достигает максимальных значений (7,41 мг глокоэы/г) при концентрации навоза 100 т/га. При еке болызем повышении дозы навоза (до ЭОО т/га) величина критической дозы стабилизируется - 7,31 мг глюкозы/г почвы. Таким образом,можно утверждать, что увеличение содержания органического вещества в почве приводит к повышению величины критической лозы глюкозы.

Результаты исследования почв вегетатюниого опыта показывают, что обогащение почвы органическим удобрением в.1989 г. достоверно не изменяло критическую дозу глюкозы во всех вариантах по сравнению с контролем. Достоверное отличие обнаружено только между вариантами с внесением навоза и компоста. Результаты 1990 г. показали достоверное отличие от контроля в вариантах с навозом и компостом. При этом обогащение почв навозом увеличивает величину критической дозы глюкозы, а компост снижает этот показатель. При сравнении этих результатов с данными лабораторного опыта яа дерново- пода олис то й почве можно видеть, что при относительно близких концентрациях навоза в почве (дерново-подзолистая - 30 т/га, ад-лювиалыю-дуговая - 60 т/га) происходит достоверное увеличение 1фитической дозы глекозы в дерново-подзолистой почве на 1,11 мг/г, а в аллювиалыю -луговой на 0,50 мг глккоэы/г почвы. Таким образом, можно полагать, что обогащение почвы навозом сопровождается увеличением величины критической дозы глккозы, причем, чем почва беднее по содержанию органического вещества, тем чувствительнее она реагирует;на это воздействие.,{ект, что менее гумуси--розаше-Почвы более огаывдаеы яа внесение органических удобрений неоднократно отмечался и ранее (Столба,.1987; Harcttat, 1985).

. Результаты исследования почв мигфоволэвого опыта показывают.

что навоз по сравнению с другими органическими удобрениями оказывает наиболее сильное влияние на величину критической дозы глюкозы. Только по результатам, полученным на фоне фосфора с калием, соло,-ла оказывает большее влияние на критическую дозу. В среднем за оба срока исследования по сравнению с контролем увеличение критической дозы глккозы в варианта» опыта происходит в следующем ряду; известь - на 1,35 мг/г, навоз - на 2,55 «г/г; и солома - на 2.78 мг глхкозы/г почвы.

Результаты исследования почв полевого опита показывают (рис. 6), что в большинстве вариантов действие органических удобрений в разных комбинациях с минеральными достоверно увеличивает величину критической дозы глюкозы. В контрольном варианте достоверно повышается критическая доза глюкозы на фонах с К. Р, ПК, РК и КР. Недостоверное повышение обнаружено при внесении одного азота. Достоверное понижение критической дозы показано' при внесении лишь полного минерального удобрения. В варианте с навозом зафиксировано достоверное увеличение критической дозы глюкозы по сравнению с контролем на фонах с К, Р, НК, РК, НР и НРК. Недостоверное повышение обнаружено только при внесении калия. Снижение критической дозы здесь не обнаружено. В варианте с известью показано, что по сравнению с контролем в вариантах опыта К, РК и МР достоверно повышается критическая доза глюкозы, а 9 вариантах опыта с Н, р и НК этот параметр, хотя и повышается, но только в пределах доверительного интервала. Полное минеральное удобрение достоверно понижает критическую догу гдюковы. в варианте внесения навоза совместно с ибвестью показано, что внесение только полного минерального удобрения достоверно понижает критическую дозу глюкозы. Во всех остальных вариантах опыта увеличение этого парапет-

Крплмаа* AON

rwtn Лкг/г)

KporinuokU йен rnwoBit («г/г)

1 2 3 4 5 6 7 8 pi ВЭ "»ни о --■«■•

Ji.jy

] 2 3 4 fi 6 7 e D> КЭ C3 ;-«"■«

Рис. 6. Елияние различных удобрений на величину критической

дозы глюкозы дерново-подзолистой почвы полевого

опыта (осень 1939 г. >

Варианты: 1 Контроль; 2 - IJ; 3 - К; 4 - Р; 5 - NK;

G - РК; 7 - HP; 8. - NP1<

pa не достоверно.

Таким образом, установлено, что максимальное увеличение критической дозы глюкозы происходит при обогащении почвы навозом. ПРИ этом последовательное увеличение изучаемой хар&'сгеристики почв по вариантам опыта происходит в следующем ряду: Контроль -Известь - Навоз - Навоэ+Известь.

Итак, результаты исследования трех типов почв в лабораторном, вегетационном, микроподевом и полевом опытах однозначно показали, что изменения в микробном сообществе почв при внесении органических удобрений сопровождаются увеличением критической дозы глюкозы. В аллювиально-луговой почве величина критический дозы глюкозы увеличивается иа 0,6 мг/г; в серой лесной - на 1,1 иг/г; И а кислой дерново-подэолистой почве - на 2,6 кг/г почва

Тем самым впервые показано, что действие органических удобрение иа почвенное плодородие коррелирует с увеличением характерной для данной почвы величины критической дозы глюкозы.

Принимая во внимание,. что в результате жизнедеятельности растений до ЗО-БОХ фотоасскмидировмгаого углерода зкскретируется ими в почву в виде легко метаболизнруешх органических соединений (Шников и др., 1389; Sauerbeck, Joftnen, 1976; Dormaar, Sauerbeck, 1S83; Wupps. Lynch, 1985), воздействие органических удобрений «а увеличение критической дозы глюкозы можно рассматривать как положительное воздействие направленное на уменьшение потенциальной фитотоксичности почвы в прикорневой воне растений. ~

, ГОэгоцу, о позиция почвенной микробиологии влияние органических удобрений на микробиоту почвы можно оценить как положительное, так как оно сопровождается .сниманием потенциальной фито-токскчности почз и как следствие этого увеличением их продукт ив-

ноети. о том, что органические удобрения положительно влияют на почвенное плодородие в литературе имеется много сведений.. По данным Оотаковой (5о1ако\га, 1982) устранить негативные последствия внесения в почву повышенных доз минеральных удобрений и химических веществ можно с помощью целого набора мелиоративных приемов, среди которых самую важную роль играют органичеС!ше удобрения. На мелиоративное действие органических удобрений в почве указывает ряд других авторов (Вэрниченко, Мишустии, 1980; Добровольский, Гришина, 1985; Наг^На!, 1905; УепсШотека, 1980; К1оЬиз4ску, 1987 и др.). По данным Асмус (Азпоэ, 1984) внесение навоза способствует в среднем повышению урожайности приблизительно на 14Х.

Таким образом, впервые установлено, что органические удобрения изменяют физиологическую активность почвенной микрсбиоты, стимулируя процесс дыхания и ограничивая процесс брожения, который в почзе сопровождается проявлением фитотоксических свойств.

В связи с этим, представляется важным, что в настоящая работе впервые обнаружен еще один из механизмов положительного действия навоза на почвенное плодородие путем снижения фнтотоксичвос-ти почвы в условиях локального и кратковременного обогащения ее легко метаболизируемыми углеводами. Именно это, по нашему мнению, определяет научную новизну настоящего раздела работы.

; " ' ' ВЫГОДЫ . '

1) разработан оригинальный- метод определения потенциальной . фитотоксичности почвы по величине критической дозы глюкозы. Под критической дозой понимается минимальнзя доза,глюкозы, при которой в почве обнаруживается 50Ж снижение всходасти семян тест-рас-

тения. Метод предназначен для качественной оценки влияния органических удобрений на микробное сообщество почвы.

2) Испытано два методических приема оценки изменения микробного сообщества почв под действием органических удобрений. Сравнительный анализ результатов, полученных методами микробиологического посева и. инициированного ьикробного сообщества показал, что оба способа дают близкие результаты. В методическом аспекте представляется важным, что при работе по первому способу, анализу подвергается в три раза большее число видов, но второй способ менее трудоемок и четко ориентирует исследователя, ма поиск взаимосвязи изменений в микробном сообществе почвы с ее фитотоксичес-кими свойствами.

■ 3) Установлено, что основным итогом воздействия органических удобрений на почвенную микробиоту является изменение количественных соотношений . между отдельными видами в сообществе микроорганизмов почвы. Штодом инициированного микробного сообщества впервые показано, что под действием органических удобрений в дерново-подзолистой почве перераспределение микроорганизмов по степени доминирования'приводит к уменьшению в ней доли микроорганизмов- токеннообраэ овзтеяе й.

Ч) Внесение органических удобрений может сопровождаться увеличением це длюлоэолитичес кой активности почвы. В опытах с дерново -подзолистой почвой целлюлоэолитическая активность увеличилась на 16Х, с серой лесной - 13%, а в аллювиально-луговой почве, которая является самой богатой органическим веществом из исследуемых нами почв достоверного повышения целлюлозолитической активности не обнаружено. ■■'■■■"- '

Б) Впервые установлено, что «вменения в микробном сообществе

- и-

почвы при внесении в нзе органических удобрений сопровождаются увеличением значения критической лозы глюкозы, характерной для данной почей В опытах с адлювиалыю-дуговой почвой величина критической дозы гл*иозы увеличивается на 0,5 мг ; о серой десной -яа 1,1 мг : и в кислой дерново-подзолистой почве - на 2,6 мг/г почвы. Данный факт позволяет рассматривать воздействие органических удобрений на микробиоту почвы как положительное, так как око сопровождается снижением ее фитотоксических свойств.

По материалам диссертации опубликованные, следующие работы: 1. Воов £. А.» Гузев Е.С.» Паников И С.. Шлеева Н. В., Селиванов ДА, Вайда & , Эенова Р. Ы., Лебедева Г. Ф. /Микробиологические аспекта загрязнения почв пестицидами //В кн.: Микроорганизмы и охрана почв ,-М,« МРУ ,1989 .-ГЛ.3 .-С. 86-120.

Объем: I '/а п. л.

Заказ 1434,

ТнражЮО

Типография Московской с.-х. академия ям. К. А. Тимирязева; 127550, Москва И-550/Тимирязевская ул., 44