Материал: 1010-pochvovedenie-2013-7

7.Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М., Оборотов Г.В. Мицели альные бактерии засоленных почв // Почвоведе ние. 2008. № 10. С. 1250–1257.

8.Зенова Г.М., Глушкова Н.А., Банников М.В., Шваров А.П., Поздняков А.И., Звягинцев Д.Г. Ком плексы актиномицетов в осушенных торфяных ти пичных почвах таежной зоны при пирогенной сук цессии // Почвоведение. 2008. № 4. С. 441–447.

9.Зенова Г.М., Грачева Т.А., Лихачева А.А. Актиноми цеты рода Micromonospora в наземных экосистемах // Микробиология. 1994. Т. 63. № 3. С. 553–560.

10.Зенова Г.М., Звягинцев Д.Г. Антропогенные изме нения структуры комплекса почвенных

актиномицетов // Почвоведение. 1998. № 6.

С. 680–688.

11.Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 224 с.

12.Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.

13.Мэггаран Э. Экологическое разнообразие и его из мерение. М.: Мир, 1992. 173 с.

14.Определитель бактерий Берджи (В двух томах) / Ред. Дж. Хоулт, Н. Криг, П. Снит, Дж. Стейли, С.С. Уилльямс. М.: Мир, 1997. Т. 2. 800 с.

15.Свирскене А. Микробиологические и биохимиче ские показатели при оценке антропогенного воз действия на почвы // Почвоведение. 2003. № 2. С. 202–210.

16.Brooks P.C. The use of microbial parameters in moni toring soil pollution by heavy metals // Biol. Fertil. Soils. 1995. V. 19. P. 269–279.

17.Stenberg B. Monitoring soil quality of arable land: mi crobiological indicators // Acta Agriculture Scandina via. 1999. V. 49. P. 1–24.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие нефтяной и химической промыш ленности, интенсивная химизация сельского хо зяйства, рост транспортной инфраструктуры и объема автомобильных перевозок сопровожда ются неизбежным загрязнением окружающей среды. Токсичные вещества, накапливаясь в поч ве, делают ее непригодной для роста и развития растений. Известно, что гуминовые кислоты спо собны проявлять защитные свойства по отноше нию к почвенной биоте (микро и мезофауне) и растениям [2, 4, 5, 8]. Поэтому препараты гуми новых кислот широко используются в целях ре медиации почв и почвогрунтов. Для восстановле ния почвенного плодородия активно применяют и бактериальные препараты, способные разлагать нефть, ксенобиотики [1], синтезировать физио логически активные вещества, стимулирующие развитие корневой системы и рост растений [3]. Однако существенным недостатком бактериаль ных препаратов является малая длительность их хранения. Решением этой проблемы могут быть биопрепараты на основе гуминовых кислот (бак териально гумусовые препараты), обладающие всеми преимуществами гуминовых кислот и бак териальных препаратов и длительно сохраняю щие свои свойства.

Целью работы была оценка влияния бактери ально гумусового препарата на биологическую активность почвы.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Изучались свойства бактериально гумусово го препарата на основе гуминовых кислот бурого угля “Гумигель” (фирма “Агросинтез”), пред ставляющего собой коллоидный гель темно ко ричневого цвета. Препарат гуминовой кислоты обогащали смесью следующих бактерий: споро образующих – Bacillus subtilis, B. cereus, B. mega terium; коринеподобных (коринеформных) –

Rhodococcus erythropolis, Rh. luteus, Arthrobacter globiformis, A. aurescens, Micrococcus roseus, M. agi lis; протеобактерий – Aquaspirillum sp., Myxococ cus sp., Cytophaga sp. В научной литературе суще ствует немало работ, говорящих о том, что бакте рии родов Arthrobacter и Rhodococcus способны разлагать углеводороды нефти, а Bacillus, Myxo coccus, Cytophaga являются активными гидроли тиками [1]. Кроме того, данные бактерии спо собны синтезировать физиологически активные вещества, в том числе фитогормоны (ауксины, гиббереллины, цитокинины). Концентрация бактерий в препарате составляет 109 клеток в миллилитре геля. Бактерии выращивали на твер дой питательной глюкозо пептонно дрожжевой среде [6].

Для проведения опытов использовалась дерно во подзолистая почва (Московская обл.) с содержа нием гумуса 2.5%, pH солевой вытяжки 5.0, средне суглинистого гранулометрического состава.

Определение численности микроорганизмов в препарате и в почве проводилось методом люми

Рис. 1. Сохранение численности микроорганизмов в бактериально гумусовом препарате при хранении. Обо значения: 1 – исходное содержание, 2, 3 – хранение в те чение шести месяцев при температуре +4 (2) и +25°С (3).

несцентной микроскопии при окрашивании ак ридином оранжевым [7].

Интенсивность дыхания микроорганизмов оце нивалась методом газовой хроматографии (хрома тограф московского опытного завода Хроматограф модель 3700, длина колонки 3.2 м, наполнитель – Полисорб 1, температура термостата 40°С, сила то ка катарометра – 150 мА, газ носитель – гелий, ско рость расхода газа носителя – 30 мл/мин).

Для исследования влияния бактериально гумусового препарата на структуру микробного сообщества применяли метод посева на агаризо ванную глюкозо пептонно дрожжевую среду [6]. Посевы проводили стандартным способом из ты сячного, десятитысячного разведений в пяти кратной повторности после предварительной об работки на ультразвуковом диспергаторе УЗДН 1 (22 кГц; 0.44 А; 2 мин) [7]. Для ингибирования развития грибов в среду добавляли 50 мг нистати на на 0.5 л среды.

Для определения действия исследуемого пре парата на растения проводился вегетационный опыт с растениями кресс салата. С этой целью в вегетационные сосуды с дерново подзолистой почвы (200 г) высевалось по 50 семян кресс сала та. В почву вносился бактериально гумусовый препарат, разведенный в 20 раз в расчете 36 мл/кг почвы. Эффект определялся по изменению био массы растений.

Способность бактериально гумусового препа рата к детоксикации почв от загрязнения тяжелы ми металлами определялась на примере иона ме ди Cu2+ в концентрации, равной пятикратному превышению ПДК.

Рис. 2. Интенсивность дыхания микроорганизмов в чистой почве (1) и при внесении в почву бактериаль но гумусового препарата (2).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Важным свойством бактериальных препаратов является их способность к сохранению в жизне способном состоянии микроорганизмов, входя щих в их состав. Как показали наши исследова ния, бактерии оказались способными длительное время сохранять свою численность в геле гумино вой кислоты. Так, за шесть месяцeв численность микроорганизмов в бактериально гумусовом пре парате изменилась незначительно (рис. 1). В случае хранения препарата при комнатной температуре (t = +25°C) произошло уменьшение численности в 3 раза, с 3.9 до 1.3 млрд клеток на миллилитр препарата клеток. При хранении препарата в хо лодильнике (t = +4°C) численность бактерий практически не изменялась.

Исследование влияния бактериально гумусового препарата на интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов не обнаружило су щественных различий между контролем и вари антами с его внесением (рис. 2). В контроле на на чальных этапах опыта эмиссия СО2 возрастала и достигла максимального значения на 17 е сутки, после чего интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов постепенно уменьшалась. Такие изменения интенсивности дыхания могут быть объ яснены увеличением численности микроорганиз мов при прохождении сукцессии, индуцированной увлажнением. Дальнейшее уменьшение выделения СО2 может быть связано с лимитированием до ступным субстратом. Аналогичная динамика эмиссии СО2 наблюдалась и в почве с внесением препарата. Кроме того, величина эмиссии угле кислого газа также не отличалась от таковой в чи стой почве.

Таким образом, внесение бактериально гумусового препарата в чистую почву не оказало значимого влияния на интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов.

Рис. 5. Влияние бактериально гумусового препарата на растения. Слева направо: контрольная почва, почва с внесением бактериально гумусового препарата, загряз ненная медью почва с внесением бактериально гумусо вого препарата, загрязненная медью почва.

на использованной среде; субдоминанты – 20– 30%; группа среднего обилия – 10–20%; минор ные компоненты – менее 10% (таблица).

Оценка влияния бактериально гумусового препарата на структуру микробного сообщества показала, что в контрольной почве группа доми нантов представлена бактериями рода Cellulomo nas (31%). В группу субдоминантов были отнесе ны представители родов Streptomyces (22%), Bacil lus (20.5%), Myxococcus (21%). Среди минорных компонентов были выявлены бактерии родов Ar throbacter, Polyangium, Rhodococcus, Aquaspirillum, и представители группы Proteobacteria.

При внесении в незагрязненную почву бактериально гумусового препарата группа до минантов бактериального комплекса была пред ставлена бактериями родов Cellulomonas (33%), Myxococcus (38%); в группу среднего обилия во шли Streptomyces (13%) и Bacillus (11%); в группу минорных компонентов – Arthrobacter, Rhodococ cus, Cytophaga, Proteobacteria, Aquaspirillum.

При загрязнении почвы медью в группу доми нантов вошли бактерии рода Myxococcus (33%); к субдоминантам были отнесены бактерии рода Ar throbacter (25%), а к группе среднего обилия – Streptomyces (16%), Bacillus (19%); среди минор ных компонентов выявлены представители родов

Rhodococcus, Cytophaga, Aquaspirillum, Erwinia.

В случае внесения в загрязненную почву бактериально гумусового препарата в группе суб доминантов были отмечены представители родов

Streptomyces (26%), Arthrobacter (22%). В группу среднего обилия вошли Bacillus (17%), Rhodococ cus (11%); к минорным компонентам отнесены

Micrococcus, Cellulomonas, Cytophaga, Myxococcus, Pseudomonas, Polyangium, Aquaspirillum.

Итак, при добавлении к загрязненной почве бактериально гумусового препарата микробное сообщество приобрело вид, близкий к таковому контрольной почвы. Это можно отчетливо про следить при определении индекса Жаккара. При сравнении контрольной и загрязненной почв с внесением препарата индекс равен 0.78, а при сравнении загрязненной почвы, в которую был внесен препарат, с загрязненной почвой без вне сения препарата индекс Жаккара равен 0.66.

Кроме того, наблюдается увеличение разнооб разия микробного сообщества, оцениваемое по числу определяемых родов (таблица) и по индек су Шеннона. Так в загрязненной медью почве вы делены представители восьми родов, а в загряз ненной почве с внесением бактогумусового пре парата – 11 родов; увеличение разнообразия произошло главным образом за счет минорных компонентов. Индекс Шеннона составил 2.31 и 3.03 для загрязненной медью почвы и загрязнен ной почвы с внесением бактериально гумусового препарата соответственно.

Таким образом, путем подсчета общей числен ности бактерий и определения структуры сапро трофного бактериального комплекса показана спо собность бактериально гумусового препарата вос станавливать бактериальное сообщество в случае загрязнения почвы до уровня чистой почвы.

Рядом исследователей отмечалась способ ность гуминовых кислот оказывать стимулирую щее действие на растения [10, 11]. Нами были проведены как вегетационные опыты (в качестве тест культуры выступали растения кресс салата), так и физиологические тесты на семенах моркови и семядолях огурца для изучения действия гуми новых кислот (как основы бактериально гумусового препарата) на растения и определения типа их биологической активности.

Оценка действия бактогумусового препарата на растения выявила незначительное увеличение биомассы кресс салата при применении препара та на чистой почве по сравнению с контролем (рис. 5, 6). Так, на чистой почве биомасса кресс салата составила 0.17 г, а на почве с внесением бактогумусового препарата – 0.18 г. Это говорит о слабом стимулирующем действии препарата на целые растения.

Загрязнение почвы медью существенно умень шило биомассу выращенных растений (рис. 6), которая составила 0.07 г. Внесение бактериально гумусового препарата в загрязненную почву ока зало значимое положительное действие, увели чив биомассу кресс салата до 0.15 г, тем самым восстанавливая массу выращенных растений до уровня, близкого к таковому контрольной, неза грязненной почве.

Следовательно, бактериально гумусовый пре парат не проявляет существенного стимулирую