микробное сообщество светло

МИКРОБНОЕ СООБЩЕСТВО СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
НА ТЕРРИТОРИИ ЗАЛЕЖНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ЗЕМЕЛЬ ПРИ ИХ ВРЕМЕННОЙ КОНСЕРВАЦИИ
Подуздиков А.Л. – студент факультета почвоведения,
агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА, V курс
Пугачев Е.В. – канд. с.-х. наук, доцент каф. почвоведения
и природообустройства Нижегородской ГСХА
Козлов А.В. – канд. биол. наук, доцент каф. экол. образования
и рац. природопользования НГПУ им. К. Минина
Рассмотрено изменение численности основных эколого-физиологических ниш микробиоценоза светло-серой лесной легкосуглинистой почвы при ее агротехническом использовании и в условиях выведения земель в залежь. Выявлены тенденции снижения биологической активности почв при их выведении из структуры посевных площадей и возврата к
состоянию почв естественных биогеоценозов в условиях залежной консервации.
Ключевые слова: залежные земли, почвенный микробиоценоз, озимая пшеница.
В любой почвенно-климатической зоне России сельскохозяйственное
использование земель подразумевает под собой значительное, а зачастую,
коренное изменение каких-либо параметров тела почвы. Так, например агротехническое вмешательство, преображая почвенный профиль, вносит коррективы в протекание физико-химических процессов в почвенной толще. В
другом случае приемы внесения различных удобрительных материалов прямо или опосредованно изменяют содержание в почве отдельных веществ и
элементов, служащих основой получаемого урожая сельскохозяйственных
культур. Применение мелиорантов способствует изменению кислотности
почвенного раствора и сдвигу соотношения в катионно-анионном составе
ППК, что также вносит вклад в создание оптимальных условий произрастания культурных растений.
К наиболее чувствительным к внешнему воздействию характеристикам
почвенного профиля относится группа свойств, определяемая деятельностью
живой составляющей, в частности – микробиоты почвы. Процессы агротехнического, агрохимического и мелиоративного воздействий сдвигают равновесную систему ранее созданного природой микробиоценоза почвенного
профиля, изменяя и качественную и количественную его стороны. В результате чего формируется особый микробный пул агрогенных почв, имеющий
обособленную структуру и функционирование.
По мнению ведущих ученых [1], явление структурно-функциональной
организации микробных сообществ почв является одним из важнейших в
экологическом направлении изучения микробиологии педосферы, что представляет интерес для решения многих весомых задач, включая плодородие
почв и устойчивость природных экосистем. Существование структурнофункциональной зависимости между компонентами микробного комплекса
почв и взаимосвязи с факторами внешней среды позволяет рассматривать
микробный комплекс как сложный естественный индикатор протекающих в
почве процессов.
Современное состояние светло-серых лесных почв Нижегородской области определяется, прежде всего, минимизацией различных агротехнических обработок пашни, значительным снижением количества вносимых органических и минеральных удобрений, а также полным выводом некоторых
площадей из сельскохозяйственного пользования, которые продолжают свое
развитие по пути залежных земель [2]. По мнению [3] изучение процессов
самовосстановления почв, выведенных из сельскохозяйственного использования, имеет самостоятельное научное значение, связанное с прогнозом их
развития. Ранняя диагностика многочисленных процессов в почве, включая
самовосстановление, наиболее четко может осуществляться по микробиологическим показателям, позволяющим выявить изменения на самых первых
этапах, которые не удается обнаружить иными методами.
Известно [4, 5], что выводимые из сельскохозяйственного пользования
земли, как правило, сильно деградированы. В современных условиях один из
вариантов естественного восстановления таких почв проходит по пути их
временной консервации, которая подразумевает под собой процесс длительного сохранения почвы под пологом произрастающей многолетней растительности. Е.Н. Мишустиным [6] вся структура микробного сообщества почвенного покрова была представлена сложным комплексом микроорганизмов,
который был условно разделен на четыре основных группировки: сапротрофную, автохтонную, олиготрофную и хемолитоавтотрофную. Изменение
численности данных групп микроорганизмов может служить критерием, характеризующим состояние протекающих в почве процессов при выводе земель из сельскохозяйственного пользования.
Для характеристики общего изменения совокупности процессов, определяющих потенциальное плодородие пахотного слоя светло-серых лесных
легкосуглинистых почв, в 2009 г. была отобрана почва с различных угодий
Богородского района Нижегородской области и проведен количественный
учет различных эколого-физиологических групп микроорганизмов традиционным методом посева на стандартные твердые питательные среды [7], в качестве которых использовались: мясопептонный агар (МПА) для культивирования микроорганизмов из группы зимогенной микрофлоры, использующих в питании органические формы азота; подкисленная среда Чапека для
культивирования микроскопических грибов; голодный агар (по Эрскову) для
культивирования представителей автохтонной ниши; среда Эшби для культивирования представителей несимбиотической азотфиксации. Математическая обработка результатов исследований выполнена методом вариационного
анализа [8] с использованием Microsoft Office Exel 2008.
Результаты определений показаны в таблице 1.
В ходе определений было выявлено, что почвы пашни по численности
наиболее богаты представителями C-автохтонной микрофлоры, наименее –
несимбиотическими азотфиксаторами. Первое явление объясняется особенностями использования земель в целом (микробиоценоз, деструктирующий
сложные органические вещества растительных остатков и гумусовые вещества почвы, хорошо развивается в условиях, в которых привнос органического вещества в почву практически сведен к минимуму, а вынос элементов питания из почвы максимален). Низкое же число N-несимбионтов также характеризует почву как обедненную доступным в питании веществом, так как несимбиотические азотфиксаторы способны хорошо развиваться только в условиях богатой среды обитания [9].
Таблица 1
Численность представителей различных групп микроорганизмов
светло-серой лесной легкосуглинистой почвы различных угодий (2009 г.)
Вид угодий
Численность групп микробиоценоза,
тыс. КОЕ / 1 г абс.-сух. почвы (M ± m, V (%))
сапротрофы
грибы
N-несимбионты
С-автохтоны
Пашня
(озимая пшеница)
1480,8 ± 250,3
(22)
1604,9 ± 124,7
(18)
1024,7 ± 201,2
(15)
2086,4 ± 111,3
(17)
Залежь под травянистой растительностью (8 лет)
987,9 ± 101,6
(16)
951,2 ± 89,6
(13)
463,5 ± 46,4
(9)
682,9 ± 53,3
(11)
Среди представителей различных групп микроорганизмов почв травянистой залежи максимальное их количество пришлось на грибной и сапротрофный микробиоценозы. Высокое число микромицетов по сравнению с
другими группами вполне закономерно связано с морфологическими особенностями жизни грибов: при отсутствии агротехнического воздействия на
почву мицелий быстрее распространяется по толще почвы, тем самым увеличивая объем своего прорастания по телу почвы. Большое число сапротрофов
в почвах залежи может быть связано с увеличением массы поступающих в
почву растительных остатков вследствие зарастания поверхности почвы сорной растительностью.
Также по результатам исследований необходимо отметить, что общая
численность микроорганизмов всех групп (микромицеты, автохтоны, Nнесимбионты, сапротрофы) максимальна в пахотных почвах по сравнению с
почвами залежных земель с травянистым покрытием, что может быть объяснено усиленной деструкцией ими органического вещества почв при распашке
пашни и «стрессовым» состоянием микроорганизмов в условиях залежи в
процессе ее консервации [10].
В целом по результатам исследований можно сказать, что общая структура микробиологического сообщества почв при выведении земель из сельскохозяйственного пользования «стремится» принять естественную формацию.
Литература:
1. Структурно-функциональное разнообразие бактериальных комплексов различных типов почв / Н.А. Семионова [и др.] // Почвоведение. – 2002. – № 4. – С. 453-464.
2. Пугачев, Е.В. Изменение микробиологического сообщества в светло-серых лесных
почвах при различном их использовании / Е.В. Пугачев, Е.В. Тятте, А.В. Козлов //
Почвы и приемы повышения эффективности их использования. – Киров: Вятская
ГСХА, 2008. – С. 77-80.
3. Сорокина, О.А. Влияние сосняков разного возраста на биологическую активность залежных почв среднего Приангарья / О.А. Сорокина, Н.Д. Сорокин // Почвоведение. –
2007. – № 5. – С. 627-634.
4. Особенности изменения структуры микробной биомассы почв в условиях залежи /
Л.М. Полянская [и др.] // Почвоведение. – 2012. – № 7. – С. 792-798.
5. Пугачев, Е.В. Роль компонентов органического вещества в оптимизации физических
свойств светло-серых лесных почв пахотных угодий : автореф. дис…канд. с.-х. наук :
06.01.03 / Пугачев Евгений Валерьевич. – Киров, 2007. – 22 с.
6. Мишустин Е.Н. Текущие задачи в изучении микробного населения почв / Е.Н. Мишустин // Микробные сообщества и их функционирование в почве. – Киев: Наукова думка, 1981. – С. 3-13.
7. Титова, В.И. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего
в трансформации органического вещества / В.И. Титова, А.В. Козлов. – Н. Новгород:
НГСХА, 2012. – 64 с.
8. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). – М.: ИД Альянс, 2011. – 352 с.
9. Козлов, А.В. Влияние диатомита на биопродуктивность зерновых культур и численность микробного сообщества почвы / А.В. Козлов // Агрохимический вестник. – 2012.
– № 5. – С. 39-41.
10. Федотов, Г.Н. Существующие представления о возможных путях формирования гумусовых веществ в почвах / Г.Н. Федотов, С.А. Шоба // Почвоведение. – 2013. – № 12. –
С. 1523-1529.
Подуздиков, А.Л. Микробное сообщество светло-серой лесной почвы на территории залежных сельскохозяйственных земель при их временной консервации / А.Л. Подуздиков, Е.В. Пугачев, А.В. Козлов // Мат-лы мол. межрег.
науч.-практ. конф. студентов, магистров и аспирантов «Экологические проблемы и пути их решения: естественнонаучные и социокультурные аспекты».
–Н.Новгород: НГПУ им. К. Минина, 2014. – С. 95-98.