Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

TO THE ISSUE OF MONITORING OF MICROBIOLOGICAL PARAMETERS OF THE SEASONAL WETLAND SOILS KAMENNAYA STEPPE

Research article
Cheverdin Yu.I.
Titova T.V.
Bespalov V.A.
Garmashova L.V.
Issue: № 4 (35), 2015
Published:
2015/05/15
PDF

Чевердин Ю.И.1, Титова Т.В.2, Беспалов В.А.3, Гармашова Л.В.4

1Доктор биологических наук;

2,3кандидат биологических наук;

3научный сотрудник,

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева

К ВОПРОСУ МОНИТОРИНГА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЕЗОННО ПЕРЕУВЛАЖНЁННЫХ ПОЧВ КАМЕННОЙ СТЕПИ

Аннотация

В условиях сезонного переувлажнения происходит существенная трансформация параметров микробиологического состояния почв. В почвах Каменной Степи различной степени гидроморфизма с возрастанием его степени происходило снижение активности общей микрофлоры почвы; уменьшение численности клетчаткоразлагающих микроорганизмов, актиномицетов, а также соотношение КАА:МПА, но увеличение содержания колоний азотофиксирующих бактерий вида Azotobacter.

Ключевые слова: лугово-черноземные, черноземно-луговые почвы; микробный ценоз почв.

Cheverdin Yu.I.1, Titova T.V.2, Bespalov V.A.2, Garmashova L.V.3

1Doctor of  Biological Sciences;

2Candidate of  Biological Sciences;

3Research assistant,

Scientific Research Institute of Agriculture named of V.V. Dokuchayev,

Talovaya district, Voronezh region, 397463 Russia

TO THE ISSUE OF MONITORING OF MICROBIOLOGICAL PARAMETERS OF THE SEASONAL WETLAND SOILS KAMENNAYA STEPPE

Abstract

In conditions of seasonal waterlogging occurs a significant transformation of microbiological parameters of soil condition. In the Kamennaya Steppe soils of varying degrees of hydromorphism increases its degree there was a decrease in the total activity of soil microflora; reducing the number khatchadourian microorganisms, actinomycetes, and the ratio KAA:MPA, but the increase in the maintenance of colonies of nitrogen-fixing bacteria Azotobacter species.

Keywords: lugovo-chernozemnye, chernozemno-meadow soils; microbial cenosis of soils.

Введение

Анализ литературы свидетельствует о чрезвычайно важном значении микроорганизмов в почвообразовании и поддержании плодородия почв. Они трансформируют растительные остатки, участвуют в формировании структуры почвы, образовании гумуса и его минерализации. Глобальной является роль микроорганизмов в пополнении биосферы, в том числе грунтов, азотом, мобилизации фосфора из органических и труднорастворимых неорганических соединений [14]. Изучению различных показателей сезонно переувлажненных почв Каменной Степи, включающих в себя гидроморфные и полугидроморфные почвы, посвящено немало работ [1-3; 6-13]. Одним из индикаторов усиления гидроморфизма является биологическая активность почв. Исследованиями Т.А. Девятовой (2005) в Каменной Степи показано, что в ряду гидроморфные-автоморфные черноземы происходит увеличение численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, активизировались процессы аммонификации, численность автохтонной микрофлоры [2; 3].

Объекты и методы исследований

Исследования проводились в ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП» (Каменная Степь). Объектами исследований были почвы, расположенные на приводораздельной верхней части склона к балке Таловая: 1) лугово-черноземные почвы на выпуклой части склона, не затапливаемой поверхностными водами весной; 2) черноземно-луговые солончаковатые слабозасоленные почвы на равнинном понижении на переходе от выпуклой к вогнутой части склона с коротким периодом поверхностного затопления; 3) черноземно-луговые солончаковатые слабозасоленные почвы в ложбинообразном понижении на вогнутой части склона, подвергающиеся длительному сезонному затоплению. По классификации 2004 года эти почвы относятся к агрочерноземам гидрометаморфизованным (1) и гумусово-гидрометаморфическим засоленным почвам (2, 3).

Изучалась структура микробного ценоза, включая микроорганизмы, развивающиеся на МПА, КАА, актиномицеты, минерализаторы гумуса, грибы; микроорганизмы, разлагающие клетчатку, нитрификаторы, азотобактер. Анализы проводились в сырых образцах почвы по слоям 0-20 см и 20-40 см по общепринятым микробиологическим методикам. Соотношение отмечаемых группировок и их состав варьируют в изучаемых почвах, чему и была посвящена настоящая работа.

Результаты и их обсуждение. Хотелось бы подробнее изложить результаты наших исследований, касающихся изучения структуры микробного ценоза почв мониторинговых участков, включающих почвы комплекса сезонно переувлажненных почв западнее лесополосы № 131. В результате исследований нами выявлена следующая закономерность – с возрастанием степени проявления гидроморфизма происходит увеличение содержания колоний  азотофиксирующих бактерий вида Azotobacter, способных фиксировать минеральный азот и синтезировать биологически активные вещества. В гидроморфной черноземно-луговой солончаковатой слабозасоленной почве ложбинообразного понижения количество колоний Azotobacter в 50 г почвы в пахотном слое увеличилось на 11%, по сравнению с полугидроморфной лугово-черноземной почвой на равнинном повышении, и составило 668 шт. колоний в 50 г почвы, в слое 20-40 см – на 5% (табл. 1).

Отношение общей численности микроорганизмов, использующих минеральный азот к общему числу микроорганизмов, разлагающих органическое вещество (КАА:МПА), отражающее степень участия микрофлоры в процессе трансформации органического вещества почвы [4], уменьшилось в пахотном слое на 8% и 17% соответственно в гидроморфных черноземно-луговых почвах на равнинном понижении и в ложбинообразном понижении по сравнению с лугово-черноземной почвой на равнинном повышении (табл. 2).

В слое 20-40 см показатель КАА:МПА уменьшился на 54% и 31% соответственно вышеперечисленным объектам, что свидетельствует об ослаблении интенсивности минерализации соединений азота в данных почвах и увеличении численности микроорганизмов, участвующих в минерализации гумуса.

Таблица 1 – Структура микробного ценоза почв Каменной Степи различной степени гидроморфизма  (14.06.2012 г.).

Объект исследован. Глуб., см Грибы, тыс. КОЕ/1г абс. сух. п-вы Клетчатков., тыс. КОЕ/1 г абс. сух. п-вы Нитрификат. гумуса, тыс. КОЕ/1 г абс. сух. п-вы Азотобактер, шт. колоний в 50 г почвы
1 0-20 40,5 60,0 0,32 597
20-40 30,5 63,0 0,28 524
2 0-20 30,6 85,7 0,43 605
20-40 19,5 78,0 0,30 583
3 0-20 33,1 49,0 0,36 668
20-40 28,2 47,9 0,28 549

1 – лугово-черноземная почва на равнинном повышении; 2 – черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва на равнинном понижении; 3 – черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва в ложбинообразном понижении.

Из всех изученных объектов исследования наибольшая численность микроорганизмов была в пахотном слое полугидроморфной лугово-черноземной почвы на равнинном повышении – 79,2 млн. КОЕ на 1 г абсолютно сухой почвы, наименьшая – в черноземно-луговой почве равнинного понижения (58,4 млн КОЕ на 1 г абс. сух. п-вы), промежуточное положение было в черноземно-луговой почве ложбинообразного понижения (69,7 млн КОЕ на 1 г абс. сух. п-вы) (табл. 2).

Актиномицеты принимают участие в разложении целлюлозы и участвуют в процессе гумусообразования [5]. С усилением гидроморфизма их количество уменьшилось, также усиление гидроморфизма негативно сказалось на содержании клетчаткоразлагающих микроорганизмов, уменьшая их количество. Так, в черноземно-луговой  почве ложбинообразного понижения численность колоний клетчаткоразлагающих микроорганизмов была на 43% ниже по сравнению с черноземно-луговой  почвой равнинного понижения (табл. 1).

Таблица 2 – Структура микробного ценоза почв Каменной Степи различной степени гидроморфизма (14.06.2012 г.).

Объект исследования Глубина, см МПА КАА Минера- лизаторы гумуса Актино- мицеты Общая численность микроорга- низмов КАА/ МПА
млн КОЕ на 1 г абсолютно сухой почвы
1 0-20 19,8 22,8 33,6 3,0 79,2 1,2
20-40 9,6 15,3 20,4 2,1 47,4 1,6
2 0-20 15,0 16,8 24,5 2,14 58,4 1,1
20-40 11,4 10,2 15,9 2,10 39,6 0,9
3 0-20 19,6 19,3 27,9 2,88 69,7 1,0
20-40 12,4 13,3 22.0 2,26 50,0 1,1

1 – лугово-черноземная почва на равнинном повышении; 2 – черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва на равнинном понижении; 3 – черноземно-луговая солончаковатая слабозасоленная почва в ложбинообразном понижении.

 

Выводы

Процесс гидроморфизма снижает активность общей микрофлоры почвы и непосредственно влияет на изменение в её структуре. Происходит уменьшение численности клетчаткоразлагающих микроорганизмов, актиномицетов, а также соотношение КАА:МПА, но увеличение содержания колоний  азотофиксирующих бактерий вида Azotobacter. Повышенная влажность почвы крайне неблагоприятно отражается на микробном ценозе корневой и прикорневой микрофлоры. При данных условиях резко возрастает количество гидролитических микроорганизмов даже на ранних стадиях развития растений.

Литература

  1. Приходько В.Е., Чевердин Ю.И., Титова Т.В. Изменение форм органического вещества черноземов Каменной Степи при разном использовании, местоположении и увеличении гидроморфизма. – Почвоведение. – 2013. - №12. – С.1494-1504.
  2. Титова Т.В. Трансформация физических и физико-химических свойств почв Каменной Степи в условиях сезонного переувлажнения: автореф. дис. … канд. б. н./ Т.В. Титова. – Воронеж, 2011. – 23 с.
  3. Титова Т.В. Трансформация физических и физико-химических свойств почв Каменной Степи в условиях сезонного переувлажнения: дис. канд. биол. наук / Воронежский государственный университет. Каменная Степь, 2011. – 162 с. – С. 29-30.
  4. Турусов В.И. Влияние основной обработки и агрохимикатов на микробиологический состав почвы/ В.И. Турусов, Н.В. Дронова// Матер. Всеросс. науч.-практич. конф. «Модернизация агротехнологий в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья», Каменная Степь, 18-19 июня 2014. – С. 141-144.
  5. Турусов В.И., Чевердин Ю.И., Титова Т.В. Система воспроизводства плодородия почв Воронежской области// Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирование систем воспроизводства их плодородия в адаптивно – ландшафтном земледелии. Т.3. Региональные системы воспроизводства плодородия почв и сохранения сельскохозяйственных земель. Коллективная монография. – М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии. – 2013. – С.127 - 148.
  6. Чевердин Ю.И. Изменения свойств почв юго-востока Центрального Черноземья под влиянием антропогенного воздействия: Монография/ Ю.И. Чевердин. – Воронеж: издательство «Истоки», 2013. – 335 с.
  7. Чевердин Ю.И., Титова Т.В., Беспалов В.А., Рябцев А.Н. Влияние гидротермических условий на объемную влажность и категории влаги почв различной степени гидроморфизма. – Евразийский Союз Ученых. – 2014. - № 4-3. – С.138-141.
  8. Чевердин Ю.И., Беспалов В.А., Титова Т.В. Основные факторы, влияющие на изменение реакции среды черноземных почв Центрального Черноземья. – Евразийский Союз Ученых. – 2014. - № 4-3. – С.27-29.
  9. Чевердин Ю.И., Сапрыкин С.В., Титова Т.В. Физические свойства черноземов и их изменения в результате агрогенеза. – Евразийский Союз Ученых. – 2014. - № 4-13. – С. 21-23.
  10. Чевердин Ю.И., Беспалов В.А., Титова Т.В., Поротиков И.Ф. Известкование кислых почв Воронежской области. - Земледелие. – 2014. - № 6. – С. 5-7.
  11. Чевердин Ю.И., Титова Т.В. Трансформация физических свойств почв Каменной Степи в условиях сезонного переувлажнения. – Достижения науки и техники АПК. – 2013. - №6. – С.43-46.
  12. Чевердин Ю.И., Беспалов В.А., Титова Т.В. Динамика содержания органического вещества черноземных почв Воронежской области. - Международный научно-исследовательский журнал. – 2014. - № 10-1(29). – С. 37-39.
  13. Чевердин Ю.И., Титова Т.В., Беспалов В.А. К вопросу мониторинга физических параметров сезонно переувлажненных почв Каменной Степи. - Международный научно-исследовательский журнал. – 2014. - № 12-1(31). – С. 96-98.
  14. Электронный ресурс http://www.agrocounsel.ru/mikroorganizmy-v-pochve

References

  1. Prihod'ko V.E., Cheverdin Ju.I., Titova T.V. Izmenenie form organicheskogo veshhestva chernozemov Kamennoj Stepi pri raznom ispol'zovanii, mestopolozhenii i uvelichenii gidromorfizma. – Pochvovedenie. – 2013. - №12. – S.1494-1504.
  2. Titova T.V. Transformacija fizicheskih i fiziko-himicheskih svojstv pochv Kamennoj Stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija: avtoref. dis. … kand. b. n./ T.V. Titova. – Voronezh, 2011. – 23 s.
  3. Titova T.V. Transformacija fizicheskih i fiziko-himicheskih svojstv pochv Kamennoj Stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija: dis. kand. biol. nauk / Voronezhskij gosudarstvennyj universitet. Kamennaja Step', 2011. – 162 s. – S. 29-30.
  4. Turusov V.I. Vlijanie osnovnoj obrabotki i agrohimikatov na mikrobiologicheskij sostav pochvy/ V.I. Turusov, N.V. Dronova// Mater. Vseross. nauch.-praktich. konf. «Modernizacija agrotehnologij v adaptivno-landshaftnom zemledelii Central'nogo Chernozem'ja», Kamennaja Step', 18-19 ijunja 2014. – S. 141-144.
  5. Turusov V.I., Cheverdin Ju.I., Titova T.V. Sistema vosproizvodstva plodorodija pochv Voronezhskoj oblasti// Nauchnye osnovy predotvrashhenija degradacii pochv (zemel') sel'skohozjajstvennyh ugodij Rossii i formirovanie sistem vosproizvodstva ih plodorodija v adaptivno – landshaftnom zemledelii. T.3. Regional'nye sistemy vosproizvodstva plodorodija pochv i sohranenija sel'skohozjajstvennyh zemel'. Kollektivnaja monografija. – M.: Pochvennyj institut im. V.V. Dokuchaeva Rossel'hozakademii. – 2013. – S.127 - 148.
  6. Cheverdin Ju.I. Izmenenija svojstv pochv jugo-vostoka Central'nogo Chernozem'ja pod vlijaniem antropogennogo vozdejstvija: Monografija/ Ju.I. Cheverdin. – Voronezh: izdatel'stvo «Istoki», 2013. – 335 s.
  7. Cheverdin Ju.I., Titova T.V., Bespalov V.A., Rjabcev A.N. Vlijanie gidrotermicheskih uslovij na ob#emnuju vlazhnost' i kategorii vlagi pochv razlichnoj stepeni gidromorfizma. – Evrazijskij Sojuz Uchenyh. – 2014. - № 4-3. – S.138-141.
  8. Cheverdin Ju.I., Bespalov V.A., Titova T.V. Osnovnye faktory, vlijajushhie na izmenenie reakcii sredy chernozemnyh pochv Central'nogo Chernozem'ja. – Evrazijskij Sojuz Uchenyh. – 2014. - № 4-3. – S.27-29.
  9. Cheverdin Ju.I., Saprykin S.V., Titova T.V. Fizicheskie svojstva chernozemov i ih izmenenija v rezul'tate agrogeneza. – Evrazijskij Sojuz Uchenyh. – 2014. - № 4-13. – S. 21-23.
  10. Cheverdin Ju.I., Bespalov V.A., Titova T.V., Porotikov I.F. Izvestkovanie kislyh pochv Voronezhskoj oblasti. - Zemledelie. – 2014. - № 6. – S. 5-7.
  11. Cheverdin Ju.I., Titova T.V. Transformacija fizicheskih svojstv pochv Kamennoj Stepi v uslovijah sezonnogo pereuvlazhnenija. – Dostizhenija nauki i tehniki APK. – 2013. - №6. – S.43-46.
  12. Cheverdin Ju.I., Bespalov V.A., Titova T.V. Dinamika soderzhanija organicheskogo veshhestva chernozemnyh pochv Voronezhskoj oblasti. - Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. – 2014. - № 10-1(29). – S. 37-39.
  13. Cheverdin Ju.I., Titova T.V., Bespalov V.A. K voprosu monitoringa fizicheskih parametrov sezonno pereuvlazhnennyh pochv Kamennoj Stepi. - Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. – 2014. - № 12-1(31). – S. 96-98.
  14. Jelektronnyj resurs http://www.agrocounsel.ru/mikroorganizmy-v-pochve