Микроорганизмы заповедных чернозёмов
Почвенные микроорганизмы играют существенную роль в циклах всех биологически важных элементов. Численность микроорганизмов (бактерий, актиномицетов, микроскопических грибов) служит показателем напряженности биологических процессов в почве.
Чернозёмы лесостепи – самые богатые микроорганизмами почвы умеренного климата. Количество микробных клеток здесь колеблется от десятков миллионов до нескольких миллиардов в одном грамме почвы. Поэтому, хотя вес одного микроба ничтожно мал, общая масса их в метровом слое мощного целинного чернозёма составляет внушительную величину – почти 20 тонн на гектар!
Для типичного чернозёма некосимой и косимой степи заповедника и его дубравы установлена высокая численность и биомасса почвенных бактерий (под некосимой степью - 469.80 г., под косимой - 333.45 г., под дубравой - 235.14 г.), количество грибной биомассы оказалось значительно ниже (под некосимой степью - 163.41 г., под косимой - 79.53 г., под дубравой - 124.21 г.). Предполагается, что в типичном чернозёме основная роль в превращении органических веществ падает на долю почвенных бактерий.
Микроорганизмы, населяющие почву, неоднородны по своему составу. Среди них имеются бактерии, плесневые грибы, актиномицеты, микроскопические водоросли, простейшие животные и близкие к этим группам существа.
Почвенная микрофлора чрезвычайно динамична, в разные годы участие определённых групп почвенных микроорганизмов в общем их числе неравноценно. На динамику численности почвенной микрофлоры влияет не только гидротермический режим, а весь комплекс факторов, способствующих развитию почвенного микробоценоза или, наоборот, тормозящих его развитие. Это наличие или отсутствие источников питания, развитие растительности, в особенности, количество и качество корневых выделений, отмирание корней трав, развитие почвенных беспозвоночных, конкуренция между самими группами почвенной микрофлоры, естественные спады численности в результате отмирания генераций микробов и ряд других факторов.
Сезонные колебания численности почвенной микрофлоры не вызывают сомнений. Даже в течение месячного срока наблюдений вес микробной биомассы в почве, а, следовательно, и численности почвенной микрофлоры неоднократно уменьшается и снова возрастает. В течение всего года происходят колебания почвенной микрофлоры, при этом ее максимумы отмечены летом, осенью и даже зимой. Летний и осенний подъемы численности объясняются благоприятным соотношением величин влажности и температуры почвы, а так же доступными источниками питательных веществ. Для черноземных почв установлено, что наилучшее развитие многих групп микроорганизмов проявляется весной, при достаточном запасе влаги в почве и высоком азотном фоне. Летом, в период засухи, происходит заметное снижение микрофлоры. Бурное развитие микробов в весенние месяцы обусловлено не только теплом и влагой, но и другими причинами. В течение зимних месяцев под влиянием низкой температуры в почве разрушаются или инактивируются токсины. Низкая температура является фактором стимуляции развития и жизнедеятельности микробов. Многие питательные вещества почвы под влиянием низкой температуры изменяются, становясь более доступными для микробов. Минимум численности микроорганизмов обусловлен целым рядом причин. Это то обстоятельство, что к лету запас питательных веществ для микроорганизмов оказывается израсходованным. Сказывается и влияние токсических веществ, выделяемых корнями растений. Сама растительность также является мощным конкурентом в потреблении питательных веществ почвы.
Развитие микроорганизмов в почве происходит циклически и после очередного подъема численности микроорганизмов неизбежно следует ее спад, связанный с отмиранием генерации и он может совпасть и с вполне благоприятными для жизнедеятельности микробов гидротермическими условиями.
Группа бактерий на МПА очень требовательна к влажности почвы. В периоды, когда свое лучшее развитие получают бактерии на МПА, группа бактерий и актиномицетов на КАА, наоборот, развивается в меньшей мере.
Примерная оптимальная температура для развития сапрофитных бактерий для Курска составляет 34°. Средняя температура почвы за вегетационный период составляет примерно 16.4°. Таким образом, оптимальная температура развития бактерий лежит выше фактической температуры почвы (разница составляет около 18°), и микроорганизмы таким образом испытывают дефицит тепла. К влажности же почвы микроорганизмы в большинстве своём не предъявляют больших требований. Они прекрасно себя чувствуют во влажные и тёплые периоды, но в отличие от высших растений, способны развиваться при влажности почвы ниже «влажности завядания». Большинству бактерий, грибов, актиномицетов нужен запас гигроскопической воды. Некоторые микроорганизмы и разнообразные почвенные ферменты достаточно деятельны при малой влажности почвы (ниже 10% от полной влагоёмкости).
При увеличении влажности почвы происходит увеличение численности бактерий на МПА, в периоды лучшего увлажнения отмечается их максимум. У актиномицетов наблюдается обратная зависимость от влажности почвы. Микроскопические грибы остаются жизнеспособными и при влажности почвы, близкой к уровню мёртвого запаса, но всё же с уменьшением влажности почвы численность грибов падает.
В микробиологической лаборатории завершена обработка полевого материала, полученного в вегетационный период 2012 года. Анализ полученных данных показывает, что средние за сезон показатели общей численности микроорганизмов на всех исследуемых стационарах ниже уровня предыдущего года и средних многолетних величин и изменяются от 1283 тыс./г в почве многолетнего пара до 2045 тыс./г в почве дубравы.
Для группы бактерий на МПА (мясо-пептонном агаре) в отчетном году на большинстве пробных площадей (за исключением дубравы и степи в режиме выпаса) сложились относительно неблагоприятные для их развития условия – средние за сезон показатели численности бактерий на МПА ниже средних многолетних значений. Они изменялись от 406 тыс./г в почве многолетнего пара до 684 тыс./г в почве выпасаемого участка.
В 2012 г. удельный вес бактерий и актиномицетов на КАА в общем числе микроорганизмов отмечался примерно на уровне предыдущего года исследований. Их доля в общем числе микроорганизмов в среднем за сезон 2012 г. составляла от 57.41% п почве степи с режимом ежегодного кошения до 63.18% в дубраве.
В вегетационный период отчётного года сложились не вполне благоприятные условия и для развития бактерий-минерализаторов (выявляемых на КАА – крахмало-аммиачном агаре). Средние за вегетационный период показатели численности бактерий на КАА ниже соответствующих показателей предыдущего года исследований и средних многолетних величин и составляют от 808 тыс./г в почве многолетнего пара до 1292 тыс./г в почве дубравы.
Микроскопические грибы во все годы наших исследований составляют наименьшую часть почвенного микробоценоза. В 2012 г. их доля в общем числе микроорганизмов составила от 5.38% в почве многолетнего пара до 18.16% в почве степи с абсолютно-заповедным режимом.
В почве всех исследуемых стационаров в вегетационный период отчётного года сложились также неблагоприятные условия для развития микроскопических грибов – средние за сезон их показатели в три раза ниже соответствующих показателей 2011 г. и в два раза ниже средних многолетних величин. Они составляют от 69 тыс./г в почве многолетнего пара до 128 тыс./г в почве степи с абсолютно- заповедным режимом.
Л.А. Савченко
Опубликовано 03.04.2013
