5) S44 - залежь, разнотравье(слабая антропогенная нагрузка);

6) S41 - интенсивное земледелие, пшеница (значительная антропогенная нагрузка).

Некоторые физико-химические параметры исследуемы почвенных образцов показаны в табл. 1.

Таблица 1.

Некоторые физико-химические параметры почвенных образцов

2.2 Количественный учет

2.2.1 Определение количества клеток высевом на плотные питательные (метод Коха)

Этот метод позволяет на основании числа колоний, выросших после посева на плотную питательную среду определенного объема исследуемой суспензии, судить об исходном содержании в ней клеток микроорганизмов [13]. Определение числа клеток микроорганизмов включает три этапа.

1. Приготовление разведений. Численность популяции микроорганизмов обычно велика, поэтому для получения изолированных колоний необходимо приготовить ряд последовательных разведений. В начале было приготовлено разведение в 100 раз (10-2), для этого подвешивали 1 г почвы на часовом стекле и переносили в колбу со 100 мл 0,85% NaCl и гомогенизировали (гомогенизатор Gomogenizer type - 302, Польша) 5 мин при 400 об/мин. Затем из гомогенизированного раствора отбирали 1 мл жидкости и переносили в пробирку с 9 мл стерильного 0,85% NaCl, это разведение уже в 1000 раз (10-3). Таким же образом были приготовлены и последующие разведения до 10-10.

2. Посев. С полученных разведений исследуемых образцов производится посев глубинным способом. При глубинном посеве точно измеренный объём (1,0 мл) разведения вносят стерильной пипеткой в 2-4 стерильные чашки Петри. Затем заливают чашки 15-20 мл расплавленной и остуженной до 48 - 50С питательной средой. Когда среда застывает, чашки Петри в перевернутом виде заворачивают в бумагу и помещают в термостат (28С).

3. Подсчет выросших колоний. Колонии микроорганизмов в зависимости от скорости роста подсчитывают через 2 - 15 суток инкубации. Подсчет проводят не открывая чашек Петри.

Чашечный метод Коха использовали для подсчета численности сапротрофов и азотфиксаторов.

2.2.2 Определение количества клеток высевом в жидкие среды

1. Приготовление разведений (см. п. 3.2.1.).

2. Посев в жидкую среду и регистрация результатов. Среду предварительно разливают в пробирки и стерилизуют. Посев производят из тех же разведений, что и в чашечном методе, т.е. с 10-3 до 10-10. На каждое разведение готовилось две параллельные пробирки. Количество посевного материала везде одинаково и составляет 1 мл. Засеянные пробирки помещают в термостат. Время инкубации колеблется 7- 28 сут. Наиболее вероятное количество клеток в единице объёма рассчитывают по таблице Мак-Креди [13], разработанной на основании методов вариационной статистики. Метод предельных разведений использовали для подсчета численности бродильных бактерий, сульфат- и железоредукторов.

2.2.3 Подсчет клеток на фиксированных окрашенных мазках (метод Виноградского-Брида)

Метод широко используется для определения численности микроорганизмов в различных естественных субстратах - почве, загрязненных водах, молоке и т.п. [13]. Хорошо обезжиренное предметное стекло помещают на миллиметровую бумагу, на которой отмечен прямоугольник площадью 1 см2. Затем на стекло из микропипетки наносят точно измеренный объем исследуемой суспензии (в нашем случае - почвенная суспензия в разведении 10-3). Нанесенную суспензию равномерно распределяют петлей на отмеченном 1 см2, препарат подсушивают на воздухе, фиксируют в пламени горелки и окрашивают. Количество клеток подсчитывают с иммерсионным объективом в квадратах окулярной сетки. Количество клеток микроорганизмов, содержащихся в 1 мл исследуемого субстрата, вычисляют по формуле:

М= (aS/sV)n,

где М - количество клеток в 1 мл исследуемого субстрата, а - среднее число клеток в квадрате окулярной сетки, s - площадь квадрата окулярной сетки (мкм2), V - объем нанесенной на стекло суспензии в мл, S - площадь приготовленного мазка (мкм2), n - разведение исследуемого субстрата. Метод Виноградского-Брида использовали для подсчета общей численности бактерий в почве[4].

2.2 Среды и условия культивирования

Для подсчета численности сапротрофов использовали среду РПА, анаэробов - МПБ, азотфиксаторов - безазотную среду Эшби, сульфатредукторов - среду Баарса, железоредукторов - среду Лавли; маслянокислыех - МПБ с добавлением 3-5 % глюкозы [13]. Культивирование микроорганизмов осуществлялось в термостате при температуре + 280 С.

3. Результаты и их обсуждение

В процессе работы с образцами серых лесных легкосуглинистых почв (S101, S102 и S103) и чернозема выщелоченного (S41, S42, и S44) нами были получены данные по общей численности бактерий и по численности некоторых физиологических групп бактерий, результаты представлены в табл. 2. и в Приложении 1.

Таблица 2

Данные по общей численности и численности исследованных физиологических групп в почвенных образцах серой лесной легкосуглинистой почвы и чернозема выщелоченного

Как видно из таблицы 2, общая численность бактерий в почвенных образцах зависит от типа почвы и от антропогенного воздействия на почву. Так, этот показатель на два порядка выше (n ? 1010) в черноземе по сравнению с серой лесной легкосуглинистой почвой (n ? 108).

Объясняется этот факт гораздо большим содержанием органического вещества (гумуса) в черноземе, чем в серой лесной почве (табл. 1). Тем не менее, для обоих типов почв характерно снижение общей численности бактерий в связи с нарастанием антропогенной нагрузки. Вероятно, это обусловлено, тем, что при распашке почвы нарушаются «естественные» экологические ниши почвенных микроорганизмов, нарушаются трофические цепи в микробоценозе, что приводит к общему снижению численности почвенного населения.

В 2 раза снижается численность аэробных сапротрофных бактерий в образцах серой лесной почвы и более, чем в 4 раза - в черноземе выщелоченном. По-видимому, это объясняется общей тенденцией снижения численности микроорганизмов в связи с антропогенной нагрузкой. Численность сапротрофов в черноземе выщелоченном на 1-2 порядка больше, чем в серой лесной почве.

Численность анаэробных бактерий так же снижается с увеличением антропогенной нагрузки. Причем, это наиболее заметно в черноземе выщелоченном: в контрольном варианте (S42) численность анаэробов примерно в 4,5 раза выше по сравнению с образцом S41 (интенсивное земледелие).

Очевидно, аэрирование почвы при вспашке, периодическое рыхление (агротехнические мероприятия) снижают численность анаэробов. Этим же объясняется снижение численности других анаэробов железовосстанавливающих и маслянокислых бактерий. Кроме того, валовое количество железа (табл. 1) снижается в ряду: контроль залежь интенсивное земледелие. Это является еще одним фактором, ограничивающим жизнедеятельность железоредукторов. В образцах серой лесной легкосуглинистой почвы практически не меняется численность азотфиксирующих бактерий.

Иная картина наблюдается в образцах почвы чернозема выщелоченного: минимальное количество азотфиксаторов наблюдается в залежи (S44). Очевидно, это связано с нарушением природного микробоценоза в результате однократного антропогенного вмешательства. Однако, численность азотфиксаторов в образцах почвы с интенсивной сельскохозяйственной нагрузкой не намного меньше, чем в контроле. По-видимому, этот факт можно объяснить преимущественным развитием ассоциативной азотфиксирующей микрофлоры с корнями пшеницы.

Численность сульфатредукторов в на три порядка выше в черноземе выщелоченном. Этот микробиологический показатель не меняется в образцах серой лесной почвы (100). Такая низкая численность сульфатвосстанавливающих бактерии, по-видимому, обусловлена низким содержанием сульфатов. Интересным является факт резкого увеличения численности сульфатредукторов (на 2 порядка) в образце чернозема выщелоченного S44 (залежь). Такое значительное развитие бактерий данной физиологической группы свидетельствует о нарушении аэробно-анаэробного равновесия почвенного микробоценоза в анаэробную сторону. Образующийся в процессе сульфатредукции токсичный H2S скорее всего станет причиной почвоутомления.

На основании результатов проделанной работы можно сделать следующие выводы.

Заключение

Общая численность бактерий в почвенных образцах зависит от типа почвы. Общая численность бактерий на два порядка выше в черноземе по сравнению с серой лесной легкосуглинистой почвой, поскольку в черноземе содержание гумуса в 2-3 раза выше, чем в серой лесной почве.

Общая численность бактерий в почвенных образцах снижается от интенсивности антропогенного воздействия на почву. Вероятно, при распашке почвы нарушаются «естественные» экологические ниши почвенных микроорганизмов, нарушаются трофические цепи в микробоценозе, что приводит к общему снижению численности почвенного населения.

Численность исследованных физиологических групп бактерий снижается с в ряду контрольная почва (целина) залеж интенсивное земледелие и в нашем случае наиболее заметно снижается в черноземе выщелоченном.

Агротехнические мероприятия приводят к смещению микробоценоза серой лесной легкосуглинистой почвы и чернозема выщелоченного в аэробную сторону, т.к. численность анаэробных бактерий снижается с увеличением антропогенной нагрузки. Причем, это наиболее заметно для чернозема выщелоченного.

Фактором, ограничивающим размножение железовосстанавливающих бактерий в почвах является снижение валового количества железа в ряду: контроль залежь интенсивное земледелие.

Численность азотфиксаторов в образцах почвы с интенсивной сельскохозяйственной нагрузкой сопоставимо с контрольными образцами, что можно объяснить преимущественным развитием ассоциативной азотфиксирующей микрофлоры с корнями возделываемых сельскохозяйственных культур.

Численность сульфатредукторов не превышает 100 во всех почвенных образцах серой лесной легкосуглинистой почвы, что это связано с низкой концентрацией сульфатов.

Численность сульфатредукторов выше на три порядка в черноземе выщелоченном, по-видимому за счет более высокого содержания гумусовых веществ и преимущественного развития ассимиляционной сульфатредукции.

Однократное использование чернозема выщелоченного (залежь) привело к резкому увеличения численности сульфатредукторов, что свидетельствует о нарушении аэробно-анаэробного равновесия почвенного микробоценоза. Образующийся в процессе сульфатредукции токсичный H2S скорее всего станет причиной почвоутомления.

Список использованной литературы

1. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л., Наука,1980.

2. Бакулина Н.А., Краева Э.Л. Микробиология. М., Медицина, 1980.

3. Бершова О.И. Микроэлементы и почвенные микроорганизмы. Киев, Наукова Думка, 1967.

4. Верховцева Н.В., Рыжикова И.А. Экология микроорганизмов: лабораторные занятия для студентов экологов(бакалавров). Ярославль: Издательство ЯрГУ, 2001

5. Гиляров М., Криволуцкий Д. Жизнь в почве. М.,Молодая гвардия, 1985.

6. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М., Владос, 2001.

7. Емцев В.Т., Емцев М.Т. Мир почвенных микробов. М., Колос, 1966.

8. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы М., Издательство московского университета, 1987.

9. Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. М., Медицина, 1978

10. Никитин Д.И. Новые и редкие формы почвенных микроорганизмов. М., Наука, 1966.

11. Филина Н.Ю., Верховцева Н.В. Экологическая физиология микроорганизмов. Часть первая Физиология микроорганизмов. Ярославль: Издательство ЯрГУ, 2001

12. Шлегель Г. Общая микробиология, М., Мир 1989.

13. Руководство к практическим занятиям по микробиологии / Под ред. Н.С. Егорова. М.: Изд-во МГУ. 1995.

Приложение

Диаграммы

- 18 -

- 18 -

Страницы: 1, 2