Исследование биологических показателей

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

UDC 631.6                                         

В последнее время в мире, в том числе и в Азербайджане особое внимание уделяется развитию экологически устойчивых агроэкосистем. Рациональное использование почв, являющихся основным средством производства, имеет особое значение в развитии сельского хозяйства [1, 2].

Неправильное ведение хозяйства и использование различных химических средств (удобрений, пестицидов) приводит к снижению качества сельскохозяйственной продукции и ухудшению естественного состояния почв. Одним из важнейших показателей биологического состояния почвы является ее биогенность, связанная с жизнедеятельностью микроорганизмов (бактерий, актиномицетов, грибов и др). Минеральные удобрения по-разному могут влиять на почвенный микробиоценоз: в небольших дозах они стимулируют рост и активность микроорганизмов, но использование высоких концентраций может привести к снижению общего микробного числа и разнообразия, изменению микробиологических процессов. Микробиологическое состояние почв является индикатором нарушений, произошедших в почвах. В качестве показателей антропогенных нарушений микробиологического состояния почв используют, как правило, их численность, видовое разнообразие, структуру, количество выделенного СО2, ферментативную активность [3].

Анализ перспектив устойчивого использования природных ресурсов и изучение путей снижения антропогенных воздействий на окружающую среду показывает необходимость внедрения почвеннобиологического мониторинга на основе микробиологических показателей – для получения информации о реальном состоянии различных типов и прогноза этих изменений в результате антропогенных и техногенных нагрузок [4].

Цель работы: определение биологической активности сельскохозяйственных почв, в условиях длительного применения минеральных удобрений.

Материал и методы исследования

Объект исследования – серо-коричневые почвы в Губинском районе (яблоневые сады) по WRB Kastanozems [5].

Образцы отобрали с глубины 0–20 и 20–40 см по общепринятой методике [6].

Для сравнения использовали образец фоновой почвы. В отобранных образцах почвы проведены микробиологические исследования, изучена общая численность микроорганизмов и количество целлюлозоразрушающих и микроорганизмов, участвующих в круговороте азота.

Для определения общей численности микроорганизмов и численности микроорганизмов — аммонификаторов и денитрификаторов, использовали среду MПА, для выделения целлюлозоразрушающих микроорганизмов – среду Гетчинсона (с использованием бумажных фильтров), актиномицетов определяли на КАА, численность азотфиксирующих бактерий на среде Эшби, численность нитрифицирующих бактерий – на среде Виноградского.

Результаты статистически обработаны.

Результаты и обсуждение

Микроорганизмы в биоценозах являются как основным фактором почвообразовательного процесса, так и необходимым звеном круговорота веществ в природе, они играют ведущую роль в разложении растительных остатков, в синтезе и деструкции гумуса. Микроорганизмов в почве очень большое количество. В каждом грамме чернозема насчитывается 2-2,5 миллиарда бактерий. Микроорганизмы не только разлагают органические остатки на более простые минеральные и органические соединения, но и активно участвуют в синтезе высокомолекулярных соединений – перегнойных кислот, которые образуют запас питательных веществ в почве. Почему же часто почвы обеднены микроорганизмами? А потому, что для оптимального развития микроорганизмов в почве, с одной стороны, необходимо питание, которое зачастую имеется в малых количествах в обрабатываемых почвах, с другой стороны – их развитие лимитируется различными факторами среды, в первую очередь, избытком минеральных удобрений и ядохимикатов. Несмотря на высокую способность микробиоты приспосабливаться к постоянным изменениям окружающей среды, равновесие микробных ценозов может нарушаться вследствие антропогенного и техногенного влияния [7].

Одним из основных качественных показателей биологического состояния почвы -является численность микроорганизмов. Микробиологические показатели исследуемых почв представлены в Таблице.

Таблица

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕРО-КОРИЧНЕВЫХ ПОЧВ

Почвы	Глубина, см	Численность микроорганизмов, КОЕ/г
		на МПА	на КАА	на Гетчинсоне
Орошаемые серо-коричневые	0–20	2,6±0,20x106	1,2±0,1x104	5,7±0,21x103
	20–40	1,8±0,11x106	0,8±0,02x104	4,5±0,2x103
Фоновые	0–20	5,8±0,08x106	8,1±0,1x103	6,9±0,2x103
	20–40	5,2±0,12x106	6,2±0,1x103	6,3±0,11x103

Рассматривая динамику изменения структуры микробного ценоза по почвенному профилю видно, что, численность микроорганизмов уменьшалась в слое почвы 20-40 см. В тоже время исследования показали, что в орошаемых почвах по сравнению с целинными наблюдается снижение исследуемых микробиологических показателей, за исключением численности актиномицетов.

Рост численности актиномицетов указывает на усиление минерализационных процессов, в результате чего в почвах снижается содержание органического вещества. В исследуемых почвах содержание гумуса почв составляло 2,4% и 2,1% для фоновых и орошаемых почв соответственно. Длительное применение минеральных удобрений не предотвратили потерь гумуса в почве по сравнению с фоновыми почвами. Процессы дегумификации активно протекали в орошаемых почвах. По Д. Г. Звягинцеву исследуемые нами целинные и орошаемые серо-коричневые почвы по степени обогащенности микроорганизмами относятся соответственно к богатым (5-10х106 КОЕ/г) и средне обогащенным (2-5х106 КОЕ/г) [8].

Также важным диагностическим показателем состояния почвы считается функционирование микроорганизмов цикла азота, что связано с высокой чувствительностью их к изменению экологических условий [9, 10].

Данные численности микроорганизмов азотного цикла в почвах вследствие многолетнего внесения удобрений, показали, что, по сравнению с фоновыми в орошаемых серо-коричневых почвах происходит снижение численности микроорганизмов всех 4 групп (Рисунок).

Рисунок. Влияние длительного применения удобрений на численность микроорганизмов цикла азота

Вывод

Таким образом, изменения численности микроорганизмов, а также структуры микробного сообщества в исследуемых почвах, по сравнению с фоновыми почвами свидетельствуют о наличии антропогенного воздействия и неправильной эксплуатации почв . Все это свидетельствует, что хотя агроценозы и обладают высокой продуктивностью в результате интенсивного и экстенсивного ведения сельского хозяйства, структура и физикохимические параметры почв в них изменяются, и эти изменения в свою очередь отрицательно отражаются на биологических показателях. В этой связи в рамках устойчивого развития необходимы исследования, направленные на выявление изменений происходящих в микробиоценозах почв под воздействием удобрений и различных химических препаратов с тем, чтобы разработать научно-обоснованные приемы и биотехнологии, обеспечивающие сохранение и улучшение агроэкосистем, агробиоценозов, наряду с повышением урожайности сельскохозяйственных культур.