Микробиологические исследования почв в зелёных городских насаждениях Вологодской области
Автор: Хамитова С.М., Авдеев Ю.М.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 10, 2016 года.
Бесплатный доступ
Почва - это самостоятельный природный объект, подлежащий охране, диктует при-оритет обеспечения сохранения почв при осуществлении хозяйственной или иной дея-тельности. На современном этапе развития общества увеличиваются масштабы урбоси-стемы. Окружающая среда на городских тер-риториях подвергаются различным изменени-ям вследствие интенсивной антропогенной нагрузки. Состояние почвенного покрова го-родских территорий требует пристального внимания, так как воздействие транспортной системы, промышленного производства, строительной сферы оказывает постоянное давление на почвенную среду, изменяя практи-чески все ее компоненты, начиная с агрохими-ческих и физических свойств и заканчивая микробиологическими и биохимическими пара-метрами, лишая почвенный покров в городах способности выполнять важные экологиче-ские функции. Микробиота, биохимические па-раметры почвы, ее биологическая активность под влиянием антропогенного воздействия изменяются в первую очередь, поэтому счи-таются многими исследователями наиболее чувствительными к загрязнению показателя-ми состояния почвенного покрова. В городских ландшафтах интересное и важное для города и населения место занимают территории, занятые зелеными насаждениями. Часто эти зоны городов выпадают из поля зрения иссле-дователей, так как традиционно считается, что почвы этих территорий не подвергаются интенсивному антропогенному воздействию и преобразованию, а следовательно, уровень загрязнения таких экосистем невысок, то есть их состояние не должно вызывать опа-сений. Между тем небольшие по площади рек-реационные территории в пределах города часто испытывают сильное техногенное влияние, в результате ухудшается состояние растительности и почвы этих территорий. В то время как рекреационные территории го-рода играют важную роль в оздоровлении ок-ружающей среды, выполняя важнейшие рек-реационные и санитарно-гигиенические функ-ции. Учитывали почвенные грибы, актиноми-цеты и бактерии методом предельных разве-дений и глубинного посева почвенной суспен-зии на плотные питательные среды.
Почва, микроорганизмы почвы, городские зелёные насаждения
Короткий адрес: https://sciup.org/14084517
IDR: 14084517
Текст научной статьи Микробиологические исследования почв в зелёных городских насаждениях Вологодской области
Введение. Городской почвенный покров является уникальным местообитанием микроорганизмов, что находит свое отражение в биогеохимических циклах биофильных элементов крупных городов [1, 2]. Микроорганизмы чутко реагируют на изменения различной природы, происходящие в окружающей среде, что определяет большую подвижность и динамичность микробиологических показателей [3, 4]. Микроорганизмы почвы в процессе своего существования испытывают влияние целого комплекса природных абиотических, биотических, а также антропогенных и техногенных факторов [5–15]. На первых этапах разложения растительных остатков на них начинают развиваться неспоро- образующие бактерии и грибы. Затем возрастает численность бацилл и актиномицетов [16– 21].
Интерес к ризосфере обусловлен важностью этой зоны как граничной в системе почва – растение [22]. Многие, содержащиеся в почве микроорганизмы, являются фитопатогенами [23, 24]. Растение оказывает непосредственное воздействие на микроорганизмы прикорневой зоны. Многие агрофизические, агрохимические методы повышения продуктивности растений сводятся к воздействию на ризосферную микрофлору [25–27].
Почвенная микрофлора древесных ценозов формируется под воздействием листового опада [28, 29]. К числу опасных для деревьев фи-топатогенных грибов относятся грибы рода Ver-ticillium, Fusarium и Rhizoctonia.
К сожалению, значительная часть знаний о ризосфере ограничивается исследованием сельскохозяйственных культур и почв, принципиально отличающихся от городских, что обуславливает актуальность представленных исследований.
Цель работы . Изучить относительную заселенность почвы микроорганизмами почвенного покрова зелёных хвойных насаждений 80– 100-летнего возраста.
Объекты и методы исследований. В качестве объектов исследования взяты хвойные зелёные насаждения сосны обыкновенной, сосны кедровой сибирской, сосны скрученной и ели европейской – распространённых хвойных пород в условиях городских зелёных насаждений Вологодской области.
Для проведения микробиологических исследований взяты образцы в летний период 2015 года. Анализ образцов выполнен общепринятым методом микробиологического анализа почвы. Образцы отбирали в приствольном круге деревьев, удалив верхний слой (3 см) с глубины 3–7 см с каждой территории парка. Распространенность (частоту встречаемости) почвенных грибов учитывали методом рассева почвенных частиц (1–1,5 мм) в чашки Петри на агар Чапека. Повторность высеваемых частиц – 75 (15 чашек Петри по 5 комочков почвы каждого варианта). Вырастающие грибы идентифицировали методом микроскопирования по морфологическим признакам [30].
Результаты и их обсуждение. Наши иссле- род проведены в динамике и представлены в дования микрофлоры ризосферы хвойных по- таблицах 1–3.
Изменчивость в составе почвенного комплекса грибов под разными хвойными породами (2013 год)
Изменчивость в составе почвенного комплекса грибов под разными хвойными породами (2014 год)
Таблица 1
Вид грибных сообществ |
Встречаемость видов фитопатогенных грибов и их антагонистов*, % |
|||
Сосна обыкновенная |
Сосна кедровая сибирская |
Ель европейская |
Сосна скрученная североамериканская |
|
Trichoderma viride Pers. |
14 |
26 |
23 |
30 |
Trichoderma koningii Oudem |
28 |
11 |
2 |
- |
Fusarium oxysporum Schltdl |
19 |
25 |
13 |
7 |
Fusarium sporotrichioides Sherb |
7 |
- |
1 |
- |
Fusarium terrestre Manns |
8 |
20 |
24 |
2 |
Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold |
12 |
26 |
2 |
2 |
Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold |
14 |
15 |
8 |
- |
* Здесь и далее частота встречаемости (%) от числа (50) посевов комочков почвы.
Таблица 2
Вид грибных сообществ |
Встречаемость видов фитопатогенных грибов и их антагонистов*, % |
|||
Сосна обыкновенная |
Сосна кедровая сибирская |
Ель европейская |
Сосна скрученная североамериканская |
|
Trichoderma viride Pers. |
16 |
30 |
22 |
33 |
Trichoderma koningii Oudem |
24 |
16 |
2 |
1 |
Fusarium oxysporum Schltdl |
16 |
21 |
15 |
8 |
Fusarium sporotrichioides Sherb |
9 |
1 |
- |
- |
Fusarium terrestre Manns |
9 |
18 |
20 |
3 |
Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold |
11 |
28 |
5 |
2 |
Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold |
10 |
13 |
6 |
3 |
Таблица 3
Вид грибных сообществ |
Встречаемость видов фитопатогенных грибов и их антагонистов,* % |
|||
Сосна обыкновенная |
Сосна кедровая сибирская |
Ель европейская |
Сосна скрученная североамериканская |
|
Trichoderma viride Pers. |
15 |
28 |
21 |
32 |
Trichoderma koningii Oudem |
29 |
15 |
4 |
3 |
Fusarium oxysporum Schltdl |
18 |
22 |
12 |
9 |
Fusarium sporotrichioides Sherb |
7 |
3 |
2 |
1 |
Fusarium terrestre Manns |
7 |
21 |
26 |
5 |
Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold |
13 |
29 |
4 |
3 |
Verticilliumterresre (Pers.) Sacc. |
15 |
14 |
7 |
2 |
Изменчивость в составе почвенного комплекса грибов под разными хвойными породами (2015 год)
В динамике в период с 2013 по 2015 год численность видов микрофлоры меняется незначительно, что говорит о стабильности колоний микроорганизмов для данной древесной породы.
Каждая порода деревьев отличается индивидуальными химическими и биологическими свойствами листового опада. Это обуславливает различие пути их первичной микробиологической деструкции и влияет на формирование видового состава комплексов грибов деструкторов попадающей в почву растительной клетчатки.
Грибы рода Trichoderma являются обычными участниками первичной деструкции клетчатки. В этом процессе участвуют также Verticillium, Fusarium, Rhizoctonia.
Биохимические особенности листового опада влияют на видовые особенности в активности грибов и, соответственно, на их накопление в почве.
В почве под сосной скрученной североамериканской выявлен самый низкий инфекционный фон по содержанию вертициллов и фуза-риев. Различие по частоте встречаемости вер-тициллов варьирует от 5 до 10 крат. Однако вид древесной растительности не повлиял на распространенность грибов рода Rhizoctonia. В почве под всеми деревьями их встречаемость не имела существенных различий.
Грибы рода Trichoderma доминировали во всех образцах почв. Однако в почве под сосной обыкновенной частота встречаемости комплекса видов T. viride+T koningii была выше, чем под другими породами деревьев.
Выводы. Вид породы дерева оказывает влияние на фитосанитарное здоровье почвенного покрова. В почвенной ризосфере сосны формируется комплекс антагонистов патогенов – известный показатель устойчивого развития биоценозов. Схожая тенденция наблюдается и в прикорневой ризосфере сосны скрученной.
Результаты исследования можно использовать при биомониторинге и биодиагностике состояния почвенных условий урбанизированных территорий, при оценке воздействия на окру- жающую среду, планировании землепользования, в различных природоохранных и производственных мероприятиях, учебном процессе.
Состав микробных ценозов ризосферы важно учитывать при подборе пород в зелёных насаждениях и создании устойчивых защитных городских насаждений.
Список литературы Микробиологические исследования почв в зелёных городских насаждениях Вологодской области
- Герасимова М.И. Антропогенные почвы. -Смоленск: Ойкумена, 2003. -268 с.
- Стома Г.В. Особенности биологического круговорота веществ в экосистемах город-ских территорий//Функции почв в био-сферно-геосферных системах: мат-лы ме-ждунар. симп. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. -С. 325-326.
- Шлегель Г. Общая микробиология. -М.: Мир, 1987. -567 с.
- Яшутин Н.В. Биоземледелие. Научные ос-новы, инновационные технологии и маши-ны. -Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. -191 с.
- Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. -М.: Наука, 2004. -348 с.
- Мотузова Г.В. Экологический мониторинг почв. -М.: Акад. проект, 2007. -237 с.
- Хамитова С.М., Авдеев Ю.М. Дендропарк имени Николая Клюева -новое место городского пространства//Вестник КрасГАУ. -2015. -№ 9. -С. 51-55.
- Хамитова С.М., Авдеев Ю.М. Моделирование фитотоксичности почв Дендропарка имени Николая Клюева//Современные научные исследования и инновации. -2016. -№ 2. -URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/02/64309.
- Хамитова С.М., Авдеев Ю.М., Евтушенко Ю.С. . Изучение биологического разнообразия растительной флоры Вытегорского района Вологодской области //Современные научные исследования и инновации. -2015. -№ 7-1 (51). -С. 40-43.
- Гаранович И.М., Хамитова С.М., Авдеев Ю.М. . Разработка биологических принципов формирования устойчивых био-ценотических связей сообществ почвенных микроорганизмов прикорневой зоны и зе-лёных городских насаждений Вологодской области//Современные научные исследования и инновации. -2015. -№ 10 (54). -С. 45-49.
- Хамитова С.М., Авдеев Ю.М., Марченко М.Н. . Декоративные формы крон деревьев в ландшафтном строительстве /Повышение эффективности лесного комплекса Республики Карелия: мат-лы IV республ. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспи-рантов, докторантов. -Петрозаводск, 2013. -С. 41-43.
- Костин А.Е., Авдеев Ю.М. Геоботанические исследования биоразнообразия в урбани-зированной среде//Вестник КрасГАУ. -2015. -№ 3. -С. 19-23.
- Авдеев Ю.М., Хамитова С.М. Внутривидовые вариации свойств древесины в лесных экосистемах // Современные научные исследования и инновации. -2015. -№ 7-2 (51). -С. 72-74.
- Авдеев Ю.М., Хамитова С.М. Дифференциация эколого-древесиноведческих показателей деревьев по фазам роста и развития лесных экосистем//Современные научные исследования и инновации. -2015. -№ 7-2 (51). -С. 75-84.
- Авдеев Ю.М., Хамитова С.М., Катаева А.С. . Влияние внутривидовой измен-чивости на свойства древесины в лесных экосистемах искусственного происхождения//Russian Agricultural Science Review. -2014. -Т. 3. -№ 3. -С. 13-23.
- Авдеев Ю.М., Хамитова С.М. Внутривидовое биоразнообразие как фактор устойчи-вости, качества и фитосанитарного со-стояния древесных экосистем /Актуальные проблемы и перспективы развития ле-сопромышленного комплекса: сб. науч. тр. III Междунар. науч.-техн. конф. ФГБОУ ВПО «КГТУ». -Кострома, 2015. -С. 54-55.
- Авдеев Ю.М., Хамитова С.М., Катаева А.С. . Исследование формы древес-ного ствола в лесных экосистемах искусст-венного происхождения//Russian Agricultural Science Review. -2014. -Т. 3. -№ 3. -С. 24-36.
- Авдеев Ю.М., Хамитова С.М., Гаранович И.М. . Опытные культурфитоценозы ели в Вологодской области//Современные научные исследования и инновации. -2015. -№ 12. -URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/12/61946.
- Соколов М.С., Глинушкин А.П., Торопова Е.Ю. Средообразующие функции здоровой почвы -фитосанитарные и социальные ас-пекты//Агрохимия. -2015. -№ 8. -С. 81-94.
- Белошапкина О.О., Глинушкин А.П., Джалилов Ф.С. Фитопатология: учеб. -М.: ИНФРА-М, 2015. -287 с.
- Глинушкин А.П., Душкин С.А., Хайрулинова А.А. Фитосанитарное состояние растений -индикатор экологического качества//Изв. Оренбург. гос. аграр. ун-та. -2010. -Т. 3. -№ 27-1. -С. 52-54.
- Bazin M.J., Markham P., Scott E.M. . Population dynamics and rhizosphere interac-tions//John Wiley & Sons. -1990. -P. 99-128.
- Agrios G.N. Plant pathology. -Elsevier Acad. Press, 2004. -922 p.
- Bloemberg G.V. Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria//Curr. Opin. Plant Biol. -2001. -V. 4, № 4. -P. 343-350.
- Lynch J.M. Biological control within microbial communities of the rhizos-phere//Ecology of microbial communities. -London, 1987. -P. 55-82
- Jagnow G. Inoculation of cereal crops and forage grasses with nitrogen-fixing rhizosphere bacteria: Possible causes of success and fail-ure with regard to yield response a review//Z. Pflanzenernâhr. Bodenk. 150. -1987. -P. 361-368.
- Bashan Y. Current status of Azospirillum inoc-ulation technology: Azospirillum as a challenge for agriculture//Can. J. Microbiol. -1990. -V. 36, № 9. -P. 591-608.
- Почвенная микрофлора как индикатор типа лесорастительных условий//Вестник Сам-ГУ. Естественнонаучная серия. -2003. -№ 2(28). -С.169-178.
- Жуков А.М., Гниненко Ю.И., Жуков П.Д. Опасные малоизученные болезни хвойных пород в лесах России. -Изд. 2-е, испр. и доп. -Пушкино: ВНИИЛМ, 2013. -128 с.
- Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. -Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: Колос, 1979. -216 с.