Разнообразие микромицетов в черноземе выщелоченном в разных районах Краснодарского края

Научная статья УДК 631.467:631

Введение. Все типы почвы заселены сообществами микроорганизмов, относящихся к разным царствам и отделам. В результате их жизнедеятельности формируется фитосанитарное состояние определенного типа почвы. Многие почвенные микроорганизмы в результате своей деятельности способствуют образованию перегноя, разлагая растительные остатки и переводя питательные вещества, находящиеся в почве, из труднодоступных в легко усвояемые растениями [1].

В первую очередь это касается разных родов бактерий, в том числе и актино-мицетов, которые составляют значительную часть почвенного сообщества микроорганизмов. Однако и микроскопические грибы (микромицеты) играют не последнюю роль в физиологических процессах, протекающих в почве, делятся они на са-протрофных и фитопатогенных [2].

Обе группы микромицетов обладают набором ферментов соответственно их образу существования, которые они используют в процессе своей жизнедеятельности. Ферменты сапротрофных грибов способствуют большому количеству процессов преобразования органических веществ [1]. Кроме этого, некоторые сапротрофные микромицеты образуют вещества, которые играют роль антибиотиков, и являются токсинами для фитопатогенной почвенной микофлоры. Такими свойствами обладают, например, представители рода Trichoderma [3].

Ферменты фитопатогенных микро-мицетов служат токсинами для растений. Они выделяются внутри тканей при проникновении инфекционного начала возбудителей болезней через корневую систему растений, вызывая корневую гниль. К таким грибам относятся, например, грибы рода Fusarium [4]. Роды условно патогенных грибов (Aspergillus, Mucor и др.), попадая на семена сельскохозяйственных культур, приводят к их плесневению при хранении [5].

Видовой и количественный состав почвенной микобиоты зависит от погодных и климатических условий, а также от типа почвы. У некоторых микромицетов пространственная частота встречаемости высокая, они присутствуют во всех типах почвы, у других – средняя или низкая, т.е. они приспособлены к определенным физико-химическим характеристикам разных почв. Чаще всего из образцов почвы выделяются микромицеты отделов Ascomycota и Mucoromycota .

Так, в дерново-подзолистой почве из отдела Ascomycota преобладают виды родов Fusarium, Penicillium , отдела Mucoromycota – виды родов Mortierella , Mucor и Rhyzopus . Доминантными по частоте встречаемости и обилию являются роды Aspergillus и Mucor [6; 7]. А в дер-ново-карбонатной почве количественным преимуществом отличаются грибы родов Penicillium, Aspergillus, Fusarium [8].

Из образцов серой и бурой лесной почвы выделяется более разнообразный спектр родов микромицетов как патогенных, так условно патогенных и сапротрофных: Chaetomium, Alternaria, Aspergillus, Penici-llium, Trichoderma, Fusarium, Rhizopus, Ver-ticillium , Mucor , Mortierella , Umbelopsis [9; 10].

В каштановой почве, по данным наших исследований, отмечаются также микро-мицеты разной трофической специализации: Cladosporium spp., Fusarium spp., Bot-ryotinia spp., Acremonium spp., Mortierella spp., Alternaria spp. , Aspergillus spp. и Mu-cor spp. Высокая частота встречаемости выявлена у родов Penicillium (83 %) и Fusarium (67 %) [11].

По данным зарубежных исследователей, в каштановой почве доминирующими являются микромицеты родов Aspergillus, Fusarium, Mucor, Chaetomium [12; 13].

В черноземе выщелоченном в центральной части Краснодарского края (г. Краснодар), по нашим данным, содержатся микромицеты шести родов: Tricho-derma , Cladosporium , Penicillium , Aspergillus , Fu-sarium , Mucor с преобладанием родов Tri-choderma и Fusarium [11]. В северной части Краснодарского края из проб чернозема выщелоченного, кроме выше указанных, выделены микромицеты родов Trichothecium , Bipolaris, Alternaria [14].

В результате анализа изученных литературных источников, находящихся в свободном доступе, можно сделать заключение, что в разных типах почвы содержится значительное количество видов патогенных и условно патогенных микро-мицетов, которые способны вызывать вредоносные болезни сельскохозяйственных культур. Поэтому в процессе их возделывания необходимо иметь информацию не только о физико-химических характеристиках почвы, отвечающих потребностям культур для их оптимального развития [15], но и о составе микроскопических грибов, заселяющих ее. На основании данных о наличии в почве патогенных для растений микромицетов следует проводить обязательную предпосевную обработку семян культур соответствующими фунгицидами.

В Краснодарском крае широко возделывают масличные культуры, в том числе и из семейства Капустные, например, озимые и яровые рапс, горчицу сарептскую, а также горчицу белую. Основными географическими частями края, где выращивают рапс и разные виды горчицы, являются центральная, северная [11; 14], восточная и юго-восточная части Краснодарского края.

Целью наших исследований было определение разнообразия состава почвенных микроорганизмов, содержащихся в черноземе выщелоченном в районах юго-восточной и восточной части Краснодарского края.

Материалы и методы. Исследования проводили в 2024–2025 гг. в лабораторных условиях отдела селекции рапса и горчицы ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Объектами исследования служили микроскопические грибы, содержащиеся в образцах чернозема выщелоченного, собранного в разных районах Краснодарского края: ст. Вознесенская Лабинского района, которая географически расположена в юго-восточной части Краснодарского края, и г. Армавир, территориально относящийся к восточной части Краснодарского края. В этих районах среди сельскохозяйственных выращивают и масличные культуры из семейства Капустные: озимые и яровые рапс, горчицу белую, требовательные к агрохимическим показателям почвы. Содержание макроэлементов, гумуса в черноземе выщелоченном в целом благоприятны для их возделывания. Содержание гумуса в пахотном слое составляет 3,08-4,03 % [16; 17], общего азота - 17,5-29,0; подвижного фосфора - 10,0-20,0 и обменного калия -35,0-42,0 мг/100 г почвы соответственно. Емкость поглощения чернозема выщелоченного - 40-50 мг-экв. на 100 г почвы [18; 19].

Отборы проб для проведения микробиологического анализа производили на глубине почвы до 20,0 см, т.к. в этом слое в большинстве типов почв протекают основные биохимические процессы превращения органического вещества, создаются более благоприятные условия влажности и аэрации и содержится основное количество всех почвенных микроорганизмов [20].

Пробы почвы для анализа брали стерильными инструментами в 10 точках на участках парующей почвы в районах исследования на расстоянии не менее 50 м друг от друга. Лабораторные исследования проводили на твердой питательной среде Чапека с использованием «Методов биологического контроля почвы» [21].

Идентифицировали выросшие микро-мицеты с помощью микроскопа Motic ВА300 компании Motic (Китай) при увеличении 400х.

При оценке родового состава почвенных микромицетов проводили определение следующих показателей:

• -    обилие (плотность, доля) рода – соотношение количества колониеобразующих единиц (КОЕ) конкретного рода к общему количеству КОЕ всех родов, выраженное в процентах, для установления доминантных видов. К абсолютным доминантам относили роды с обилием выше 50 % от всех выявленных форм, доминантам первого ранга – с обилием 26–50 %, доминантам второго ранга – с обилием 5–25 %;

• -    пространственную частоту встречаемости рода микромицетов – отношение числа проб, в которых обнаружены представители данного рода, к общему числу исследованных проб, которую подразделяли на низкую (до 30 %), среднюю (31– 60 %) и высокую (61 % и более).

Вместе с этими показателями рассчитывали коэффициент сходства Серенсена комплексов почвенных микромицетов в разных частях Краснодарского края (по числу родов) по формуле:

2c

К = ^ 100 %,

где К – коэффициент сходства, %;

с – число общих родов, шт.;

a – число родов в первом биотипе, шт.; b – число родов по втором биотипе, шт.

Коэффициент сходства Серенсена показывает, в какой степени различается видовой или родовой состав почвенных мик-ромицетов между двумя разными участками почвы. Высоким считается коэффициент, превышающий 50 %.

Результаты и обсуждение. Из образцов почвы, отобранных в районах исследования, выделены представители микро-мицетов и бактерий (в том числе и актино-мицеты) (табл. 1).

Общее количество почвенных микро-мицетов в восточной части, превысило юговосточную в среднем на 28,0 × 103 КОЕ/г, актиномицетов – на 2,0 × 103 КОЕ/г, других типов бактерий – на 40,0 × 103 КОЕ/г.

В образцах почвы, отобранных в юговосточной части края, выявлены представители класса грибоподобных организмов Oomycetes – род Pythium (возбудители черной ножки растений), численность которых была невысока – 0,8 × 10³ КОЕ/г.

При изучении в лабораторных условиях установлено, что все выделенные микро-мицеты из образцов парующей почвы разных районов исследования относились к двум отделам: Ascomycota и Mucoromy-cota . По общепринятому подразделению на группы трофической специализации по отношению к растениям они были распределены на патогенные, условно патогенные и сапротрофные (табл. 2).

Таблица 1

Количество микроорганизмов, содержащихся в черноземе выщелоченном в юго-восточной и восточной части Краснодарского края, 2024–2025 гг.

Table 1

The number of microorganisms in leached chernozem in the south-eastern and eastern parts of the Krasnodar region, 2024–2025

Географическая часть края	Количество микроорганизмов, КОЕ/г
	микромицеты	оомицеты ( Pythium debaryanum )	бактерии
			актиномицеты	другие типы
Юго-восточная	48,5 ± 2,4 х 103	0,8 ± 0,2 х 103	10,0 ± 1,4 х 103	160,0 ± 20,0 х 103
Восточная	76,5 ± 3,1 х 103	–	12,0 ± 1,2х 103	200,0 ± 28,0 х 103

Таблица 2

Комплекс микромицетов в черноземе выщелоченном юго-восточной и восточной части Краснодарского края, 2024–2025 гг.

Table 2

The micromycete complex in leached chernozem in the south-eastern and eastern parts of the Krasnodar region, 2024–2025

Трофическая специализация микромицетов	Систематическое положение микромицетов в почве части края
	юго-восточной		восточной
	Отдел	Род	Отдел	Род
Патогенные	Ascomycota	Cladosporium	Ascomycota	Cladosporium
		Fusarium		Fusarium
Условно патогенные	Ascomycota	Penicillium	Ascomycota	Penicillium
		Aspergillus		Aspergillus
	Mucoromycota	Mucor	Mucoromycota	Mucor
				Rhyzopus
Сапротрофные	Ascomycota	Trichoderma spp.	Ascomycota	Trichoderma

Первый учет количества микромицетов и оомицетов на твердой питательной среде Чапека в чашках Петри стало возможным провести через трое суток после начала исследований, когда был отмечен рост мицелия Pythium debaryanum и Cladosporium spp. Далее учеты проводили каждые сутки, последний учет осуществлен через 15 суток. Медленнее всех происходил рост колоний грибов рода Trichoderma.

В ходе определении видового состава микромицетов выявлено, что среди представителей Fusarium spp. численным преимуществом отличался вид F. oxysporum (85 %). Кроме этого вида, на твердой питательной среде Чапека были выделены F. graminearum и F. merismoides (9 и 6 % соответственно). Род Mucor при культивировании на среде Чапека представлен одним видом M. mucedo, род Cladosporium двумя – C. herbarum (96 %), который вызывает гниль семян и проростков масличных культур семейства Капустные, и C. sphaerospermum (4 %). В состав родов Penicillium и Aspergillus входило также по два вида: P. citrinum (45 %), P. lanosocoeru- leum (55 %) и A. niger (95 %), A. flavus (5 %).

Количественным преимуществом в образцах почвы, собранных в изученных районах, характеризовался отдел Ascomy-cota : 83 % выявленных родов микромице-тов в почве юго-восточной части края и 71 % – восточной. Доминирующее положение по относительному обилию в почве занимали грибы-супрессоры Trichoderma spp., относящиеся к сапротрофным организмам, показатель обилия которых в почве юго-восточной части края составил 72 %, что позволило считать их абсолютной доминантой (рис. 1а). Наиболее многочисленным являлся вид T. citrinoviride .

Представители других родов относились к доминантам второго ранга, их доля была невелика, составив от 1 до 9 %.

В образцах почвы, отобранных в восточной части края, абсолютными доминантами являлись также грибы Tricho-derma spp., показатель обилия которых составил 76 % (рис. 1б). Наиболее многочисленными были виды T. viride и T. citrinoviride : 10 и 16 % соответственно.

б (b)

Рисунок 1 – Обилие родов микромицетов в черноземе выщелоченном, 2024–2025 гг. (ориг.): а) юго-восточной части Краснодарского края; б) восточной части Краснодарского края

Fig. 1 – Number of micromycete genera in leached chernozem, 2024–2025 (orig.):

• a) the south-eastern part of the Krasnodar region; b) the eastern part of the Krasnodar region

Сравнение полученных результатов с данными ранее проведенных нами исследований показало, что биологическое разнообразие почвенной микобиоты в черноземе выщелоченном юго-восточной части соответствовало центральной части Краснодарского края (выделено по шесть одних и тех же родов микромицетов) [11], а в черноземе выщелоченном восточной части – незначительно отличалось (семь родов против шести). Отличие состояло в отсутствии в образцах почвы в центральной части Краснодарского края грибов Rhyzopus spp.

Кроме этого, проведен сопоставительный анализ данных по биоразнообразию почвенных микромицетов, полученных в наших исследованиях в юго-восточной и восточной части, с северной частью Краснодарского края (Павловский р-он), который показал наличие девяти родов микромицетов: кроме представленных выше, грибы Trichothecium spp., Bipolaris spp., Alternaria spp. [14].

При определении пространственной частоты встречаемости микроскопических грибов в почве юго-восточной и восточной части Краснодарского края выявлена разница в показателях у некоторых родов. В почве юго-восточной части края высокая частота встречаемости отмечена у родов Trichoderma , Cladosporium , Penicillium (по 100 %) и Fusarium (80 %), низкая – у родов Aspergillus и Mucor (10 и 20 %) (рис. 2а).

В почве восточной части края у представителей рода Aspergillus пространственная частота встречаемости отмечена на среднем уровне (55 %), у рода Rhyzopus – низком (20 %), у остальных родов микромице-тов установлена высокая пространственная частота встречаемости (70–100 %) (рис. 2б).

а (a)

б (b)

Рисунок 2 – Пространственная частота встречаемости родов микромицетов в черноземе выщелоченном, 2024–2025 гг. (ориг.):

а) юго-восточной части Краснодарского края; б) восточной части Краснодарского края

Fig. 2 – Spatial frequency of micromycete genera occurrence in leached chernozem, 2024–2025 (orig.):

• a) the south-eastern part of the Krasnodar region; b) the eastern part of the Krasnodar region

Используя данные этих и ранее проведенных нами исследований по количеству выявленных родов микромицетов в черноземе выщелоченном в центральной, юго-во- сточной и восточной части Краснодарского края, а также опираясь на литературные данные по северной части края, рассчитали коэффициент сходства Серенсена (табл. 3).

Таблица 3

Коэффициент сходства Серенсена разнообразия микромицетов в черноземе выщелоченном между географическими частями Краснодарского края (%), 2024–2025 гг.

Table 3

Sørensen index for the diversity of micromycetes in leached chernozem across geographical parts of the Krasnodar region (%), 2024–2025

Географическая часть края	Географическая часть края
	Юго-восточная	Центральная	Восточная	Северная
Юго-восточная	–	100	92	80
Центральная	100	–	92	80
Восточная	92	92	–	75
Северная	80	80	75	—

Сходство между составом родов микро-мицетов в образцах чернозема выщелоченного разных частей Краснодарского края высокое, коэффициент Серенсена составил от 75 до 100 %.

Таким образом, почва разных географических частей Краснодарского края является средой обитания схожих как сапро-трофных, так и патогенных для растений родов микроскопических грибов. Наиболее важным является наличие в почве всех изученных частей края патогенных видов Fusarium spp., вызывающих на первых этапах развития растений корневую гниль проростков, а у более взрослых растений – трахеомикозное увядание. Это необходимо учитывать при планировании возделывания масличных культур семейства Капустные, разрабатывая необходимые меры защиты посевов от возбудителей болезней, в частности проводить предпосевную обработку семян.

Заключение. В годы исследований родовой состав почвенных микромицетов в черноземе выщелоченном юго-восточной и восточной части Краснодарского края различался незначительно. Из образцов почвы юго-восточной части края получены изоляты, отнесенные к шести, восточной части Краснодарского края – семи родам грибов. Выделенные микромицеты являлись представителями двух отделов: Ascomycota и Mucoromycota .

Наиболее многочисленным по показателю обилия в образцах чернозема выщелоченного всех районов исследования являлись грибы рода Trichoderma (72–76 %).

Высокая пространственная частота встречаемости микромицетов в почве юговосточной и восточной части Краснодарского края наблюдалась у родов Cladosporium , Fusarium , Penicillium и Trichoderma : от 80 до 100 %.

Сходство сообществ микроскопических грибов в черноземе выщелоченном разных частей Краснодарского края высокое: 75–100 %.