Микрофлора окультуренных почвенных профилей степной, рисовой и горной зон Кубани

551.4:576.8

МИКРОФЛОРА ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВЕННЫХ ПРОФИЛЕЙ СТЕПНОЙ, РИСОВОЙ И ГОРНОЙ ЗОН КУБАНИ

М.Д. НАЗАРЬКО

Кубанский государственный технологический университет

Цель настоящей работы - изучение численности и состава основных групп почвенных микроорганизмов (МО) и распределение их по профилю почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании в разных зонах Кубани.

Пробы отбирали по почвенному разрезу послойно через каждые 20 см до глубины 200 см и готовили для микробиологического анализа. Методом посева на общепринятые питательные среды определяли численность следующих таксономических групп МО: бактерий, актиномицетов, дрожжей, микромицетов. Изучали также численность аммонифицирующих, аминоав-тотрофных, гумусоразлагающих, азотфиксирующих, целлюлозоразлагающих МО, их родовой, видовой (по возможности) состав. Идентификацию проводили общепринятыми методами [1-3].

Для характеристики микробного сообщества использовали показатели сукцессии и минерализации. Оценивали среднюю плотность МО в различных почвенных пробах, состав таксонов, спектр доминантов, соотношение эколого-трофических групп - показатели, отражающие особенности различных микробных сообществ.

Степная зона характеризуется основными типами почв: черноземы типичные сверхмощные малогумус-ные, черноземы выщелоченные сверхмощные малогу-мусные и черноземы обыкновенные сверхмощные ма-логумусные на лессовидных глинах или тяжелых суглинках. Для этих типов почв характерно относительно равномерное распределение по почвенному профилю аммонифицирующих, аминоавтотрофных и гумусоразлагающих МО. Вероятно, это связано с тем, что в

черноземах содержание гумуса снижается постепенно и соответственно численность МО по профилю уменьшается относительно равномерно. К неравномерному распределению по почвенному профилю в степной зоне имеет тенденцию группа актиномицетов, при этом близко расположенные почвенные горизонты могут отличаться по численности актиномицетов в десятки-тысячи раз. Более глубокое проникновение актиномицетов в нижние слои почвы, по-видимому, объясняется наличием у них мощной ферментативной системы, позволяющей использовать труднодоступные органические соединения. Количественный и качественный состав микрофлоры почвенного разреза чернозема обыкновенного агроценоза степной зоны Кубани представлены в табл. 1 (усредненные данные).

Значительно варьирует по почвенному профилю и численность микромицетов. Следует отметить, что более равномерно микроскопические грибы распределены в выщелоченных черноземах по сравнению с типичными и обыкновенными. Это можно объяснить созданием благоприятных (более кислых) условий для микромицетов в выщелоченном черноземе. Встречаемость микроскопических грибов по почвенному профилю обусловлена их способностью образовывать покоящиеся структуры и размножаться фрагментациями гиф.

Для почв степной зоны в целом характерна низкая азотфиксирующая активность по всем почвенным горизонтам за исключением нескольких образцов выщелоченных черноземов, где отмечен средний уровень азотфиксации. В тоже время активность целлюлолити-ческих форм достаточно высока, особенно в пахотном слое почвы.

Значения коэффициента минерализации колеблют -ся в пахотном слое от 0,66 до 2,07. С увеличением глу-

Таблица 1

Глубина почвенного разреза, см

Микробиологические показатели 0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 120-140 140-160 160-180 180-200

Коэффицие нт сукцессии 4500 4200 4130 2500 1900 1870 1520 1083 800 620

Коэффицие нт минерализации 1,86 1,42 2,07 1,23 0,66 0,79 0,83 0,95 0,84 0,71

Аммонифицирующие МО, млн кл./г АСП 51 50 29 44 41 39 24 21 25 14

Аминоавтотрофные МО, млн кл./г АСП 95 71 60 54 27 31 20 20 21 10

Гумусоразлагающие МО, тыс. кл./г АСП 11,0 9,5 9,0 8,0 7,3 7,1 5,7 5,7 4,1 4,2

Азотфиксирующие МО, % 10 4 4 4 2 0 2 0 0 0

Целлюлозоразлагающие МО, % 96 88 72 32 30 30 28 20 10 10

Актиномицеты, млн кл./г АСП 0,2 0 0 4,0 3,0 1,0 2,0 1,5 0,1 1,1

Почвенные дрожжи, тыс. КОЕ/г АСП 40 20 0 0 100 0 0 0 0 0

Микромицеты, ты с. КОЕ/г АСП 1010 20 0 30 20 70 0 0 0 0

Таблица 2

Глубина почвенного разреза, см

Микробиологические показатели 0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 120-140 140-160 160-180 180-200

Коэффицие нт сукцессии 3245 2193 1214 162 637 555 600 534 300 290

Коэффицие нт минерализации 3,00 2,09 2,00 2,81 1,65 1,87 1,03 1,11 0,95 0,81

Аммонифицирующие МО, млн кл./г АСП 84 91 53 22 62 54 60 18 20 11

Аминоавтотрофные МО, млн кл./г АСП 252 190 106 62 102 101 62 20 19 9

Гумусоразлагающие МО, тыс. кл./г АСП 35,4 20,5 18,0 31,0 13,0 40,0 20,0 31,0 20,0 22,0

Азотфиксирующие МО, % 42 12 10 8 2 2 0 0 0 0

Целлюлозо разлагающие МО, % 82 94 88 74 62 58 12 20 0 0

Актиномицеты, млн кл./г АСП 1,0 60,0 80,0 10,0 3,0 0,01 0,01 0 0 0

Почвенные дрожжи, тыс. КОЕ/г АСП 0 1000 1000 0 0 0 0 0 0 0

Микромицеты, ты с. КОЕ/г АСП 20 30 10 10 10 10 0 0 0 0

бины эти значения варьируют, как правило, уменьшаются. В ряде случаев эти показатели коррелируют с содержанием актиномицетов и микромицетов, которые, возможно, участвуют в минерализации органических веществ даже на значительной глубине, в других - высокие значения коэффициента минерализации связаны с падением численности аммонификаторов или их активности в почвенном горизонте. Следует отметить низкую долю содержания стрептомицетов в актиноми-цетном комплексе. Это, возможно, связано, с одной стороны, с конкурентными отношениями стрептоми-цетов с многочисленной бактериальной флорой, с другой - это может быть свидетельством отсутствия явных загрязнителей в почве, селективно влияющих на развитие резистентных и токсинообразующих штаммов стрептомицетов.

Низкое содержание почвенных дрожжей или полное их отсутствие в почвенных горизонтах можно объяснить дефицитом легкодоступных субстратов для типичных копиотрофов, к которым относятся дрожжи. Очевидно, этими же причинами можно объяснить и низкий уровень азотфиксации.

Для рисовой зоны края характерны почвы: луговые среднемощные слабогумусные тяжелосуглинистые на аллювиальных тяжелых суглинках; рисовые аллювиальные луговые насыщенные маломощные малогумус-ные легкоглинистые на аллювиальных средних су глинках; луговые аллювиальные насыщенные среднемощные слабогумусные тяжелосуглинистые на аллювиальных средних суглинках.

Как и для черноземов степной зоны по всему почвенному профилю рисовой зоны (табл. 2) (усредненные данные) наблюдается относительно равномерное распределение аммонифицирующих МО, численность аминоавтотрофных подвержена более резким колебаниям, что в свою очередь сказывается на значениях коэффициента минерализации.

Уровень азотфиксации в агроценозах рисовников имеет низкие и средние значения даже в глубоких слоях почвы в отличие от естественного ценоза, например, луга, где активность обнаруживается только в пахотном и подпахотном горизонтах. Следует отметить, что иногда в отдельных горизонтах обнаруживались вспышки численности дрожжей на общем низком фоне МО.

Микробоценозы почв горной зоны (табл. 3) отличаются повышенным содержанием микроскопических грибов. Среди микромицетов типичны представители родов Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Alternaria и др. С увеличением глубины почвенного разреза численность микроскопических грибов, как правило, снижается. Известно, что образуемые грибами в процессе разложения целлюлозы органические кислоты воздействуют на минералы почвообразующей породы, вызывая их разрушения (табл. 3).

Численность аммонифицирующих МО по почвенному разрезу с глубиной постепенно уменьшается, аминоавтотрофных - либо уменьшается, либо увеличивается, что влечет за собой изменение в показателях коэффициента минерализации.

Таблица 3

Микробиологические показатели

Глубина почвенного разреза, см

0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 120-140 140-160 160-180 180-200

Коэффициент сукцессии 2800 2833 2135 1692 1400 1250 1100 900 720 500

Коэффициент минерализации 1,23 1,08 1,66 0,92 0,65 0,57 0,40 0,25 0,05 0,03

Аммонифицирующие МО, млн кл./г АСП 65 37 30 12 8 7 5 4 4 3

Аминоавтотрофные МО, млн кл./г АСП 80,0 40,0 50,0 11, 5,0 4,0 2,0 1,0 0,2 0,1

Гумусоразлагающие МО, тыс. кл./г АСП 9, 7,0 3,5 2,6 2,2 2,6 1,5 1,1 1,1 0,5

Азотфиксирующие МО, % 100 98 94 80 60 50 50 48 0 0

Целлюлозоразлагающие МО, % 90 88 86 82 70 72 48 20 2 0

Актиномицеты, млн кл./г АСП 3,0 1,0 7,0 2,0 0,02 0 0 0 0 0

Почвенные дрожжи, тыс. КОЕ /г АСП 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Микромицеты, тыс. КОЕ/г АСП 2140 2020 1000 1020 20 0 0 0 0 0

Для горной зоны характерно относительно равномерное распределение по почвенному профилю гумусоразлагающих, целлюлозоразлагающих и азотфикси-рующих МО. Разложение органо-минеральных соединений и гумусовых веществ микроорганизмами-гете-ротрофами играет роль в образовании иллювиальных горизонтов.

В нижних частях профиля идут активные восстановительные процессы с участием масляно-кислых бактерий рода Clostridium. Из бактерий, участвующих в круговороте азота, в этих почвах преобладают олиго-нитрофилы. В фиксации азота участвуют, как правило, сложные комплексы бактерий с грибами.

Как показали исследования, с увеличением глубины состав микрофлоры в разных почвах изменяется по-разному. Распределение МО по профилю почвы зависит от количества доступных органических и минеральных веществ, реакции рН почвенного раствора, водно-воздушного режима почвы и прочих факторов.

Как правило, микробиологические процессы совершаются наиболее активно в верхних гумусированных горизонтах почвы. Низкая микробиологическая активность в нижних горизонтах почвы связана главным образом с уменьшением запасов доступных для МО органических соединений и изменением в неблагоприят-

ную сторону воздушного режима почвы. Однако при вымывании в глубокие слои почвы водорастворимого органического вещества из подстилки и верхних горизонтов почвы наблюдается некоторое увеличение числа МО.

Также на распределение МО по профилю почв большое влияние оказывают корни растений, черви, насекомые, землероющие грызуны и другие представители почвенной фауны.

Таким образом, при анализе вертикально-ярусного распределения МО в разных типах зон отмечается смена таксономического состава микробных сообществ при переходе от пахотного слоя к почвенным ярусам. Однако следует говорить о тенденции, а не о строгой приуроченности функциональных групп или типов стратегий МО к тому или иному ярусу.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кириленко Т.С. Атлас родов почвенных грибов. - Киев, 1977. - 128 с.

2. Кириленко Т.С. Определитель почвенных сумчатых грибов. - Киев, 1978. - 264 с.

3. Определитель бактерий Берджи. В 2 т. / Под ред. Дж. Хо -улта, Н. Крига. - М., 1997. - 800 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 10.03.05 г.

ПАТЕНТЫ

Патент № 2296491. Напиток с мякотью / М.Ю. Та-мова, З.Т. Бухтоярова, О.А. Корнева и др. Заявка № 2005120587 от 01.07.05; Опубл. 10.04.2007.

Изобретение относится к консервной промышленности и общественному питанию, может быть использовано для производства напитков с мякотью для функционального питания. Напиток с мякотью включает пюре, углеводный компонент, аскорбиновую кислоту, воду, структурообразователь, дополнительно содержит бифидогенный компонент. Пюре представляет собой многокомпонентную смесь из плодового, овощного и ягодного пюре. Структурообразователь содержит смесь пектина и каррагинана с сахарным сиропом. Би-фидогенный компонент представлен препаратами лак-тулозы: сиропы Лактусан, Алкософт, концентрат лак-тулозы Лактулак. Соотношение пектин-каррагинан 1,5 : 1, сахарный сироп имеет концентрацию сахара 15-30%, соотношение смеси пектин-каррагинан с сахарным сиропом 1 : (10-20), причем в качестве углеводного компонента использован мед. Изобретение позволяет получить напиток стабильный к расслаиванию, с высокими вкусовыми показателями.

Патент № 2300904, МПК А23Ь 1/30, А61К 36/00. Биологически активная добавка к пище, обладающая гепатопротекторными свойствами / А .А. Петрик, В.И. Мартовщук, Е.П. Корнена и др. Заявка № 2005134888 от 11.11.05; Опубл. 20.06.2007.

Изобретение может быть использовано для получения высококачественной биологически активной добавки (БАД), применяемой для непосредственного употребления в пищу в качестве профилактического средства или для создания функциональных пищевых продуктов. Биологически активная добавка к пище, обладающая гепатопротекторными свойствами, представляет собой семена винограда, измельченные в тонкой пленке при пульсирующем градиенте давления 70-90 МПа и температуре 50-70°С. Придание БАД ге-патопротекторных свойств достигается за счет присутствия в ней пищевых физиологически функциональных ингредиентов: минеральных веществ, полинена-сыщенных жирных кислот, пищевых волокон, незаменимых аминокислот, жиро- и водорастворимых витаминов.