Микромицеты черноземных почв как объект биоиндикации в антропогенно-трансформированных экосистемах

МИКРОМИЦЕТЫ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ КАК ОБЪЕКТ БИОИНДИКАЦИИ В АНТРОПОГЕННО-ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

© Сенчакова Т.Ю.*

Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина, г. Елец

Проведены комплексные исследования синэкологических связей типичных видов микромицетов чернозема выщелоченного в системе почва-микробное сообщество-растения, а именно, взаимоотношений с сапротрофными почвенными грибами, бактериями, культурными и дикорастущими растениями.

Выявлены группы микромицетов с различной биологической активностью, на основании чего, предложена группа почвенных грибов для биоиндикации черноземных почв лесостепной зоны. А также, обосновано использование для микробиомониторинга видов с широким спектром биологического действия.

Нарушение экологической среды, возникающее в результате антропогенного прессинга со стороны промышленности и сельского хозяйства, является одной из важнейших проблем современности. Одно из перспективных направлений ранней диагностики состояния антропогенно-нарушенных экосистем - микробиомониторинг [1].

Микробное сообщество (МСО) почвы является чутким индикатором степени антропогенной нагрузки на экосистему. Нарушения состава и структуры МСО проявляются раньше, чем изменения физико-химических свойств почвы, при более низком содержании поллютантов, чем ПДК. Наиболее удобным параметром биоиндикации служат почвенные микроскопические грибы, так как их массовая идентификация осуществляется по морфологическим признакам [5].

При изучении видовой структуры микромицетов чернозема, было показано, что биоразнообразие комплекса грибов в агроэкосистемах значительно снижается по сравнению с целинными почвами, возрастает степень доминирования нескольких видов. Выявлены индикаторные виды грибов, которые доминируют в почве только при агрогенной нагрузке (многолетняя пашня, монофитоценозы, внесение высоких доз минеральных удобрений) [3].

Целью работы было исследование причин накопления этих видов в интенсивных агроценозах, для чего изучали биотические связи типичных для чернозема выщелоченного видов грибов с компонентами микробного сообщества почвы и с растениями.

* Старший преподаватель кафедры Основ естествознания, кандидат биологических наук.

Объектом исследования являлись виды микромицетов, типичные для чернозема выщелоченного в агроценозах (частота встречаемости > 60 %). Изоляты поддерживали на агаризованной среде Чапека [2].

Для изучения фунгицидных и антибиотических свойств микромицеты выращивали на жидкой среде Чапека 10 суток. Использовали метод лунок, для чего фильтрат культуральной жидкости культуры вносили в лунку на агаризованной среде, засеянной газоном тест-объекта. В качестве тест-объектов были выбраны другие виды грибов, а также бактерий типичных для чернозема выщелоченного [4].

Биологический эффект проявлялся разнообразно: стерильная зона полного подавления роста, снижение спороношения, ингибирование роста мицелия и синтез пигментов, паразитизм.

Изучение фитотоксической активности почвенных микромицетов проводили методом биотестов [4]. В качестве тест-объектов использовали семена 11 растений 7 семейств: злаковые (пшеница, кукуруза, ячмень), бобовые (горох), крестоцветные (редис), сложноцветные (подсолнечник), зонтичные (морковь, укроп), пасленовые (томат, перец), маревые (свекла). Семена исследуемых тест-растений замачивали в культуральной жидкости в течение 2 часов. Ингибирующий эффект оценивали по всхожести семян и росту надземной и подземной частей проростка. Порогом фитотоксично-сти считали ингибирование роста более чем на 15 % по сравнению с контролем (семена, замоченные в чистой воде).

Анализ фунгицидных свойств типичных видов микромицетов позволил разделить их на 3 группы. Виды первой группы - Pénicillium rubrum, Aspergillus clavatus, Talaromyces flavus, Fusarium solani - синтезировали фунгициды с широким спектром действия, подавляющие развитие грибов всех других групп. Односторонний антибиоз обнаружен с 13-16 видами, взаимный антибиоз проявлялся с 2-3 видами грибов этой же группы. Ни один вид грибов из других групп не подавлял рост и развитие грибов первой группы.

Вторая группа видов с ограниченным спектром фунгицидного действия включала P. funiculosum, A. ustus, A. wentii, A. ochraceus, Trichoderma koningii, T. Harzianum. Эти виды ингибировали рост 4-11 других видов, не относящихся к первой группе. Взаимный антибиоз и подавляющее действие на рост и развитие видов второй группы оказывали только представители этой же или первой группы.

Третью группу видов составляли P. notatum, A. terreus, Chrysosporium sp., Humicola grisea, P. daleae, Rhizopus stolonifer, Gliocladium virens, Clado-sporium herbarum. Это виды с узким спектром фунгицидного действия, не способные ингибировать развитие грибов из первой и второй групп. Для видов внутри этой группы наблюдали односторонние или взаимные анта-гонистичиские отношения. Подавляли развитие этой группы грибов 4-13 из первой и второй групп.

Токсины многих видов грибов первой и второй групп обладали также высокой антибиотической активностью, угнетая рост и развитие типичных почвенных бактерий.

Анализ фитотоксических свойств микромицетов позволил выделить группы с широким, ограниченным спектром фитотоксического действия и неактивные виды. Виды с широким спектром (Aspergillus clavatus, A. och-raceus, A. terreus, A. ustus, A. wentii, Pénicillium rubrum, Cladosporium herbarum, Fusarium solani, Talaromyces flavus, P.funiculosum) ингибировали всхожесть семян и рост надземной и подземной частей растений 4-7 семейств. Виды с ограниченным спектром фитотоксического действия (P. no-tatum, Trichoderma koningii, Chrysosporium acremonium, Humicola insolens) ингибировали рост и развитие 2-4 семейст растений. К не фитотоксичным видам относятся P.daleae, Mucor hiemalis, Rhizopus stolonifer, Gliocladium virens, T.harzianum.

Анализ фунгицидных, антибиотических и фитотоксических свойств позволил разделить все типичные для чернозема выщелоченного виды микромицетов на несколько групп, отличающихся по степени биологической активности (табл. 1).

Таблица 1

Спектр биологической активности типичных видов микромицетов чернозема выщелоченного

Виды микромицетов 1 Спектр биологической активности |

фунгицидной антибиотиче ской фитотоксиче ской

A. clavatus, P. rubrum, Tal. flavus, F. solani широкий широкий широкий

T. harzianum ограниченный широкий нет

P. funiculosum, A. ustus ограниченный узкий широкий

T. koningii, A. wentii, T. viride (триходермин) ограниченный узкий ограниченный

A. ochraceus ограниченный нет широкий

G. virens узкий широкий ограниченный

P. notatum узкий узкий ограниченный

Cl. herbarum, A. terreus узкий нет широкий

H. grisea, C. acremonium узкий нет ограниченный

P. daleae узкий узкий нет

Rh. stolonifer узкий нет нет

Наибольший интерес из этих групп вызвали микромицеты с широким спектром биологической активности, это виды Aspergillus clavatus, Penicillium rubrum, Talaromyces flavus, Fusarium solani, несколько слабее фунги-цидное действие видов P. funiculosum, A. ochraceus и A. ustus. Как показано ранее, именно эти виды грибов доминируют в почве интенсивных аг-роценозов (табл. 2).

Таблица 2

Структура комплекса микромицетов выщелоченного чернозема природных и агрогенных экосистем

Группа видов Виды грибов

целина агрогенная нагрузка

Доминанты Cephalosporium acremonium, Acremonium alternatum, Penicillium tardum, P. expansum, P. simplicissimus, Paecilomyces lilacinum, Fusarium solani, Trichoderma koningii Penicillium rubrum", P. daleae", P. funiculosum, Aspergillus ustus

Часто встречающиеся Aspergillus candidus, Botrytis cinerea, Sporotrichum piluliferum, Humicola gri-sea,Chaetomium piluliferum, A. ustus, Gliocladium virens, Alternaria tenuis Talaromyces flavus", Gliocladium virens, Fusarium solani, Aspergillus clavatus", A. ochraceus", Trichoderma koningii, T. harzianum"

Редко встречающиеся Rhizopus stolonifer, P. funiculosum, A. wentii, A. alliaceus Aspergillus wentii, A. terreus", Chrysosporium acremonium, Humicola grisea, Penicillium notatum, Clados-porium herbarum", Rhizopus stolonifer

Примечание: " - нетипичные для целины виды.

Таким образом, синтез вторичных метаболитов с широким спектром биологического действия помогает этим видам выигрывать в конкурентной борьбе в условиях агрогенной нагрузки (подкисление почвы, лимитирование и ингибирование роста грибов при накоплении однотипных растительных депозитов, поллютантов и т.п.) путем подавления развития других компонентов МСО, а также растений. Накопление этих видов грибов служит пусковым механизмом микробной сукцессии в почве, а также ведет к смене фитоценоза, следующим этапом фитосукцессии могут выступать, например, сорняки.

Виды микромицетов рода Penicillium (P. rubrum, P. funiculosum), рода Aspergillus (A. ustus, A. ochraceus, A. clavatus), Fusarium solani, Talaromyces flavus с широким спектром антибиотической, фунгицидной и фитотксиче-ской активности могут быть использованы для биоиндикации чернозема выщелоченного в антропогенно-трансформированных почвах. Выявление этих видов в ранге доминантов указывает на превышение зоны гомеостаза и переход МСО в зону стресса или резистентности, а также на рост фито-токсикоза чернозема выщелоченного. Обнаруженное нами усиление «метаболической регуляции» МСО в агроэкосистемах является проявлением регуляторной и сигнальной функции почвы.

Список литературы:

1. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. - М.: Изд. МГХ1986. - 256 с.

2. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. - М.: Изд-во MTV, 1988. - 220 с.

3. Свистова И.Д. Стекольников К.Е., Щербаков А.П., Малыхина Н.В. Влияние многолетнего внесения удобрений на почвенно-поглощающий комплекс и микробное сообщество выщелоченного чернозема // Агрохимия. - 2004. - № 6. - С. 16-23.

4. Методы экспериментальной микологии / Под ред. В.И. Билай. - Киев: Наукова думка, 1982. - 550 с.

5. Сенчакова Т.Ю. Спектр биологической активности микромицетов чернозема // Проблемы медицинской микологии. - 2009. - № 1. - С. 30-34.

ВЛИЯНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ НА СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ВЫРУБОК

© Титов С.Д.*

Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск

Рассматриваются особенности изменения физических свойств почв на вырубках, разработанных традиционной (бензопила «Урал + ТТ-4 или ЛП-18А) и многооперационной (ВМ-4А, ЛП-19 + ЛП-18А) в условиях Красноярского Приангарья. Оценивается их влияние на лесовос-становление.

Выпускаемая в настоящее время лесозаготовительная техника как отечественных, так и зарубежных моделей часто не удовлетворяет существующим лесоводственным ограничениям при заготовке древесины в бесснежный период. Часть вырубки, подвергающаяся воздействию ходовых систем лесосечных агрегатов, определяется технологией заготовок, показателями проходимости машин, а также типами и водным состоянием грунтов [3].

Высокая твердость почвы часто снижает всхожесть семян, оказывает механическое сопротивление развивающейся корневой системе растений, влияет на развитие растений, изменяя водный, воздушный и тепловой режимы почвы [2].

Причин разуплотнения может быть много, но важное место среди них занимает промерзание и оттаивание почв. Положительное значение промерзания почв заключается в увеличении объема замерзшей почвы на 1020 %, сохраняющегося при последующем оттаивании, что ведет к увеличению рыхлости почв [1].

Для выявления особенностей и временной динамики разуплотнения лесных почв нами проведены специальные исследования. Их целью явля-

* Доцент кафедры Лесного хозяйства, кандидат сельскохозяйственных наук.