1. Почва, как среда обитания микроорганизмов. 2. Роль микроорганизмов в почвообразовательном процессе. 3. Методы определения количества и активности почвенных микроорганизмов. 4. Почвенный микробоценоз. 5. Микробное население почвенных типов. 6. Факторы среды, влияющие на микрофлору почвы. 7. Влияние обработки почвы, удобрений и гербицидов на микрофлору почвы.
Почва, как среда обитания микроорганизмов Почва является естественной и благоприятной средой для обитания огромного количества микроорганизмов потому что: 1. В почве много питательных веществ для них; 2. Микроорганизмы защищены от ультрафиолетовых лучей; 3. В почве нет резкого перепада температур и влажности как в воздухе; 4. Почва состоит из твердой части, а микроорганизмы на 80-90 % адсорбируются на твердой части ;
5. Почвенный раствор – это среда обитания микроорганизмов, который необходим для их питания (из почвенного раствора микроорганизмы усваивают воду и питательные вещества); 6. Почвенный воздух – находится в порах почвы и необходим для дыхания микроорганизмов (в нем содержится значительно больше CO2 — от 0,1 до 1,5% (в атмосфере 0,03%) и относительно меньше кислорода — от 2 до 16% (в атмосфере 21%). В почве преобладают аэробные микроорганизмы.
2. Роль микроорганизмов в почвообразовательном процессе Почвообразование – это длительный процесс, который продолжается миллионы лет и это микробиологический процесс. Вначале на горных породах поселяются автотрофные микроорганизмы (микроскопические водоросли – накапливают органическое вещество). Особая роль принадлежит цианобактериям, которые фиксируют азот атмосферы и накапливают органические азотсодержащие вещества. С появлением органического вещества в почве появляются гетеротрофные микроорганизмы, вначале неспоровые бактерии и микроскопические грибы. Только на более поздних этапах почвообразования в ней появляются бациллы и актиномицеты.
В почве образуется специфическое органическое вещество – Гумус. В почве органическое вещество на 85-90% состоит из гумуса. В процессе гумификации участвуют все микроорганизмы: бактерии, актиномицеты, плесневые грибы, простейшие, микроскопические водоросли и черви.
В почве происходит два взаимно-противоположных процесса: 1. Образование гумуса Попадая в почву, растительные и животные остатки подвергаются минерализации под действием микроорганизмов. Разложение часто идет не до конца, а до продуктов неполного распада из которых образуется новое вещество – гумус. Особая роль отводится лигнину – при его распаде образуются ароматические соединения, которые являются ядрами для образования гумуса. В разложении лигнина активно участвуют базидиомицеты, актиномицеты, pseudomonas, clostridium
2. Разложение гумуса Разложение гумуса – это микробиологический процесс, который осуществляется благодаря ряду микроорганизмов. Одни разлагают гумус быстрее, а другие очень медленно.
3. Методы определения количества и активности почвенных микроорганизмов Все методы определения делятся на: 1. Прямые 2. Косвенные Прямые: - метод подсчета числа микробов в почве под микроскопом по Виноградскому: Позволяет определить общее количество микроорганизмов. В 1 г почвы содержится 5-20 х 10 8 микроорганизмов. - метод пластинок: Микробы сеют на твердые агаризованные питательные среды в чашках Петри. Данный метод озволяет подсчитать только живые микроорганизмы. В 1 г почвы содержится 1-3 х 10 6 микроорганизмов.
- метод разведения (метод титра): Применяется для подсчета микроорганизмов в почве и воде. Почву разводят в стерильной воде с дальнейшем посевом на среды общего посева. - метод капиллярный: Метод Перфильева и Габе с использованием педоскопа с агаризованной средой и капиллярами. Зарывают в почву, затем извлекают и исследуют под микроскопом.
- метод аппликации: На деревянный каркас натягивают льняное полотно. Зарывают в почву на глубину почвенного горизонта и оставляют на месяц. Затем извлекают. Этот метод позволяет судить об активности целлюлозаразлагающих бактерий и глубине их локализации. - метод обрастания стекол: Метод Н.Г. Холодного. Стерильные стекла зарывают в почву и получают почвенную картинку (почвенный пейзаж).
Косвенные: - определение выделенного углекислого газа – интенсивность почвенного дыхания. - определение биохимической активности по активности ряда ферментов.
Количество микробов в различных почвах, млн в 1 г: Подзолистые – 300-600; Дерново-подзолистые целинные – 600-1000; Дерново-подзолистые – окультуренные 1000-2000; Черноземы целинные – 2000-2500; Черноземы окультуренные – 2500-3000.
4. Почвенный микробоценоз Все микроорганизмы почвы по функциям, которые они выполняют в ней делят на 4 группировки:
1. Зимогенная = сапрофитная: Микроорганизмы, котрые разлагают в почве органическое вещество (растительные и животные остатки): плесени, актиномицеты, дрожжи, маслянокислые бактерии, целлюлозоразлагающие бактерии, гнилостные бактерии. Для северных почв : Pseudomonas fluorescens Clostridium pasteurianum Для южных почв : Beijerineria Clostridium acetobutilicum
2. Автохтонная: Микроорганизмы, которые разлагают в почве гумусовые вещества. Проактиномицеты - nocardia Некоторые виды бактерий : mycobacterium, pseudomonas, clostridium и некоторые плесени. 3. Оллиготрофная: Микроорганизмы, которые разлагают в почве органические вещества в растворах с очень низкой концентрацией. Они завершают процесс минерализации начатой зимогенами. К ним относят: Стебельковые и почкующиеся бактерии.
4. Автотрофная: Микроорганизмы, которые в почве из углекислого газа образуют органическое вещество. К ним относятся хемолитоавтотрофные бактерии: - Нитрифицирующие бактерии; - Серные бесцветные бактерии; - Железобактерии. Меньше в почвах фотолитоавтотрофов: - Цианобактерии; - Окрашенные серные бактерии.
5. Микробное население почвенных типов Теория Мишустина о зональном распределении микроорганизмов в различных типах почв. Бациллы и актиномицеты в почве способны судить о ее возрасте. Они появляются на более поздних стадиях почвообразования. Чем старше почва, тем больше в ней бацилл и актиномицетов. В северных почвах больше неспоровых бактерий и плесневых грибов. В южных почвах больше чем северных бацилл и актиномицет. На юге большее разнообразие актиномицет. Плесневых грибов больше на севере. Доминируют мукор и пеницилиум. В южных почвах преобладает аспергиллус.
Микроорганизмы индикаторы различных типов почв: - Подзолистые : Bacillus agglomeratus Bacillus asterasporus - Дерново-подзол и стые: Bacillus mycoides Bacillus cereus - Каштановые почвы: Bacillus subtilis Bacillus mesentericus - Черноземы: Bacillus megaterium Bacillus idosus
Микроорганизмы индикаторы плодородия почвы: - Azotobacter - Bacillus megaterium - Нитрифицирующие бактерии Микроорганизмы индикаторы неплодородных почв: - Bacillus mycoides - Bacillus agglomeratus - Bacillus asterasporus - Nitrososporus Микроорганизмы индикаторы унавоженных почв: - Clostridium thermocellum - Bacillus megaterium - Bacillus subtilis
6. Факторы среды, влияющие на микрофлору почвы Температура. Суточные колебания температуры влияют только на поверхностный слой почвы. Сезонные колебания – на весь горизонт почвы. Летом число микроорганизмов в почве больше, чем зимой. В зимний период микробы не погибают. Большинство почвенных микроорганизмов являются мезофиллами. Оптимальная температура для почвенных микроорганизмов 20-30 0 С.
Влажность. Оптимальная влажность для почвенных микроорганизмов 40-60% от полной влагоемкости (для аммонификации, нитрификации и денитрификации), 60-80% (для азотфиксации). После дождя число микроорганизмов в почве увеличивается.
Воздушный режим почвы. Микроорганизмам кислород необходим для дыхания. Большинство почвенных микроорганизмов являются аэробами – нитрифицирующие бактерии, плесневые грибы, актиномицеты, гнилостные бактерии. Почвенный воздух может содержать от 2 до 16% кислорода и 0,1-1,5% углекислого газа. Обработка почвы улучшает воздушный режим почвы и увеличивает количество микроорганизмов. С заглублением в почвенный горизонт число микроорганизмов уменьшается, т.к. там содержится меньше кислорода, органического вещества и накапливаются токсичные продукты. Географическое положение. С севера на юг число микроорганизмов в почве увеличивается.
Плодородие почвы. Чем выше плодородие почвы, тем больше в ней микроорганизмов. Внесение минеральных и органических удобрений увеличивает число микроорганизмов в почве. Механический состав. Микроорганизмы отрицательно заряжены, а почвенные частицы – положительно. Поэтому они адсорбируются на твердой части почвы. В легких почвах микроорганизмов больше, чем в тяжелых. Чем крупнее почвенные агрегаты, тем больше на ней адсорбируется микроорганизмов (больше влаги и кислорода).
7. Влияние обработки почвы, удобрений и гербицидов на микрофлору почвы Обработка улучшает почвенный режим. Боронование – разрушает почвенную корку, глубина рыхления 0-5 см. При бороновании наблюдается некоторое увеличение микроорганизмов в почве. Культивация до 15 см без оборота пласта. Вызывает увеличение численности микроорганизмов за счет улучшения аэрации.
Вспашка – до 20-25 см с оборотом пласта. Вызывает значительное увеличение числа микроорганизмов. Слой почвы, перевернутый из глубины, обогащается кислородом. Глубокая вспашка – до 40 см. вызывает снижение численности микроорганизмов с последующим уменьшением. Аэробы попадают в анаэробные условия, а анаэробы в аэробные. Глубокую вспашку сочетают с внесением органических и минеральных удобрений.
Удобрения. Чем выше плодородие почвы, тем больше в ней микроорганизмов. Минеральные удобрения стимулируют микрофлору за счет: 1. Минеральные вещества – это пища для растений. Лучше растет корневая система и увеличивается микрофлора ризосферы и ризопланы; 2. Изменяют рН в сторону нейтральной; 3. Изменяют физические свойства почвы и стимулируют образование гумуса.
Органические удобрения увеличивают число микробов за счет: 1. Органическое вещество – это пища для микроорганизмов. Разлагая органическое вещество микроорганизмы переводят его в форму доступную для растений и обеспечивают подкормку растений в течение длительного времени; 2. Улучшается аэрация и водоудерживающая способность почвы.
Гербициды. После их внесения в почве наблюдается уменьшение числа микроорганизмов, затем их численность быстро изменяется и увеличивается их качественный состав. Появляются микроорганизмы, которые используют гербициды в качестве углеродного и азотного питания. Внесение гербицидов способствует увеличению в почве неспоровых бактерий и актиномицет, но снижает количество бацилл и плесневых грибов.
