ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ Козунь Ю.С., Казеев К.Ш. Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия. kuz.yuliya@mail.ru
DEPENDENCE OF SOIL BIOLOGICAL ACTIVITY ROSTOV REGION OF CLIMATE Kozun Y.S., Kazeev K.Sh. Главная особенность климата в числе других факторов почвообразования заключается в том, что климат определяет такие существенные условия жизни растений, как тепло и влага.
Ни с одним из других почвообразующих факторов не связаны столь глубокие различия в почвообразовании, как те, которые сопряжены с влиянием гидротермических показателей климата на биологические процессы в почвах. Целью настоящего исследования было изучить взаимосвязь климатических параметров и биологических свойств почв. В настоящей работе в качестве диагностических показателей были использованы ферментативная активность (каталазная и дегидрогеназная) и содержание гумуса. Лабораторно-аналитические исследования выполнены с использованием общепринятых в экологии, биологии и почвоведении методов. Для территории Ростовской области характерен умеренно-континентальный климат умеренного пояса. Самый холодный месяц - январь, среднемесячная температура воздуха которого -5°С...-9°С. Наиболее теплый - июль, среднемесячная температура воздуха составляет плюс +22°С...+24°С. Годовое количество осадков составляет 530-550 мм на юго-западе области, 320-360 мм - на юго-востоке. Для детального изучения взаимосвязи климата и почвенных параметров исследовали несколько участков, расположенных в разных климатических условиях по направлению север - юг. Самый северный исследуемый участок расположен близ станицы Вешенской, самый южный в г. Ростове-на-Дону. Между этими пунктами выбраны 4 промежуточных участка. Как показали предыдущие исследования, для выявления взаимосвязи с биологической активностью из климатических показателей лучше всего подходят: годовое количество осадков, среднегодовая температура и среднегодовая амплитуда температур. Поэтому в данном исследовании использовали такие же климатические показатели. Анализ климатических данных показал увеличение к югу среднегодовой температуры и количества осадков. Среднегодовая амплитуда температур, наоборот, снижалась при передвижении с севера на юг. Большая часть Ростовской области расположена в степной зоне обыкновенных и южных черноземов, которые являются объектами данного исследования. При движении на юг в почвах увеличиваются значения биологических показателей. Например, содержание гумуса снизилось в 4 раза при сравнении самого северного и южного участков (1.4 против 6.0 %). То же самое касается и ферментативной активности. Каталазная активность изменяется более чем в 5 раз (2.1 против 11.7 мл О2/г/мин), а дегидрогеназная - более чем в 10 раз (3.7 против 38.1 мг ТФФ/г/24 ч). Что касается зависимости биологической активности от климата, то все исследуемые показатели коррелируют с климатом. С годовым количеством осадков содержание гумуса, активность каталазы и дегидрогеназы имеют коэффициент корреляции 0.80; 0.61; и 0.78, соответственно. Со средней годовой температурой коэффициент корреляции так же положителен и довольно высок (0.74; 0.93; 0.87, соответственно). Наибольшие значения корреляции биологические показатели имеют со среднегодовой амплитудой температур: r = -0,97 для каталазы, г = -0,91 для дегидрогеназы и г = -0,88 для содержания гумуса. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что биологическая активность почв Ростовской области во многом определяется климатическими параметрами, в частности, количеством осадков и годовым изменением температуры. ОБ ИСТОРИИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДИКАТОРНЫХ ОРГАНИЗМОВ В МИКРОБИОЛОГИИ ПОЧВЫ Колотилова Н.Н. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. kolotilovan@mail.ru ON THE HISTORY OF THE USE OF INDICATOR ORGANISMS IN SOIL MICROBIOLOGY Kolotilova N.N. Уже во времена Л. Пастера стало понятно, что микроорганизмы составляют важнейшую часть населения почвы; они участвуют в круговоротах биогенных элементов, играют первостепенную роль в разложении органических остатков, в формировании плодородия почвы. В свою очередь, их численность и рост зависят от химического состава почвы. Поэтому, наряду с агрохимическим анализом и вегетационными опытами с растениями, почвенные микробы могут использоваться для оценки плодородия почвы и ее потребности в удобрениях. Впервые подобная мысль была высказана в 1869 г. французским биологом, учеником и сотрудником Л. Пастера, Ж. Роленом (J. Raulin), создателем первых рецептур питательных сред для микроорганизмов («раствор Ролена»). Для анализа потребностей почвы в разных элементах он предложил использовать мукоровые грибы, которые имеют ряд преимуществ перед высшими растениями: быстрота, простота постановки и точность экспериментов, большое число химических элементов, которые можно выявить. В начале ХХ в. идеи Ролена были развиты В.С. Буткевичем (1909), предложившим метод оценки потребности почвы в удобрениях с помощью Aspergillus niger. Одновременно исследования в этом направлении были начаты датским микробиологом Х. Христенсеном (Н. Christensen), который выбрал в качестве индикаторного организма классическую почвенную бактерию рода Azotobacter chroococcum (1907, 1911 и др.) и, внося ее в растворе маннита с добавлением почвы, показал возможность определения потребности почвы в известковании (кальции) и фосфатах (о росте бактерии судили по образованию пленки на поверхности среды). Метод получил в Дании широкое распространение. Аналогичный подход с жидкими средами был применен в 1920-х гг. немецким исследователем Х. Никласом (H. Niklas), который на основе тестов с азотобактером смог составить почвенную карту Баварии, отметив области с потребностями почв в кальции и фосфоре. Во Франции С.Н. Виноградским (совместно с Я. Земецкой) на основе азотобактера был разработан метод для оценки азотфиксирующей способности почвы. Важнейшим шагом вперед был отказ от жидких сред и использование твердых сред с силикагелем и почвенных пластинок. Идеи и методы Виноградского, широко обсуждавшиеся на I конгрессе Международного общества почвоведов (1927, Вашингтон), были подхвачены и развиты российскими микробиологами, в особенности профессором Е.Е. Успенским и его сотрудниками (А.П. Крючковой, У.Г. Оксентьян), составив отдельную главу в истории отечественной почвенной микробиологии. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОСЕВОВ Комаров А.А.1, Гадаборшев Р.Н.2, Пермяков Е.Г.3, Кузнецов В.В.4 1 Агрофизический институт, Санкт-Петербург, Россия. Zelenydar@mail.ru 2 ЛенНИИСХ «Белогорка», Ленинградская обл., Россия 3 Ассоциация «Ленплодовощ», Санкт-Петербург, Россия 4 Консультационный центр Минсельхоза, Москва, Россия A PRACTICAL USE OF THE METHOD FOR FUNCTIONAL DIAGNOSTICS OF PLANTS IN CONDITIONS OF FARM CROPS Котагот А.А., Gadaborshev R.N., Permiakov Е.О., Ки/пееот V.V. В последнее время важную роль в оптимизации питания растений находит метод функциональной диагностики. Это принципиально новый, наиболее экспрессный метод, так как с его помощью в течение всего одного часа можно определить потребность растений в 12-15 макро- и микроэлементах. Отличие метода функциональной диагностики от всех иных экспрессных методов оценки потребности растений в элементах питания состоит в том, что определяется не концентрация того или иного элемента в анализируемой ткани растения, а само растение определяет потребность в необходимом элементе питания.
Принцип метода заключается в оценке отклика изменения реакции хлоропластов в ответ на агент (в данном случае тестируемый элемент питания), оказывающий активирующее или угнетающее их воздействие. Для этого предварительно определяют фотохимическую активность исходной суспензии хлоропластов, выделенных из листьев диагностируемых растений, затем в суспензию хлоропластов добавляют оцениваемый агент, обычно это элемент питания в определенной концентрации, и вновь определяют фотохимическую активность анализируемой суспензии. В случае повышения отклика фотохимической активности хлоропластов по отношению к контролю (без добавления тестируемых элементов) делается вывод о недостатке данного элемента, а при снижении отклика - об избытке, при одинаковой активности - об оптимальной концентрации оцениваемого агента в питательной среде. В условиях производственных посевов ведущих хозяйств Ленинградской области в течение 2010-2012 гг. показана целесообразность использования метода функциональной диагностики состояния растений. Метод зарекомендовал себя в практике экспрессдиагностики оценки растительного покрова, выявления зон дисбаланса элементов питания в системе точного растениеводства. Для успешной реализации метода в хозяйственных посевах требуется инструментальная доработка приборной базы с целью одновременной оценки всех тестируемых элементов относительно выделенного контроля, а также сокращения времени анализа с 60 мин. до 5-10 мин. на каждый анализируемый объект. Последнее позволит оценить неравномерность развития растений по площади любого поля, дать оперативную рекомендацию по корректуре биопродукционного процесса культивируемых растений. WILLIOPSIS ZENDER И ZYGOWILLIOPSIS KUDRIAVZEV - БИОКОНТРОЛИРУЮЩИЕ ДРОЖЖИ ПОЧВ Кондратьева В.И.1, Наумов Г.И. \ Ли Ч.-Ф.2 1 Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ГосНИИгенетика), Москва, Россия. veral2211946@mail.ru 2 Национальный Университет образования, Хсинчу, Тайвань WILLIOPSIS ZENDER AND ZYGOWILLIOPSIS KUDRIAVZEV ARE BIOCONTROL YEASTS OF SOILS Kondratieva V.I., Naumov G.I., Lee C.-F. Дрожжи родов Williopsis и Zygowilliopsis ассоциированы с различными типами почв. Штаммы Z. californica часто изолируются из ризосферы корней культурных растений (Вустин, Бабьева, 1981), тогда как W. suaveolens и W. saturnus обитают в почвах северных и южных регионов, соответственно (Наумова и др., 2004). Виды обоих родов могут быть изолированы также с поверхности растений. Роды Williopsis и Zygowilliopsis включают фенотипически сходные виды-двойники (Наумов, 1987, Наумов и др., 2009). Например, шесть биологических видов идентифицированы в роде Williopsis на основе генетического анализа: W. beijerinckii, W. mrakii, W. saturnus, W. suaveolens, W. sargentensis и W. subsufficiens. Виды обоих родов способны продуцировать киллерные токсины (микоцины) с широким спектром действия, по крайней мере, на различные дрожжи. (Rosini, 1983; Nomoto et al., 1984; Вустин и др., 1988; Hotgon et al., 1995; Guyard et al., 2002). Мы изучили киллерную активность различных штаммов Williopsis и Zygowilliopsis, изолированных из почв, листьев и грибов в различных регионах Тайваня. Будут представлены результаты тестирования киллерной активности штаммов. Большинство из 59 изученных штаммов Williopsis идентифицированы как W. suaveolens, W. saturnus и W. mrakii. Независимо от видовой принадлежности, все штаммы были способны продуцировать киллерные токсины. Изученные штаммы Zygowilliopsis были полиморфны по способности продуцировать микоцины. Полученные данные позволяют сделать вывод об экологической роли микоцинов природных популяций дрожжей Williopsis и Zygowilliopsis. Представляет большой интерес изучение внутри- и межвидовой эволюции киллерных токсинов дрожжей Williopsis и Zygowilliopsis. Ранее было показано, что нуклеотидные последовательности генов, кодирующих киллерные белки у W. saturnus и W. Mrakii, очень сходны, но не идентичны: 82 % сходства (Kimura et al., 1993, 1994). Киллерный токсин дрожжей W. subsufficiens более дивергентный, тогда как токсины Williopsis и Zygowilliopsis не родственны. Виды Williopsis и Zygowilliopsis перспективны для эволюционной и популяционной генетики. Эти дрожжи привлекательны также для более детального изучения антимикробного антагонизма. Данное исследование поддержано совместным российско-тайваньским грантом РФФИ (10-04-92008-ННС_а) и NSC (№ 99-2923-B-134-001-MY3). ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-БИОТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПО ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ Кондратьева Т.Д.1, Замана С.П.2 'ООО «Живые бактерии», Москва, Россия. t-alpina@mail.ru 2 Государственный университет по землеустройству, Москва, Россия ASSESSMENT OF THE ECOLOGICAL CONDITION OF THE SOIL -BIOTIC COMPLEX BY THE FERMENTATIVE SOIL ACTIVITY Kondratjeva T.D., Zamana S.P. Ферментативная активность почвы является индикаторным показателем экологического состояния агроэкосистемы. Изучение ферментативной активности проводили в опыте с внесением бактериального препарата «Агроактив» при выращивании дыни, тыквы и кукурузы на типичном малогумусном и сильно деградированном черноземе, расположенном в 5 км от завода «Азот» (г. Черкассы). Выбросы завода, содержащие оксиды азота, способствуют выпадению кислотных дождей. По результатам агрохимического анализа почва является слабокислой (рН 5.4), с низким содержанием гумуса (3.2 %) и обменного калия (47 мг/кг), средним содержанием подвижного фосфора (90 мг/кг). Опыт с каждой выращиваемой культурой предусматривал два варианта: 1) контроль, 2) Агроактив. Биопрепарат вносили при посеве культур, а затем 3 раза в течение вегетации (из расчета 1 г препарата на 1 растение, предварительно растворяя в 100 мл воды и настаивая 20 часов). В конце вегетации отбирали образцы почвы для определения ферментативной активности. Активность каталазы (О2 см3/г/мин) в контрольных вариантах составляла - 1.4 (дыня), 1.1 (тыква), 0.6 (кукуруза); в опытных вариантах - 1.8 (дыня), 1.9 (тыква), 0.8 (кукуруза). Активность дегидрогеназы (мг ТФФ на 10 г за 24 ч) в контрольных вариантах составляла - 2.5 (дыня), 2.4 (тыква), 2.2 (кукуруза); в опытных вариантах - 2.6 (дыня), 3.0 (тыква), 2.3 (кукуруза). Активность инвертазы (мг глюкозы на 1 г за 24 ч) в контрольных вариантах составляла - 4.4 (дыня), 3.5 (тыква), 4.0 (кукуруза); в опытных вариантах - 5.0 (дыня), 4.0 (тыква), 4.3 (кукуруза). По шкале обогащенности почвы ферментами (Звягинцев, 1978) исследуемый чернозем можно отнести по показателям активности каталазы к очень бедным и бедным, по показателям активности дегидрогеназы - к бедным, по показателям активности инвертазы - к очень бедным. Установлено, что бактериальный препарат «Агроактив» оптимизирует агроэкологическое состояние почвенно-биотического комплекса, что приводит к повышению показателей биологической активности почвы в опытных вариантах на 29-73 % (каталаза), на 4-25 % (дегидрогеназа), на 8-14 % (инвертаза) по сравнению с контрольными вариантами.
Еще по теме ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ Козунь Ю.С., Казеев К.Ш. Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия. kuz.yuliya@mail.ru: