Микробиология почвы

Почва — естественная среда обитания микроорганизмов в природе, их крупнейший резервуар. В одном грамме почвы может находятся несколько миллиардов клеток. Количество микроорганизмов, находящихся в почве, в значительной степени различается в зависимости от состава почвы: от 1 • 108 КОЕ/г в глинистой до 5 • 109 КОЕ/г в черноземе. В пахотном слое почвы толщиной 15 см на площади 1 га может содержаться от 1 до 5 т микробной массы. Даже в песках пустыни содержится до 1 • 105 КОЕ/г микроорганизмов.

Количество и видовое разнообразие микробиоты почвы зависят прежде всего от присутствия в ней органических веществ. Естественно, оказывают большое влияние содержание влаги, структура почвы, способ обработки почвы, климатические условия, характер растительного покрова и др. Крайне важна степень загрязнения почвы: многие отходы многоплановой деятельности человека оказывают негативное воздействие на многих обитателей почвы, и прежде всего микроорганизмы.

Почвенная микробиота складывается из тысяч видов бактерий, плесневых грибов, вирусов и простейших во всем многообразии. Количество микроорганизмов в почве и их качественный состав — величины весьма динамичные. Почти во всех почвах наблюдается активизация микробных сообществ в весенний период. При получении исследователями нередко очень различающихся результатов при определении контаминации почвы в разных регионах или в разные периоды времени (что имеет объективное и субъективное объяснение) микробиологические исследования все-таки позволяют получать достаточно сопоставимые результаты.

Однозначный вывод можно сделать о явно более богатом по ассортиментному составу микробиоты южных почв по сравнению с почвами северных областей. В почвах южных стран микробное население более разнообразно. В северных почвах спорообразующих бактерий и актиномицетов значительно меньше, чем в южных. Окультуренные почвы практически всех зон более богаты микроорганизмами, чем целинные. Меняется качественный состав микроорганизмов и по мере углубления: в более глубоких слоях больше бацилл и актиномицетов.

По-разному представлена в почвах микобиота, которая к количественном соотношении явно уступает бактериям (грибов, как правило, значительно менее 1%). Наиболее богат по количеству грибов север, имеющий кислые почвы. Но видовой состав микобиоты южных почв более разнообразен. Интересно, что в южных краях в почве преобладают грибы рода Aspergillus (их здесь 15—20 видов, в то время как на севере — всего 3—5 видов), а в северных — рода Penicillium (35—40 видов, в то время как на юге — 10—15 видов). Северные почвы не богаты грибами рода Fusarium. Dematium распространен в малоиспользуемых для земледелия краях, а в окультуренных почвах часто встречаются грибы из рода Altemaria.

Нередко, давая характеристику микробиоты почв той или иной местности, используют термин «автохтонная микробиота» (от лат. autochthonous — местный, коренной), представители которой активно разлагают гумусовые соединения: род Nocardia (нокардиоформные актиномицеты), псевдомо- насы (бактерии рода Pseudomonas), микобактерии (род Mycobacterium), клостридии и др. Из почвы в последнее время выделены весьма необычные бактерии, к которым относятся почкующиеся, простекобактерии (клетки с выростами — простеками), стебельковые (рис. 7.1) и др.

Простековые и стебельковые бактерии

Рис. 7.1. Простековые и стебельковые бактерии1

Преимущественно в почве распространены мезофильные микроорганизмы. Основная их масса не функционирует при температуре ниже 5°С. В южных почвах обитают более теплолюбивые микроорганизмы, но термофилов в почвах мало. Эти микроорганизмы попадают в почву в основном с навозом (они размножаются при созревании навоза), поэтому присут-

1 Шлегель Г. Г. Указ. соч.

ствие термофилов может служить косвенным доказательством навозного удобрения почвы.

В ходе процессов жизнедеятельности макроорганизмов в почву постоянно попадают отходы, выделения человека и животных, погибшие растения и животные. И только за счет самоочищения почвы поддерживается равновесие. Именно микроорганизмы играют первостепенную роль в процессах самоочищения почвы и в целом в круговороте веществ в природе. Органические вещества, попадающие в почву (и образующиеся в ней в дальнейшем), разлагаются самыми разными микроорганизмами: гнилостными, нитрифицирующими, азотфиксирующими, денитрифицирующими и др.

Постоянно в почву попадают и патогенные микроорганизмы. С выделениями от больных людей и животных, бактерионосителей, с трупами погибших от инфекционных заболеваний возбудители болезней попадают в почву. Многие, особенно не спорообразующие, погибают, но достаточно значительное количество патогенов выживает. Сроки выживания в почве возбудителей заболеваний разные: от нескольких часов до нескольких месяцев. Естественно, долго сохраняются в почве спорообразующие, такие как возбудители ботулизма, столбняка, газовой гангрены и др. Споры этих патогенов способны сохраняться в почве годами (и даже десятилетиями). Как только наступают благоприятные условия, споры прорастают в активные жизнеспособные клетки, способные поддерживать свое существование в почве. Поэтому почва является резервуаром возбудителей этих заболеваний.

По-разному распространены микроорганизмы в почвенных слоях по горизонтали. Наименее контаминирован самый поверхностный достаточно тонкий слой почвы (несколько миллиметров). Здесь самые неблагоприятные условия для микроорганизмов: высушивание и действие солнечных лучей. Далее расположен слой почвы (5—10 см), который наиболее контаминирован. По мере углубления в почву количество микроорганизмов начинает уменьшаться и на глубине 25—30 см количество их в 10—20 раз меньше, чем в поверхностном слое.

Качественный состав микробиоты почвы также меняется по мере углубления: в верхних слоях почвы преобладают сапрофитные аэробы. Именно в данных условиях — много органических веществ, хорошая аэрация — эти микроорганизмы способны перерабатывать сложные органические соединения. По мере углубления содержание органических веществ в почвенных горизонтах уменьшается. Также по мере углубления снижается доступ кислорода воздуха. В связи с этим происходит постепенная смена микробиоты почвы: если в верхних слоях преобладают аэробные бактерии, то по мере углубления их сменяют сначала факультативно анаэробные, а затем анаэробные бактерии.

Качественный состав микробиоты почвы крайне разнообразен: многие виды бактерий, грибы, дрожжи, актиномицеты... Среди бактериального населения преобладают различные гнилостные, особенно спорообразующие. Типичными обитателями почвы являются аэробные бактерии, такие как Bacillus subtilis, В. cereus, В. megaterium, и анаэробные: С. sporogenes, С. putrificum. Много в почве нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий, бактерий, разлагающих клетчатку, азотфиксирующих, серобактерий, железобактерий и др.

Последовательная жизнедеятельность разных микроорганизмов, которые, сменяя друг друга, осуществляют процессы круговорота веществ в почве, поддерживает плодородие почвы. Вся органика, попадающая в почву в виде различных загрязнений, отходов, остатков растений, животных и др., постепенно минерализуются. Важно, что микроорганизмы преобразуют недоступные для растений соединения углерода, азота, фосфора и других элементов в усвояемые формы.

Оценка санитарного состояния почвы проводится по индексу коли- формных бактерий — бактерий группы кишечных палочек (БГКП) (их количеству в 1 г почвы), присутствию клостридий перфрингенс, которые являются показателем давнего фекального загрязнения почвы выделениями человека, иногда по индексу энтерококка. Титр этих бактерий представляет собой наименьшее количество почвы, в котором обнаруживаются Clostridium perfringens или другие микроорганизмы.

Дополнительно определяют микробное число почвы и загрязненность почвы навозом и компостом. Микробное число почвы определяют методом глубинного посева или специальным методом. Загрязненность почвы навозом и компостом оценивают по титру термофильных микроорганизмов, для чего проводят исследование количества бактерий, вырастающих на плотной питательной среде общего назначения при 60°С в течении 24 ч. Критерии качества почвы с микробиологической точки зрения представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Микробиологические критерии качества почвы

Степень загрязненности почвы

Количество термофил- лов, КОЕ/г

Титр БГКП

Префриигеис-

титр

Чистая

102-103

1,0 и выше

0,01 и выше

Загрязненная

103-105

0,9 и выше

0,009-0,0001

Силыюзагрязненная

105-106

0,009 и ниже

0,0009 и ниже

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >