Разложение микроорганизмами свежих органических остатков с образованием гумуса

Микробные ценозы, участвующие в разложении различных органических и неорганических остатков в почве

Материалы и оборудование

Гелевые пластины, пропитанные минеральной средой Виноградского для микроорганизмов, разлагающих гумусовые вещества (в чашках Петри), почва, часовые стекла, стеклянные палочки с оттянутыми концами, гумат натрия, фульвокислоты, микроскопы и все необходимоедля микроскопирования.

Вводные пояснения. Основным источником гумуса в почве, кроме пожнивных остатков, служит навоз. Однако его не всегда бывает достаточно для обеспечения потребности растений в органических веществах. В связи с этим особый интерес представляет рисовая солома, непригодная для кор­мовых целей.

Выход гумуса при внесении такой соломы в почву зави­сит от ряда факторов: типа почвы, добавления минерального азота и степени аэрации почвы. При аэробном разложении со­ломы выход гумуса значительно выше, чем в анаэробных усло­виях.

Поскольку растительные остатки (в частности, соло­ма) — сложные органические соединения, состоящие из раз­личных химических компонентов, а питание у микроорганизмов специфично, то представляет интерес смена микробных ценозов, участвующих в разложении растительных остатков с образованием гумусовых веществ.

Наибольшего внимания заслуживает разложение соломы в аэробных условиях. В качестве объекта исследования можно использовать овсяную (рисовую) солому. Овсяная солома со­держи т примерно65% углерода и 0,65% азота (С: N = 100: 1)

Постановка опыта. Опыт закладывают в чашках Петри на голевых пластинах, что обеспечивает хорошую аэрацию и в определенной степени имитирует поверхностное внесе­ние соломы и почву.

Отмытые от следов хлора гелевые пластины (см. 7.2.1) пропитывают 3 мл основной минеральной среды Виноградского без источников углерода и азота. Поскольку соотношение С: N в соломе может быть неодинаковым, к минеральной сре­де добавляют раствор азота в виде KNO₃ из расчета 26 мг азота на чашку.

В качестве единственного источника углерода на поверх­ность пластины пометают 1 г абсолютно сухой измельченной (до 3—5 мм) соломы. Солому увлажняют до 60% полной влагоемкости (ПВ) и добавляют к ней 1 мл почвенной суспен­зии разведения 10^-2.

Затем не менее 30—40 чашек помешают во влажную камеру и в термостат при 25—28 °С. Количество чашек рас­считывают, исходя из планируемых сроков анализа результа­тов опыта.

Анализ. Периодически — через 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 210, 270 и 360 сут инкубации — вынимают по 2 парал­лельные чашки и подвергают их микробиологическому анали­зу. Сроки проведения анализов примерно приурочены ко времени разложения отдельных химических компонентов соломы (экстрактивных межклеточных веществ, целлюлозы, лигнизированной целлюлозы и лигнина). В последние сроки анализов (через 150, 210, 270 и 360 сут инкубации) в 2 парал­лельных чашках определяют содержание гумуса (фульвокислот и гуминовых кислот) в массе соломы и в геле. Извлекают гумусовые вещества 0,1 н. раствором NaOH и по методу Тю­рина. В вытяжках определяют углерод гуминовой кислоты и фульвокислоты.

При микробиологических анализах разлагающуюся солому просматривают визуально и при увеличении микроскопа х30 и х80, а также описывают родовой состав грибов, получивших развитие в соответствующие сроки разложения соломы. Затем солому снимают с поверхности геля и помешают в колбу с 99 мл стерильной водопроводной воды, взбалтывают 10 мин, готовят разведения (10^-3 , 10^-4, 10^-5, 10^-6, 10^-7, 10^-8 и т. д.) и делают поверхностные посевы на различные среды.

Учитывают: сапротрофные бактерии — на МИА; бацил­лярные формы в состоянии спор после пастеризации суспензии — на МИА + сусло-агар; микроорганизмы, исполь­зующие минеральные формы азота, (в том числе актиномицеты) — на КАА; микроскопические грибы — на подкисленном сусло-агаре.

При развитии эпифитного гриба Fumago число хламидоспор определяют методом прямого счета. Для этого берут не­большую навеску соломы, готовят препарат в раздавленной капле и просматривают с иммерсионным объективом. Число хламидоспор во взятой навеске пересчитывают на общую мас­су соломы в чашке.

Микроорганизмы автохтонной группы (Nocardia. Мусobacterium, Arthrobacter и Micromonospora) учитывают на нитритном агаре (см. 8.2.2 и 10.2.1).

Аналогичный опыт можно поставим, и с рисовой со­ломой.

Результаты опыта с овсяной соломой, инфицированной суспензией дерново-подзолистой почвы, обычно свидетель­ствуют о том, что оптимальная численность грибов, выявляе­мых на сусло-агаре, отмечается на 15-е сут инкубации в период разложения экстрактивных веществ и активного разложении целлюлозы (через 90 сут компостирования). Оптимальная чис­ленность сапротрофных бактерий, выявляемых на МПА, отме­чается через 30—60 сут инкубации, а через 120 сут и до конца опыта их численность резко падает. Микроорганизмы, исполь­зующие минеральные формы азота, в том числе актиномицеты, выявляемые на КАА, наиболее активно развиваются на 30—90-е сут разложения соломы. Оптимальное развитие целлюлозоразрушающих бактерий на среде Гетчинсона можно наблюдать через 30 и 90 сут инкубации. Через 120 сут разложения и до конца опыта их численность также резко падает. Чис­ленность микроорганизмов автохтонной группы, минерализую­щих лигнин и гумусовые вещества, резко возрастает со 150-х сут и до конца опыта.

Дата добавления: 2014-01-04