Research of microflora of soils in forest nurseries of the Vologda region

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Soil is a separate natural unit, its protection is a top priority issue when it is used by industry or agriculture. Urban environment is subjected to different changes because of the intensive anthropogenic influence. The soil surface of urban areas needs much attention as well as traffic influence consequences. Industrial and building sites have great impact on soil diverting its components (agrochemical and physical ones). It interferes with its important ecological function. Microbiota, biochemical parameters of the soils, its biological activity are the first to change that is why they are considered by many explorers to be the most sensitive to pollution of soil layers. Green areas play an important role for the urban population. The scientists often do not take that areas into consideration because their soils are traditionally believed not to be subjected to intensive anthropogenic influence and do not cause much of pollution and hereby are not dangerous. Meanwhile small recreational zones within cities are often influenced by industrial factors, as a result the vegetation and soils worsen though they play an important role in environmental recovery and fulfil recreational and sanitary functions. We have measured soil fungi and bacteria by a reproduction and insemination method by placing the soil suspension into dense nutrient medium.

Full Text

Городской почвенный покров является уникальным местообитанием микроорганизмов, что находит свое отражение в биогеохимических циклах биофильных элементов крупных городов [1; 2]. Микроорганизмы чутко реагируют на изменения различной природы, происходящие в окружающей среде, что определяет большую подвижность и динамичность микробиологических показателей [3; 4]. Микроорганизмы почвы в процессе своего существования испытывают влияние целого комплекса природных абиотических, биотических, а также антропогенных и техногенных факторов [5–15]. На первых этапах разложения растительных остатков на них начинают развиваться неспорообразующие бактерии и грибы. Затем возрастает численность бацилл и актиномицетов [16–22].

Интерес к ризосфере обусловлен важностью этой зоны как граничной в системе почва-растение [23]. Многие, содержащиеся в почве микроорганизмы, являются фитопатогенами [24; 25]. Растение оказывает непосредственное воздействие на микроорганизмы прикорневой зоны. Многие агрофизические, агрохимические методы повышения продуктивности растений сводятся к воздействию на ризосферную микрофлору [26–28].

Почвенная микрофлора древесных ценозов формируется под воздействием листового опада [29; 30]. К числе опасных для деревьев фитопатогенных грибов относятся грибы рода Verticillium, Fusarium и Rhizoctonia.

К сожалению, значительная часть знаний о ризосфере ограничивается исследованием сельскохозяйственных культур и почв, принципиально отличающихся от лесных, что обуславливает актуальность представленных исследований.

Цель работы – изучить относительную заселенность почвы микроорганизмами почвенного покрова саженцев хвойных пород в Кадниковском питомнике Вологодской области. В качестве объектов исследования взяты хвойные саженцы сосны обыкновенной, сосны кедровой сибирской и ели европейской – распространённых хвойных пород, применяемых для лесовосстановления, увеличения биоразнообразия лесной растительности, а также в качестве декоративного посадочного материала в условиях Вологодской области.

Для проведения микробиологических исследований взяты образцы в летний период 2015 года. Анализ образцов выполнен общепринятым методом микробиологического анализа почвы. Образцы отбирали в приствольном круге деревьев, удалив верхний слой (3 см) с глубины 3–7 см с каждой территории парка. Распространенность (частоту встречаемости) почвенных грибов учитывали методом рассева почвенных частиц (1–1,5 мм) в чашки Петри на агар Чапека. Повторность высеваемых частиц – 75 (15 чашек Петри по 5 комочков почвы каждого варианта). Вырастающие грибы идентифицировали методом микроскопирования по морфологическим признакам [31–33].

Наши исследования микрофлоры ризосферы саженцев хвойных пород представлены в табл. 1.

 

Таблица 1 – Изменчивость в составе почвенного комплекса грибов под разными саженцами хвойными породами

Виды грибных сообществ

Встречаемость видов фитопатогенных грибов и их антагонистов в %*

сосна обыкновенная

сосна кедровая сибирская

ель европейская

Trichoderma viride Pers.

15

28

25

Trichoderma koningii Oudem

30

13

4

Fusarium oxysporum Schltdl

21

27

15

Fusarium sporotrichioides Sherb

9

2

3

Fusarium terrestre Manns

10

22

26

Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold

14

28

4

Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold

16

17

10

Примечание: %* – частота встречаемости (%) от числа (50) посевов комочков почвы.

 

В исследованных нами образах почв установлено наличие фитопатогенных грибов и их природных антагонистов, среди которых: Trichoderma viride Pers., Trichoderma koningii Oudem, Fusarium oxysporum Schltdl, Fusarium sporotrichioides Sherb, Fusarium terrestre Manns, Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold, Verticillium terresre (Pers.) Sacc.

Выявленные микроорганизмы оказывают воздействие на рост и развитие древесных растений, способствуют развитию болезней, угнетению растительных организмов. К примеру, выявленные грибы Fusarium oxysporum Schltdl, Fusarium sporotrichioides Sherb, Fusarium terrestre Manns способствуют развитию фузариоза (сухой гнили), а грибы Verticillium albo-atrum Reinke & Berthold и Verticillium terresre (Pers.) Sacc. – вертициллёзное увядание.

Отдельная древесная порода имеет индивидуальные химические и биологические особенности опада листьев, что обуславливает различие пути их первичной микробиологической деструкции и воздействует на формирование комплекса видового состава грибов деструкторов попадающей в почву растительной клетчатки.

Грибы рода Trichoderma являются обычными участниками первичной деструкции клетчатки. В этом процессе участвуют также Verticillium, Fusarium, Rhizoctonia.

Биохимических особенностей листового опада влияют на видовые особенности в активности грибов и, соответственно, на их накопление в почве.

В почве под сосной скрученной североамериканской выявлен самый низкий инфекционный фон по содержанию вертициллов и фузариев. Различие по частоте встречаемости вертициллов варьирует от 5 до 10 крат. Однако вид древесной растительности не повлиял на распространенность грибов рода Rhizoctonia. В почве под всеми деревьями их встречаемость не имела существенных различий.

Грибы рода Trichoderma доминировали во всех образцах почв. Однако в почве под сосной обыкновенной частота встречаемости комплекса видов – T. viride + T. koningii была выше чем под другими породами деревьев.

Порода дерева оказывает влияние на фитосанитарное здоровье почвенного покрова. В почвенной ризосфере саженцев сосны формируется комплекс антагонистов патогенов – известный показатель устойчивого развития биоценозов. Схожая тенденция наблюдается и в прикорневой ризосфере саженцев сосны скрученной.

Результаты исследования можно использовать: при биомониторинге и биодиагностике состояния почвенных условий урбанизированных территорий; при оценке воздействия на окружающую среду; планировании землепользования; в различных природоохранных и производственных мероприятиях; в учебном процессе.

Состав микробных ценозов ризосферы важно учитывать при подборе пород для лесовосстановления, а также создании устойчивых защитных городских насаждений.

×

About the authors

Svetlana Mikhailovna Khamitova

Vologda State University

Author for correspondence.
Email: xamitowa.sveta@yandex.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor of the Chair of Geoecology and Engineering Geology

Russian Federation, Vologda

Yury Mikhailovich Avdeyev

Vologda State University

Email: avdeevyur@yandex.ru

candidate of agricultural sciences, associate professor of the Chair of Geoecology and Engineering Geology

Russian Federation, Vologda

Valeria Sergeevna Snetilova

Vologda State University

Email: snetilovalera@yandex.ru

master student of the Chair of Geoecology and Engineering Geology

Russian Federation, Vologda

References

  1. Герасимова М.И. Антропогенные почвы. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.
  2. Стома Г.В. Особенности биологического круговорота веществ в экосистемах городских территорий // Функции почв в биосферно-геосферных системах: Мат-лы межд. симп. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. С. 325-326.
  3. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. 567 с.
  4. Яшутин Н.В. Биоземледелие. Научные основы, инновационные технологии и машины: монография. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 191 с.
  5. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.: Наука, 2004. 348 с.
  6. Мотузова Г.В. Экологический мониторинг почв. М.: Академический проект, 2007. 237 с.
  7. Хамитова С.М., Авдеев Ю.М. Дендропарк имени Николая Клюева - новое место городского пространства // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. № 9. С. 51-55.
  8. Хамитова С.М., Авдеев Ю.М. Моделирование фитотоксичности почв Дендропарка имени Николая Клюева [Электронный ресурс] // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 2. - http://web.snauka.ru/issues/2016/02/64309.
  9. Хамитова С.М., Авдеев Ю.М., Евтушенко Ю.С., Климовская А.Р., Селякова Н.С. Изучение биологического разнообразия растительной флоры Вытегорского района Вологодской области // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 7-1 (51). С. 40-43.
  10. Гаранович И.М., Хамитова С.М., Авдеев Ю.М., Снетилова В.С., Климовская А.Р., Селякова Н.С. Разработка биологических принципов формирования устойчивых биоценотических связей сообществ почвенных микроорганизмов прикорневой зоны и зелёных городских насаждений Вологодской области // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 10 (54). С. 45-49.
  11. Хамитова С.М., Авдеев Ю.М., Марченко М.Н., Зайцев Н.С. Декоративные формы крон деревьев в ландшафтном строительстве // Повышение эффективности лесного комплекса республики Карелия материалы четвертой республиканской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, докторантов. Петрозаводск, 2013. С. 41-43.
  12. Костин А.Е., Авдеев Ю.М. Геоботанические исследования биоразнообразия в урбанизированной среде // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. № 3. С. 19-23.
  13. Авдеев Ю.М., Хамитова С.М. Внутривидовые вариации свойств древесины в лесных экосистемах // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 7-2 (51). С. 72-74.
  14. Авдеев Ю.М., Хамитова С.М. Дифференциация эколого-древесиноведческих показателей деревьев по фазам роста и развития лесных экосистем // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 7-2(51). С. 75-84.
  15. Авдеев Ю.М., Хамитова С.М., Катаева А.С., Евтушенко Ю.А. Влияние внутривидовой изменчивости на свойства древесины в лесных экосистемах искусственного происхождения // Russian Agricultural Science Review. 2014. Т. 3. № 3. С. 13-23.
  16. Хамитова С.М., Авдеев Ю.М., Евтушенко Ю.С., Климовская А.Р., Селякова Н.С. Изучение биологического разнообразия растительной флоры Вытегорского района Вологодской области // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 7-1 (51). С. 40-43.
  17. Авдеев Ю.М., Хамитова С.М. Внутривидовое биоразнообразие как фактор устойчивости, качества и фитосанитарного состояния древесных экосистем // Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса: сборник научных трудов III Международной научно-технической конференции. Кострома, 2015. С. 54-55.
  18. Авдеев Ю.М., Хамитова С.М., Катаева А.С., Евтушенко Ю.А. Исследование формы древесного ствола в лесных экосистемах искусственного происхождения // Russian Agricultural Science Review. 2014. Т. 3, № 3. С. 24-36.
  19. Авдеев Ю.М., Хамитова С.М., Гаранович И.М., Климовская А.Р., Селякова Н.С., Евтушенко Ю.С., Снетилова В.С. Опытные культурфитоценозы ели в Вологодской области [Электронный ресурс] // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12. - http://web.snauka.ru/issues/2015/12/61946.
  20. Соколов М.С., Глинушкин А.П., Торопова Е.Ю. Средообразующие функции здоровой почвы - фитосанитарные и социальные аспекты // Агрохимия. 2015. № 8. С. 81-94.
  21. Белошапкина О.О., Глинушкин А.П., Джалилов Ф.С. Фитопатология: учебник. М.: ИНФРА-М, 2015. 287 с.
  22. Глинушкин А.П., Душкин С.А., Хайрулинова А.А. Фитосанитарное состояние растений - индикатор экологического качества // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2010. Т. 3. № 27-1. С. 52-54.
  23. Bazin M.J., Markham P., Scott E.M., Linch J.M. Population dynamics and rhizosphere interactions // John Wiley & Sons, 1990. P. 99-128.
  24. Agrios G.N. Plant pathology. Elsevier Acad. Press, 2004. 922 p.
  25. Bloemberg G.V. Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria // Curr. Opin. Plant Biol. 2001. V. 4, № 4. P. 343-350.
  26. Lynch J.M. Biological control within microbial communities of the rhizosphere // Ecology of microbial communities. London, 1987. P. 55-82.
  27. Jagnow G. Inoculation of cereal crops and forage grasses with nitrogen-fixing rhizosphere bacteria: Possible causes of success and failure with regard to yield response a review // Z. Pflanzenernâhr. Bodenk., 150, 1987, P. 361-368.
  28. Bashan Y. Current status of Azospirillum inoculation technology: Azospirillum as a challenge for agriculture // Can. J. Microbiol., 1990, V. 36, № 9. P. 591-608.
  29. Почвенная микрофлора как индикатор типа лесорастительных условий // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. 2003. № 2(28). С. 169-178.
  30. Жуков А.М., Гниненко Ю.И., Жуков П.Д. Опасные малоизученные болезни хвойных пород в лесах России // Изд. 2-е, испр. и доп. Пушкино: ВНИИЛМ, 2013. 128 с.
  31. Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А., Манучарова Н.А. Практикум по биологии почв: учеб. пособие. М.: Издательство МГУ, 2002. 120 с.
  32. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Колос, 1979. 216 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2016 Khamitova S.M., Avdeyev Y.M., Snetilova V.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies