Микроорганизмы почв различных типов

В. В. Докучаевым была выявлена закономерность распределения типов почв на земной поверхности. В связи с тем что почвы резко разнятся по своим свойствам, возникло предположение о сущест­вовании различия в составе населяющих их микроорганизмов. В дореволюционной России были сделаны попытки решения этого вопроса, но из-за недостаточной разработанности методики иссле­дований они не дали результата. После Великой Октябрьской социалистической революции большая экспериментальная работа по биодинамике различных почв была проведена в Институте сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ под руководст­вом академика С. П. Костычева. Эти исследования были выпол­нены путем выявления активности в почве ряда физиологических групп микроорганизмов. Удалось установить большую энергию мобилизационных процессов в южных почвах. Так, рельефно выявлялось усиление процесса нитрификации при переходе с севера на юг.

Следует отметить, что до последнего времени существовала точка зрения на микроорганизмы вообще и на почвенные в част­ности как на космополиты, представители которых более или менее однородно распределены на поверхности земного шара. Поэтому предполагалось, что почвы различаются лишь по чис­ленности, но не по составу их микронаселения.

Детальное изучение специфики микрофлоры почвенных типов началось в СССР в 40-х годах. Этому содействовало учение о биогеоценозе, сформулированное академиком В. Н. Сукачевым. Сейчас работа по изучению микробных ценозов различных почв проводится во многих научно-исследовательских учреждениях на­шей страны.

Численный состав микроскопических существ различных почв отличается большой динамичностью. Даже за относительно ко­роткие промежутки времени число микроорганизмов в почве мо­жет значительно изменяться. Это следствие динамики температуры и влажности почвы, состояния растительного покрова и т. д. (рис. 55).

Почти во всех почвах наблюдается большая или меньшая активизация деятельности микроорганизмов весной. Очевидно, это связано с обогащением почв отмершей за осенне-зимний период растительностью и достаточной их увлажненностью.

Кроме сезонных изменений, в численности почвенной микро­флоры отмечаются кратковременные флуктуации. О их причине

* Более подробно методы анализа см. в книге: Методы почвенной микро­биологии и биохимии/Под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1980.

имеются разные предположе­ния. Некоторые исследователи допускают, что число бактерий может резко снижаться из-за уничтожения их фагами или простейшими. Возможно так­же накопление каких-то токси­ческих веществ в почве (этиле­на, окиси этилена и др.), вре­менно подавляющих развитие определенных групп микроорганиз­мов.

Однако, скорее всего, отмеченное явление зависит от неравно­мерного распределения микроорганизмов в почве. В связи с этим каждая взятая проба отличается по составу микробов от другой, что создает впечатление существенной динамики в их числен­ности.

Динамика количества микроскопических существ не снимает вопроса о разной плотности заселения микроорганизмами почв различных типов. Несмотря на колебания, легко заметить, что в одних почвах микробов больше, в других меньше. Если ориенти­роваться на средние цифры, полученные при наблюдениях за численностью микробов в почве, то можно составить представле­ние о богатстве тех или иных почв микроорганизмами.

Микробиологические анализы дают условные показатели, но при использовании одной и той же методики для изучения разных почв получают вполне сопоставимые результаты. Все использован­ные методы (прямое микроскопирование и посев на разные пита­тельные среды) свидетельствуют о большем богатстве микробами

южных почв.

Ниже приведены данные Д. И. Никитина, полученные при электронно-микроскопическом анализе почв, по общему числу микроорганизмов в 1 г почвы:

тундровая почва — карликовый подзол около 0, 4-10⁸

сильно оподзоленная» 0, 4-10⁹

чернозем» 10-10^э

краснозем.» 20-10⁹

По мере перехода от более холодного северного климата к южному микронаселение почв все более возрастает, и потому в южных почвах микробиологические процессы протекают более

энергично.

8. Численность и соотношение отдельных групп микроорганизмов в почвах разных типов (учет методом посева)

Примечания. 1. Общее число микроорганизмов вычислено как сумма бактерий, актиномицетов и грибов. Количество бацилл включено в общее число бактерий. 2. Большая обсемененность, микроорганизмами почв тундры и тайги по сравнению с почвами лесо-луго-вои зоны объясняется, очевидно, тем, что северные почвы анализировали только летом, когда число микробов в почве максимальное. Данные для других почв получены в резуль­тате динамических наблюдений.

Наиболее изучена сапрофитная, или зимогенная *, группировка микрофлоры различных почв, то есть микрофлора, разлагающая в основном органические соединения. Ее обычно учитывают мето­дом посева на твердые, а иногда и жидкие питательные среды, содержащие те или иные органические вещества. Наиболее часто используют мясо-пептонный агар и крахмало-аммиачный агар, на которых, помимо бактерий, хорошо выявляются актиномицеты. Для учета микроскопических грибов чаще всего используют под­кисленный сусло-агар, среду Чапека и т. д.

В таблице 8 приведены усредненные данные о численности и соотношении основных групп сапрофитных микроорганизмов в верхних слоях различных почв (горизонт А целинных почв и пахотный слой окультуренных).

Данные таблицы не только подтверждают положение о боль­шем богатстве почв южной зоны микроорганизмами, но и позво­ляют вскрыть закономерность, которая не выявляется прямым микроскопированием. Оказывается, что в почвах северной зоны спорообразующих бактерий и актиномицетов значительно меньше, чем в южных. На рисунке 56 видно, как резко возрастает процент­ное содержание этих групп организмов в почвах южной зоны.

* От лат. zimogenic — возбуждающие брожение.

Рис. 56. Соотношение отдельных групп микро­организмов в различных почвах:

а — тундровая; б — дерново-подзолистая; в — черно­зем; г — каштановая. /— целина; 2 — окультуренная почва. А — актиномицеты; Б — бациллы; В — иеспо-рообразующие бактерии.

З десь отражена степень разложения органического вещества в разных поч­вах. Бациллы и актиномицеты размно­жаются на более поздних этапах раз­ложения растительных остатков, кро­ме того, северные почвы имеют кислую реакцию, которую плохо переносят ак­тиномицеты.

В южных почвах относительное число грибов уменьшается при одновременном увеличении их видового состава. Окультурен­ные почвы всех зон обычно богаче микроорганизмами, чем целин­ные.

Более правильно пересчитывать число бактерий не на 1 г почвы, а на 1 г гумуса, так как жизнедеятельность сапрофитных микро­организмов связана не со всей почвенной массой, а с ее органи­ческим веществом. Подобный расчет позволяет объяснить весьма энергичную трансформацию органического вещества микроорганиз­мами в южных почвах. В таблице 9 сделан пересчет данных, по­лученных методом посева, на 1 г гумуса.

Вертикальная поясность влияет на состав почвенной микро­флоры так же, как и широтная зональность.

Приведенный материал, а также накопленные к настоящему вре­мени достаточно обширные экспериментальные данные позволяют сделать заключение, что численность микроорганизмов в почвах различных типов неодинакова. Существенно различны в них и со­отношения отдельных групп микроорганизмов.

Кратко остановимся на вопросе о глубине проникновения сапро­фитных микроорганизмов в почву. Отдельные почвы существенно различаются по глубине их микробиологического профиля. С углуб­лением в почву количество микроорганизмов постепенно уменьша­ется и меняется их состав. Снижение их численности с глубиной до

^ 9. Содержание сапрофитных микроорганизмов целинных почв разных типов в расчете на 1 г гумуса