ВВЕДЕНИЕ. Шаронова Н.Л., Пахомова В.М., Бунтукова Е.К

Шаронова Н.Л., Пахомова В.М., Бунтукова Е.К.

ЭКОЛОГИЯ ПОЧВЕННОЙ МИКРОБИОТЫ

И ДИАГНОСТИКА ПОЧВ

Учебное пособие

Казань – 2009 г.

УДК 631.95 (075.8)

ББК 20.1

Б 23

Авторы-составители:

к.б.н., ст. преп. Шаронова Н.Л.,

д.б.н., профессор Пахомова В.М.,

к.б.н., доцент Бунтукова Е.К.

Рецензенты:

д.б.н., проф., зав. НИЛ КГУ «Химия окружающей среды»

Бреус И. П.

к.б.н., с.н.с филиала ГНУ ФГУ «Россельхозцентр» РТ,

Бакурова О.В.

В учебном пособии дано описание микробиоценоза почвы, его экологических особенностей, охарактеризована структура почвы, рассмотрены основные типы антропогенных воздействий на почвенную микробиоту. Авторами представлен анализ реакции почвенных микроорганизмов на промышленное и сельскохозяйственное загрязнение, а также другие виды антропогенной деградации экосистем, изложены основополагающие принципы биологической индикации почв и основных методов диагностики загрязнений.

Данное пособие включает лабораторный практикум и глоссарий.

Учебное пособие рекомендуется для студентов агрономических, биологических и инженерных специальностей по курсам «Почвенная микробиология», «Биология с основами экологии», «Агроэкология» и «Экология», «Управление окружающей средой».

Рассмотрено и одобрено:

Решением кафедры ботаники и физиологии растений (протокол №16 от 28.05.2009).

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 5

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПОЧВЕННОЙ МИКРОБИОТЕ 6

ПОЧВЕННЫЕ ВОДОРОСЛИ.. 7

ПОЧВЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ. 9

ПОЧВЕННЫЕ ГРИБЫ.. 15

ПРОКАРИОТЫ.. 17

ГЛАВА 2. СПЕЦИФИКА ПОЧВЫ КАК СРЕДЫ ОБИТАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ.. 31

ТВЕРДАЯ ФАЗА ПОЧВЫ.. 33

ЖИДКАЯ ФАЗА ПОЧВЫ.. 37

ГАЗОВАЯ ФАЗА ПОЧВЫ.. 39

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ ПОЧВ.. 45

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ПОЧВЕННУЮ МИКРОБИОТУ.. 50

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ.. 50

Концепция предельно допустимых концентраций (ПДК)тяжелых металлов в почве. 57

Влияние тяжелых металлов на микроорганизмы в почве. 60

Микробиологическое нормирование загрязнения почв тяжелыми металлами. 74

РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. 80

ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ.. 84

Влияние углеводородного загрязнения почв на показатели комплекса микромицетов. 92

Влияние загрязнения углеводородами на водоросли. 94

Биодеградация нефти в почве. 95

IV. ВОЗДЕЙСТВИЕ КИСЛЫХ ДОЖДЕЙ.. 100

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВ НА ПОЧВЕННУЮ МИКРОБИОТУ.. 103

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ПЕСТИЦИДАМИ 103

Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы.. 107

Микробиологические подходы к оценке действия пестицидов. 113

Детоксикация пестицидов в почве. 118

ВЛИЯНИЕ ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.. 126

Влияние минеральных удобрений на общую численность и биомассу микрооранизмов в почве. 133

Влияние минеральных удобрений на численность различных физиологических групп микроорганизмов и активность процессов азотофиксации и денитрификации в почве. 135

Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов и устойчивость микробных систем почв к удобрениям.. 140

Оценка устойчивости микробных систем различных почв к воздействию минеральных удобрений. 147

Влияние длительного применения минеральных удобрений на микробную систему почв. 149

ВЛИЯНИЕ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.. 159

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕГРАДАЦИИ БИОЦЕНОЗОВ НА ПОЧВЕННУЮ МИКРОБИОТУ.. 163

I. ВЛИЯНИЕ РЕКРЕАЦИОННОЙ И ПАСТБИЩНОЙ ДЕГРЕССИИ ПОЧВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ.. 163

II. ВЛИЯНИЕ РУБКИ ЛЕСА НА МИКРООРГАНИЗМЫ.. 172

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ... 175

Работа 1. Определение численности микроорганизмов различных физиологических групп в почве 175

Работа 2. Исследование реакции микроорганизмов на факторы внешней среды. 181

Работа 3. Исследование микробиоценозов почвы и определение ее биологической активности 183

Работа 4. выявление ризосферной и корневой (ризопланы) микрофлоры методом Теппер 187

Работа 5. Исследование свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий 188

Работа 6. Исследование азотфиксирующей активности ацетиленовым методом в лабораторных условиях. 192

Работа 7. Определение мобилизуемых запасов фосфора и калия в почве по методу Буткевича 195

Работа 8. Определение токсичности водных экстрактов почвы и индивидуальных соединений с использованием в качестве тест-объекта бактерий Рseudomonas рutida. 197

Работа 9. Определение общей микробной биомассы в почве. 200

Работа 10. Определение ферментативной активности почвы. 203

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 208

ГЛОССАРИЙ.. 217

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 221

ВВЕДЕНИЕ

Почвенный покров Земли представляет тончайшую и самую плотно населенную организмами поверхностную оболочку нашей планеты. Через нее непрерывно идут процессы обмена веществом и энергией между атмосферой, литосферой, гидросферой и всеми населяющими почву организмами, включая и человека.

Проблема охраны почв от загрязнений и других антропогенных воздействий является одной из важнейших проблем, которая встала в связи с широким развитием химизации сельского хозяйства, появлением огромного числа промышленных предприятий, увеличивающимся парком автомобильного транспорта, появлением мощной сельскохозяйственной техники, загрязнением почв нефтью и нефтепродуктами, захоронением и выбросами радиоактивных соединений, использованием мутагенов и токсикантов.

Почва аккумулирует загрязнения в большей степени, чем атмосфера и природные воды. В кумулятивном эффекте состоит особая опасность загрязнения почв, например, тяжелыми металлами, персистентными ксенобиотиками. В самоочищении почв от загрязнений главную роль играют почвенные микроорганизмы.

Охарактеризовать состояние почвы возможно с использованием ряда параметров. Основной подход при выборе таких параметров должен базироваться не столько на стремлении характеризовать почву наиболее полно, сколько на концентрации внимания на тех свойствах почвы, которые в наибольшей степени подвержены изменениям под воздействием антропогенных факторов, которые служат интегральным показателем этих изменений.

Микробиота является наиболее лабильной частью почвы, наиболее быстро и адекватно реагирующей на изменения, происходящие в почве. Более того, именно живые организмы ответственны за почвенные процессы, ведущие к увеличению ее плодородия. Диагностические показатели, основанные на отклике почвенной микробиоты, широко применяются наряду с параметрами химических и физических свойств почвы для ее характеристики как биокосной системы и оценки степени ее повреждения при антропогенном воздействии (пестицидами, тяжелыми металлами, удобрениями и т.д.). К числу микробиологических показателей состояния почв относятся токсичность и фитотоксичность почвы, биомасса и дыхание почвенных организмов, их численность и видовое разнообразие, активность процессов азотного обмена, ферментативная активность и т.д.

Во многих случаях часто только микробиологическая индикация способны установить физиологическую активность комплекса ксенобиотиков в почве и выявить критические уровни ее загрязнения.

Поиск по сайту: