АННОТАЦИЯ
Проведение биологической диагностики современного экологического состояния основных типов городских почв: культурозем и природных грунтов г. Астрахани. Использованы методы посева почвенных суспензий на плотные питательные среды и люминесцентная микроскопия. Определена численность бактерий, актиномицетов и отдельных эколого-трофических групп микроорганизмов: аммонификаторов, амилолитиков, олиготрофов, сульфатредукторов, спорообразующих и диазотрофных бактерий. Проведена оценка степени обогащенности почв микроорганизмами, подсчитан коэффициент минерализации, иммобилизации, индекс олиготрофности. Определен интегральный показатель эколого-биологического состояния культурозем и природных грунтов г. Астрахани, на основании которого можно говорить о степени антропогенного воздействия.
Ключевые слова: биоиндикация, экологическое состояние, численность микроорганизмов, экологотрофические группы микроорганизмов.
В последнее время в почвенной микробиологии уделяется особое внимание проведению биодиагностики экологического состояния различных типов урбанизированных почв. По морфологическим и механическим свойствам культуроземы (агроурбаноземы) и природные грунты имеют практически одинаковое строение, различая состоят в количестве гумусовых веществ в плодородном слое. Кроме основных показателей определяют интегральный показатель эколого-биологического состояния, который в прямой зависимости находится от уровня антропогенного прессинга, оказываемого на городской ландшафт.
Методы и материалы. Почвенные образцы отбирались в четырех административных районах г. Астрахани: Кировском, Ленинском, Советском и Трусовском, их идентификация проводилась на основе современной классификации почв России. Отбор почвенных проб проводили в весенний и осенний периодыгода в соответствии с ГОСТом 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа»; МУ № 1446-76 «Методические указания по санитарному микробиологическому исследованию почвы», ГОСТом 28168-99.
При определении численности микроорганизмов в почвах использовали люминесцентную микроскопию. Суспензии почвенных образцов наносили микропипеткой на тщательно обезжиренные предметные стекла (0,02 мл на препарат для бактерий и 0,04 мл на препарат для грибов) и равномерно распределяли петлей на площади 4 см2. Для одного почвенного образца готовили 12 препаратов. Препараты для подсчета бактерий и мицелия актиномицетов окрашивали раствором акридина оранжевого (1:10000) в течение 3 минут. Для численности бактерий доля среднего квадратического отклонения (gii-1) не превышала 10%, для актиномицетного мицелия - 20%.
Определение численности эколого-трофических групп микроорганизмов проводили с помощью метода посева из разведений почвенных суспензий на твердые питательные среды. Для выделения бактерий- копиотрофов применяли мясо-пептонныйагар (МПА). Рост бактерий на крахмало-аммиачном агаре (КАА) позволяет охарактеризовать численность и разнообразие прокариотногоамилолитического комплекса. Диазотрофных бактерий учитывали методом почвенных комочков на среде Эшби. Численность сульфа- тредуцирующих бактерий определяли на среде Баарса. Данные по общей численности микроорганизмов, полученных методом посева, выражали в колониеобразующих единицах (КОЕ). Посевы инкубировали при температуре 28-300С в течение 5-14 дней в зависимости от среды.
Обсуждение. С помощью метода люминесцентной микроскопии определена численность бактерий и актиномицетов, которая практически не подвержена сезонным колебаниям, а числовая разница по местам отбора проб в среднем составляет 0,10 млрд клеток/г почвы. Весной максимальная численность бактерий (2,95±0,15 млрд/г) наблюдалась в культуроземеЛенинского района. Осенью численность бактерий снижается, либо остается на уровне численности бактерий весеннего отбора, при этом сохраняется ранжирование значений между местами отбора культуроземов (от 2,95±0,15 до 0,45±0,03 млрд/г). В природных грунтах максимальная численность бактерий (2,50±0,15млрд/г) наблюдалась также весной. В сентябре численность бактерий в природных грунтах не на много увеличилась и составила 0,32±0,02...2,70±0,15 млрд/г.
Сезонная динамика изменения длины актиномицетного мицелия в культуроземах и природных грунтах выглядит неоднозначно, так как для одних мест отбора почвенных образцов значения длины мицелия увеличиваются к осени, для других - уменьшаются. Максимальные значения длины актиномицет- ного мицелия среди культурозем не превышали 35О±2О м/г в апреле и 274±18 м/г в сентябре; среди природных грунтов показатели варьировали от 412±35 м/г в апреле до 394±3О м/г в сентябре.
Для оценки степени обогащенностикультурозем и природных грунтов г.Астрахани микроорганизмами, определенных с помощью люминесцентно-микроскопического метода, была использована шкала, согласно которой степень обогащенности бактериями культурозем и природных грунтов весной и осенью характеризуется от очень бедной (менее 1 млрд/г) до средней обогащенности (2-5 млрд/г).
Численность бактерий аммонификаторов в культуроземах и природных грунтах находится в одном числовом порядке, варьируя от О,8*1О5 до 5,6*1О5 КОЕ/г. По численности бактерий амилолитиков исследованные типы городских почв отличаются друг от друга на один числовой порядок и значения численности варьируют от 1,2*1О4 КОЕ/г до 7,5*105 КОЕ/г. Численность олиготрофов и спорообразующих бактерий варьирует от О,5*1О3 до 5,О*1О4 КОЕ/г.
Количество клеток сульфатредукторов может служить диагностическим показателем состояния культуроземов и природных грунтов города в следующих исследованиях, так как на момент проведения данного исследования и подсчета численности сульфатредукторов их значения находились на одном числовом уровне 1,5*1О4.3,5*1О4 КОЕ/г. Процент обрастания комочков почвы диазотрофными бактериями в культуроземах и природных грунтах варьирует от 22 до 90%.
Из всех изученных эколого-трофических групп микроорганизмов в культуроземах и природных грунтах либо преобладает группа бактерий аммонификаторов - до 65% от общей численности, либо группа бактерий амилолитиков - до 70% от общей численности.
Был также произведен подсчет коэффициента минерализации и иммобилизации и индекс олиготроф- ности. Коэффициент минерализации и иммобилизации составляет 0,15..23,3. Индекс олиготрофности не превышает 0,5.
Для определения интегрального показателя эколого-биологического состояния (ИПЭБС) исследованных культурозем и природных грунтов г. Астрахани были подсчитаны средний оценочный балл (Бср) и ИПЭБС в процентах. Максимальная общая биогенность или ИПЭБС отмечены для природного грунта Кировского района - 75% и для культурозема, расположенного в Ленинском районе - 72%. Среди других исследованных мест отбора культурозема отмечены ИПЭБС от 24 до 49%, среди природных грунтов - от 25 до 50%.
Выводы. Так как снижение интегрального показателя эколого-биологического состояния почв находится в прямой зависимости от степени воздействия антропогенных факторов, то можно сделать предварительный вывод о том, что наиболее благоприятные экологические условия складываются в природном грунте, расположенном в Кировском районе, наименее благоприятные - в культуроземе Казачьего бугра (Ленинский район).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бардина Т.В., Капелькина Л.П., Зуев В.С., Иванцова Е.В. Некоторые методологические принципы при исследовании городских почв // Тез. Докл. 3 съезда Докучаевского общества почвоведов - 2000. - С. 14. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Биоэкологические принципы мониторинга и нормирования загрязнения почв. Ростов-на-Дону: изд-во ЦВВР, 2001. - 64с
Методы почвенной микробиологии и биохимии/Под ред. Д. Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния природно-антропогенного комплекса: Практическое руководство. - СПб., 2000. - 78 с.
Полянская Л.М., Гейдебрехт В.В.,Степанов А.Л.,Звягинцев Д.Г.Распределение численности и биомассы микроорганизмов по профилям зональных типов почв // Почвоведение, 1995б. - № 3. - С. 322-328.
Сальников А.Л., Пищухина Е.Ю., Шабанов Д.И., Сальникова Н.А. Методология оценки природноресурсного потенциала природных и муниципальных образований // Известия вузов. Северо - Кавказский регион. Естественные науки. - 2010. - № 3. - С. 94-100.
Строганова М.Н.,ПрокофьеваТ.В., Прохоров А.Н. Экологическое состояние городских почв и стоимостная оценка земель // Почвоведение. - 2003. - №7. - С. 867-875.
Яковлев А.С.Биологическая диагностика и мониторинг состояния почв//Почвоведение.-2000.- № 1.-С. 70-79.