БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.47rus

УДК 631.872:631.427.22:574.472

Исследования выполнены с использованием оборудования ЦКП «Геномные технологии, протеомика и клеточная биология» ВНИИСХМ. Работы были проведены за счет финансовой поддержки гранта РНФ 18-16-00073.

 

ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ОРГАНИЗАЦИЯ МИКРОБНОГО
СООБЩЕСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПОСЛЕ ВНЕСЕНИЯ
СОЛОМЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕПАРАТА
БАРКОН

О.В. ОРЛОВА1, Е.Л. ЧИРАК1, Н.И. ВОРОБЬЕВ1, О.В. СВИРИДОВА1,
Т.О. ЛИСИНА1, Е.Е. АНДРОНОВ1, 2, 3

Современная концепция воспроизводства почвенного органического вещества требует закрепления углерода растительных остатков в почве посредством образования устойчивых органических соединений. В этой связи важна роль биопрепаратов, ускоряющих разложение соломы.  В настоящем исследовании впервые установлено, что инокуляция соломы препаратом Баркон (комплексная ассоциация микроорганизмов, разработанная во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии) способствует формированию деструктивных микробных биосистем с набором наиболее эффективных микроорганизмов из почвенного сообщества и упорядоченным действием по разложению растительных остатков соломы. Показано, что наибольшее влияние на состав микробных сообществ, ведущих разложение соломы, оказывают свойства почвы, а не биопрепарат, вид или глубина заделки соломы. Целью работы была оценка таксономического состава почвенного микробного сообщества, разлагающего солому зерновых культур, и роли микроорганизмов, входящих в состав биопрепарата Баркон, в изменении микробиома. В полевом и лабораторных опытах изучали микробные сообщества пахотных дерново-подзолистых почв, разлагающие солому зерновых культур. Солому (ржаная, пшеничная и овсяная) измельчали и инокулировали биопрепаратом Баркон. Функционирование микробного сообщества оценивали по количеству и активности микроорганизмов, агрохимическим показателям почвы. Состав бактериального сообщества почв определяли высокопроизводительным секвенированием библиотек гена 16S рРНК. Скорость разложения соломы контролировалось соотношением в ней С:N, которая составила ряд ржаная солома < пшеничная < овсяная. Применение Баркона увеличило скорость разложения соломы на 18-42 % по сравнению с микрофлорой почвы к 3 мес компостирования. Биопрепарат оказался более эффективен при заделке соломы в слой 0-5 см, чем на 9-12 см. Влияние Баркона на численность, биомассу микроорганизмов и дыхание было малозаметно на фоне роста этих показателей при внесении соломы. Отсутствие роста эмиссии углекислоты с увеличением скорости разложения соломы при внесении Баркона свидетельствовало о секвестрации углерода в почве. Обработка биопрепаратом способствовала формированию микробных деструктивных сообществ с наибольшей эффективностью преобразования соломы и перевода ее в лабильные органические соединения, а затем и в гумусовые вещества почвы. Применение Баркона по сравнению с внесением неинокулированной соломы повышало содержание общего углерода в почве на 4,8-18,4 %. На состав микробных сообществ, ведущих разложение, действовали все изученные факторы (почва, солома, биопрепарат, глубина заделки и время разложения), при этом наиболее значимым был вид почвы. В более кислых дерново-подзолистых почвах при равном содержании гумуса в таксоне Acidobacteria преобладали 1-я и 2-я группы, при величине рН близкой к нейтральной преобладала 6-я группа. Индикатором внесения соломы для дерново-подзолистой почвы во всех опытах был рост числа актинобактерий из семейства Micrococcaceae, особенно в вариантах с инокуляцией соломы биопрепаратом Баркон. При разложении соломы в почве по сравнению с незаделанной наблюдали некоторое ослабление действия Баркона на образование гумификационной трофической цепи, о чем свидетельствовало отсутствие прироста лабильных гумусовых веществ. На основании расширенных таксономических данных о составе почвенного микробного сообщества было установлено, что минорные группы микроорганизмов участвуют наравне с мажорными в образовании сетевых фрактальных структур.

Ключевые слова: микробное сообщество, солома, биопрепараты, Баркон, индекс фрактальных структур.

 

 

TAXONOMIC COMPOSITION AND ORGANIZATION OF THE MICROBIAL COMMUNITY OF SODDY-PODZOLIC SOILS AFTER APPLICATION OF STRAW OF CEREAL CROPS AND USING OF THE BARKON BIOPREPARATION

O.V. Orlova1, E.L. Chirak1, N.I. Vorob’ev1, O.V. Sviridova1, T.O. Lisina1, E.E. Andronov1, 2, 3

The modern concept of the reproduction of soil organic matter (SOM) requires the sequestration of the carbon of plant residues in the soil by the formation of stable organic compounds. In this regard. the role of microbial preparations, accelerating the decomposition of straw are important. Learning the taxonomic structure of the microbial community in these processes is of great importance and not well understood. Microbial communities of arable soddy-podzolic soils decomposing straw of grain crops were studied in field and laboratory experiments. Straw (rye, wheat and oat) were crushed and inoculated with the Barkon preparation (complex association of microorganisms developed at the FGBNU ARRIAM). The functioning of the microbial community was assessed by the number and activity of microorganisms, the agrochemical properties of the soil. The composition of bacterial community of soils was determined by high-performance sequencing of 16s rRNA gene libraries. The rate of decomposition of straw was controlled by the ratio C:N in it: rye straw < wheat < oat. Barkon increased rate of decomposition of straw by 18-42 % compared to soil microflora by 3 months of composting. Biopreparation is more effective when straw is incorporation in the 0-5 cm layer than by 9-12 cm. The effect of the Barkon on the number, biomass of microorganisms, and their respiration was not noticeable as compared with the growth of these parameters when introducing straw. The absence of an increase in carbon dioxide emissions with an increase in the rate of straw decomposition when Barkon is introduced, indicates an intensification of the processes of carbon sequestration in soil. The treatment with a biological preparation promotes the formation of microbial destructive communities with the highest efficiency of straw conversion and its conversion into labile organic compounds, and then into soil humus substances. Therefore, the use of Barkon, compared to the uninoculated straw, increased the content of total carbons in the soil by 4.8 to 8.4 %. All studied factors (soil, straw, biological preparation, depth and time of decomposition) influence on the composition of microbial communities leading decomposition, the most significant of which is the type of soil. This confirms the high response of the composition of the microbial community to various factors while maintaining the crustal component of the microbiome characteristic of this soil. In the more acid soddy-podzolic soils, at the same humus content, in the taxon Acidobacteria, group 1 and group 2 prevailed, while in the soils with a neutral pH, group 6 predominated. The indicator of straw application for sod-podzolic soil in all experiments is the increase of Actinobacteria from the family Micrococcaceae, particularly in variants with straw inoculation with Barkon, since Micrococcaceae is one of the microbial components of this biopreparation. Detected the influence of adding straw and application of the Barkon on the taxonomic composition of the bacterial community and the configuration of the destructive biosystem of soil microorganisms tuned for humification of plant residues. The decomposition of straw in the soil, as compared to that which was not planted, showed some weakening of Barkon's effect on the formation of the humification trophic chain, as evidenced by the lack of growth of labile humic substances in the respective variants. Based on the extended taxonomic data on the composition of the soil microbial community, it was found that minor groups of microorganisms participate equally with major groups, forming network fractal structures.

Keywords: microbial community, straw, a microbiological preparations, Barkon, the index of fractal structures.

 

1ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной
микробиологии,

196608 Россия, г. Санкт-Петербург—Пушкин, ш. Подбельского, 3,
e-mail: falenki@hotmail.com ✉, biologartillerist@gmail.com, nik4@newmail.ru, osviridova65@yandex.ru, lisina-to@yandex.ru,
eeandr@gmail.com;
2ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный
университет,

199034 Россия, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9;
3ФГБНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева,
397463 Россия, г. Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2

Поступила в редакцию
8 октября 2018 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML