Микробные сообщества черноземов

Для степной растительности характерно образование травостоя и дернины- верхнего слоя почвы, интенсивно пронизанного корневищами и корнями трав. В условиях целины надземные побеги трав отмирают ежегодно полностью, что приводит к пополнению почвы органикой и увеличением ее потенциального плодородия. Для степной растительности характерно преобладание в 4-5 раз ризомассы (24-26 т/га) над наземной фитомассой, поэтому в условиях степных экосистем корни и их прижизненные выделения служат основным источником образования гумуса. Под степной растительностью в зоне высокотравных степей формируется совершенно особый по сравнением с лесом тип почвы – чернозем. Содержание гумуса в черноземе колеблется от 3 до 6%, содержание гумуса плавно снижается по профилю до глубины 100-110 см. Гумус черноземов отличается преобладанием гуминовых кислот над фульвокислотами (С_гк:С _фк= 1,5-2,0), высокой степенью конденсации их ядра, доминированием фракций, связанных с кальцием. Для чернозема характерны также следующие особенности: водопрочная зернисто-комковатая структура, создающая благоприятный воздушный и водный режимы, глубокое залегание гипса и мицелярная форма карбонатов, хорошо развитая катионная поглатительная способность, устойчивость отношения С к N (10-12), нейтральная или слабощелочная реакция среды, образование глинных минералов группы монтмориллонита и иллита. Последние играют важную роль в процессах превращения органического материала в черноземах: с одной стороны, активизируя микробиологические процессы, они способствуют образованию гумусовых веществ, с другой – адсорбируют новообразованные гумусовые вещества, предохраняя их от быстрого вовлечения в круговорот. Особенности гидротермического режима (высыхание почвы летом и промерзание зимой), а также приведенные физико-химические особенности способствуют тому, что накопление гумуса достигает максимальных размеров именно в черноземах, где богатый растительный покров и достаточно активная деятельность микроорганизмов способствует образованию гумусовых веществ, а высокое содержание глинистых минералов обеспечивает их закрепление в почве.

Численность микроорганизмов, установленная методом прямого счета довольно высокая, как в заповедной, так и в окультуренном черноземе 300 млн – 12 млрд. клеток в 1 г сухой почвы. Существует прямая зависимость между биомассой микроорганизмов, содержанием азота и гумуса: самой высокой биомассе (косимый участок степи) соответствовало максимальное количество азота и гумуса; самой низкой (агроценоз) более низкое содержание азота и гумуса.

Мощность гумусового горизонта и постепенное уменьшение содержания перегноя с глубиной накладывают отпечаток на микробиологический профиль черноземной почвы. Независимо от подтипа чернозема распределение микрофлоры по профилю характеризуется снижением содержания микроорганизмов.

Сезонная динамика численности микроорганизмов в степных почвах тесно связана с гидротермическим режимом регионов. Наибольшая численность микроорганизмов чаще всего отмечается весной и осенью. В это время складываются наиболее благоприятные для микробов условия: достаточное количества тепла и влаги и высокий уровень запасов органического вещества в экосистеме. К изменению режимов влажности и температуры весьма чувствительны неспоровые бактерии. Их численность возрастает чаще всего весной при большом увлажнении почвы и снижается летом – в засушливый период. Актиномицеты менее чувствительны к недостатку влаги. Они более обильно развиваются летом и осенью.

В таксономической структуре микробных ценозов черноземов доминируют бактерии (82-86% микробного населения). В значительно меньшем количестве (10-14%) встречались стрептомицеты. Третье место по численности занимали грибы (1,2-3,8%). Соеди неспорообразующих бактерий часто встречались Pseudomonas fluorescens, P. myxogenes, P. radiobacter, Mycobacterium citreum, среди бацилл – Bacillus cereus, B. Megaterium, B. Simplex и др. В сообществах стрептомицетов доминируют представители группы Albus, кроме них наиболее часто встречались серые, реже группы Flavus, Glaucus, Chromogenus и др. Оливковые стрептомицеты встречались в основном в биотопах с антропогенной нагрузкой, синие – только в заповедных биотопах.

В сообществах микромицетов Хомутовской степи (Приазовье) наиболее часто встречались представители родов Trichoderma, Aureobasidium, Penicillium и др. Аспергиллы встречались редко, представители рода Fusarium несколько чаще, но в незначительных количествах.

Для функцинальной структуры микробных сообществ черноземов характерно численное превосходство олиготрофоф над остальными группами микроорганизмов. Также были многочисленны микроорганизмы, растущие на гуматах натрия и потребляющие минеральный азот. За ними в порядке уменьшения следовали аммонификаторы и клубеньковые бактерии, далее – денитрификаторы, целлюлозоразрушающие аэробные и анаэробные азотфиксаторы. Их численность не превышала 3 млн. в 1 г. Еще малочисленнее оказались нитрификаторы и анаэробные целлюлозоразрушающие микроорганизмы (неск. тыс.). Азотобактер встречался единично.