Вплив агротехнічних заходів на чисельність меланінсинтезувальних мікроорганізмів
Анотація
В зв’язку із зростанням масштабів дегуміфікації ґрунтів все більш актуальними стають дослідження закономірностей синтезу попередників гумусових молекул – меланінів бактеріального походження. Мета досліджень полягає в установленні впливу на розповсюдження меланінсинтезувальних мікроорганізмів основних чинників агровиробництва: способу основного обробітку ґрунту, мінерального удобрення, виду сільськогосподарської культури. Методи дослідження: мікробіологічний, лабораторно-аналітичний, статистичний, кореляційний. В результаті проведених досліджень вперше встановлено, що основний обробіток ґрунту впливає на чисельність меланінсинтезувальних мікроорганізмів: мікроміцетів, бактерій, азотобактера. У варіанті без внесення мінеральних добрив (контроль) мінімальною кількістю меланінсинтезувальних бактерій характеризується ґрунт за застосування No-till-технології, на 28,8 % більшою – із застосуванням дискування і у 2,4 раза більшою – за проведення оранки. Кількість меланінсинтезувальних мікроміцетів у варіанті без добрив також максимальна за застосування оранки, середня кількість спостерігається за No-till-технології, мінімальна кількість – за використання мілкого дискового обробітку. Внесення мінеральних добрив у дозі N30P30K65 призводить до збільшення чисельності меланінсинтезувальних бактерій у варіанті оранки в 3,58 рази, дискування – 3,53, No-till –технології – в 2,28 рази. Зростання дози мінеральних добрив до N150P100K120 сприяє збільшенню чисельності меланінсинтезувальних бактерій за оранки в 5,04 раза, за дискування – 5,78, за No-till-технології – в 2,24 раза. Середньозначимий характер зв’язку між вмістом гумусу і чисельністю меланінсинтезувальних бактерій (r=0,528) та їхньою часткою у загальній кількості мікроорганізмів (r=0,470) дозволяє зробити висновок про те, що у чорноземі типовому за вирощування соняшнику гумус утворюється, в основному, за участі меланінів бактеріального походження. У формуванні стійкості молекул гумусу до мікробної мінералізації приймають участь метаболіти полісахаридсинтезувальних бактерій, вірогідність формування колоній яких має середньозначимий зв›язок із вмістом гумусу (r=0,532). Результати цих досліджень можуть бути використані при розробленні рекомендацій щодо регулювання вмісту гумусу в агроземах, запобігання його надмірної мінералізації, що дозволить зберегти та підвищити родючість ґрунтів
Ключові слова
меланіни; бактерії; мікроміцети; азотобактер; гумус; частка; кореляція
[1] Baskaran, Р., Ekblad, А., Soucémarianadin, L., Hyvönen, R., Schleucher, J., & Lindah, B. (2019). Nitrogen dynamics of decomposing Scots pine needle litter depends on colonizing fungal species. FEMS Microbiology Ecology, 95(6), article number fiz059. doi: 10.1093/femsec/fiz059.
[2] Dornelas, J.C.M., Costa, M.C., Carmo, P.H.F., Paixão, V.M., Carvalho, V.S.D, Barreto, L.C., Garcia, Q.S., Bragança, G.P.P., Isaias, R.M.S., & Brito, J.C.M. (2022) Nicotiana benthamiana as a model for studying Cryptococcus–plant interaction . FEMS Microbiology Ecology, 98(4), article number fiac036. doi: 10.1093/femsec/fiac036.
[3] DSTU 4289:2004. (2005). Soil quality. Methods for determination of organic matter. Retrieved from http://online. budstandart.com/ru/catalog/doc-page?id_doc=56400.
[4] Dubey, R.K., Tripathi, V., Prabha, R., Chaurasia, R., Singh, Dh.P., Srinivasa, Ch.R., El-Keblawy, A., & Abhilash, P.Ch. (2020). Methods for exploring soil microbial diversity. In Unravelling the Soil Microbiome (pp. 23-32). doi: 10.1007/978-3-030-15516-2_3.
[5] Edwards, H.M., Cogliati, M., Kwenda, G., & Fisher, M.C. (2021). The need for environmental surveillance to understand the ecology, epidemiology and impact of Cryptococcus infection in Africa. FEMS Microbiology Ecology, 97(7), article number fiab093. doi: 10.1093/femsec/fiab093.
[6] Ekblad, A., Wallander, H., Godbold, D., Cruz, C., Johnson, D., Baldrian, P., Björk, R.G., Epron, D., KieliszewskaRokicka, B., Kjøller, R., Kraigher, H., Matzner, E., Neumann, J., & Plassard, C. (2013). The production and turnover of extramatrical mycelium of ectomycorrhizal fungi in forest soils: Role in carbon cycling. Plant Soil, 366, 1-27. doi: 10.1007/s11104-013-1630-3.
[7] Fisher, A., Wangpraseurt, D.A., Larkum, W.D., Johnson, M., Kühl, M., Chen, M., Wong, H.L., & Burns B.P. (2019). Correlation of bio-optical properties with photosynthetic pigment and microorganism distribution in microbial mats from Hamelin Pool, Australia. FEMS Microbiology Ecology, 95(1), article number fiy219. doi: 10.1093/ femsec/fiy219.
[8] Iutinskaya, G.A. (1989). Microbial transformation of glycopolymers in intensively cultivated soils (Doctoral Dissertation, Institute of Microbiology and Virology, Kyiv).
[9] Lee, J., Kim, H-S., Jo, H.Y., & Kwon, M.J. (2021). Revisiting soil bacterial counting methods: Optimal soil storage and pretreatment methods and comparison of culture-dependent and -independent methods. PLoS ONE, 16(2), article number e0246142. doi: 10.1371/journal.pone.0246142.
[10] Lorenz, М., Hofmann, D., Steffen, B., Fischer, K., & Thiele-Bruhn, S. (2021). The molecular composition of extractable soil microbial compounds and their contribution to soil organic matter vary with soil depth and tree species. Science of Tne Total Environment, 781, article number 146732. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.146732.
[11] Malynovs`ka, І.М., & Tkachenko, M.A. (2021). Formation of links between microorganisms of certain groups in haplic luvisol under the influence of mineral fertilization and liming. Agriculture and Plant Sciences: Theory and Practice, 2(100), 24-33. doi: 10.54651/agri.2021.02.03.
[12] Malynovska, I., Tkachenko, M., Bulgakov, V., Ptashnik, M., & Ivanovs, S. (2023). Study of microbiological processes in the soil of a two-year fallow. Journal of Ecological Engineering, 24(2), 309-316. doi: 10.12911/22998993/156802.
[13] Noar, J.D., & Bruno-Bárcena, J.M. (2018). Azotobacter vinelandii: The source of 100 years of discoveries and many more to come. Microbiology, 164(4), 421-436. doi: 10.1099/mic.0.000643.
[14] Pan, G., Smith, P., & Pan, W. (2009). The role of soil organic matter in maintaining the productivity and yield stability of cereals in China. Agriculture, Ecosystems & Environment, 129(1-3), 344-348. doi: 10.1016/j. agee.2008.10.008.
[15] Ping, Z., GuoHan, S., GenXing, P., LianQing, L., & XuHuiv, Z. (2009). Role of chemical protection by binding to oxyhydrates in SOC sequestration in three typical paddy soils under long-term agro-ecosystem experiments from South China. Geoderma, 153(1/2), 52-60. doi: 10.1016/j.geoderma.2009.07.018.
[16] Reddy, G.S.N., Potrafka, R.M., & Garcia-Pichel, F. (2007). Modestobacter versicolor sp. nov., an actinobacterium from biological soil crusts that produces melanins under oligotrophy, with emended descriptions of the genus Modestobacter and Modestobacter multiseptatus Mevs et al. 2000. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 57(9), 2014-2020. doi: 10.1099/ijs.0.64932-0.
[17] Rusakova, I.V. (2013). Biological properties of soddy-podzolic sandy loam soil with prolonged use of straw for fertilization. Eurasian Soil Science, 12, 1485-1493. doi: 10.7868/S0032180X13120101.
[18] Savarese, C., Drosos, M., Spaccini, R., Cozzolino, V., & Piccolo, A. (2021). Molecular characterization of soil organic matter and its extractable humic fraction from long-term field experiments under different cropping systems. Geoderma, 383, article number 114700 doi: 10.1016/j.geoderma.2020.114700.
[19] Soil Humus Formation and its Functions in Agro-ecosystem. (2018). In Soil Ecology: The basis of sustainable agriculture and climate change mitigation (pp. 13-26). Publisher: Write and Print Publications.
[20] TranLy, A.N., Reyes, C., Schwarze1, F.W.M.R., & Ribera, J. (2020). Microbial production of melanin and its various applications. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 36, article number 170. doi: 10.1007/s11274020-02941-z.