Чисельність меланінсинтезувальних мікроорганізмів за мінерального удобрення і вапнування сірого лісового ґрунту
Анотація
Дослідження основних закономірностей розповсюдження мікроорганізмів, що синтезують меланіни, які є попередниками і складовими гумусових молекул, в ґрунтах агроценозів є актуальним завданням науки. Метою представленої роботи було встановлення впливу агрохімічних чинників на чисельність меланінсинтезувальних мікроміцетів і бактерій у сірому лісовому ґрунті. В роботі було використано мікробіологічний, лабораторно-аналітичний, статистичний методи. Вперше встановлено, що чисельність меланінсинтезувальних мікроміцетів є мінімальною у ґрунті варіанту без добрив, вапнування однією дозою за гідролітичною кислотністю сприяє збільшенню їхньої чисельності на 86,8 %, внесення мінеральних добрив у дозі N30Р30К45 – в 2,0 рази, сумісне застосування вапна і мінеральних добрив – у 2,94 рази. Збільшення дози мінеральних добрив в 1,5 рази призводить до зростання кількості колонієутворювальних одиниць (КУО) меланінсинтезувальних мікроміцетів порівняно із одинарною дозою добрив у 2,54 рази, збільшення дози добрив у 2,0-2,62 рази, що співпадає із результатами аналізу вмісту гумусу у ґрунті цих варіантів – він перевищує вміст гумусу у варіанті із одинарною дозою добрив на 26,5 та 16,3 % відповідно (коефіцієнт кореляції становить 0,811). Чисельність меланінсинтезувальних бактерій в сірому лісовому ґрунті на 2-3 порядки вища за чисельність меланінсинтезувальних мікроміцетів, однак, закономірності впливу антропогенних чинників на їхню чисельність співпадають із встановленими для мікроміцетів: вапнування однією дозою за гідролітичною кислотністю призводить до збільшення чисельності меланінсинтезувальних бактерій на 26,1 %, внесення мінеральних добрив у дозі N30Р30К45 – в 2,03 рази, сумісне застосування вапна і мінеральних добрив – у 2,48 рази. Збільшення дози мінеральних добрив у 1,5 рази призводить до зростання чисельності меланінсинтезувальних бактерій порівняно із одинарною дозою добрив у 5,8 рази, збільшення дози добрив у 2,0 рази – відповідно у 13,3 рази. Коефіцієнт кореляції між чисельністю меланінсинтезувальних бактерій і вмістом гумусу у ґрунті складає 0,417. Результати представлених досліджень можуть бути використані при розробленні рекомендацій щодо заходів підвищення вмісту гумусу в ґрунтах сільськогосподарського використання
Ключові слова
меланінсинтезувальні мікроорганізми; мікроміцети; бактерії; азотобактер; вапнування; мінеральне удобрення; гумус
[1] Abd-El-Aziz, A.S., Abed, N.N., Mahfouz, A.Y., & Fathy, R.M. (2024). Production and haracterization of melanin pigment from black fungus Curvularia soli AS21 ON076460 assisted gamma rays for promising medical uses. Microbial Cell Factories, 23, article number 68. doi: 10.1186/s12934-024-02335-y.
[2] Alef, K., & Nannipieri, P. (1995). Methods in applied soil microbiology and biochemistry. Elsevier: Academy Press. doi: 10.1016/B978-0-12-513840-6.X5014-9.
[3] Barreto, J.V.O., Casanova, L.M., Junior, A.N., Reis-Mansur, M.C.P.P., & Vermelho, A.B. (2023). Microbial pigments: Major groups and industrial applications. Microorganisms, 11(12), article number 2920. doi: 10.3390/ microorganisms11122920.
[4] 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.
[5] Dang, P., Li, C., Lu, Ch., Zhang, M., Huang, T., Wan, Ch., Wang, H., Chen, Y., Qin, X., Liao, Yu., & Siddique, K.H.M. (2022). Effect of fertilizer management on the soil bacterial community in agroecosystems across the Globe. Agriculture, Ecosystems & Environment, 326, article number 107795. doi: 10.1016/j.agee.2021.107795.
[6] Duarte, A., Cachada, A., & Rocha-Santos, T. (2017). Soil pollution: From monitoring to remediation (1st Ed.). London: Academic Press.
[7] Efimova, I.V., Smirnova, O.V., & Bessarabov, V.I. (2022). Oxidation of organic substrates of different natures in the presence of humic and hematomelanic acids. Technologies and Engineering, 6, 82-88. doi: 10.30857/27865371.2022.6.8.
[8] El-Zawawy, N.A., Kenawy, E.R., Ahmed, S., & El-Sapagh, S. (2024). Bioproduction and optimization of newly characterized melanin pigment from Streptomyces djakartensis NSS-3 with its anticancer, antimicrobial, and radioprotective properties. Microbial Cell Factories, 23(1), article number 23. doi: 10.1186/s12934-023-02276-y.
[9] Feszterová, M., & Hudec, M. (2022). The distribution of metallic elements among humus substances in soil from volcanic rocks. Sustainability, 14(24), article number 16427. doi: 10.3390/su142416427.
[10] Gerke, J. (2018). Concepts and misconceptions of humic substances as the stable part of soil organic matter: A review. Agronomy, 8(5), article number 76. doi: 10.3390/agronomy8050076.
[11] Jacoby, R., Peukert, M., Succurro, A., Koprivova, A., & Kopriva, S. (2017). The role of soil microorganisms in plant mineral nutrition – current knowledge and future directions. Frontiers in Plant Science, 8, article number 1617. doi: 10.3389/fpls.2017.01617.
[12] Knutson, C.M., Plunkett, M.H., Liming, R.A., & Barney, B.M. (2018). Efforts toward optimization of aerobic biohydrogen reveal details of secondary regulation of biological nitrogen fixation by nitrogenous compounds in Azotobacter vinelandii. Applied Microbiology and Biotechnology, 102, 10315-10325. doi: 10.1007/s00253-0189363-0.
[13] Kulikova, N.A., & Perminova, I.V. (2021). Interactions between humic substances and microorganisms and their implications for nature-like bioremediation technologies. Molecules, 26(9), article number 2706. doi: 10.3390/ molecules26092706.
[14] Malynovska, I. (2017). Influence of heavy metal pollution on the number, physiological and biochemical activiti of Аzotobacter and melanin-synthesizing micromicetes. Biotechnologia Acta, 10(3), 65-71. doi: 10.15407/ biotech10.03.065.
[15] Malynovska, I., Kaminskyi, V., Zadubynna, Ye., Kurhak, V., & Karpenko, V. (2023). The influence of agrotechnical measures on the number of melanin-synthesizing microorganisms. Scientific Horizons, 26(8), 52-61. doi: 10.48077/scihor8.2023.52.
[16] 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.
[17] Paul, E.A. (2015). Soil microbiology, ecology and biochemistry (4th Ed.). Fort Collins: Elsevier Science. doi: 10.1016/ C2011-0-05497-2.
[18] Tran-Ly, A.N., Reyes, C., Schwarze, F.W.M.R., & Ribera, J. (2020a). Microbial production of melanin and its various applications. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 36, article number 170. doi: 10.1007/s11274020-02941-z.
[19] Tran-Ly, A.N., Ribera, J., Schwarze, F.W., Brunelli, M., & Fortunato, G. (2020b). Fungal melanin-based electrospun membranes for heavy metal detoxification of water. Sustainable Materials and Technologies, 23, article number e00146. doi: 10.1016/j.susmat.2019.e00146.
[20] Zhdanova, N.N., & Vasilevskaya, A.N. (1988). Melanin-containing mushrooms in extreme conditions. Kyiv: Naukova Dumka.