Перенос микроорганизмов в почве и его количественное описание

• Автор: Девин, Борис Александрович
• Шифр специальности: 06.01.03, 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ПЕРЕНОСЕ

МИКРООРГАНИЗМОВ В ПОЧВЕ

1.1. Массоперенос растворенных веществ в почве и его математическое описание

1.2. Понятие о «выходных кривых» растворенных веществ

1.3. Факторы, влияющие на перенос микроорганизмов в почве

1.3.1. Физические факторы

Конвекция
Застревание

Влажность почвы

Седиментация и «перехват» микроорганизмов почвенными частицами

1.3.2. Химические факторы

Ионная сила почвенного раствора
pH почвенного раствора
Поверхностно-активные вещества
1.3.3. Биологические факторы
Размер и форма клеток микроорганизмов
Хемотаксис и собственная подвижность микроорганизмов
1.3.4. Адсорбция микроорганизмов в почве
1.4. Математическое описание переноса микроорганизмов в почве
1.5. Заключение
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Микробиологические объекты исследования
2.1.2. Почвенные объекты исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 Физико-химические методы исследования
2.2.2. Микробиологические методы исследования
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 3. ПЕРЕНОС МИКРООРГАНИЗМОВ В ПОЧВЕННЫХ
КОЛОНКАХ
Заключение
ГЛАВА 4. СОРБЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ НА ПОВЕРХНОСТИ
ПОЧВЕННЫХ ЧАСТИЦ
Заключение
ГЛАВА 5. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПОЧВЕ
5.1. Люминесцентно-микроскопическое исследование срезов почвенных колонок
5.2. Количественная оценка пространственного распределения
бактерий в почвенных колонках
Заключение
ВЫВОДЫ:
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. Последние декады минувшего столетия ознаменовались повышенным интересом к проблеме массо- и энергопереноса в почве. Отдельное место в этих исследованиях занимает изучение переноса микроорганизмов в почве и их судьбы в связи с этим переносом. Первые работы по этой теме были выпущены в 1950-х гг. (Butler et al., 1954; Krone et al., 1958) и к настоящему времени исследование этого вопроса стало одним из приоритетных направлений почвенно-физических и почвенномикробиологических исследований. Здесь сложились следующие направления исследований:
1) Прогнозирование загрязнения вирусами и патогенными бактериями грунтовых вод, в том числе и при орошении сельскохозяйственных земель сточными водами (Corapcioglu and Haridas, 1985; Craun, 1985; Matthess and Pekdeger, 1981; White, 1985).
2) Изучение возможностей, связанных с разложением микроорганизмами загрязняющих веществ, в частности - биологическая очистка почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами (Jenneman et al., 1985; Lappin-Scott et al., 1988; Updegraff and Wren, 1954).
3) Предупреждение поражения сельскохозяйственных культур фитопатогенами (Alexander, 1994; Natsch et al., 1996; Parke et al., 1986).
4) Влияние различных химических соединений, в особенности поверхностно-активных веществ (ПАВ), на скорость и характер переноса микроорганизмов в поровом пространстве почв (Bai et al., 1997; Gannon et al., 1991h; Powelson and Mills, 1998; van Schie and Fletcher, 1999 и др.).
Основная трудность при изучении переноса микроорганизмов в почве состоит в том, что микроорганизмы являются, как справедливо отметили Маршал и Биттон, «живыми коллоидами» (Bitton and Marshall, 1980). Это означает, что, вследствие ряда присущих им специфических процессов и свойств (прежде всего, размножения и отмирания, а также интенсивной сорбции, собственного передвижения, оседания из потока влаги под действием

смен порового раствора, для горизонтов Алах, А2В и Dj дерновослабоподзолистой почвы - 1 смена порового раствора).
Для качественного сравнения отличий переноса микроорганизмов от миграции растворенных веществ в почве, в колонках с горизонтом Апах дерново-слабоподзолистой почвой и осоково-гипновым торфом был проведен эксперимент по переносу иона-метки (СГ). Для этого был использован 0,1 н раствор КС1.
Метод центрифугирования нашел свое применение в физико-химии почв, где с его помощью определяют объем нерастворяющей влаги (Полубесова и др., 1989; Полевые и лабораторные методы ..., 2001). Помимо этого, центрифугирование оказалось экспрессным методом получения основной гидрофизической характеристики (ОГХ) почв (Лебедев, 1936; Смагин и др., 1999). Наконец, известны случаи применения метода центрифугирования в практике биологии почв. Так, Д.Г. Звягинцевым (Звягинцев и др., 1971) данный метод был использован для измерения прочности связи клеток микроорганизмов с твердыми поверхностями, в частности, с поверхностью стекла.
В данной работе было использовано сочетание этих разновидностей метода. К навескам почвы добавляли суспензию бактерий до образования почвенной пасты. Пасты выдерживались в течение 1 часа для полного контакта микроорганизмов с поверхностью почвенных частиц (считается, что адсорбция микроорганизмов на поверхности сорбента завершается уже через 5-15 мин (Звягинцев, 1973)), после чего переносили в специальные центрифужные стаканы конструкции A.B. Смагина (рис. 19, Приложение), применяемые для получения ОГХ (Полевые и лабораторные методы ..., 2001) и
центрифугировались на приборе ЦЛС-3 в течение 20 мин при скорости вращения 6000 об/мин.
Бактерии довольно быстро подвергаются седиментации из суспензии даже в нормальных условиях, поэтому применение обычных центрифужных стаканов не представлялось возможным. Использованные в равновесном опыте