Вплив важких металів на азотофіксуючу здатність ґрунтів

Відомо, що підвищена кількість важких металів (ВМ) у ґрунті інгібує процес нітрифікації, знижує фіксацію молекулярного азоту бобовими культурами, придушує активність уреаз, фосфатаз і загальну біологічну активність ґрунту.

Під впливом забруднень у ґрунті змінюється кількісне співвідношення видів, перерозподіл популяцій за ступенем домінування, з’являються толерантні до високого вмісту ВМ мікроорганізми [2].

Незважаючи на те що забруднення ґрунтів ВМ стає усе більш поширеним явищем, гомеостаз мікробних угруповань у таких умовах не досліджений. У той же час відомо, що мікробні асоціації мають великі потенційні можливості саморегуляції і пристосування до змін умов навколишнього середовища. Вивчення гомеостазу мікробних асоціацій ґрунтів, забруднених ВМ, дозволить визначити допустимі дози забруднення, при котрих ще не порушуються гомеостатичні можливості мікробного співтовариства.

На даний момент накопичено багато даних про токсичну дію ВМ на ґрунтові мікроорганізми і здійснювані ними біохімічні процеси. Серед останніх фіксація атмосферного азоту характеризується найбільшою чутливістю до присутності токсикантів у ґрунті [1]. Зміни її активності можуть слугувати достатньо надійним показником дії останніх на біологічний стан ґрунтів.

Нами було досліджено чутливість до токсикантів (солей ВМ) як вільноживучих, так і симбіотичних азотфіксаторів, представників роду Rhizobium і Azotobacter в умовах in situ.

Матеріали і методи досліджень. Вивчення впливу солей важких металів на вільні і симбіотичні фіксатори атмосферного азоту визначали в лабораторних умовах, використовуючи різні концентрації металів, а в якості тест-культур - азотофіксуючі бактерії (чисті культури), люб’язно надані нам для досліджень д.б.н. А.Ф. Антипчук (ІМВ НАНУ) - Rhizobium trifolii, Azotobacter chroococcum.

Досліджуваний ґрунт розважували по 150г в стаканчики і змішували з наступними концентраціями солей ВМ: NiCl2, CuSO4, MoCl2, CoCl2, SnCl2 – 100 мг, 500 мг, 1 г, 5 г; HgCl2 – 1 мг, 10 мг, 100 мг.

Суспензії вільних і зв’язаних азотфіксаторів – Azotobacter chroococcum та Rhizobium trifolii вносили в ґрунт у кількості 1 мл на 150 г ґрунту. Ґрунт попередньо зволожували чистою проточною водою. Через тиждень після інокуляції при температурі 18°С із кожного зразку ґрунту здійснювали розведення фізіологічним розчином (1 г ґрунту в 10 мл фізіологічного розчину). З кожного розведення стерильними піпетками по 1 краплі ґрунтової суспензії висівали на чашки Петрі з гороховим агаром і рівномірно розтирали шпателем по платівці агару. Проводили якісний і кількісний облік досліджуваних видів мікроорганізмів.

Основним показником токсичності досліджуваних солей ВМ на азотофіксуючі бактерії вважали визначену в модельних експериментах мінімальну пригнічуючу концентрацію (МПК), виражену в мг/г ґрунту.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Після проведення обліку мікроорганізмів, які зберігали здатність до росту при використаних зазначених вище концентраціях солей ВМ нами було встановлено ряд закономірностей.

Із проб ґрунтів, в які внесено Rhizobium trifolii з незначними концентраціями металів, висівалися представники родів Actinomyces, декілька пігментованих колоній жовтого кольору (не ідентифіковані), Rhizobium trifolii; при більших концентраціях було виявлено переважання спорових аеробних бактерій групи субтіліс-мезентерікус.

Що стосується A.chroococcum, при концентраціях металів 5г/150 г ґрунту повністю пригнічувався його ріст, а інші мікроорганізми виявляли вищу стійкість до дії важких металів.

Слід зазначити, що досліджувані ВМ досить суттєво відрізнялися за токсичністю стосовно використаних нами азотофіксуючих бактерій. Дія в низьких концентраціях МоCl2 на Rh.trifolii була незначною у порівнянні з контролем, але вже при його концентрації 1-5г/150 г ґрунту спостерігали різке зниження росту цієї культури. До дії NiCl2 в концентраціях 500 і 100 мг Rh.trifolii повністю нечутливий, а вже при зростанні концентрації до 1 г і більше дана сіль справляла виразну інгібуючу дію. CuSO4 в концентрації 5 г на 150 г ґрунту характеризувався бактерицидною ефективністю по відношенню до Rh.trifolii на відміну від інших концентрацій.

Незважаючи на певні відмінності, МПК більшості досліджуваних солей ВМ для Rh. trifolii i A. chroococcum рівна 1 г на 150 г ґрунту (6,7 г на 1 кг).

На фоні основних досліджуваних представників мікроорганізмів бактерії родів Bacillus i Actinomyces виявляли високий рівень стійкості до дії всіх досліджуваних солей ВМ в експерименті in situ.

ЛІТЕРАТУРА

1. Андреюк Е.И., Иутинская Г.А., Петруша З.Б. Гомеостаз микробных сообществ почв, загрязнённых тяжёлыми металлами//Мікробіологічний журнал, 1999, т.61, №6, –С.15-21.

2. Вергунов В.А. Влияние соединений цинка на численность микроорганизмов различных эколого-трофических групп в черноземе и серой оподзоленной почве//Мікробіологічний журнал, 1997, т.59, №3, –С.13-17.