Вплив складу деревостану на мікологічну структуру ґрунту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив складу деревостану на мікологічну структуру ґрунту

Проаналізовано вплив складу деревостанів на формування структури мікроорганізмів у верхньому прошарку Грунту. Для вивчення екологічної ролі деяких деревних порід у створенні мікологічних ценозів в умовах свіжого дубового субору Західного Полісся досліджено мікологічну структуру ґрунтів у чистому сосновому, березово-сосновому з незначною (до 10 %) домішкою берези та у березово-сосновому з домішкою берези (до 20 %) деревостанах. Зазначено, що найменшою чисельністю видів мікромі- цетів характеризується ділянка з чистим сосновим деревостаном, де виділено 17 видів грибів. У верхньому прошарку ґрунту на секції 2 було визначено 20 видів мікроміцетів, а на секції 3 обліковано 26 видів грибів. Найбільшу подібність видової структури грибів зафіксовано між екотопом 2 (секція 2) та 3 (секція 3), а найбільшу відмінність - між екотопом 1 (секція 1) та 3 (секція 3). Зазначено зростання коефіцієнта Шенона і зменшення індексу Сімпсона видового різноманіття грибів на ділянках із збільшенням у складі соснових деревостанів листяних порід.

Ключові слова: деревостан, склад деревостану, сосна, береза, тип лісорослинних умов, стаціонар, мікроміцети, ґрунт.

Вступ

деревний ґрунт мікологічний сосновий

Відповідно до вчення про лісові біогеоценози, мікроорганізми є одними з основних компонентів, які перебувають у постійній взаємодії з іншими складовими лісових екосистем. Найменш вивченими є питання про те, яким чином постійні зміни в лісових ценозах спричиняють зміни у лісовому ґрунті - середовищі існування мікроорганізмів, а відповідно - й у їх функціонуванні. Відомо, що при переміщенні з півночі на південь збільшується кількість енергії, яка потрапляє на одиницю площі, посилюється прогрівання ґрунту, змінюються рослинність, типи ґрунтів і їх мікрофлора. Чітко простежується вплив типу лісу на склад мікроорганізмів у підстилці та ґрунті. Виявлено, що основна маса лісової (70-80 %) підстилки може розкладатися грибами [4]. Лісова підстилка також є середовищем існування та джерелом живлення великого комплексу організмів - безхребетних, Protozoa, грибів. У мінералізації підстилки беруть активну участь безхребетні, які її механічно подрібнюють, сапрофітні гриби, які здійснюють мінералізацію лігніну, пектину, клітковини, а також мікроорганізми, що розкладають органічну речовину підстилки до найпростіших елементів [11]. Мікроскопічні гриби, як одні із основних компонентів ґрунтового біоценозу, чутливі до змін властивостей ґрунту, і тому використовуються як тест- об'єкти для вивчення змінених ґрунтів.

Відомо, що мікроскопічні гриби забезпечують трансформацію органічних речовин і за видовим складом характерні для сформованої лісової підстилки. Біологічна активність ґрунту дає більше інформації про його властивості, ніж хімічна чи фізична характеристика. Ключовими показниками біологічної активності ґрунту є кількісні характеристики еколого-трофічних груп мікроорганізмів. Вивчаючи мікологічну структуру ґрунту в типі лісу, що характеризується різноманітним складом деревостанів доволі складно виявити вплив конкретної деревної породи на структуру видового складу грибів. Вплив типу лісу є комплексним впливом рослинного угруповання. Для вивчення екологічної ролі певних деревних порід на формування мікологічних ценозів в умовах свіжого дубового субору Західного Полісся проведено дослідження мікологічної структури ґрунтів у чистому сосновому, березово-сосновому з незначною (до 10 %) домішкою берези та у березово-сосновому з домішкою берези (до 20 %) деревостанах.

Методика дослідження. Дослідження проведено на трьохсекційному дослідному стаціонарі в умовах свіжого дубового субору "Кургани" кв. 73, вид. 15 Березнівського лісництва ДП "Березнівське лісове господарство" на ділянках з різною участю в складі сосни звичайної та берези повислої.

Зразки ґрунту аналізували, починаючи з вересня 2012 р. згідно з існуючими методами [8] та чинними ДСТУ [12]. Проби ґрунту відбирали у поверхневому шарі на глибині 5-8 см. Зразки розводили перед посівом у 10 разів і висівали на відповідні середовища. Ґрунтові суспензії висівали на живильне ага- ризоване середовище: сусло-агар (СА) із додаванням поліміксину (50 мг на 5 л середовища) для гальмування розвитку бактеріальної мікрофлори. Повторність кожного посіву була трикратною. Кількісний і якісний склад грибів визначили за існуючим методом [3]. Тривалість культивування грибів 4-14 діб за температури 28 °С. Кі мікроміцетів виражали в одиницях КУО (колонієутво- рювальні одиниці) на 1 г ґрунту чи маси сирої речовини. Ідентифікацію виділених ізолятів грибів проводили за мікроморфологічними та фізіолого-культу- ральними ознаками, користуючись визначниками [5, 7, 10, 14-16].

Систематичну належність мікроміцетів визначали згідно з опублікованим 9-м виданням "Ainsworth and Bisby's Dictionary of the fungi" [13], а в окремих випадках - за іншими сучасними літературними джерелами. Латинські назви грибів подані за книгою [5]. Оскільки для більшості грибів родів Aspergillus, Penicillium, Trichoderma та Fusarium, ще не встановлені зв'язки з телеоморфа- ми, то в нашій роботі розглядаємо їх у складі Anamorphic fungi. Еколого-систе- матичний аналіз стану мікобіоти ґрунтів визначали з використанням відповідних екологічних показників: частоти трапляння мікроміцетів, коефіцієнта подібності Соренсена-Чекановського, коефіцієнта різноманіття Шенона, індексу домінування Сімпсона, а також індексу механізації мікобіоти, які є основними універсальними показниками реакції біоти на різні фактори впливу [9]. Колір колоній, який необхідний для опису ізолятів, визначали двома способами. За допомогою шкали Бондарцева [1] і за допомогою адитивної моделі RGB. Adobe Photoshop CS5. Статистичну обробку одержаних результатів здійснювали з використанням загальноприйнятих методів [15] за допомогою програм Microsoft Exel та Statistica 9.0.

Результати дослідження та їх аналіз. Отриманий результат загальної чисельності мікроміцетів у ґрунтах кожної з секцій стаціонару, де в умовах свіжого дубового субору на дерново-опідзолених ґрунтах були сформовані різні за складом (секція 1-10С, секція 2-9С1Б, секція 3-8С2Б) деревостани, дали змогу відзначити низку закономірностей їх видового різноманіття. Як свідчать наші дослідження, найменшою кількістю видів мікроміцетів характеризується ділянка з чистим (10С) складом деревостану. З аналізованого екотопу виділено 17 видів грибів (табл. 1).

Табл. 1. Мікологічна характеристика екотопів на дослідних секціях

Майже в 1,5 раза більшим, ніж у 1 екотопі встановлено видовий склад грибів на секції 3, де сформований мішаний деревостан з майже 20- відсотковою участю листяних (береза повисла, дуб звичайний) деревних порід, та в раза більшим, ніж на секції 2, на якій росте дубово-березово-сосновий лісостан з 10-відсотковою участю листяних (береза повисла, дуб звичайний, горобина) деревних порід у складі деревостану. Водночас почали розвиватися групи мікроорганізмів, які беруть участь у створенні родючого шару ґрунту та трансформації підстилки. Загалом у верхньому прошарку ґрунту на секції 2 було визначено 20 видів мікроміцетів, а на секції 3 обліковано 26 видів грибів. Серед представленого спектра грибів ідентифіковано 26 видів мікроскопічних грибів із 11 родів, які належать до 3 класів: Zigomycetes, Leotiomycetes, Hyphomycetes.

Різноманітні водно-розчинні органічні речовини, зольні елементи, які вимиваються з опаду та сформованої підстилки на секціях експерименту, створюють відповідний трофічний фон для розвитку мікрофлори. Внаслідок цього виявлено певні відмінності у складі мікрофлори, що зумовлені складом дере- востанів на дослідних об'єктах. Аналіз мікрофлори на секціях з різним складом деревних порід дав змогу визначити видовий склад грибів, які беруть участь у мінералізації підстилки та встановити комплекс мікроорганізмів, що гуміфіку- ють ґрунт під певним типом деревної рослини або сукупності деревних рослин.

Дослідження особливостей формування мікрофлори в дубових, ясенових та осикових деревостанах свідчать, що кожна деревна порода сприяє створенню відповідних ценозів ґрунтових мікроорганізмів у підстилці, ґрунті і ризосфері і може бути за однакових ґрунтових умов, одним з визначальних факторів в екосистемі ґрунт-рослина-мікроорганізми [4]. Відповідно, сформовані ценози ґрунтових мікроорганізмів на секціях експерименту підтверджують важливу роль домішки листяних деревних порід у підвищенні родючості дерново-опідзоле- них ґрунтів у суборових умовах. Зокрема зазначено, що на секції 3 відбулися істотні зміни видового складу мікобіоти ґрунтів, при якому збільшилась частка меланінвмісних видів, які відповідають за утворення родючого шару ґрунту.

Найчисленнішим за видовим складом виявився рід Penicillium - 11 видів (табл. 2). Його представники становили 38,7 % усіх виділених грибів. Чотири види було ідентифіковано з роду Aspergillus, по 2 види з родів Rhizopus, Tricho- derma та Cladosporium. Інші роди були представлені одним видом.

Табл. 2. Частота трапляння видів мікроскопічних грибів на аналізованих секціях

Зазначено інтенсивне проростання чорних колоній: R=0 G=0 B=0 (C=73 % M=65 % Y=67 % K=90 %), на стаціонарі 1 темні колонії не зафіксовані, а на стаціонарі 2 - тільки один вид. Для найтемніших колоній RGB становить R=23, G=51, B=16 (C=71 %, M=49 %, Y=89 %, K=61 %). Наявність у ґрунті значної кількості меланінвмісних видів сприяє ефективній трансформації опаду та відновленню гумусу. За шкалою домінантності видів Роботнова [7], абсолютні домінанти (частота трапляння виду понад 50 %) виявлено на секції 1 - Peni- cillium ochro-chloron, P.digitatum, P.lanosum, на секції 2 - P. notatum, P. lanosum, Aureobasidium pullulans, Cladosporium cladosporioides, а на секції 3, окрім видів, які траплялись на попередній секції, виявлено ще вид Trichoderma lignorum.

Аналіз подібності видового складу мікобіоти свідчить, що найбільшу подібність видової структури грибів зафіксовано між екотопом 2 (секція 2) та 3 (секція 3) (S= 0,39; p=0,63). Найбільшу відмінність за видовим складом мікобіоти виявлено між екотопом 1 (секція 1) та 3 (секція 3) (S=0,11 ; p=0,87). У цьому випадку сформувались різноманітні мікоасоціації (табл. 3).

Внаслідок нашого дослідження встановлено, що коефіцієнти подібності Соренсена-Чекановського для всіх зразків є доволі низькими (5=0,5). Індекси видової різноманітності мікроміцетів підтверджують, що найрізноманітніший видовий склад мікобіоти характерний для екотопу 3 (Н=3,27), а найбільш спрощеним був видовий склад екотопу 1 (Р=1,56). Коефіцієнт Шенона також виявився досить низьким у всіх варіантах, окрім екотопу 3, що свідчить про процес відновлення збагачення мікроміцетного складу ґрунтів на секції 3 (табл. 4).

Результати аналізу особливостей формування мікологічної структури в ґрунтах на секціях експерименту з різною участю листяних деревних порід у складі соснових деревостанів свідчить про зростання коефіцієнта Шенона і зменшення індексу Сімпсона на ділянках зі збільшенням у складі соснових деревостанів листяних порід.

На підставі проведеного дослідження можна зробити такі висновки:

Структура мікрофлори на ділянках з різним складом деревостанів характеризується особливим видовим складом грибів, які беруть участь у мінералізації підстилки та гуміфікації ґрунту під певним видом деревної рослини, або сукупності деревних рослин.

Встановлено, що сформовані ценози ґрунтових мікроорганізмів на різних секціях експерименту свідчать про важливу роль домішки листяних деревних порід у підвищенні родючості дерново-опідзолених ґрунтів суборових умов.

Досліджено, що на секції 3 відбулися істотні зміни видового складу мікобіоти ґрунтів, при якому збільшилась частка меланінвмісних видів, які відповідають за утворення родючого шару ґрунту.

Абсолютні домінанти (частота трапляння виду понад 50 %) на секції 1 становлять - Pйnicillium ochro-chloron, P. digitatum, P. lanosum, на секції 2 - P. notatum, P. lanosum, Aureobasidium pullulans, Cladosporium cladosporioides, а на секції 3 - P. notatum, P. lanosum, Aureobasidium pullulans, Cladosporium cladosporioides, Trichoderma lignorum.

Найбільшу подібність видової структури грибів зафіксовано між екотопом 2 (секція 2) та 3 (секція 3) (S= 0,39; p=0,63). Найбільшу відмінність за видовим складом мікобіоти виявлено між екотопом 1 (секція 1) та 3 (секція 3) (S=0,11; p=0,87).

Аналіз особливостей формування мікологічної структури в ґрунтах на секціях експерименту з різною участю деревних порід дав змогу виявити зростання коефіцієнта Шенона і зменшення індексу Сімпсона на ділянках із збільшенням у складі соснових деревостанів листяних порід.

Література

Бондарцев А.С. Шкали цветов / А.С. Бондарцев. - М.-Л. : Изд-во АН СССР, 1954. - 28 с.

Буш К.К. Береза в сосняках / К.К. Буш, П.П. Залитис, Я.П. Бисениекс, М.А. Крастиньш, Х.К. Буш. - Рига : Изд-во "Зинатне", 1989. - 59 с.

Векірчак К.М. Практикум з мікробіології : навч. посібн. [для студ. ВНЗ] / К.М. Векірчак. - К. : Вид-во "Либідь", 2001. - 189 с.

Егорова С.В. Экология почвенных микроорганизмов в дубравах Лесостепи / С.В. Егорова. - М. : Изд-во "Наука", 1982. - 136 с.

Кириленко Т.С. Определитель почвенных сумчатых грибов / Т.С. Кириленко. - К. : Изд- во "Наук. думка", 1978. - 264 с.

Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 1990. - 352 с.

Милько А.А. Определитель мукоральных грибов / А.А. Милько. - К. : Изд-во "Наук. думка", 1974. - 304 с.

Мирчинк Т.Г. Почвенная микология / Т.Г. Мирчинк. - М. : Изд-во МГУ, 1988. - 220 с.

Одум Ю. Экология : пер. с англ. / Ю. Одум. - М. : Изд-во "Мир", 1986. - 376 с.

Пидопличко Н.М. Пенициллии / Н.М. Пидопличко. - К. : Изд-во "Наук. думка", 1972. - 150 с.

Роде А.А. Почвоведение / А.А. Роде, В.Н. Смирнов. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 1972. - 480 с.

Якість Грунту. Відбір проб: ДСТУ ISO 10381-6-2001. - К. : Вид-во Держспоживстан- дарт України, 2006. - 18 с.

Ainsworth & Bisby's Dictionery of the Fungi. 9^thed / P.M. Kirk, P.F. Cannon, J.C. David, JA. Stalpers. Wallingford (UK): CAB International, 2001. - 237 p.

Booth C. The Genus Fuzarium. Kew: Common. Mycol. Inst., 1971. - 237 p.

Domsch K.N., Gams W., Anderson T.H. Compendium of Soil Fungi. (2nd ed.) Lubrecht & Cramer Ltd., 2007. - 322 p.

Размещено на Allbest.ru