Гетерогенность свойств копролитов дождевых червей Aporrectodea caliginosa и Lumbricus rubellus в модельном опыте на черноземе

Проведена оценка изменений физических и микробиологических свойств копролитов дождевых червей Aporrectodea caliginosa и Lumbricus rubellus в лабораторных опытах с использованием пахотного горизонта миграционно-мицелярного чернозема. В копролитах определяли физические параметры: гранулометрический состав, удельную поверхность, рассчитанную по эффективному диаметру частиц; микробиологические параметры: общую численность культивируемых бактерий и ферментативную кинетику липаз по модели Михаэлиса – Ментен с расчетом максимальной скорости реакции (V_m) и константы Михаэлиса (K_m). Модельный эксперимент включал два этапа: первый этап – дождевые черви двух видов содержались вместе, во втором – раздельно. Контролем была исходная почва и почва с опадом. Анализировали и сравнивали с контролем копролиты и почву, в которой жили дождевые черви. Два вида дождевых червей дают неаддитивный эффект на физические и микробиологические свойства. В зависимости от видового состава характер изменения отличается. Для двух видов, содержащихся совместно, отмечено снижение в копролитах удельной поверхности, увеличение доли фракции тонкого песка за счет снижения долей ила, мелкой и средней пыли. Отдельно для A. caliginosa установлено, что увеличивается удельная поверхность копролитов по сравнению с контролем, увеличивается доля частиц во фракциях: ила, мелкой, средней, крупной пыли за счет существенного уменьшения фракции тонкого песка. Для копролитов L. rubellus показано снижение удельной поверхности, увеличение долей фракций среднего, тонкого песка и крупной пыли за счет снижения доли фракций ила, мелкой и средней пыли. Численность культивируемых гетеротрофных бактерий выше в копролитах, по сравнению с контролем. Наибольшее увеличение наблюдается при совместном содержании двух видов. Липазная активность (V_m) почвы повышается по сравнению с контролем для двух видов и при содержании одного A. caliginosa. Под действием L. rubellus активность снижается. Копролиты отличаются по всем исследованным свойствами от контроля (почвы и почвы с опадом), а также от почвы, где обитали дождевые черви.

1. Бызов Б.А., Якушев А.В. Микробиологическая характеристика вермикомпостирования методом мультисубстратного тестирования // Почвоведение. 2008. № 11. С. 1381–1387. DOI: 10.1134/S1064229308110112.

2. Всеволодова-Перель Т.С. Дождевые черви: Кадастр и определитель. М.: Наука. 1997. 102 c.

3. Даденко Е.В., Казеев К.Ш. Влияние различных сроков и способов хранения почвенных образцов на ферментативную активность чернозема // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2004. № 6. С. 61–65.

4. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 445 с.

5. Киреева Н.А., Маркарова М.Ю., Щемелинин Т.Н., Рафикова Г.Ф. Ферментативная и микробиологическая активность загрязненных нефтью глееподзолистых почв на разных стадиях их восстановления // Вестник Башкирского университета. 2006. Т. 11. № 4. С. 56–60.

6. Кутовая О.В. Характеристика гумусовых веществ агродерново-подзолистой почвы и копролитов дождевых червей // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2012. Вып. 69. С. 46–59. DOI: 10.19047/0136-1694-2012-69-46-59.

7. Кутовая О.В., Гребенников А.М., Тхакахова А.К., Исаев В.А., Гармашов В.М., Беспалов В А., Чевердин Ю.И., Белобров В.П. Изменение почвенно-биологических процессов и структуры микробного сообщества агрочерноземов при Разных способах обработки почвы // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2018. Вып. 92. С. 35–61. DOI: 10.19047/0136-1694-2018-92-35-61.

8. Перель Т.С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. М.: Наука, 1979. 272 c.

9. Тихонов В.В., Бызов Б.А., Завгородняя Ю.А., Демин В.В. Дождевые черви – преобразователи структуры и биологической активности гуминовых кислот // Изв. РАН. Сер. биологическая. 2011. № 1. С. 24–32. DOI: 10.1134/S1062359010061032.

10. Фролов О.А., Якушев А.В. Влияние на бактериальный гидролитический комплекс гумусо-аккумулятивного горизонта техноурбанозема пассажа через кишечник дождевого червя Aporrectodea caliginosa // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2018. Вып. 94. С. 57–73. DOI: 10.19047/0136-1694-2018-92-57-73.

11. Храмченкова О., Веремеев В., Бачура Ю. Водоросли почв и копролитов дождевых червей в луговых экосистемах // Наука и инновации. 2012. № 108. С. 67–70.

12. Чернов Т.И., Холодов В.А., Когут Б.М., Иванов А.Л. Методология микробиологических исследований почвы в рамках проекта “Микробиом России” // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2017. Вып. 87. С. 100–113. DOI: 10.19047/0136-1694-2017-87-100-113.

13. Юрков А.М., Чернов И.Ю., Тиунов А.В. Влияние дождевых червей Lumbricus terrestris на структуру дрожжевого сообщества лесной подстилки // Микробиология. 2008. Т. 77. № 1. С. 121–125. DOI: 10.1134/S0026261708010153.

14. Bal L. Morphological investigation in two moder-humus profiles and the role of the soil fauna in their genesis // Geoderma. 1970. Vol. 4. Issue 1. P. 5–36. DOI: 10.1016/0016-7061(70)90030-3.

15. Bi Y.M., Tian G.L., Wang C., Zhang Y., Wang D.N., Zhang F.F., Sun Z.J. Differential effects of two earthworm species on Fusarium wilt of strawberry // Appl. Soil Ecology. 2018. Vol. 126. P. 174–181. DOI: 10.1016/j.apsoil.2018.02.024.

16. Blouin M., Hodson M.E., Delgado E.A., Baker G., Brussaard L., Butt K.R., Cluzeau D. A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services // European Journal of Soil Science. 2013. Vol. 64. Vol. 2. P. 161–182. DOI: 10.1111/ejss.12025.

17. Edwards C.A. Earthworm ecology. CRC press. 2004. 456 p.

18. Filser J., Faber J.H., Tiunov A.V., Brussaard L., Frouz J., Deyn G.D., Uvarov A.V., Berg M.P., Lavelle P., Loreau M., Wall D.H., Querner P., Eijsackers H., Jiménez J.J. Soil fauna: key to new carbon models // Soil. 2016. No. 2. P. 565–582. DOI: 10.5194/soil-2-565-2016.

19. Frouz J., Livečková M., Albrechtová J., Chroňáková A., Cajthaml T., Pižl V., Šimáčková H. Is the effect of trees on soil properties mediated by soil fauna? A case study from post-mining sites // Forest Ecology and Management. 2013. Vol. 309. P. 87–95. DOI: 10.1016/j.foreco.2013.02.013.

20. Huang K., Xia H. Role of earthworms' mucus in vermicomposting system: Biodegradation tests based on humification and microbial activity // Sci. Total Environ. 2018. Vol. 610–611. P. 703–708. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.104.

21. Laverack N.S. Mechanistic mathematical models of microbial growth in bioreactors and in natural soils: explanation of complex phenomena // Mathematics and Computers in Simulation. 1996. Vol. 42. Issue 2–3. P. 179–186. DOI: 10.1016/0378-4754(95)00127-1.

22. Ma Y., Filley T.R., Johnston C.T., Crow S.E., Szlavecz K., McCormick M.K. The combined controls of land use legacy and earthworm activity on soil organic matter chemistry and particle association during afforestation // Organic geochemistry. 2013. Vol. 58. P. 56–68. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2013.02.010.

23. Peigne J., Vian J.F., Payet V., Saby N.P. Soil fertility after 10 years of conservation tillage in organic farming // Soil and Tillage Res. 2018. Vol. 175. P. 194– 204. DOI: 10.1016/j.still.2017.09.008.

24. Römbke J., Jänsch S., Didden W., Römbke J., Jänsch S., Didden W. The use of earthworms in ecological soil classification and assessment concepts // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2005. Vol. 62. Issue 2. P. 249–265. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2005.03.027.

25. Sanchez-Hernandez J.C. Biochar activation with exoenzymes induced by earthworms: A novel functional strategy for soil quality promotion // J. Hazardous Materials. 2018. Vol. 350. P. 136–143. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2018.02.019.

26. Sanchez-Hernandez J.C., del Pino J.N., Capowiez Y., Mazzia C., Rault M. Soil enzyme dynamics in chlorpyrifos-treated soils under the influence of earthworms // Sci. Total Environ. 2018. Vol. 612. P. 1407–1416. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.09.043.

27. Satchell J.E. Earthworm microbiology // Earthworm ecology from Darwin to vermiculture. London, N.Y, 1983. P. 351–364. DOI: 10.1007/978-94-009-5965-1.

28. Schnürer J., Rosswall T. Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of total microbial activity in soil and litter // Appl. Environ. Microbiol. 1982. Vol. 43(6). P. 1256–1261.

29. Zhimin Y.U.A.N., Haijun L.I.U., Jun H.A.N., Jingjing S.U.N., Xiaoying W.U., Jun, Y.A.O. Monitoring soil microbial activities in different cropping systems using combined methods // Pedosphere. 2017. Vol. 27. No. 1. P. 138–146. DOI: 10.1016/S1002-0160(15)60100-X.