АЗОТОБАКТЕР

С.Н. Виноградский

Смотрите также:

Биография Виноградского

Микробиология

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Геоботаника

 Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Биология

Эволюция биосферы

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Геохимия - химия земли

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Анаэробные условия.

Как и в опытах с азотобактером, поместим 50 г почвы, к которой прибавлены маннит или глюкоза, в чашку Петри, но вместо увлажнения до 18—21%, насытим почву водой. Обычно достаточно почве в таком состоянии простоять в термостате 24 часа при температуре 30°, чтобы она вспучилась от пузырьков газа. Ясно ощущается запах масляной кислоты. Возбудителей наблюдаемого брожения легко открыть в каждом комочке почвы. Из такого комочка делают суспензию, которую, по желанию, центрифугируют или не центрифугируют, подсушивают капельку суспензии на предметном стекле, фиксируют спиртом и красят карболовым эритрозином. На стекле находят все стадии разви-. тия Clostridium: палочки, окрашенные в яркокрасный цвет, клетки раздутые, как веретено, бледнорозовые без спорогенных зерен или со споро- генными зернами, расположенными на конце веретен и окрашенными в красный тон (см. табл. XXVI, фиг. 9).

Если вместо воды препарат рассматривают в разбавленном, слегка желтоватом растворе иода в иодистом калии, то веретенообразные клетки, наполненные гранулезой, становятся темносиними или лиловыми, тогда как молодые клетки и спорогенные зерна остаются розовыми или красными.

Развитие того или иного представителя из группы возбудителей маслят нокислого брожения в вышеописанных условиях опыта носит постоянншЫ характер, более постоянный, чем в случае аэробов. Но это происходит лишь до тех пор, пока поры почвы заполнены водой и ее газообмен аналогичен газообмену жидкости. Из сказанного следует, что степень аэрации регулирует развитие аэробных и анаэробных фиксаторов азота и от этого зависит преобладание той или иной группы в почве.

Наиболее демонстративно можно выявить эти взаимоотношения, если заставить обе названные группы азотфиксаторов развиваться в одной и той же колонке почвы, набитой в трубки различной длины и в различной степени увлажненной. Мы уже говорили об этой методике в нашем сообщении, представленном в Академию Наук, так же как в нашей статье VII (часть шестая) и в сообщении VI, и мы вернемся к ним, чтобы подробно описать сомопроизвольные культуры, о которых в них упоминается.

Напомним, что мы пользовались стеклянными трубками, диаметром в 5 см и длиной в 10, 15, 20 и 25 см (51).

Для того чтобы их набить почвой, один конец трубки закрывают хорошо пропарафинированной корковой пробкой и после этого трубку наполняют до желаемой высоты почвой, к которой прибавлен маннит или глюкоза и которая увлажнена до желательной степени. По мере наполнения трубок просеянная почва утрамбовывается путем повторных постукиваний о стол нижним закрытым пробкой концом трубки до тех пор, пока колонка почвы в трубке не перестанет уменьшаться в объеме. Применяя этот способ, достигают однородной набивки всех опытных трубок. Плотность почвы при этом приближается к свойственной ей в природных условиях. Так, глинистая известковая почва из Бри становится настолько плотной, что в нее невозможно воткнуть стеклянную палочку с округленным концом и ее можно взять лишь при помощи острого инструмента. Наконец, микроскопические наблюдения проводят, с одной стороны, в поверхностном слое почвы в цилиндре, с другой — в нижнем, вынимая для этого парафинированную пробку. Это предотвращало нарушение целости почвенной колонки, что исказило бы результаты микроскопического анализа.

Приводим данные нескольких опытов, проведенных при помощи этой методики:

I. Контрольная почва с прибавлением 1 % маннита. Влажность 18%. Четыре трубки:

Высота, см

1-        я.         100 г почвы   • 4

2-        я.         200 » »             9

3-        я.         250 » »             И

4-        я.         300 » »             14

Микроскопическое исследование после трех дней выдерживания в термостате: обильное развитие азотобактера во всех трубках как на поверхности, так и во внутреннем слое, глубиной до 14 см. Clostridium нигде не встречается (см. табл. XXVI, фиг. 10).

И. Контрольная почва с прибавлением 1% маннита. Влажность 20,4%. Четыре трубки:

Высота

см

1-        я.         150 г почвы   5

2-        я.         250 » »             10

3-        я.         350 » »             13

4-        я.         450 » »             16

Исследование после трех дней выдерживания в термостате.

Трубка 4-я. Поверхность: Azbtobacter — миллиарды, Clostridium отсутствует. Дно: умеренный рост Clostridium, азотобактера нет. При открытии пробки ясно выраженный запах масляной кислоты. Фиг. 11 табл. XXVI воспроизводит население почвы, взятой со дна.

Через 5 дней выдерживания в термостате во всех трубках образовались пустоты, наполненные газом. Всюду явно ощущается запах масляной кислоты как со стороны пробки, так и со стороны ватного тампона. В трубке 1-й над пробкой обнаруживается развитие Clostridium, но слабое. В трубке 3-й в нижнем слое смесь Clostridium и Azotobacter; последнего несколько клеток в поле зрения, как это видно на фпг. 9 табл. XXVI.

Препараты, сделанные из верхнего слоя, во всех трубках дают картпну богатой культуры азотобактера, численность которой определяется в 1V2—2 млрд.

III. Две трубки, длиной в 25 см, набитых почвой с прибавлением 1%. глюкозы. Влажность 15,5%. Количество почвы в обеих одинаково.

После трех дней выдерживания в термостате:

Трубка 1-я. Азотобактер заполнил всю колонку почвы до дна. В нижнем слое азотобактера мало и он представлен мелкой формой. Что касается Clostridium, то его нет. При открытии пробки не ощущается никакого запаха масляной кислоты.

Через 5 дней. Трубка 2-я: тот же результат. Ни скоплений газа в почве,, ни запаха.

IV. Две трубки, длиной в 10 см, набиты почвой с прибавлением 1%. глюкозы. Влажность 23%.

После 15 часов пребывания в термостате обнаруживаются скопления газа в обеих колонках. Еще через два часа колонки почвы вспучиваются и превращаются в подобие рыхлого, грубого теста. Со стороны ватного тампона резкий запах масляной кислоты.

Исследование через 2 дня:

Трубка 1-я. На поверхности умеренное количество Clostridium, не более 50 млн. на 1 г почвы. В глубине — число в 4—5 раз больше.

Исследование через 3 дня:

 Как показывают проведенные опыты, вода, поглощенная почва является фактором, который немедленно вызывает повышение или понижение уровня анаэробиоза в почве. Как мы уже видели при 15,5% влажности почвы, этот уровень опустился ниже 23 см; при 18% он поднялся на уровень 16 см; при 20,4% он находился приблизительно на 5 см ниже поверхности; наконец, при 23% он поднялся на самую поверхность.

Со своей стороны аэробные фиксаторы азота заполняли весь цилиндр выше этого уровня анаэробиоза. Мы видели, что они давали самопроизвольные культуры из проб хорошо утрамбованной почвы, взятой с глубины 20—23 см при влажности 15%; с глубины 16 см при влажности около 18% и только при влажности, приближающейся к 20%, они начинают уступать место анаэробам, с тем чтобы окончательно замениться последними при влажности в 23%.

Учитывая, что общая влагоемкость почвы Бри составляет 48% веса абсолютно сухой почвы, можно считать, что утрамбованная почва, как мы это делали, остается благоприятным местом для развития аэробов при увлажнении до 38—40% общей влагоемкости. При повышении вла- гоемкости критическая точка достигается очень быстро: при увлажнении в 42% общей влагоемкости зона анаэробиоза отделена от поверхности слоем лишь в несколько сантиметров, наконец, при увлажнении в 48%,

обшей влагоемкости почва превращается в среду, благоприятную для культивирования анаэробов.

Само собой разумеется, что приведенные цифры не 'абсолютны. Они будут изменяться в зависимости от испытуемых почв, от внесенных в них веществ, степени их уплотнения и т. д. Примесь глины особенно способствует созданию в почве условий, благоприятствующих развитию анаэробов, как мы это показали прямыми опытами (см. следующую главу).

Но все же, применяя наши наблюдения к сельскохозяйственной практике, можно признать, что весь слой почвы, разрыхленный земледельческими орудиями, для огромного большинства земель остается средой, благоприятной для развития аэробных азотфиксаторов, за исключением лишь определенных периодов, характеризующихся чрезмерным увлажнением.

К содержанию книги: Сергей Николаевич ВИНОГРАДСКИЙ - МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ