WSTĘPNE BADANIA MIKROFLORY GLEBY I KOPROLITÓW DŻDŻOWNIC

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIV NR 1/2 WARSZAWA 2003: ANDRZEJ WYCZÓŁKOWSKI, MAŁGORZATA DĄBEK-SZRENIAWSKA, JAROSŁAW PIEKARZ, JERZY LIPIEC WSTĘPNE BADANIA MIKROFLORY GLEBY I KOPROLITÓW DŻDŻOWNIC PRELIMINARY MICROFLORA INVESTIGATIONS IN SOIL AND EARTHWORM CASTS Instytut Agrofizyki, Polska Akademia Nauk, Lublin Abstract. One of the factors that changes the physical and chemical properties of soil is the activity of micro- and mesofauna, including earthworms. The important influence of earthworms on the aggregate and organic matter stabilization is often emphasized in literature. The aim of this research was to compare the occurrence of microorganisms in soil media not treated and treated by earthworms in laboratory conditions. In fresh and dried coproliths and in soil the following microorganisms were determined: total number of bacteria, fungi, ammonifiers, sporulating microorganisms and actinomycetes. On the basis of obtained data, no evident differences in the number of selected microorganisms in earthworm coproliths and in soil not treated by earthworms were observed.the obtained data confirm, however, a higher number of fungi in dry coproliths and soil aggregates and a smaller number of actinomycetes in comparison to fresh coproliths. In fresh coproliths a higher number of ammonifiers was determined. Słowa kluczowe: Lumbricus terrestris L., koprolity, gleba, mikroorganizmy. Keywords'. Lumbricus terrestris L., soil, coproliths, microorganisms. WSTĘP Aktywność życiowa mikro- i mezofauny w tym dżdżownic oraz mikroorganizmów jest jednym z czynników zmieniających właściwości fizyczne i chemiczne gleby. Dżdżownice pobierając z glebą i trawiąc znajdującą się w glebie materię organiczną martwą i żywą: komórki bakterii, glonów, strzępki grzybów, rozdrobnione resztki roślinne powodują, że masa pokarmowa przechodząca przez ich przewód pokarmowy nabiera nowych właściwości chemicznych [Satchell 1971, Paul i Clark 2000]. Odchody dżdżownic stanowią doskonałe środowisko dla rozwoju pozostałych w nich, niestrawionych drobnoustrojów. Literatura dotycząca hodowli dżdżownic w glebie w warunkach laboratoryjnych wskazuje na brak stałych różnic w zasiedlaniu przez określone populacje drobnoustrojów z koprolitów i gleby, w której przetrzymywano

2 84 A.Wyczółkowski, M.Dąbek-Szreniawska, J.Piskarz, J.Lipiec dżdżownice [Kulińska 1961, Parle 1963a,b]. W warunkach polowych w glebach łąkowych wykazano zwiększoną ilość grzybów w koprolitach w stosunku do ich ilości w samej glebie [Makulec i in. 1994]. Przeprowadzone badania miały na celu porównanie występowania wybranych grup mikroorganizmów w odchodach dżdżownic i w materiale glebowym w warunkach laboratoryjnych i polowych. MATERIAŁ I METODY Koprolity dżdżownic zbierano z międzyrzędzi drzew owocowych, spod trawy gazonowej tworzącej murawę na glebie płowej wytworzonej z lessu, o składzie granulometrycznym pyłu zwykłego. Stanowisko to znajdowało się w ogrodach działkowych, na terenie Lublina. Koprolity zbierano w ciągu 3 dni z powierzchni 8 m2. Glebę do analiz pobierano z tej samej powierzchni z warstwy 1-6 cm w pierwszym i trzecim dniu zbierania koprolitów. W badaniach w warunkach laboratoryjnych taką samą glebą napełniano cylindryczne pojemniki objętości 5 dm3. Przygotowanie podłoża i warunki hodowli dżdżownic opisano w pracy Piekarz, Lipiec [2001], Piekarz i in. [2001]. Do każdego pojemnika wprowadzano po 3 sztuki dżdżownic Lumbńcus terrestris L. W badaniach mikrobiologicznych nad liczebnością wybranych grup drobnoustrojów w obu środowiskach (w laboratorium i polu) stosowano ogólnie przyjętą metodykę. Oznaczano liczebność: bakterii ogółem na agarze asparaginowo-mannitolowym Thomtona [Fred, Waksman 1928], promieniowców na agarze z pełnym wyciągiem glebowym [Strzelczyk, Strzelczyk 1965], grzybów na pożywce Martinadekstrozowo-peptonowej z różem bengalskim [Parkinson 1994], drobnoustrojów przetrwalnikujących na bulionie odżywczym rozcieńczonym, z uprzednią pasteryzacją zawiesiny rozcieńczenia (w temperaturze 85 C, przez 10 minut) [Grabińska-Łoniewska 1996]. Temperaturę i czas inkubacji wysiewów podano w pracy Piekarza i in. [2001]. Liczebność badanych grup drobnoustrojów przedstawiono w jednostkach tworzących kolonie - jtk (ang. CFU) w przeliczeniu na 1 g suchej masy podłoża - gleby lub koprolitów. WYNIKI Liczebność bakterii ogółem w glebie w warunkach laboratoryjnych, jak i w polu była jednakowa (rys. 1). Ta grupa mikroorganizmów w koprolitach zebranych w polu była znacznie liczniejsza niż w koprolitach świeżych zebranych z doświadczeń laboratoryjnych. W odchodach pozostawionych przez 20 dni na powierzchni gleby w laboratorium ilość bakterii była najmniejsza spośród analizowanych podłoży. Populacja promieniowców najliczniej występowała w glebie z pola i stanowiła około 70% populacji bakterii ogółem w tym środowisku. W warunkach laboratoryjnych najwięcej promieniowców wydzielono z koprolitów świeżych, wyraźnie mniej było ich w koprolitach zebranych w polu. Liczebność grzybów liczona na pożywce Martina kształtowała się (rys. 2) podobnie jak promieniowców, choć było ich dużo mniej w liczbach bezwzględnych.

3 Badania mikroflory gleby i koprolitów dżdżownic 85 Bakterie ogółem bacteria total Promieniowce Streptomyces 1 - gleba; soil 2 - koprolity świeże, 3-day casts 3 - koprolity suche, 20-day casts A - warunki laboratoryjne; laboratory conditions В - warunki potowe; field conditions RYSUNEK 1. Liczebność bakterii i promieniowców w glebie i koprolitach w jtk x 103 g-1 suchej masy FIGURE 1. Number of bacteria and streptomyces in soil and earthworms cast in CFU xlo3 g-1 dry mass Najwięcej kolonii grzybów wyrosło z próbek gleby z pola, w pozostałych analizowanych podłożach było ich mniej o ponad 50%. Ilość drobnoustrojów przetrwalnikujących była jednakowa w obu glebach. W koprolitach zebranych w hodowli laboratoryjnej i z pola ilość tych drobnoustrojów była sobie równa. W koprolitach wysuszonych (20-dniowych) mikroorganizmy tworzące formy przetrwalne występowały w podobnej ilości jak w glebie, na której je przetrzymano. DYSKUSJA Liczebność badanych grup drobnoustrojów w glebie w większości analizowanych próbek jest większa niż w koprolitach świeżych zebranych tak w polu, jak i w laboratorium. Takie wyniki są zbliżone do wyników, które otrzymał Makulec i in.

4 86 A.Wyczółkowski, M.Dąbek-Szreniawska, J.Piskarz, J.Lipiec Grzyby Fungi Przetrwalnikujące Aerobic spore forms в 1 - gleba; soil 2 - koprolity świeże, 3-day casts 3 - koprolity suche, 20-day casts A - warunki laboratoryjne; laboratory conditions В - warunki polowe; field conditions RYSUNEK 2. Liczebność grzybów i drobnoustrojów przetrwalnikujących w glebie i koprolitach w jtk x 103 g-1 suchej masy FIGURE 2. Number of fungi and aerobic spore forms in soil and earthworms cast in CFU x 103- g _1 dry mass [1994]. Autorzy ci wykazali mniejszą zawartość promieniowców i bakterii ogółem w koprolitach niż w glebie łąkowej, a wyraźnie większą ilość grzybów. Powodem tego jest prawdopodobnie trawienie komórek drobnoustrojów w przewodzie pokarmowym dżdżownic. W koprolitach stwierdzono wyższą aktywność enzymów - proteazy i ureazy [Chmielewski, Makulec 1993, Makulec i in. 1994, Flegel, Schrader 2000]. Buck i in. [1999] znaleźli zależność pomiędzy jakością pobieranego pokarmu a natężeniem wydalania koprolitów. Pokarm o węższym stosunku C/N był chętnie pobierany, a w odchodach znajdowano dużo więcej azotu w porównaniu z jego zawartością w koprolitach dżdżownic dokarmianych pokarmem o szerokim stosunku węgla do azotu oraz z zawartością azotu w samej glebie. Autorzy tej pracy planują w przyszłości określić aktywność wybranych enzymów w koprolitach dżdżownic i porównać z aktywnością tych enzymów w podłożu glebowym. Uzyskane wnioski należy traktować jako wstępne.

5 Badania mikroflory gleby i koprolitów dżdżownic 87 WNIOSKI 1. Stwierdzono brak zdecydowanych różnic ilościowych między grupami drobnoustrojów zasiedlających glebę i odchody dżdżownic. 2. Obecność dżdżownic nie wpływa na mikroorganizmy bytujące w glebie zasiedlanej przez Lumbricus terrestris L. LITERATURA BUCK C., LANGMAACK M., SCHRADER S. 1999: Nutrient content of earthworm casts influenced by different mulch types. Eur. J. Soil Biol. 35: CHMIELEWSKI K., MAKULEC G. 1993: Microflora and enzymatic activity of earthworm СLumbricidae) casts in hydrogenous soil. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 406: FLEGEL M., SCHRADER S. 2000: Importance of food selected enzyme activities in earthworm casts (Dendrabaema octaedra, Lumbricidae). Soil Biol. Biochem. 32: FRED E.B., WAKSMAN S.A. 1928: Laboratory manual of general microbiology. McGraw-Hill Book Company, New York, London: 145 ss; GRABIŃSKA-ŁONIEWSKA A. (red.) 1996: Ćwiczenia laboratoryjne z mikrobiologii ogólnej. Oficyna Wyd. Politech. Warszawskiej, Warszawa: 234 ss. KULIŃSKA D. 1961: Wpływ dżdżownic na mikroflorę gleby. Acta Microbiol. Pol. 10: MAKULEC G., CHMIELEWSKI K., KUSIŃSKA A. 1994: Znaczenie Lumbricus rubellus w transformacji materii organicznej i kształtowaniu składu i liczebności mikroflory gleb łąkowych. ZeszNauk. AR w Krakowie 292, ser. Sesja Nauk. 41: PARKINSON D. 1994: Filamentous fungi. [W] R. W. Weaver et al. (red.) Methods of soil analysis. Part 2. Soil Sei. Soc. Am. Inc., Madison:: PARLE J.N. 1963a: Microorganisms in the intestines of earthworms. J. Gen. Microbiol. 10: PARLE J.N. 1963b: A microbiological study on earthworm casts. J. Gen. Microbiol. 10: PAUL E.A., CLARK F.E. 2000: Mikrobiologia i biochemia gleb. Wyd. UMCS, Lublin: 400 ss. PIEKARZ J., LIPIEC J. 2001: Selected physical properties and microbial activity of earthworm casts and non-ingested soil aggregates. Int. Agrophysics 15: PIEKARZ J., WYCZÓŁKOWSKI A.I., LIPIEC J. 2001: Wstępne badania nad mikroflorą gleby i koprolitów dżdżownic w warunkach laboratoryjnych. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 372, ser. Sesja Nauk. 75: SATCHELL J.E. 1971: Dżdżownice. [W] A. Burges, F. Raw (red.) Biologia gleby. PWRiL, Warszawa: STRZELCZYK E., STRZELCZYK A. 1965: Próba zastosowania metody ilościowo-jakościowej Lochheada do badań nad wpływem pestycydów na bakterie glebowe. Ann. UMCS Lublin, sec. E 20: D r Andrzej I. Wyczółkowski Instytut Agrofizyki PAN Lublin, ul. Doświadczalna 4

6