Рост и развитие, состояния декоративных древесных растений в урбанизированной среде зависит от целого ряда факторов. В урбанизированной среде наблюдается интегральное воздействие негативных факторов природного и антропогенного характера на фитосанитарное состояние, декоративные качества, рост и развитие растений, их способность к репродукции. Наиболее полно изучены эти связи с воздушными поллютантами, тяжелыми металлами, водным режимом и агрохимическим составом почв, погодно-климатическими погодными условиями.

В почве источник для существования микроорганизмов – прежде всего растительные остатки,  а прижизненные корневые выделения растений дополняют основной питательный фонд. Различается доступность в качестве ресурса питания фитомасса разных видов и разных частей растений. Труднее всего разлагаются корни [12]. Доля корневых выделений от общего количества синтезированного растением органического вещества в настоящее время оценивается в 20 – 30%, а в отдельных случаях даже до 50% [13] Наряду с корневыми выделениями в почву поступают опад корневых волосков, эпидермиса корня и отмирающие гифы микоризы [14]. Например, в травяных осоковых болотах главную роль играют корни осок. Общая продукция осоковых болот составляет 870 г/м2 в год, из которых на зеленую фитомассу приходится 25 и на подземную – 75%. Состав корневых выделений видоспецифичен, а учитывая величину корневой массы, он неизбежно корректирует состав и активность микробов.

Большинство исследователей считают выделение корнями органических веществ нормальной функцией растений. В составе корневых выделений растений обнаружены 10 сахаров, 21 аминокислота, 11 органических кислот, 10 витаминов, 4 нуклеотида, алкалоиды, антибиотики, ростовые вещества, токсины. Количество и состав корневых выделений меняются в зависимости от вида и фазы развитии растения [15]. Влияние характера растительности на количество и состав микроорганизмов отмечали как в лабораторных исследованиях, так и в натурных наблюдениях на разных почвах [16, 17, 18].

Анализ широкого спектра литературы и собственные исследования позволили [17] придти к заключению о наличии антимикробных свойств у всех жизнеспособных частей и органов растений, что обеспечивается продуцированием растительными клетками разного состава антибиотических веществ, ингибирующих развитие микроорганизмов не только внутри растительных тканей, но и на некотором расстоянии от них. В связи с этим под естественной растительностью, адаптированной к определенному микробному населению, численность эдафобионтов ниже. Кроме того, распашка почвы приводит к выносу из почвы газообразных продуктов метаболизма, сдерживающих рост микроорганизмов.

Почвенные же сообщества микроорганизмов в этой связи изучены значительно меньше и в основном на примере микробов. По микрофлоре почв известны лишь отдельные работы. В то время как фитосанитарное состояние, городских экосистем в значительной степени определяется именно этим фактором.

Взаимоотношения почвенных микроорганизмов и декоративных древесных растений непосредственно практически не изучены. О них можно судить лишь из общих закономерностей таких связей. Здесь просматривается и прямая связь охраны окружающей среды и утилизации экологически опасных поллютантов [1]. Особенности воздействия микофлоры прикорневой зоны почв на формирование и сосстояние деревьев и кустарников в условиях урбаносреды, таким образом, изучены недостаточно, а без учета данных характеристик растений не представляется возможным создание экологически эффективных и здоровых насаждений города. На примере зеленых насаждений в урбанизированной среде Беларуси и Вологодской области такие исследования не известны.

Зеленые городские насаждения являются очень посещаемыми местами городского пространства, поэтому требуют к себе пристального всестороннего внимания, в том числе и с позиции исследования почвенной микрофлоры. Подобные исследования играют все возрастающую роль в мире в изучении фитосанитарного состояния экосистем (Goldsmith, James et al., Condit et al., Laurance, Bierregaard).

Многие, содержащиеся в почве микроорганизмы, являются фитопатогенами [2, 3].

Значительная роль в регуляции роста, развития растений и в формировании микробно-растительных взаимодействий принадлежит фитогормонам стимулирующего (ауксины, цитокенины, гиббереллины) и ингибиторного (абсцизовая кислота, этилен) действия [4, 5, 6, 7].

Существенную роль в Оптимизации количественного и качественного состава сообществ микроорганизмов в корнеобитаемом слое играет внесение органических удобрений [8, 9, 10], среди которых особое место занимает биогумус.

Существенное положительное влияние на рост и развитие декоративных древесных растений оказывают микробактериальные препараты, такие, например, как Гордебак и Бактопин [11].

Повышение долговечности и декоративности древесных растений в условиях урбанизированной среды – актуальная задача современного зеленого строительства. Многочисленные исследования направлены на минимизацию негативного воздействия многих агрессивных факторов в условиях города. Все большую актуальность приобретают биологические приемы и технологии. Проблема экологизации, оздоровления окружающей среды и городов остается актуальной, не смотря на усовершенствование технологий содержания зеленых насаждений, подбор устойчивого ассортимента и т. п. В этой связи значительные успехи имеет почвенная энзимология, почвенная микробиология. Однако в целом роль почвенных микроорганизмов как сообществ в оптимизации условий содержания зеленых насаждений, повышении их долговечности и качества остается малоизученной.

Почвенные микроорганизмы играют существенную роль в обеспечении ее плодородия и, как следствие, влияют на рост и развитие растений. Для декоративного садоводства эта проблема достаточно актуальна, так как растения произрастают в условиях агрессивной городской среды и такой экологический фактор, как сообщество микроорганизмов, в корнеобитаемом слое порой может оказывать решающую роль в обеспечении долговечности и декоративности древесных насаждений. Идея проекта состоит в установлении связи и зависимости состояния, особенностей роста и развития декоративных древесных растений от количества содержащихся в почве прикорневой зоны микроорганизмов и их активности в условиях городской среды.

Для решения обозначенной проблемы нужно решить следующие задачи:

1. Установить количественные параметры содержания почвенных микроорганизмов в условиях городской среды;
2. Дать агрохимическую оценку почв;
3. Дать комплексную оценку состояния древесных растений;
4. Установить связи особенностей роста, развития и устойчивости декоративных древесных растений от количества содержащихся в почве прикорневой зоны микроорганизмов и их активности;
5. Изучить изменения биоценотических связей на устойчивость ценозов;
6. Разработать рекомендации по оптимизации сообществ почвенных микроорганизмов в прикорневой зоне декоративных древесных растений.

Результаты и обсуждение

С целью изучения микрофлоры и микрофауны ризосферы древесно-кустарниковой растительности используем метод фитосанитарного мониторинга, основанный на новейших достижениях научно – технического прогресса: дистанционная фитосанитарная диагностика, геоинформационные системы для мониторинга и управления состоянием растительных сообществ.

С целью изучения биоразнообразия и состояния древесно-кустарниковой растительности применяем современные точные методы и подходы, объективно оценивающие и раскрывающие разнообразие растительных сообществ региона исследования: Популяционно-демографические методы анализа биоразнообразия растительных сообществ: оценка состояния ценопопуляции по типу онтогенетического спектра; представления о популяционных стратегиях видов (ранне- и позднесукцесионные виды). Методы анализа видового и структурного разнообразия растительных сообществ: расчет видового разнообразия растительных сообществ и их комплексов (альфа-, бета- и гамма- разнообразие); эколого-ценотическая структура растительных сообществ; оценка экологического пространства растительных сообществ; оценка структурного разнообразия растительных сообществ; типология растительных сообществ; изучение видового богатства, обилия и видового состава, расчёт и анализ широкоупотребляемых индексов биологического разнообразия: индекс Симпсона, индекс Шенона, индекс общности для количественных данных; кластерный анализ; модели распределения видового обилия.

Для комплексного изучения изменения биоценотических связей на устойчивость ценозов применяем метод функциональной диагностики растений на микробиологическом, почвенном уровнях с целью выявления воздействия среды на растительный покров и формирование рекомендаций по внедрению устойчивых и средостабилизирующих интродуцентов.

В качестве объектов исследования выбраны основные хвойные и лиственные паркообразующие породы декоративных древесных растений, произрастающие в парках Вологодской области.

В результате проведения данных исследованийбудут получены следующие результаты:

Будут разработаны методические подходы в исследованиях взаимосвязей между развитием почвенной ризосферной микрофлоры и микрофауны и микроорганизмов веток и листьев древесно-кустарниковой растительности, а также установлены разнообразия микрофлоры и микрофауны в ризосфере разнотравья под пологом деревьев.

Будет создана коллекции микроорганизмов паразитов растений и их антагонистов.

Будет установлено соотношения по частоте встречаемости фитопатогенных видов к антагонистам.

Будут сформулированы новые данные о составе прикорневой микрофлоры и микрофауны и развитии растений в условиях урбанизированной среды.

Будет пополнена коллекция микроорганизмов паразитов растений и их антагонистов.

В вегетационных опытах будет установлено численное значение соотношения частоты встречаемости для устойчивого развития растений.

Будут установлены корреляции значений полученных в вегетационных опытах в условиях урбанизированной среды.

Будет создана база данных о количественном и видовом составе микрофлоры и микрофауны в почве прикорневой зоны.

Будет создана модель изучения изменчивости в развитии биотопов зелѐных городских насаждений. Полученные данные будут использованы в практике озеленительных организаций при создании почвогрунтов в технологическом процессе посадки растений.

1. Экология микроорганизмов /А.И. Нетрусов [и др.] / под ред. А.И. Нетрусова. – 2-е изд. – М.: Изд-во Юрайт, 2013. – 268 с.
2. Желдакова, Р.А. Фитопатогенные микроорганизмы / Р.А. Желдакова, В.Е. Мямин // Минск: БГУ, 2006. – С. 23-69.
3. Agrios, G.N. Plant pathology / G.N. Agrios. – Elsevier Acad. Press, 2004. – 922 p.
4. Микроорганизмы – продуценты стимуляторов ростарастений и их практическое применение / Е.А. Цавкелова [и др.] // Прикл. Биохимия и микробиология. – 2006. – Т. 42, № 2. – С. 133-143.
5. Bloemberg, G. V. Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria / G. V. Bloemberg, B.J. Lugtenberg // Curr. Opin. Plant Biol. – 2001. – Vok. 4, № 4. – P. 343-350.
6. Мишке, И.В. Микробные фитогормоны в растениеводстве / И.В. Мишке. – Рига: Зинатне, 1988. – 151 с.
7. Фитозащитные и рострегулирующие свойства метаболитных препаратов на основе почвенных стрептомицетов / Л.А. Белявская [и др.] // Докл. НАН Украины. – 2015. – № 1. – С. 131-137.
8. Панников, В.Д. Почва, климат, удобрение и урожай/ В.Д. Панников, В.Г. Минеев. – М.: Колос, 1977. – 416 с.
9. Кононова, М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения / М.М. Кононова. – М., 1963. – 315 с.
10. Красильников, Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения / Н.А. Красильников. – М.: Изд-во АН СССР, 1958 – 463 с.
11. Сафронова Г.В., Гаранович И.М., Алещенкова З.М. Влияние микробных препаратов на рост и развитие декоративных древесных растений // «Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты». – Сб. н. трудов. Том 7, 2015. – С. 266 – 277.
12. Johnson J. M.-F , N. W. Barbour and S. L. Weyers. Chemical Composition of Crop Biomass Impacts Its Decomposition. // Soil Science Society of America. 2007. V71.P.155-162.
13. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв.Учебник. М.: Изд-во Моск.ун-та, 1989. – 336 с.
14. Роде А.А, Смирнов В.Н. Почвоведение. Учебник для лесохозяйственных вузов // АА. Роде, В.Н. Смирнов.- М.:Высшая школа, 1972.- 480 с.
15. Красильников Н.А. Микроорганизмы почв и высшие растения.- М.: Наука, 1958.- 463 с.
16. Горбенко А.Ю., Паников Н.С. Количественное описание динамики роста гетеротрофных микроорганизмов в почве в связи с первичным продукционным процессом в биогеоценозе // Журнал общей биологии,1989. Т.1. № 1.С. 38-59.
17. Самцевич С.А. Взаимоотношения микроорганизмов почвы и высших растений / Микроорганизмы почвы и растения . Минск: Наука и техника, 1972. С.3 – 67.
18. Пристром В.Т. Дрожжи ризосферы растений на торфяно-болотных почвах / Микроорганизмы почвы и растения . Минск: Наука и техника, 1972. С.185-191.

Все статьи автора «Авдеев Юрий Михайлович»