ANDRZEJ WYCZÓŁKOWSKI, MAŁGORZATA DĄBEK-SZRENIAWSKA, JAROSŁAW PIEKARZ, JERZY LIPIEC
WSTĘPNE BADANIA MIKROFLORY GLEBY
I KOPROLITÓW DŻDŻOWNIC
PRELIMINARY MICROFLORA INVESTIGATIONS
IN SOIL AN D 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
o f 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 mic roorganisms 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]. Odcho dy 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
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 warun kach 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 dział kowych, 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 cylindry czne pojemniki objętości 5 dm3. Przygotowanie podłoża i warunki hodowli dżdżow nic 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 drobnoustro jów w obu środowiskach (w laboratorium i polu) stosowano ogólnie przyjętą meto dykę. Oznaczano liczebność: bakterii ogółem na agarze asparaginowo-man- nitolowym Thomtona [Fred, Waksman 1928], promieniowców na agarze z pełnym wyciągiem glebowym [Strzelczyk, Strzelczyk 1965], grzybów na pożywce M artina- dekstrozowo-peptonowej z różem bengalskim [Parkinson 1994], drobnoustrojów przetrwalnikujących na bulionie odżywczym rozcieńczonym, z uprzednią pasteryza cją zawiesiny rozcieńczenia (w temperaturze 85°C, przez 10 minut) [Grabińska-Ło- niewska 1996]. Temperaturę i czas inkubacji wysiewów podano w pracy Piekarza i in. [2001].
Liczebność badanych grup drobnoustrojów przedstawiono w jednostkach tworzą cych 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 laboratoryj nych 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) podob nie jak promieniowców, choć było ich dużo mniej w liczbach bezwzględnych.
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 analizowa nych 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 two rzące 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.
Grzyby
Fungi
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 o f 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.
Przetrwalnikujące
Aerobic spore forms
WNIOSKI
1. Stwierdzono brak zdecydowanych różnic ilościowych między grupami drobnou strojów 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: 23-30.
CHMIELEWSKI K., MAKULEC G. 1993: Microflora and enzymatic activity of earthworm СLumbricidae) casts in hydrogenous soil. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 406: 135-138. FLEGEL M., SCHRADER S. 2000: Importance of food selected enzyme activities in earthworm
casts (Dendrabaema octaedra, Lumbricidae). Soil Biol. Biochem. 32: 1191-1196.
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: 339-346. MAKULEC G., CHMIELEWSKI K., KUSIŃSKA A. 1994: Znaczenie Lumbricus rubellus w
transformacji materii organicznej i kształtowaniu składu i liczebności mikroflory gleb łąko wych. Z eszN au k. AR w Krakowie 292, ser. Sesja Nauk. 41: 51-60.
PARKINSON D. 1994: Filamentous fungi. [W] R. W. Weaver et al. (red.) Methods o f soil analysis. Part 2. Soil Sei. Soc. Am. Inc., Madison:: 329-350.
PARLE J.N. 1963a: Microorganisms in the intestines of earthworms. J. Gen. Microbiol. 10: 1-11. PARLE J.N. 1963b: A microbiological study on earthworm casts. J. Gen. Microbiol. 10: 13-22. 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: 181-184.
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: 223-228.
SATCHELL J.E. 1971: Dżdżownice. [W] A. Burges, F. Raw (red.) Biologia gleby. PWRiL, Warszawa: 258-319.
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: 43-54.
D r A ndrzej I. W yczółkowski Instytut A grofizyki PAN
