Введение
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 14
1.1 Роль микроорганизмов в экологических функциях почвы в природных экосистемах 14
1.2 Развитие представлений о строении и функционировании микробного сообщества почвы 19
1.3 Экологические особенности мицелиальных почвенных микроорганизмов 28
1.4 Почвенная биотехнология — основа биологизации сельского хозяйства 37
1.4.1 Роль монокультур и севооборота в биодинамике почвы 40
1.4.2 Влияние агротехнических мероприятий на структуру и функционирование микробного сообщества почвы 52
1.5 Влияние техногенного воздействия на микробное сообщество почвы 52
1.5.1 Реакция микроорганизмов на загрязнение почвы ксенобиотиками 52
1.5.2 Нарушение микробного сообщества почвы в урбанэкосистемах 63
1.6 Почвенные микромицеты - основные агенты биодеградации биополимеров в природе и их использование в промышленной биотехнологии 71
1.6.1 Биоконверсия целлюлозы микроорганизмами: субстраты, ферменты и продуценты 72
1.62 Перспективные направления получения высокоактивных продуцентов целлюлаз для промышленной биотехнологии 82
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 93
2.1 Почвенно-климатическая характеристика района исследования 93
2.2 Экологическое зонирование г. Воронежа 96
2.3 Условия проведения полевых исследований 107
2.3.1 Характеристика гидротермических условий в годы исследований 107
2.3.2 Характеристика полевых опытов 108
2.3.3 Микрополевые опыты 110
2.3.4 Мониторинг почвы в зоне влияния автомагистрали "Дон" 110
2.3.5 Мониторинг урбаноземов г.Воронежа 111
2.3.6 Отбор и анализ почвенных образцов 111
2.3.7 Определение состава ППК 112
2.3.8 Определение численности эколого-трофических групп микроорганизмов 112
2.3.9 Определение биологической активности почвы 113
2.3.10 Определение видовой структуры комплекса грибов и секционной структуры актиномицетов 114
2.4 Модельные эксперименты 115
2.4.1 Определение эколого-физиологических характеристик чистых культур почвенных микроорганизмов 115
2.4.2 Оценка типов взаимоотношений почвенных микроорганизмов 116
2.4.3 Изучение фитотоксических свойств чистых культур микромицетов 117
2.4.4 Оценка почвенного фитотоксикоза и характеристик взаимодействия фитотоксинов с почвой 118
2.4.5 Опыты по разложению растительных остатков в почве 119
2.4.6 Определение активности гидролаз 119
2.4.7 Биосинтез ферментов и других метаболитов в периодических и непрерывных условиях роста микроорганизмов 121
2.4.8 Изучение регуляции биосинтеза ферментов микроорганизмами в неростовых условиях 122
2,5 Статистическая обработка результатов 123
ГЛАВА III. СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МИКРОБНОГО СООБЩЕСТВА ЧЕРНОЗЕМА В ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ 124
3.1 Биодинамика, эколого-трофическая структура и потенциальная биологическая активность чернозема 124
3.2 Таксономическая структура мицелиальных микроорганизмов 132
3.3 Аутэкологические характеристики микромицетов чернозема 141
3.4 Гидролитическая активность микромицетов чернозема 146
3.5 Фитотоксические свойства микромицетов чернозема 148
3.6 Антибиотические свойства микромицетов чернозема 155
3.6.1 Регуляция синтеза токсинов микромицетами 165
ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ РАСТЕНИЙ НА БИОДИНАМИКУ ЧЕРНОЗЕМА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ 170
4.1 Влияние прижизненных корневых выделений и корневого опада растений на эколого-трофическую структуру микробного сообщества чернозема 170
4.2 Влияние растений на формирование видовой структуры мицелиальных форм микроорганизмов и фитотоксические свойства почвы 174
4.3 Сукцессии микробного пула чернозема и развитие фитотоксикоза при разложении разнокачественных растительных остатков 183
4.4 Влияние многолетних монофитоценозов, парных чередований
культур и севооборота на биодинамику чернозема 194
4.5 Перестройка видовой и экологической структуры комплекса микромицетов и фитотоксикоз почвы в многолетних агрофито ценозах 202
4.6 Функционирование системы почва - микроорганизмы - растения -животные - человек на примере агрофитоценозов чернозема 212
ГЛАВА V. МИКРОБНЫЙ КОМПЛЕКС ЧЕРНОЗЕМА КАК ПАРАМЕТР СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ 220
5.1 Влияние окультуривания на микрофлору чернозема 220
5.2 Влияние многолетнего внесения минеральных удобрений и мелиорантов на состав почвенно-поглощающего комплекса
и микробное сообщество чернозема 228
5.3 Биодинамика чернозема разного уровня удобренности при разложении растительных остатков 242
5.4 Сукцессия микрофлоры чернозема при локальном способе внесения азотных удобрений и ингибиторов нитрификации 250
5.5 Применение нетрадиционных органических удобрений на черноземе 261
5.6 Оценка устойчивости микробного комплекса чернозема в агроэкосистемах и выбор параметров микробиомониторинга 263
ГЛАВА VI. БИОДИНАМИКА ТЕХНОГЕННО-ИЗМЕНЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА 268
6.1 Микробиомониторинг чернозема при воздействии авто- и авиатранспорта на почву 268
6.1.1 Нарушение структуры микробного сообщества почвы в зоне влияния Воронежского аэропорта 268
6.1.2 Оценка структурных и функциональных нарушений микробного
сообщества чернозема в зоне влияния автомагистрали "Дон" 272
6.2 Биомониторинг почвы в урбанэкосистемах на примере г. Воронежа 281
6.2.1 Биодинамика, биологическая активность и эколого-трофическая структура микробного сообщества почвы различных городских зон 281
6.2.2 Оценка нарушения видовой структуры мицелиальных микроорганизмов урбаноземов 296
6.2.3 Фитотоксические свойства почвы в урбанэкосистемах 314
6.3 Реакция микробного сообщества чернозема на уровень техногенного воздействия и выбор параметров микробиомониторинга 317
ГЛАВА VII. МИКРОФЛОРА ЧЕРНОЗЕМА - ГЕНОФОНД ПРОДУЦЕНТОВ ФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ 325
7.1 Скрининг микромицетов чернозема - продуцентов целлюлаз 325
7.2 Оптимизация культивирования Aspergillus terreus 331
7.2.1 Влияние компонентов питательной среды и условий культивирования на биосинтез целлюлаз A.terreus 332
7.2.2 Динамика роста и продуктивности культуры 334
7.3 Механизмы регуляции и секреции целлюлаз у A.terreus 338
7.3.1 Биосинтез целлюлаз A.terreus в ростовых условиях 338
7.3.2 Индукция целлюлаз и ингибиторный анализ процесса в неростовых условиях 346
7.3.3 Механизмы секреции целлюлаз у A. terreus 350
7.4 Модель регуляции биосинтеза целлюлаз микромицетами чернозема и критерии оценки продуцентов ферментов 355
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 359
ВЫВОДЫ 373
ЛИТЕРАТУРА 377
ПРИЛОЖЕНИЯ 423
