УДК 613.417

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ

К.Кыдралиева, Ш.Ж.Жоробекова, Л.Серикова

Институт химии и химической технологии НАН КР

Известно, что в формировании почвенного гумуса важную роль играют микроорганизмы, включающиеся в процессы трансформации органических остатков и синтеза гумусовых веществ. Часто почвенная микрофлора, особенно представители царства грибов, осуществляет первичную деструкцию мертвого органического материала, подвергая разложению устойчивые в химическом отношении соединения, такие как лигнин, различные смолы, дубильные вещества. Несмотря на очень высокую термодинамическую устойчивость, гумусовые вещества также могут трансформироваться под воздействием микроорганизмов.

Исследования микробиологической трансформации не только гумусовых веществ, но и вносимых органических удобрений представляет несомненный интерес в связи с поиском путей повышения плодородия почв. В настоящей работе представлены результаты экспериментов по изучению влияния консорциумов микроорганизмов, выделенных из почвы, биогумуса и гниющей древесины, на уголь и угольные гуминовые кислоты (ГК).

Из образцов консорциумов микроорганизмов выделены отдельные бактериальные штаммы и описаны их микро- и макроморфология. Установлен также количественный и качественный состав грибной микрофлоры. Показано, что в течение 3, 6 и 9 месяцев содержание ГК в угле увеличилось до 36,05; 42,30 и 44,00% под влиянием почвенных микроорганизмов, до 39,47; 46,44 и 47,90% - микрофлоры гниющей древесины и до 43,48; 50,52 и 51,03% - микроорганизмов биогумуса. Исходное содержание ГК в угле составляло 21,67%. В контрольной пробе угля содержание ГК за указанные периоды возросло до 23,30; 27,57 и 29,11.

Наиболее интенсивное использование ГК в качестве субстрата микроорганизмами происходит в период экспоненциальной фазы роста, когда размножение бактериальных и грибных клеток происходит наиболее активно. В среде почвенных микроорганизмов за 9 месяцев увеличилось содержание фульвокислот. Микроорганизмы из других источников такого влияния не оказывают.

На основании данных элементного анализа показано, что в течение первых 3 месяцев в структуре ГК происходит развитие боковых алифатических цепей и увеличение степени защищенности ароматических колец. Одновременно с этим происходит снижение рН раствора над осадком ГК. После 6 месяцев микробиологического воздействия относительное содержание углерода вновь возрастает, структурные фрагменты ГК становятся более конденсированными. В последующем, после 9 мес инкубирования с микроорганизмами содержание в ГК алифатических структурных фрагментов доминирует над ароматическими.

Результаты молекулярно-массового распределения, изученного методом гель-хроматографии, а также элементного анализа свидетельствуют об обогащении трансформированных в течение 9 месяцев гуминовых кислот азотом. Вероятно, это может быть обусловлено включением в структуру ГК белковых остатков, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.

Эти данные, а также результаты исследования образцов ГК методами ИК-спектроскопии, пиролитической масс-спектрометрии и термогравиметрии показывают, что микроорганизмы, выделенные из почвы, биогумуса и гниющей древесины, играют определенную роль в трансформации гумусовых веществ. Несомненно, что в почве разложение гумуса совершается сложным комплексом микроорганизмов, и этот процесс происходит значительно интенсивнее, чем в лабораторных условиях.