Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №11 (июль) 2014
Разделы: Биология, Сельское хозяйство
Размещена 20.05.2014. Последняя правка: 22.05.2014.

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОБОЦЕНОЗА РИЗОСФЕРЫ ПШЕНИЦЫ СОРТА «ИРГИНА» ПОСЛЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ АГРОХИМИКАТОВ

Батуева Евгения Владимировна

бакалавр

НИ ТГУ

студент

Научный руководитель: Вайщля Ольга Борисовна, Национальный исследовательский Томский государственный университет, кафедра беспозвоночных животных и экологии, доцент, кандидат биологических наук.


Аннотация:
В статье фиксируются основные положения взаимодействия численности микроорганизмов и урожайности яровой пшеницы. На твердых агаризованных средах выделены основные группы микроорганизмов бациллы, азотфиксаторы, актиномицеты. Использованы среды: МПА, Эшби, КАК. Актиномицеты отвечают за фунгицидное действие препарата.


Abstract:
The article captured the main provisions of the interaction of microorganisms and spring wheat. On solid agar media identified the main groups of microorganisms bacilli, nitrogen-fixing bacteria, actinomycetes. Medium used: IPA, Ashby, AS. Actinomycetes responsible for the fungicidal action of the drug.


Ключевые слова:
яровая пшеница, ризосфера, фунгицидное действие

Keywords:
summer wheat, rhizosphere, fungicidal action


УДК 574. 579

Не смотря на то, что первые данные о  пользе  микроорганизмов  для повышения почвенного плодородия известны уже сотни лет, основной  взгляд на взаимоотношение растений и микробов сводился к установлению между ними трофических связей. Наилучшими моделями для рассмотрения трофических симбиозов являются двухкомпонентные растительно-микробные системы. Их мутуалистическая природа основана на положительных обратных связях партнеров: растения снабжают продуктами фотосинтеза преимущественно те части корня, из которых активно поступает азот, клубеньки на корнях растений или фосфор, микоризованные участки кортекса. Установление подобных связей основано на системной регуляции, которая в случае бобово-ризобиального симбиоза включает элементы, как общие с системами защиты от патогенов, салициловую и жасмоновую кислоты, так и не участвующие в этой защите: гены CLAVATA, контролирующие формирование меристем; ген HAR1, участвующий в образовании боковых корней [9, с. 62]. Важно отметить, что у бобовых системный ответ, регулирующий образование клубеньков, формируется в листьях [10, с. 709], что отражает зависимость энергоемких симбиотических процессов от фотосинтеза. В то же время, регуляция усвоения связанного азота  в основном ограничена корнем [9, с. 63].

 Исследования последних лет показали,  что  эти  связи  гораздо  сложнее, многообразнее и  во многом определяют нормальное развитие и функционирование растений.  Из всех факторов, определяющих продуктивность сложной системы «Почва-растение-микроорганизмы»,  последние играют очень важную роль [2, с. 32]. С  помощью  микроорганизмов ризосферы, в основном так называемых PGPR-бактерий (PGPR - таксономически разнообразные бактерии, среди которых наиболее изучены представители родов Agrobacterium, Arthrobacter, Azospirillum, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium, Klebsiella, Pseudomonas) [4, с. 48], растение обеспечивает свои потребности в элементах питания, гормонах, физиологически активных веществах,  антибиотиках против фитопатогенов, для борьбы с  которыми  пока  нет  эффективных  средств.  Список полезного воздействия микроорганизмов на растения далеко не  исчерпывается только этим, но и этого достаточно для того,  чтобы   заключить, что активизация  микробно-растительного  взаимодействия является мощнейшим фактором повышения продуктивности  агрофитоценоза. При этом доказано, что полезное действие микрофлоры не приурочено только к определенной группе растений, а является  всеобщим явлением.

За многие годы исследований  в  почве отмечено  исчезновение полезных групп микроорганизмов, и в то же время – повышение численности и разнообразия вредных видов, что вызывает резкое и часто необратимое падение почвенного плодородия. Ряд элементов агротехники возделывания сельскохозяйственных культур также не способствует активизации биологического фактора, так как её применение нарушает физико-химические свойства почвы. Кроме того,   современные  сорта агрокультур часто генетически не способны  к  продуктивному взаимодействию, так  как  в процессе селекции, направленной  против действия эволюции растения, потеряли способность конкурировать за почвенную микрофлору и расселять ее на своих корнях. Микробиологические почвоудобрительные препараты могут значительно  снизить  дозы минеральных удобрений и повысить коэффициент их использования. Только  в условиях нынешнего дефицита микробиологические препараты    можно рассматривать как замену химии. Однако, актуальность подобной проблемы не исчезает даже при  достаточном  потреблении  агрохимикатов.  Более  того, оптимальное  использование  химических  средств  возможно  лишь  при их рациональном сочетании со  всем  комплексом  биологических  препаратов  и технологий [3, с. 113].

Действующим началом биопрепаратов являются живые микроорга­низмы, оказывающие комплексное положительное действие на растения - такие, как фиксация атмосферного азота, подавление развития фитопатогенных микроорганизмов, стимуляция роста и развития растений, улучшение их минерального питания и влагообмена, повышение устойчивости к стрессам.

Целью работы явилось исследование численности микроорганизмов из различных физиологических групп, выделенных из ризосферы пшеницы сорта «Иргина», после различных вариантов применения нового микробиологического удобрения «Биовайс».

Постановка полевого опыта. Опыт по определению эффективности микробиологического удобрения «Биовайс» был заложен на экспериментальных полях Томского сельскохозяйственного техникума и предполагал шесть вариантов обработок: контроль; контроль с добавлением N30 в виде аммиачной селитры; «Биовайс» обработка семян;  «Биовайс» обработка семян с добавлением N30; «Биовайс» обработка семян с добавлением комплексного минерального удобрения «Турмакс» и N30; «Биовайс» обработка семян и всходов с добавлением N30. Внесение исследуемых удобрений и стимуляторов роста проводилось дважды:  путем предпосевной обработки семян и путем аэрозольной обработки всходов.

Микробиологическое удобрение «Биовайс» производится в гелевой и сухой форме и состоит из живых клеток трех агрополезных почвенных бактерий – Azotobacter chroococcum, Bacillus  mucilaginosus var. siliceous, Bacillus megaterium var. phosphaticum. Данные штаммы получены в Томском госуниверситете и по лицензионному договору переданы для производства в малое инновационное предприятие ТГУ «ПлантаПлюс». Свойства препарата – азотфиксация, фосфатмобилизация, выщелачивание элементов питания растений из вторичных алюмосиликатов почвы, санитарный эффект, ростостимулирующая активность.

Объекты и методы исследований. Яровая пшеница является ведущей продовольсвенной культурой и получение стабильных урожаев зерна, соответствующего показателям качества для хлебопечения является важнейшей задачей сельхозтоваропроизводителей. Среди факторов, определяющих урожайность и качества зерна яровой пшеницы, важнейшее значение принадлежит использованию азотного удобрения. Сокращение применения минеральных удобрений приводит к снижению урожайности и ухудшению качества зерна. В связи с этим возникла предложения о новых дополнительных источников азотного питания растений, среди которых может быть использованы биопрепараты.

Материалом исследования служила пшеница сорта «Иргина».  Микробиологический анализ почвы проводили в начале стадии созревания, поскольку считается, что в период цветения пшеницы численность ризосферной микрофлоры максимальна. Ризосферой растений считают поверхность корней и окружающую их почву и рассматривают как своеобразный природный проточный культиватор микроорганизмов, где наблюдается их высокая численность. Ризосферный эффект  – это отношение числа микроорганизмов в зоне корня к числу микроорганизмов в почве, служит подтверждением обилия питательных веществ в корневых выделениях [4,с. 53]. В ризосфере  многих растений часто присутствует в сотни раз больше бактерий, чем в остальной почве. Росту бактерий способствуют питательные вещества, выделяемые корнями. Отбирали почвенные образцы с прикорневой зоны по методы Красильникова, для приготовления почвенной суспензии использовали метод предельных разведений[1, с. 167; 5, с. 236; 6, с. 157; 7, с. 88].

Для выделения и количественного учета бактерий почвенную суспензию высевали на питательные среды – МПА, КАА, среду Эшби; для учета актиномицетов использовали крахмало-аммиачный агар. Среда МПА использовалась для подсчета общего количества микроорганизмов, так как ее универсальный богатый состав позволяет развиваться многим группам почвенной микробиоты. Для выявления и подсчета ассоциативных диазотрофов использована среда Эшби.

Результаты и их обсуждение. Было определено присутствие в ризосфере пшеницы всех основных физиологических групп микроорганизмов. В таблице 1 приведены данные по основным группам микробоценоза и урожайности. Показано, что численность микроорганизмов влияет на урожайность: так, в вариантах обработок «Биовайс» семена + N30 и «Биовайс» семена + «Турмакс» +N30, наблюдается высокая численность микроорганизмов и достаточно высокая урожайность.

 

Таблица 1.  – Количественный учет ризосферной микрофлоры растений пшеницы сорта «Иргина» в начале стадии созревания,  КОЕ * 103 / г почвы

Вариант

МПА  - общая численность, бациллы

Эшби -аэробные азотфиксаторы

КАА –актиномицеты, фунгицидное действие

Урожайность,  ц/га

Контроль

54

26

60

19,2

 

Контроль + N30

134

48

115

21,9

 

Обработка семян, Биовайс

119

23,6

110

25,4

 

Обработка семян, Биовайс+ N30

газон

газон

газон

22,8

Обработка семян,

Биовайс+Турмакс+N30

газон

газон

161

25,2

 

Обработка семян и всходов Биовайс+ N30

150

77

газон

27,4

* КОЕ – колониеобразующие единицы

Первым важным результатом работы является то, что и N30, и «Биовайс»  стимулируют почвенную микрофлору, однако минеральный азот дает прибавку урожая 1,7 ц/га, а бактерии «Биовайса», нанесенные на семена – 6,2 ц/га. Наивысшую урожайность показал вариант «Обработка семян и всходов Биовайс + N30» – вероятно, на фоне небольших доз минерального азота, двойное внесение бактерий при посеве семян и по вегетации в составе баковой смеси является наиболее эффективным вариантом применения микробиологического удобрения. Следует отметить, что добавление к обработке семян «Биовайсом» N30 и Турмакса не привело к увеличению урожайности – 25,2 и 25,4 ц/га соответственно: по-видимому, бактерии «Биовайса» поставляют в ризосферу пшеницы достаточное количество азота и других элементов питания. Интересным является факт обнаружения самой высокой численности актиномицетов в варианте, показавшим максимальную урожайность. Это может быть связано со способностью этой группы микроорганизмов продуцировать антибиотические вещества и ингибировать развитие патогенной микрофлоры в ризосфере пшеницы.

В целом, поскольку в варианте  предпосевной обработки семян только «Биовайсом» были обнаружены представители всех основных групп микроорганизмов, наряду с существенной прибавкой урожайности по сравнению с контролем, можно заключить, что при раннем внесении в почву, часто недостаточно прогретую, вместе с семенами отселектированных агрополезных бактерий, когда аборигенная микрофлора еще неактивна и не является конкурентноспособной, бактерии «Биовайса» успешно колонизируют ризосферу пшеницы, формируют оптимальный состав ризосферного микробоценоза, позволяют растениям быстро начать рост и работают на урожай в течение вегетационного периода. 

Библиографический список:

1. Вайшля О. Б. Микробиологические аспекты гипергенеза / О. Б Вайшля, А. А. Ведерникова, А. П. Бондаренко. – Томск, 2007. – 255 с.
2. Использование биопрепаратов комплексного действия при возделывании ячменя / А. А. Завалин [и др.] // Плодородие. – 2005. – № 2. – С. 31- 33.
3. Кожемяков А. П. Создание и анализ данных по эффективности микробных биопрепаратов комплексного действия / А. П. Кожемяков, С. Н. Белоброва, А. Г. Орлова // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – № 3. – С. 112-115.
4. Корневые выделения томатов и их влияние на рост и антифунгальную активность штаммов Pseudomonas / Кравченко Л. И., Азарова Т. С. И др. // Микробиология. 2003. – Т. 72. – С. 48–53.
5. Практикум по микробиологии / под ред. Н.С. Егорова. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. – 307 с.
6. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии : пер. с венгер. / Й. Сэги. - М.: Колос, 1983. – 296 с.
7. Теппер Е. З. Практикум по микробиологии : учеб. пособие для вузов / Е. З. Теппер В. К. Шильникова, Г. И. Переверзева. – М.: Агропромиздат, 1987. – 239 с
9. Ferguson B.J., Indrasumunar A., Hayashi S. et al. Molecular analysis of legume nodule development and autoregulation. J. Integrat. Plant Biol., 2010, 52: 61-76.
10. Kinkema M., Scott P.T., Gresshoff P.M. Legume nodulation: successful symbiosis through short- and long-distance signaling. Funct. Plant Biol., 2006, 33: 707-721




Рецензии:

12.07.2014, 15:41 Бозоров Бахритдин Махаммадиевич
Рецензия: Видно что работа интересно можно опубликовать в журнале.

17.07.2014, 18:15 Остапенко Ольга Валериевна
Рецензия: Статья актуальна, интересна, подтверждена цифровыми данными. Однако, цифровые показали подается с ошибкой(X±×).



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх