Ризосферные микроорганизмы в системе почва-растение

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 631. 46: 632. 95

РИЗОСФЕРНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ

RHISOSPHERIC MICROORGANISMS IN THE SYSTEM THE GROUND - THE PLANT

M.M. Демченко

ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

M.M. Demchenko

Volgograd state agricultural academy

В настоящее время возможно эффективное использование штаммов ризобакгерий (PGPR), правильно подобранных к конкретным условиям...в качестве биологических средств защиты растений, являющихся дополнением, а иногда и альтернативой химическим средствам. (А.М. Боронил).

At the present time the effective using of rhisobacterial culture (PGPR), correctly picked up to concrete conditions is possible to use as biological factors of protection of the plants, which are being addition, and sometimes the alternative to chemical means. (A.M. Boronin).

Введение

В последнее время стала актуальной программа устойчивого земледелия, которая осуществляется за счет использования природных источников и биологических средств при минимализации химических нагрузок. В свете этого необходимо осветить экологическую обстановку и возможности оптимизации почвенного плодородия. Если рассматривать соотношение микроорганизмов в ризосферной и неризосферной зонах корневой системы растений, то наиболее густо заселенной является ризосферная часть: здесь

количество микробов в тысячи раз превышает микробное число неризосферной почвы. Известно, что концентрация бактерий, обнаруженных в прикорневой зоне, значительно превышает их концентрацию в основной массе почвы, это явление, известное как ризосферный эффект, было впервые описано еще в 1904 году Хильтнером [1].

Микрофлора ризосферной почвы растений с одной стороны выполняет важные экологические функции деструктора органических соединений, а с другой - является естественным биостерилизатором патогенных организмов. В почве под влиянием корневых выделений растений, экзометаболитов ризосферных и сапрофитных микроорганизмов формируется сложный комплекс биологически активных веществ [2].

Широко используются приемы предпосевной инокуляции различными биопрепаратами, имеются довольно полные научные сведения о действии биопрепаратов на рост и развитие растений в

зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья, однако практически отсутствуют данные по микрофлоре ризосферной почвы основных сельскохозяйственных культур. В связи с этим, изучение структурно-динамических и функциональных особенностей микробных комплексов почвы ризосферной фракции, определение состояния микробиоценозов, а также исследование влияния биологических препаратов на их изменения представляет большой научный интерес.

Методика

Исследования проводились в зоне светло-каштановых почв, полевые исследования, отбор почвенных образцов и микробиологические тесты были выполнены в базовом хозяйстве АКХ «Кузнецовская» Иловлинского района Волгоградской области. Были обследованы образцы почвы из-под вегетирующих растений озимой пшеницы по фазам вегетации, перед посевом семена озимой пшеницы сорта Дар Зернограда были обработаны следующими препаратами: бинорам и ризоагрин. В лабораторных условиях проводились определения показателей, относящихся к биологической активности почвы: целлюлозоразрушающая активность, накопление аминокислот, определение содержания свободных азотфиксаторов (род Azotobacter), а также количественный и качественный состав антагонистов по отношению к азотобактеру, токсичность определяли методом растительных тестов. Полученные результаты были статистически обработаны с использованием программы Excel.

Результаты и их обсуждение

Как показали результаты исследований общей биогенности почвы, численность микробного населения ризосферы, ризопланы и поверхностных слоев корта во много раз превышает численность микроорганизмов в почве. Это объясняется тем, что растение, благодаря метаболической активности корней, оказывает влияние на развитие микробных популяций. Активная секреция клетками корта продуктов жизнедеятельности растения обеспечивает питательными субстратами микроорганизмы, образующие с ним прочные ассоциации как внутри корневых тканей, так и на корневой поверхности (ризоплане), а также в почве, непосредственно окружающей корни (ризосфере) [2].

Препараты бинорам и ризоагрин, содержащие штаммы бактерий родов Pseudomonas и Agrobacterium соответственно, оказали прямую или непосредственную стимуляцию роста растений за счет синтеза различных метаболитов (ферментов, витаминов, гормонов), полезных для растений. Стимуляция роста прежде всего зависит от способности данных диазотрофов синтезировать регуляторы роста, индуцировать у растений устойчивость к фитопатогенам, а также содействовать поступлению в растения минеральных веществ, переводя их из нерастворимой формы в доступную для растения, - это касается и фосфорных соединений. Кроме того, штаммы псевдомонад и агробактерий считаются диазотрофами, то есть способны в ассоциативных сообществах фиксировать атмосферный азот, снабжая тем самым растения связанным азотом.

Помимо прямого воздействия на растение, ассоциативные

бактерии способны влиять на рост и развитие растений опосредованно, то есть, относясь к группе бактерий-антагонистов почвенных патогенов, они замедляют рост фитопатогенной микрофлоры, о чем свидетельствуют данные общей биогенности почвы. Так, количество патогенных и плесневых микромицетов в ризосфере снижалось по сравнению с контролем в 2,5-3,0 раза.В вариантах опыта было отмечено значительное снижение количества растений, пораженных корневыми гнилями, - подобная резистентность растений озимой пшеницы обусловлена тем, что псевдомонады синтезируют антибиотики, подавляющие развитие фитопатогенов, что сказывается в дальнейшем на увеличении урожайности озимой пшеницы в целом.

Как было отмечено выше, штаммы бактерий родов Pseudomonas u Agrobacterium относятся к диазотрофам, то есть способны в ассоциативных сообществах с высшими растениями фиксировать атмосферный азот и таким образом снабжать им растения, что в свою очередь положительно влияет на формирование урожая зерна озимой пшеницы.

Предпосевная инокуляция семян озимой пшеницы бактериальными препаратами оказала положительное влияние не только на растения, но и на почвенную микрофлору, так как обогащение почвы бактериальными клетками, входящими в ризосферу растений, заметно стимулировало микробиологические процессы в почве. Исследования биогенности почвы показали, что микробиота в вариантах, инокулированных бактериальными препаратами, представлена широким спектром бактерий, микроскопических грибов и актиномицетов. Причем их количество превышает таковое в контроле. При этом количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов увеличивалось в 2,5 раза. Изменение численности аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов в вариантах опыта коррелирует с биологической активностью почвы. Сравнение полученных результатов показывает, что наиболее высокая активность разложения клетчатки наблюдалась при обогащении почвы полезной микрофлорой в вариантах с инокуляцией семян ризосферными бактериями: данные по разрушению клетчатки в этих вариантах существенно выше, чем в контроле (в 2,5 раза). Показатели накопления аминокислот, полученные при обработке полотен нингидрином и подтверждающие степень биологической активности почвы, наиболее ярко проявились также в вариантах с инокуляцией, причем наибольшее количество аминокислот, свидетельствующее об активизации микрофлоры, отмечено в горизонте 0,00-0,20 м, который и представляет зону ризосферы растений.

Выводы

Таким образом, нами установлено, что микробиологические препараты, в частности ризоагрин и бинорам, оказали положительное влияние на активизацию микробиологических процессов в области ризосферы растений озимой пшеницы, за счет чего в почвенном профиле микробиоценоза происходит нарастание биомассы по всем функционально значимым группам микроорганизмов, и в целом повышается биогенность микробиоценозов. Полученные нами показатели микрофлоры ризосферы

озимой пшеницы согласуются с исследованиями многих ученых [3, 4, 5], которые показывают, что предпосевная инокуляция семян растений ризосферными бактериями родов Pseudomonas u Agrobacterium стимулирует прорастание семян и рост растений, улучшает фосфорное питание растений, супрессирует возбудителей корневых гнилей, повышает заселенность ризосферы растений микроорганизмами определенной таксономической группы, оказывающими благоприятное воздействие на биологическую активность почвы и на плодородие в целом. Исследования показали, что высшие растения, микроорганизмы ризосферы и почва - это три компонента природной системы, между которыми складываются специфические отношения. С одной стороны, растение, благодаря метаболической активности корней, оказывает влияние на развитие микробных популяций; с другой стороны - активно развивающиеся микроорганизмы могут воздействовать на растение, изменяя его физиологию и повышая биологический потенциал. Кроме этого, микроорганизмы, конвертируя корневой опад в гуминовые соединения, поддерживают необходимый баланс и репродуктивную способность почвы.

Библиографический список

1. Hiltner L. Uber neuere Erfahrunger und Problem auf dem Gebeit der Bodenbakteriologie und unter besonderer Berucksichtigung der Grundungung Brache // Arb Dtsch. Landwirt. Ges. 1904/ Vol. 98. P. 59-78.

2. Паркина, И.Н. Особенности биологической активности почвы в фитогенном поле березы повислой / И.Н. Паркина // Вестник Сам. ГУ. - Естествен, серия. - 2006. - № 7 (47).

3. Воронин, А.М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию растений / А.М. Воронин // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 10. -С. 25-31.

4. Ермолова, Н.И. Биопрепараты на основе ризосферных псевдомонад / Н.И. Ермолова, Н.И. Иванова, Н.И. Скворцова и др. //Защита и карантин растений. - 1992. -№ 9. - С. 24-25.

5. Сидоренко, О. Д. Действие ризосферных псевдомонад на урожайность сельскохозяйственных культур / О.Д. Сидоренко // Агрохимия. - 2001. - № 8. - С. 56-62.