Влияние почвенной микрофлоры на экологию злаковых и бобовых растений в совместных посевах

663.1:635.65

ВЛИЯНИЕ ПО ЧВЕННОИ МИКРОФЛОРЫ НА ЭКОЛОГИЮ ЗЛАКОВЫХ И БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ В СОВМЕСТНЫХ ПОСЕВАХ

М.Д. НАЗАРЬКО, В.Г. ЩЕРБАКОВ

Кубанский государственный технологический университет

Многие исследования указывают на существование взаимосвязи между способом посева культур, их урожайностью и составом микробного населения почвы. Изучение взаимоотношений микроорганизмов с корневой системой растения представляет традиционный интерес как с практической, так и с теоретической точки зрения. Специфика условий жизнедеятельности микроорганизмов в ризосфере, механизмы колонизации ризопланы, благоприятные и неблагоприятные последствия этих процессов для растений - все это вопросы, непосредственно связанные с состоянием растений, их урожайностью, а также обсемененностью микроорганизмами свежеубранных семян.

Цель настоящего исследования - выяснение условий функционирования микробных комплексов прикорневой зоны растений, ее специфичности и ее отличий от микробного комплекса почвы. Мы также считали необходимым выяснить влияние совмещения посевов сои и сорго на симбиотический аппарат сои.

Объектами исследования служили сельскохозяйственные сорта сои и сорго, выращиваемые в Краснодарском крае. Был изучен количественный и качественный состав микрофлоры корнеобитаемого слоя почвы в следующих вариантах посевов: соя, сорго, сорго в междурядьях сои, соя и сорго чередующимися рядами. Отбор проб производился при посеве, в период формирования генеративных органов и на момент уборки. Учет клубеньков на корнях сои осуществляли в период цветения-образования бобов. Статистическая обработка данных выполнена методом дисперсионного анализа [1].

Количество микроорганизмов основных групп определяли путем учета на плотных питательных средах из посевов соответствующих разведений почвенных суспензий на мясо-пептонном агаре, крахмало-аммиачном агаре, почвенном агаре, среде Чапека, среде Гет-чинсона и среде Эшби. Все работы выполняли в соответствии с общепринятыми методами [2—4]. Перед посевом для десорбции м икроорганизмов с почвенных частиц водно-почвенные суспензии обрабатывали на качалке в течение 20 мин и затем готовили серию последовательных разведений.

Идентификацию выделенных культур микроорганизмов проводили по морфологическим, культуральным и физиолого-биохимическим признакам, руководствуясь определителями [4-6].

Микробоценозы ризосферы и ризопланы по ряду параметров отличаются от микробного сообщества почвы. Литературные данные свидетельствуют, что при совместном возделывании бобовых и злаковых культур происходит сложное взаимовлияние компонентов смеси, сказывающееся на активности микрофлоры, а также на физиологических и биохимических процессах, протекающих в надземных органах растений. В совместных посевах сопутствующие культуры могут оказывать стимулирующее или угнетающее действие на развитие ризосферной микрофлоры. Следует отметить слабую изученность состава микрофлоры ризосферы, ризопланы и почвы в совместных посевах сельскохозяйственных культур.

Между типом почвы и составом ее микробонаселе-ния существует определенная зависимость, обусловленная географическими и экологическими факторами. Микробоценоз пахотного слоя выщелоченного чернозема в Краснодарском крае на 90% и более составляют бактерии [7]. Доля актиномицетов занимает 2-5%, микромицетов 0,1-0,3% от общего количества определяемых микроорганизмов. Что касается физиологических групп микроорганизмов, то в выщелоченных черноземах наиболее многочисленны сообщества микроорганизмов, связанные с трансформацией в почве азота и фосфора, часто не уступающие по количеству гумусоразлагающей микрофлоре. Бактерии, минерализующие органический азот, по количеству превышают бактерии, использующие минеральный азот.

Количественный учет микрофлоры почвы чистых посевов сои и сорго свидетельствует о достаточно высоком содержании различных физиологических групп микроорганизмов, с доминированием аминоавтотроф-ных над аммонифицирующими (табл. 1). Это указывает на наличие активных минерализационных процессов.

Таблица 1

Численность микроорганизмов, млн/г

Вариант аммонифицирующих аминоавтотрофных

посева Поч- Ризо- Ризо- Поч- Ризо- Ризо-

ва сфера плана ва сфера плана

Соя 11,3 902,7 33,9 102,6 533,0 24,6

Сорго 10,7 466,8 58,6 102,4 840,4 9,0

Сорго в междурядьях сои 73,7 642,9 2,9 2,3 793,0 3,2

Соя и сорго чередующимися рядами 49,7 340,0 53,0 11,3 679,0 25,0

При изменении типа посева с чистого на совместный численность аммонификаторов возрастает, а коэффициент минерализации снижается. Это может свидетельствовать о достаточно высоком содержании легко утилизируемых органических субстратов в почве. Совместные посевы способствуют активизации более ранних стадий микробных сукцессий, что, очевидно, связано с притоком органических субстратов за счет увеличения массы корней и корневых выделений, а также за счет разнообразия последних.

Микробиологические исследования ризосферы растений сои и сорго в чистых посевах свидетельствуют о наличии ризосферного эффекта, об увеличении численности аммонификаторов и гумусоразлагающих микроорганизмов в ризосфере по сравнению с почвой.

Рассматривая качественный состав сапрофитной микрофлоры различных типов посевов, можно отметить следующие особенности, В ризосфере сои состав аспорогенных грамотрицательных микроорганизмов при различных способах посева не имеет существенных отличий, варьирует их количество. Доминируют представители рода Pseudomonas.

Значительно выше численность ризосферных аспорогенных грамположительных микроорганизмов в совместных посевах сои по сравнению с чистым посевом. Увеличение их численности происходит за счет высокого содержания коринебактерий, педиококков, актиномицетов. Известно, что эти микроорганизмы нуждаются в богатых питательных средах и являются факультативными анаэробами с бродильным типом метаболизма углеводов. Увеличение численности ко-ринеподобных бактерий в ризосфере сои совместных посевов также можно объяснить достоверно большей массой клубеньков на корнях растений, а значит и более высоким содержанием белковых субстратов в ризосфере (табл. 2). Возможно, этот же фактор объясняет

увеличение численности актиномицетов в ризосфере совместных посевов, которые приходят на смену популяциям прототрофов.

Среди грамположительных споровых палочек в ризосфере совместных посевов доминируют представители вида Bacillus asterosporus, что объясняется наличием органического азота, источником которого являются отмирающие клубеньки сои, масса которых в совместных посевах несколько выше.

Качественные СОСТ8ВЫ М К кр ОМ И дето В ризосферы сои чистых и совместных посевов МЗДО отличаются друг от друга. Различия проявляются главным образом в численности почвенных грибов. Так, в варианте с размещением сорго в междурядьях сои количество микромицетов снижено в 2, а при посеве чередующимися рядами в 4 раза по сравнению с тем же показателем в чистом посеве.

Следует отметить, что в почве чистых посевов условно патогенные грибы - Alternaria alternata, Aspergillus flavus, Fusarium spp. присутствуют в значительных количествах, а в ризосфере растений совместных посевов вышеуказанные представители отсутствуют, Это оказалось характерным для растений сои и сорго.

В ризосфере сорго численность грамотрицатель-

ных микроорганизмов увеличивается почти вдвое при посеве его в междурядья сои по сравнению с чистым посевом и посевом чередующимися рядами с соей. Такое увеличение численности, происходящее за счет факультативно анаэробных и аэробных микроорганизмов (представителей родов Pseudomonas, Cellvibrio), можно объяснить увеличением притока органического вещества за счет увеличения общей биомассы корней и улучшения воздушного режима корнеобитаемого слоя вследствие рыхлящего действия корней сопутствующей культуры.

В ризосфере сорго совместных посевов отмечается преимущественное развитие целлюлозолитических бактерий типа Cellvibrio, Cylophaga, Cellulomonas и миксобактерий, которые способствуют появлению в почве легкодоступных углеводов, что в свою очередь стимулирует развитие микроорганизмов, участвующих б круговороте азота (Pseudomonas, Azoruonas), а также почвенных дрожжей (Lipomyces). Кроме того, обнаружено увеличение численности актиномицетов.

Количество микромицетов в ризосфере сорго совместных посевов значительно снижено по сравнению с чистым посевом, а вот качественный состав более разнообразен.

Таблица 2

Количество клубеньков на одном растении, шт. Масса к. іубеньков на одном растении, г

Вариант посева на главном корне на боковых j корнях j всего на главном корне на боковых корнях всего масса одного клубенька

Соя 17,6 20,3 37,9 164,3 172,4 336,3 8,9

Соя и сорго чередующимися рядами 17,7 22,5 40,2 166,7 161,3 328,9 8,2

Сорго в междурядьях сои 18,3 28,5 46,5 121,0 184,1 305,1 6,6

В ходе исследования пытались также выяснить, как влияет совмещение с сорго на симбиотический аппарат сои. Учеты проводили в фазу налива бобов, когда по свидетельствам литературных источников количество клубеньков на корнях максимально.

Сравнивая характеристики симбиотического аппарата растений чистых и совместных посевов, можно выделить тенденцию к увеличению численности и снижению массы клубеньков на корнях растений в совместных посевах (таол. 2).

Совместные посевы сельскохозяйственных культур с соей являются более устойчивыми, продуктивными и экономически выгодными. Важным условием эффективности совместных посевов является правильный подбор видов, характеризующихся экологической с овместимо стью.

Количество клубеньков в совместных посевах увеличивается на боковых корнях растения. Особенно это выражено в варианте размещения сорго в междурядьях сои, где корневые системы культур находятся в непосредственной близости друг от друга.

Таким образом, можно сделать вывод, что совместное возделывание положительно сказывается на развитии почвенной и ризосферной микрофлоры культур и на образовании клубеньков на корнях сои. Для всех изученных типов посевов характерно высокое содержание различных физиологических групп микроорга-

низмов в почве и ризосфере, однако общая численность их выше в совместных посевах. Качественный состав микрофлоры совместных посевов также более разнообразен, что может быть связано с разнообразием корневых выделений и питательных субстратов. Снижение численности условно патогенных микроми-цетов в почве и ризосфере растений, произрастающих совместно, можно расценивать как фактор улучшения фитосанитарного состояния почв.

ЛИТЕРАТУРА

1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. -415 с.

2. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 304 с.

3. Оли И. Методы почвенной микробиологии. - М.: Колос, 1983. — 296 с.

4. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и идентификация почвенных бактерий. - М.: Изд-во МГУ, 1990. - 72 с.

5. Определитель бактерий Берджи / Под ред. Дж. Хоулта,

Н. Крита, П. Спита и др. В 2 т. - М.: Мир, 1997. - 800 с.

6. Кириленко Т.С. Атлас родов почвенных грибов. - Киев: Паукова Думка, 1977. - 128 с.

7. ЁнкинаО.В.,КоробскойН.Ф. Микробиологические аспекты сохранения плодородия черноземов Кубани. - Краснодар, 1999. -150 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 19.01.04 г.

658.567.1

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ АПК В УДОБРЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Д.Л. ПИОТРОВСКИЙ, М.П. АСМАЕВ, Т.Г. ШАРАПКИНА

Кубанский государственный технологический университет

Органическое удобрение биогумус - продукт переработки красным калифорнийским червем подстилочного навоза -- является исходным сырьем для изготовления органического экологически чистого удобрения в виде чистого биогумуса и питательных грунтов на его основе. Обогащение почвы органическим веществом в результате применения биогумуса способствует уменьшению плотности почвы. Объемная масса пахотного слоя обыкновенного чернозема снижается при внесении 3 т/га биогумуса на 0,04 г/см2, а при внесении 6 т/га на 0,09 г/см2. Благодаря этом}' улучшается агрегатный состав почвы, ее водопроницаемость и влаго-емкость.

В биогумусе аккумулировано большое количество макро- и микроэлементов, непосредственно усваиваемых растениями, имеется ряд ростовых веществ, витаминов, антибиотиков, 18 аминокислот и полезная микрофлора. За счет интенсивной ферментации биогумус содержит большое количество биологически активных веществ, которые значительно снижают стресс расте-

ний, особенно рассады при высадке в поле, усиливают приживаемость, ускоряют прорастание семян, повы-пшют устойчивость рястсний к зяболсвяниям, влияют на их рост и развитие, способствуя тем самым получению ранней продукции высокого биологического качества, пригодной к длительному хранению. Биогумус способен удерживать до 70% воды и обладает такими свойствами, как гидрофильность, высокая механическая прочность и отсутствие семян [1].

В биогумусе 50%-й влажности содержится 12-15% гумуса. Доказано, что гуматы, содержащиеся в биогумусе, нетоксичны, неканцерогенны, немутагенны, не токсичны для эмбрионов. Продолжительность действия биогумуса 5 лет.

Биогумус из разных видов органического сырья имеет различные характеристики (таблица). Значительные различия биохумуса наблюдаются по содержанию органического вещества (ОВ), которое колеблется от 70% (биогумус из осадков сточных вод) до 11 % (биогумус из отходов плодоовощной продукции). Благодаря сильному варьированию показателей содержания питательных веществ в биогумусе из одного типа органического сырья, можно сказать, что различия в