Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии

Научные основы рационального использования биологических ресурсов льна

Автореферат докторской диссертации по биологии

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |

 

Почвенные образцы для изучения микробиологических показателей отбирали из пахотного слоя (0 - 20 см). Количество в почве и ризосфере льна эпифитных микроорганизмов учитывали методом разведений на питательных средах. Содержание жизнеспособных микроорганизмов устанавливали по числу колониеобразующих единиц (Большой практикум Е, 1962; Теппер, 1993). Учитывали следующие группы микроорганизмов: аммонифицирующие - на МПА (мясо-пептонный агар); микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, - на КАА (крахмало-аммиачный агар); микроскопические грибы - на подкисленной молочной кислотой до pH 4,5 среде Чапека; целлюлозоразрушающие - на среде Гетчинсона; аэробные азотфиксаторы (азотобактер и олигонитрофилы) - на среде Эшби. Виды микроорганизмов определяли по руководствам (Краткий определитель Е, 1980; Литвинов, Великанов, 1991; Основные представители Е, 1988; Gilman, 1961; Krasilnikov, 1959).

Фитотоксическую активность почвы устанавливали методом почвенных пластинок по общепринятой методике.

Сахара определяли методом тонкослойной хроматографии (Методы биохимическогоЕ, 1972), органические и аминокислоты - методом бумажной хроматографии (Трофимова, 1971).

Биологическую активность почв выявляли аппликационным методом по активности протеолитических ферментов (Вавуло, 1971) и интенсивности разложения клетчатки в природных условиях (Мишустин, Петрова, 1963).

Активность почвенных ферментов - уреазы, амилазы, фосфатазы, каталазы - определяли общепринятыми методами (Галстян, 1959; Красильников, Котелев, 1959; Аристовская, Чугунова, 1989).

Таблица 1 - Характеристика опытных участков

Место закладки участков	Почва
Томская область, Томский район, с. Лучаново	Темно-серая слабооподзоленная среднесуглинистая на карбонатном лессовидном суглинке
Томская область, Томский район, пос. Ключи	Серая лесная оподзоленная среднесуглинистая
Томская область, Томский район, с. Ново-Рождественка	Серая лесная оподзоленная среднемощная среднегумусная среднесуглинистая
Новосибирск, Сад мичуринцев	Серая лесная оподзоленная среднемощная слабосмытая тяжелосуглинистая
Томская область, Томский район, пос. Писаревка	Светло-серая лесная легкосуглинистая
Томская область, Шегарский район, с. Половинка	Дерново-глубокоподзолистая иллювиально-железистая супесчаная
Голландия, г. Вагенинген	Подзолистая связнопесчаная

Анатомический анализ стеблей льна проводили при помощи светового микроскопа Olympus CX41 при увеличении 20 ? 40 и 20 ? 10. Фотографирование производили при помощи камеры Olympus C-7070.

Цифровой материал обработали статистически с помощью компьютерной программы в пакете Statistica 6.0, используя методы Шапиро-Уилке, корреляционный анализ, одно- и двухфакторный диспеpсионный анализ, кластерный, дискpиминантный анализ (Лакин, 1980).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

а3.1. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ И МИКРОФЛОРА ЛЬНА

Исследованы биологическое состояние почв подо льном в разных условиях; микрофлора почв до посева льна; ризосферная микрофлора перед уборкой льна; влияние предшественников на ризосферную микрофлору льна; эпифитная микрофлора листьев льна; эпифитная микрофлора семян льна смешанного образца и разных порядков ветвления соцветия; корневые выделения; ферментативная активность почв; влияние внешних факторов на антагонизм бактерий в ризосфере льна к фитопатогенным грибам; влияние микроорганизмов из ризосферы льна на всхожесть семян, рост ростков и корней, а также фитотоксичность почвы.

3.1.1. Микробиологические особенности почв до посева льна

Установлено, что в ризосфере льна, выращенного в разных почвенно-климатических условиях, аммонифицирующие микроорганизмы представлены различным качественным и количественным составом. Максимальное содержание микроорганизмов до посева льна-долгунца было выявлено на светло-серой лесной легкосуглинистой почве, минимальное - на дерновой глубокоподзолистой иллювиально-железистой супесчаной (табл. 2).

На темно-серой лесной слабооподзоленной и серой лесной почвах встречались Bacillussubtilis, Bacilluscereus, Bacillusmycoides. На серой лесной почве обнаружены Bacillusidosus, Bacillusmegaterium. Однако в темно-серой лесной почве встречалась Pseudomonasfluorescens.

Таблица 2 - Численность аммонифицирующих микроорганизмов в почве до посева льна, тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	В том числе						Бактерии, %
		Bacillussubtilis	Bacillusce- reus	Bacillusidosus	Bacillus megate-rium	Bacillusmycoides	Pseudomonasfluorescens
Темно-серая лесная слабооподзоленная	57600	200	1400	Ц	Ц	200	+	97,2
Серая лесная оподзоленная	42600	200	400	1000	400	200	Ц	95,3
Светло-серая лесная	82000	*	*	*	*	*	*	*
Дерново-глубокоподзолистая	40500	*	*	*	*	*	*	*

Примечание. (+) Цприсутствует единично; (Ц) - отсутствует; (*) Ц не исследовано.

Таблица 3 - Численностьа микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота в почве до посева льна, тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	Alternaria tenuis	Коэффициент минерализации
Темно-серая лесная слабооподзоленная	25000	Ц	0,43
Серая лесная оподзоленная	26000	+	0,61
Светло-серая лесная	41900	Ц	0,51
Дерново-глубокоподзолистая	40000	Ц	0,98

Примечание. (+) Цприсутствует единично; (Ц) - отсутствует.

Таблица 4 - Численность грибов в почве до посева льна, тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	В том числе
		Penicillium notatum	Penicillium purpurogenum	Aspergillus niger	Mucor mucedo
Темно-серая лесная слабооподзоленная	3,0	1,0	Ц	1,0	1,0
Серая лесная оподзоленная	4,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Светло-серая лесная	9,0	*	*	*	*
Дерново-глубокоподзолистая	14,0	*	*	*	*

Примечание. (Ц) - отсутствует; (*) Ц не исследовано.

На темно-серой лесной и серой лесной почвах преобладали бактерии. Содержание их составило 97,2 и 95,3% соответственно. Соотношение бациллы : бактерии было невысоким, что может свидетельствовать о небольшом количестве отмерших корневых остатков и слабом процессе разложения органического вещества.

При определении численности микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота, установлено, что численность их меньше, чем аммонификаторов (табл. 3). Максимальное количество установлено в светло-серой лесной почве (41900 тыс. КОЕ/г почвы), минимальное - в темно-серой лесной (25000 тыс. КОЕ/г почвы). В серой лесной почве выявлен условно-фитопатогенный гриб Alternariatenuis. Это означает, что во всех изученных почвах весной преобладают процессы аммонификации. Это же подтверждается и низким коэффициентом минерализации, показывающим отношение численности микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота на КАА, к численности аммонифицирующих бактерий на МПА.

Анализом численности грибов на среде Чапека установлено, что на темно-серой лесной и серой лесной почве выявленыPenicilliumnotatum, Aspergillusniger, Mucormucedo. Кроме того, на серой лесной почве обнаружен грибPenicilliumpurpurogenum. Максимальное содержание грибов выявлено в дерново-глубокоподзолистой почве, минимальное - в темно-серой лесной (табл. 4).

Максимальное количество азотфиксирующих микроорганизмов (табл. 5, 6) отмечено в серой лесной почве (11920 тыс. КОЕ/г почвы), минимальное - в светло-серой лесной (1520 тыс. КОЕ/г почвы). Наибольшее количество олигонитрофилов выявлено в серой лесной почве. Обрастание азотфиксирующими микроорганизмами почвенных комочков было высоким. Обрастание комочков серой лесной, светло-серой лесной и дерново-глубокоподзолистой почв азотобактером было на уровне 20 - 40%, олигонитрофилами - 28 - 70. Максимальным этот показатель был в дерново-глубокоподзолистой почве.

Таблица 5 - Численность азотфиксирующих микроорганизмов в почве до посева льна, тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	Азотобактер	Олигонитрофилы	Актиномицеты
Серая лесная оподзоленная	11920	40,0	11080	800,0
Светло-серая лесная	1520	30,0	1400	90,0
Дерново-глубокоподзолистая	10200	40,0	9840	320,0

Таблица 6 - Содержание азотфиксирующих микроорганизмов в почве до посева льна, % обрастания комочков

Почва	Обрастание общее	Азотобактер	Олигонитрофилы	Актиномицеты
Темно-серая лесная слабооподзоленная	100	Ц	28	Ц
Серая лесная оподзоленная	100	40	40	Ц
Светло-серая лесная	95	20	45	Ц
Дерново-глубокоподзолистая	100	30	70	30

Примечание. (Ц) - отсутствует.

Таблица 7 - Фитотоксичность почв к проросткам редиса до посева льна

Почва	Прорастание семян, %	Размер ростка, см	Размер корня, см	Коэффициент токсичности
Контроль	82	1,870,44	2,510,32	*
Серая лесная оподзоленная	80	2,370,14	1,490,58	1,02
Светло-серая лесная	76	2,470,34	3,751,33	1,08
Дерново-глубокоподзолистая	80	2,790,29	0,890,32**	1,02

Примечание (*) Ц не исследовано.

** Разница с контролем достоверна при P < 0,05.

Из целлюлозоразрушающих микроорганизмов обнаружены Sporocytophagamyxococcoides, Sorangiumcellulosum, актиномицеты, а также грибы, представленные богатым видовым составом: Acremoniumfuscum, Chaetomiumsp., Trichodermaviride, Trihodermaalbum, Acrostallagmusfungicola, Dematiumpullulans, Macrosporiumcommune, Alternariatenuis, Cephalosporiumacremonium. Степень разложения целлюлозы была 13 - 15%, обрастание целлюлозоразрушающими микроорганизмами почвенных комочков достигало 82 - 95%.

По тест-культуре редиса показано, что на дерново-глубокоподзолистой, светло-серой лесной, серой лесной почвах токсичность отсутствует. Угнетение всхожести семян было слабым - в пределах 2 - 8%. Если же судить по росткам, то на всех участках отмечена стимуляция роста (табл. 7). Тест по токсичности к азотобактеру показал негативное влияние на развитие микроорганизмов. Коэффициент токсичности составил 1,02; 1,08 и 1,02 соответственно.

Поскольку из ризосферы льна на дерново-глубокоподзолистой, светло-серой лесной, серой лесной почвах выделен азотобактер, эти почвы являются нетоксичными по отношению ко льну. В темно-серой лесной почве азотобактер не выявлен, поэтому можно предположить, что эта почва по отношению ко льну является токсичной, и необходимы предшественники, которые бы ее снижали.

3.1.2. Микробиологические особенности ризосферы льна перед уборкой

Результаты исследования аммонифицирующих микроорганизмов показали, что перед уборкой ризосфера льна, выращенного в разных почвенно-климатических условиях, представлена меньшим количеством аммонифицирующих микроорганизмов, но большим разнообразием их видов (табл. 8).

В целом преобладали Bacillussubtilis, Bacillusmesentericusnigerи бактерии-антагонисты. Наличие и высокое содержание Bacillussubtilis (особенно в дерново-глубокоподзолистой, светло-серой лесной почвах), а также Pseudomonasfluorescens, являющихся стимуляторами продукционного процесса у сельскохозяйственных растений, ? положительный фактор, так как представители этих групп микроорганизмов оказывают своими метаболитами фунгистатическое действие и повышают иммунитет растений. В этом отношении наиболее пригодной для возделывания льна оказалась дерново-глубокоподзолистая почва. На светло-серой лесной почве содержание Bacillussubtilis оказалось высоким, однако отсутствовала Pseudomonasfluorescens. На темно-серой лесной и подзолистой связнопесчаной почвах содержание Bacillussubtilis было ниже, однако Pseudomonasfluorescens было здесь даже больше, чем в дерново-глубокоподзолистой почве. Так как темно-серая и подзолистая связнопесчаная почвы характеризовались сравнительно низким содержанием бацилл, в эти почвы рекомендуем вносить удобрения, а также микробные препараты для стимуляции жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Обнаружено, что в ризосфере льна образцов из дерново-глубокоподзолистой, светло-серой лесной почв преобладали бациллы.

В образцах темно-серой и подзолистой связнопесчаной почв их содержание было значительно ниже. Соотношение бациллы : бактерии оказалось максимальным в ризосфере дерново-глубокоподзолистой почвы, что может свидетельствовать о большем количестве отмерших корневых остатков в этом варианте и более глубоком процессе разложения органического вещества. Максимальное содержание бактерий (49200 тыс. КОЕ/г почвы) отмечено в ризосфере льна из темно-серой почвы.

Численность микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота (табл. 9) была меньше, чем аммонификаторов (исключение - серая лесная оподзоленная почва). Минимальным показателем характеризовалась дерново-глубокоподзолистая почва - 0,10. Особенно высоким этот показатель был в серой лесной оподзоленной почве - 1,43, где наблюдалось преобладание процесса минерализации. Содержание актиномицетов в почвах было достаточно высоким, значит, можно судить об их хорошем фитосанитарном состоянии. В особенности высоким этот показатель оказался в светло-серой лесной почве - 1000 тыс. КОЕ/г почвы.

При изучении состава грибов на среде Чапека выявлено наличие фитопатогенов Fusariumoxysporum и Alternariatenuis. Эти грибы вызывают серьезные заболевания льна - фузариоз, фузариозное увядание. Наличие этих грибов приводит к развитию корневых гнилей, преждевременному старению растений, ухудшению качества семян. Светло-серая лесная и серая лесная оподзоленная почвы пригодны для возделывания льна в связи с отсутствием фитопатогенов (табл. 10).

Таблица 8 - Численность аммонифицирующих микроорганизмов

в ризосфере льна перед уборкой, тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	В том числе
		Bacillussubtilis	Bacillusce- reus	Bacillusme- sentericusniger	Bacillusidosus	Bacillus megaterium	Bacillus mycoides	Pseudomonas fluores-cens	бактерии-антагонисты
Темно-серая лесная слабооподзо-ленная	49200	200	600	Ц	600	400	200	Ц	+
Серая лесная оподзоленная	36000	600	3000	Ц	2600	Ц	Ц	+	Ц
Светло-серая лесная	36000	17200	300	5600	Ц	100	200	Ц	12600
Дерново-глубокоподзо-листая	52400	20800	Ц	17700	Ц	1600	Ц	1700	10600
Подзолистая связнопесчаная	15800	5000	200	400	Ц	500	300	5700	3700

Примечание. (+) Цприсутствует единично; (Ц) - отсутствует.

Таблица 9 - Численность микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота в ризосфере льна перед уборкой, тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	В том числе				КАА МПА
		Бактерии	Актиномицеты	Mucormucedo	Aspergillusniger
Темно-серая лесная слабооподзоленная	25000	*	*	*	*	0,51
Серая лесная оподзоленная	40000	Ц	Ц	Ц	Ц	1,43
Светло-серая лесная	9000	8000	1000	Ц	Ц	0,25
Дерново-глубокоподзолистая	5400	4400	700	300	Ц	0,10
Подзолистая связнопесчаная	7200	5800	800	400	200	0,46

Примечание. (Ц) - отсутствует; (*) Ц не исследовано.

Факультативный фитопатоген Alternariatenuis встречался в темно-серой и подзолистой связнопесчаной почвах. При исследовании азотфиксирующих микроорганизмов в ризосфере льна выявлены азотобактер и олигонитрофилы.

Общее обрастание комочков почвы азотфиксирующими микроорганизмами было высоким и достигало 100% во всех почвах, за исключением подзолистой связнопесчаной - 80%. В дерново-глубокоподзолистой и светло-серой лесной почвах содержание азотобактера было достаточно высоким и достигало 95 и 85% соответственно, что позволяет считать, что в этих почвах интенсивно протекает процесс азотфиксации. В темно-серой, подзолистой связнопесчаной и серой лесной оподзоленной почвах развивались олигонитрофилы, но их содержание было низким.

Таблица 10 - Численность грибов в ризосфере льна перед уборкой,

тыс. КОЕ/г почвы

Почва	Всего	В том числе
		Penicilliumnotatum	Penicilliumpurpurogenum	Aspergillusflavus	Aspergillusniger	Mucormucedo	Trichoderma viride	Trichoderma album	Fusarium oxysporum	Alternaria tenuis	Acrostallagmusfungicola
Темно-серая лесная слабооподзоленная	12,0	7,0	1,0	0,5	2,0	1,0	2,0	Ц	0,5	1,5	1,0
Серая лесная оподзоленная	14,0	8,0	Ц	Ц	2,0	2,0	Ц	Ц	Ц	Ц	Ц
Светло-серая лесная	24,5	3,0	Ц	1,5	Ц	7,0	8,5	4,5	Ц	Ц	Ц
Дерново-глубокоподзолистая	27,5	20,0	Ц	1,5	Ц	1,0	Ц	Ц	5,0	Ц	Ц
Подзолистая связнопесчаная	21,0	7,00	Ц	Ц	Ц	6,0	Ц	Ц	7,5	0,5	Ц

Примечание. (Ц) - отсутствует.

Минимальным показателем по содержанию олигонитрофилов характеризовалась дерново-глубокоподзолистая почва. Из целлюлозоразрушающих микроорганизмов обнаружены Sporocytophagamyxococcoides, Cytophagaи Sorangiumcellulosum. Общее обрастание комочков микроорганизмами составило 82 - 88%, степень разложения целлюлозы - 15 - 20%. Также в образцах обнаружены актиномицеты и грибы: Trichodermaviride, Dematiumpullulans, Macrosporiumcommune, Alternariatenuis.

При определении фитотоксичности почв методом выживаемости культуры азотобактера установлено, что на всех почвах, кроме подзолистой связнопесчаной, токсичность присутствует. Это свидетельствует о том, что на темно-серой, светло-серой лесной, дерново-глубокоподзолистой почвах необходимы предшественники, которые бы ее снижали.

Поскольку из ризосферы дерново-глубокоподзолистой почвы выделен азотобактер, эта почва является нетоксичной по отношению ко льну. Высокое содержание азотобактера и низкое - фитопатогенных грибов, обнаружено и в светло-серой лесной почве.

Кроме того, в дерново-глубокоподзолистой и светло-серой лесной почвах среди аммонификаторов имеются антагонисты к Fusariumoxysporum, следовательно, эти почвы можно выделить как наиболее благоприятные для возделывания льна.

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТА

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |

     Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии