АССОЦИАТИВНАЯ АЗОТФИКСАЦИЯ В РИЗОСФЕРЕ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН БАКТЕРИЯМИ ARTHROBACTER MYSORENS 7 И FLAVOBACTERIUM SP.
Аннотация
Общая слабая изученность в условиях Западной Сибири (Омская область), процесса азотфиксации и количественных данных его активности в агроэкосистемах не позволяют установить истинную роль микроорганизмов-азотфиксаторов в азотном балансе почв и питании растений, оценить долю биологического азота (за счет ассоциативной азотфиксации). Актуальность исследований заключается в биологической оценке приема инокуляции семян сельскохозяйственных культур биопрепаратами фунгицидно-стимулирующего действия российского производства (ВНИИСХМ, г. Пушкин). Исследования проводили с целью изучения влияния биопрепаратов ассоциативных диазотрофов на активность процесса азотфиксации в ризосфере зерновых культур, приживаемость интродуцированных бактерий, продуктивность культур в условиях южной лесостепной и подтаёжной зон Западной Сибири. Работу выполняли в полевых опытах на сортах яровой пшеницы омской селекции Омская 42, Омская 44, Тарская 12, Омский коралл, ячмене Омский 101, овсе Сибирский геркулес. Предпосевную бактеризацию семян осуществляли инокулянтом диазотрофных бактерий рода Arthrobacter mysorens 7 и инокулянтом бактерий фунгицидно-стимулирующего действия рода Flavobacterium sp. L-30. Отбор проб ризосферы проводили в кущение (июнь), колошение (июль), налив зерна (август). Активность процесса ассоциативной азотфиксации в ризосфере зерновых существенно изменялась в зависимости от применения биопрепаратов, вида культуры и зоны их возделывания. В процессе выращивания зерновых культур на протяжении вегетационного периода при внесении бактерий Flavobacterium sp. и Arthrobacter mysorens 7 установлено усиление азотфиксирующей активности в ризосфере и активная приживаемость интродуцированных бактерий. На серой лесной почве, по всем культурам опыта, абсолютные размеры азотфиксации были ниже, чем на лугово-черноземной. В условиях южной лесостепной зоны наибольшим уровень азотфиксирующей активности был в ризосфере сорта мягкой пшеницы сорта Омская 42 и твёрдой пшеницы Омский коралл, составляя 150,7-322,0 и 140,0-393,0 нМ С2Н2/100 г почвы при интродукции бактерий рода Arthrobacter mysorens 7, 149,0-281,0 и 86,2-554,5 нМ С2Н2/100 г почвы при внесении Flavobacterium sp. соответственно. Параллельно наблюдали рост количества КОЕ интродуцированных бактерий в результате чего активизировался процесс азотфиксации. В подтаежной зоне Омской области наибольшие размеры ассоциативной азотфиксации обнаружены в ризосфере мягкой пшеницы сортов Омская 44 и Тарская 12, составляя 46,3-230,7 и 24,0-130,0 нМ С2Н2/100 г почвы при интродукции бактерий рода Arthrobacter mysorens 7, 62,0-208,3 и 52,0-178,7 нМ С2Н2/100 г почвы при внесении Flavobacterium sp. соответственно. Одновременно с ростом размеров азотфиксации существенным было и число бактериальных клеток диазотрофов рода Arthrobacter mysorens 7 в ризосфере этих сортов пшеницы, в течение вегетационного периода изменялось в пределах 1,28-5,23 × 106 КОЕ/г и 0,28-7,45 × 106 КОЕ/г. Из зернофуражных культур выделился ячмень, активность процесса в ризосфере этой культуры составляла до 164,3 нМ С2Н2/100 г почвы при применении Флавобактерина. Выявлена статистически значимая (p<0,05) положительная корреляционная связь процесса ассоциативной азотфиксации с урожайностью агрокультур, в зоне южной лесостепи r=0,927, r=0,986, r=0,897 (пшеница Омская 42, Омский коралл, овёс Сибирский геркулес), в зоне подтайги r=0,998, r=0,991, r=0,916, r=0,990 (пшеница Омская 42, Омская 44, ячмень Омский 101).
Информация о спонсорстве. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-76-10064, https://rscf.ru/project/23-76-10064/
EDN: NILFDX
Скачивания
Литература
Список литературы
Алметов Н.С., Бердников В.В., Волков Е.Г., Семенов П.Н. Эффективность использования ассоциативных азотфиксирующих биопрепаратов на посевах зерновых культур // Бюллетень ВИУА. 2001. № 114. С. 56.
Алферов А.А., Завалин А.А., Чернова Л.С. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы при инокуляции семян ризоагрином // Вестник сельскохозяйственной науки. 2018. № 2. С. 12–16. https://doi.org/10.30850/vrsn/2018/2/12-16
Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Москва: Агропромиздат, 1985. 351 с.
Злотников А.К. Ризосферная азотфиксирующая ассоциация Bacillus firmus - Klebsiella terrigena и ее влияние на яровой ячмень при инокуляции: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 1998. 26 с.
Исследование эффективности штаммов ассоциативных ризобактерий в посевах различных видов растений / Воробейков Г.А., Павлова Т.К., Кондрат С.В., Лебедев В.Н., Юргина В.С., Муратова Р.Р., Макаров П.Н., Дубенская Г.И., Хмелевская И.А. // Известия Российского ГПУ им. А.И. Герцена. 2011. № 141. С. 114–121.
Кожевин П.А. «Здоровье» почвы как проблема биотехнологии // Биотехнология: состояние и перспективы развития: Матер. междунар. конгресса. Ч. 2. Москва: 2007. С. 114.
Минеев В.Г., Сафрина О.С., Шабаев В.П. Влияние бактерий рода Pseudomonas на некоторые физиолого-биохимические процессы в растениях столовой свеклы // Доклады ВАСХНИЛ. 1992. № 1. С. 16–21.
Приживаемость и эффективность корневых диазотрофов при инокуляции ячменя в зависимости от температуры и влажности почвы / Белимов А.А., Поставская С.М., Хамова О.Ф., Кожемяков А.П., Кунакова А.М., Груздева Е.В. // Микробиология. 1994. Т. 63, № 5. С. 900–908.
Теппер Е.З., Шильникова В.К. Практикум по микробиологии учебное пособие для вузов / под ред. В. К. Шильниковой. Москва: Дрофа, 2004. 256 с.
Тихонович И.А., Завалин А.А. Перспективы использования азотфиксирующих и фитостимулирующих микроорганизмов для повышения эффективности агропромышленного комплекса и улучшения агроэкологической ситуации РФ // Плодородие. 2016. № 5. С. 28–32.
Тихонович И.А., Проворов Н.А. Сельскохозяйственная микробиология как основа экологически устойчивого агропроизводства: фундаментальные и прикладные аспекты // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 3–9.
Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. Москва: МГУ, 1986. 136 с.
Умаров М.М. Ацетиленовый метод изучения азотфиксации в почвенно-микробиологических исследованиях // Почвоведение. 1976. № 1. С. 119–123.
Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. Москва: ГЕОС, 2007. 138 с.
Умаров М.М. Азотфиксация в ассоциациях организмов // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. № 2. С. 22–26.
Шабаев В.П. Микробиологическая азотфиксация и рост растений при внесении ризосферных микроорганизмов и минеральных удобрений // Сб. научных трудов: Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. Москва: Наука, 2006. С. 195–211.
Шотт П.Р. Фиксация атмосферного азота в однолетних агроценозах. Барнаул: Азбука, 2007. 176 с.
Bhattacharjee R.B., Singh A., Mukhopadhyay S.N. Use of nitrogen-fixing bacteria as biofertiliser for non-legumes: prospects and challenges // Appl Microbiol Biotechnol. 2008. Vol. 80 (2). P. 199–209. https://doi.org/10.1007/s00253-008-1567-2
Dobermann A. Nutrient use efficiency – measurement and management in a time of new challenges // Proceedings of the IFA International Workshop on Fertilizer Best Management Practices. Brussels, Belgium International Fertilizer Industry Association, 2007. P. 1–28.
Emerich D.W., Krishnan H.B., Westhoff P. The economics of biological nitrogen fixation in the global economy // In book: Nitrogen fixation in crop production. Madison: WI American Society of Agronomy, 2009. P. 309–328.
Glick B.R., Todorovic B., Czarny J., Cheng Z., Duan J., McConkey B. Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase // Critical Reviews in Plant Sciences. 2007. Vol. 26. No. 1. P. 227–242. https://doi.org/10.1080/07352680701572966
Use of nitrogen-fixing bacteria to improve agricultural productivity / Souza E.M., Chubatsu, L.S., Huergo, L.F., Monteiro R., Camilios-Neto D., Wassem R., Pedrosa F.O. // BMC Proceedings. 2014. Vol. 8 (Suppl 4: O23). https://doi.org/10.1186/1753-6561-8-S4-O23
References
Almetov N.S., Berdnikov V.V., Volkov E.G., Semenov P.N. Effektivnost' ispol'zovaniya assotsiativnykh azotfiksiruyushchikh biopreparatov na posevakh zernovykh kul'tur [The effectiveness of the use of associative nitrogen-fixing biologics on crops of grain crops]. Byulleten' VIUA, 2001, no. 114, p. 56.
Alferov A.A., Zavalin A.A., Chernova L.S. Urozhaynost' i kachestvo zerna yarovoy pshenitsy pri inokulyatsii semyan rizoagrinom [Yield and grain quality of spring wheat during inoculation of seeds with rhizoagrin]. Vestnik sel'skokhozyaystvennoy nauki, 2018, no. 2, pp. 12–16. https://doi.org/10.30850/vrsn/2018/2/12-16
Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy) [Field experience methodology (with the basics of statistical processing of research results)]. Moscow: Agropromizdat Publ., 1985, 351 p.
Zlotnikov A.K. Rizosfernaya azotfiksiruyushchaya assotsiatsiya Bacillus firmus - Klebsiella terrigena i ee vliyanie na yarovoy yachmen' pri inokulyatsii [Rhizospheric nitrogen-fixing association of Bacillus firmus - Klebsiella terrigena and its effect on spring barley during inoculation]. Moscow, 1998, 26 p.
Vorobeykov G.A., Pavlova T.K., Kondrat S.V., Lebedev V.N., Yurgina V.S., Muratova R.R., Makarov P.N., Dubenskaya G.I., Khmelevskaya I.A. Issledovanie effektivnosti shtammov assotsiativnykh rizobakteriy v posevakh razlichnykh vidov rasteniy [Investigation of the effectiveness of strains of associative rhizobacteria in crops of various plant species]. Izvestiya Rossiyskogo GPU im. A.I. Gertsena, 2011, no. 141, pp. 114–121.
Kozhevin P.A. «Zdorov'e» pochvy kak problema biotekhnologii [Soil "health" as a biotechnology problem]. Biotekhnologiya: sostoyanie i perspektivy razvitiya: Mater. mezhdunar. kongressa. Part. 2. Moscow, 2007, p. 114.
Mineev V.G., Safrina O.S., Shabaev V.P. 17. Vliyanie bakteriy roda Pseudomonas na nekotorye fiziologo-biokhimicheskie protsessy v rasteniyakh stolovoy svekly [The influence of Pseudomonas bacteria on some physiological and biochemical processes in table beet plants]. Doklady VASKhNIL, 1992, no. 1, pp. 16–21.
Belimov A.A., Postavskaya S.M., Khamova O.F., Kozhemyakov A.P., Kunakova A.M., Gruzdeva E.V. Prizhivaemost' i effektivnost' kornevykh diazotrofov pri inokulyatsii yachmenya v zavisimosti ot temperatury i vlazhnosti pochvy [Survival rate and effectiveness of root diazotrophs in barley inoculation depending on soil temperature and humidity]. Mikrobiologiya, 1994, vol. 63, no. 5, pp. 900–908.
Tepper E.Z., Shil'nikova V.K. Praktikum po mikrobiologii uchebnoe posobie dlya vuzov [Microbiology Workshop textbook for universities]. ed. V. K. Shil'nikova. Moscow: Drofa Publ., 2004, 256 p.
Tikhonovich I.A., Zavalin A.A. Perspektivy ispol'zovaniya azotfiksiruyushchikh i fitostimuliruyushchikh mikroorganizmov dlya povysheniya effektivnosti agropromyshlennogo kompleksa i uluchsheniya agroekologicheskoy situatsii RF [Prospects for the use of nitrogen-fixing and phytostimulating microorganisms to increase the efficiency of the agro-industrial complex and improve the agroecological situation of the Russian Federation]. Plodorodie, 2016, no. 5, pp. 28–32.
Tikhonovich I.A., Provorov N.A. Sel'skokhozyaystvennaya mikrobiologiya kak osnova ekologicheski ustoychivogo agroproizvodstva: fundamental'nye i prikladnye aspekty [Agricultural microbiology as the basis of environmentally sustainable agricultural production: fundamental and applied aspects]. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya, 2011, no. 3, pp. 3–9.
Umarov M.M. Assotsiativnaya azotfiksatsiya [Associative nitrogen fixation]. Moscow: MGU Publ., 1986, 136 p.
Umarov M.M. Atsetilenovyy metod izucheniya azotfiksatsii v pochvenno-mikrobiologicheskikh issledovaniyakh [Acetylene method for studying nitrogen fixation in soil microbiological studies]. Pochvovedenie, 1976, no. 1, pp. 119–123.
Umarov M.M., Kurakov A.V., Stepanov A.L. Mikrobiologicheskaya transformatsiya azota v pochve [Microbiological transformation of nitrogen in the soil]. Moscow: GEOS Publ., 2007, 138 p.
Umarov M.M. Azotfiksatsiya v assotsiatsiyakh organizmov [Nitrogen fixation in associations of organisms]. Problemy agrokhimii i ekologii, 2009, no. 2, pp. 22–26.
Shabaev V.P. Mikrobiologicheskaya azotfiksatsiya i rost rasteniy pri vnesenii rizosfernykh mikroorganizmov i mineral'nykh udobreniy [Collection of scientific papers: Soil processes and spatial-temporal organization of soils]. Moscow: Nauka Publ., 2006. pp. 195–211.
Shott P.R. Fiksatsiya atmosfernogo azota v odnoletnikh agrotsenozakh [Fixation of atmospheric nitrogen in annual agrocenoses]. Barnaul: Azbuka Publ., 2007, 176 p.
Bhattacharjee R.B., Singh A., Mukhopadhyay S.N. Use of nitrogen-fixing bacteria as biofertiliser for non-legumes: prospects and challenges. Appl Microbiol Biotechnol, 2008, vol. 80 (2), pp. 199–209. https://doi.org/10.1007/s00253-008-1567-2
Dobermann A. Nutrient use efficiency – measurement and management in a time of new challenges. Proceedings of the IFA International Workshop on Fertilizer Best Management Practices. Brussels, Belgium International Fertilizer Industry Association, 2007, pp. 1–28.
Emerich D.W., Krishnan H.B., Westhoff P. The economics of biological nitrogen fixation in the global economy. In book: Nitrogen fixation in crop production. Madison: WI American Society of Agronomy Publ., 2009, pp. 309–328.
Glick B.R., Todorovic B., Czarny J., Cheng Z., Duan J., McConkey B. Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase. Critical Reviews in Plant Sciences, 2007, vol. 26, no. 1, pp. 227–242. https://doi.org/10.1080/07352680701572966
Souza E.M., Chubatsu, L.S., Huergo, L.F., Monteiro R., Camilios-Neto D., Wassem R., Pedrosa F.O. Use of nitrogen-fixing bacteria to improve agricultural productivity. BMC Proceedings, 2014, vol. 8 (Suppl 4 : O23), pp. 1–3. https://doi.org/10.1186/1753-6561-8-S4-O23
Просмотров аннотации: 21 Загрузок PDF: 16
Copyright (c) 2024 Natalya N. Shuliko, Alina A. Kiselyova, Elena V. Tukmacheva, Irina A. Korchagina, Ekaterina V. Kubasova, Artem Yu. Timokhin, Oksana A. Yusova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
