Введение к работе
Актуальность исследования. На протяжении многих лет стратегия
развития земледелия основывалась на постоянном увеличении примене-
. \
кия минеральных удобрений и химических средств защиты растений, что
»* наряду с положительным эффектом вызвало ряд негативных процессов в
агроэкосистемах.
Мощные агротехнические нагрузки существенно нарушают функционирование почвенных микробоценозов и ферментативную активность почв, развивается деградация гумуса, уменьшается естественное плодородие почв, возрастает количество фитотоксичных микроорганизмов.
В связи с этим необходим переход к основанным на использовании биологических методов и препаратов системам альтернативного земледелия, главная цель которых - с помощью применения экологически сбалансированных приемов повышения урожайности и защиты растений сохранить естественные биологические механизмы агроценоза без снижения экономического эффекта (Соколов, Монастырский, 1994).
Один из важнейших факторов в таких системах - оптимизация процесса симбиотической азотфиксации, что обусловлено высоким коэффициентом использования "биологического" азота растениями, положительным действием на продуктивность и питательную кормовую ценность бобовых сельскохозяйственных культур, отсутствием накопления вредных веществ в биосфере, экономической выгодностью по сравнению с производством и применением минеральных азотных удобрений (Shizuka, 1990; Садыков, 1992; Шатилов, 1992).
Однако биологический потенциал симбиотической азотфиксации реализован далеко не полностью, для его повышения применяются методы усовершенствования инокуляционного процесса и генетико-селек-ционные методы (Хотанович, 1992; Li et al., 1992), но их эффективность еще недостаточно высока.
Малоизученный аспект бобово-ризобиального симбиоза - повышение иммунного статуса растений и усиление естественной супрессивности почв, т.к. ризобии обладают антагонистической активностью к фитопато-генам (Марго, 1973; Голышин, 1992). Повышение устойчивости к фитопа-тогенам путем активизации метаболизма и защитных механизмов растительного организма является важным звеном в системах экологизированной защиты растений, требующим глубоких всесторонних исследований.
Выбранная в качестве объекта исследования соя (Glycine max (L.) Merrill) - ценнейшая азотфиксирующая бобовая культура, применяемая в пищевых, кормовых и технических целях и имеющая хорошие перспективы возделывания в Северо-Кавказском регионе. Кроме того, система Glycine max - Bradyrhizobium japonicum является удобной моделью для изучения закономерностей бобово-ризобиального симбиоза (Садыков, 1989; Hunt, Layzell, 1993).
Соя относительно устойчива к грибным и бактериальным заболеваниям, но серьезно страдает от поражения вирусом мозаики сои: ВМС, soja virus 1, Smith (Трубицын, Полякова, 1994), традиционные способы борьбы с которыми не приносят ощутимого результата (селекция семенного материала, селекция сортов), а иногда экологически небезопасны (уничтожение насекомых-переносчиков с помощью химических средств). Необходим поиск и разработка новых эффективных способов противодействия ВМС.
Цель исследования - изучение влияния препаратов микробиологического синтеза (ПМС) - ацетонобутиловой барды (БРД) м липрина-4 (Л) на эффективность симбиотической азотфиксации и устойчивость сои к ВМС.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
-
Изучить действие ПМС на клубеньковые бактерии сои.
-
Исследовать влияние препаратов на:
а) активность бобово-ризобиального симбиоза у растений сои;
б) физиолого-биохимические показатели растений, связанные с
азотфиксирующей активностью и вирусоустойчивостью;
в) урожайность и питательно-кормовую ценность сои.
-
Изучить возможность компенсирующего действия препаратов на азотфиксирующую активность, физиологию и продуктивность сои с целью повышения ее толерантности к ВМС.
-
Определить способы и дозы использования исследованных препаратов.
-
Разработать пути утилизации отхода микробиологического производства - ацетонобутиловой барды.
Научная новизна и практическая значимость работы. Показано, что активность симбиотической азотфикгирующей системы сои может регулироваться с помощью экологически безопасных биогенных препаратов микробиологического происхождения. Использование данных веществ положительно сказывается на культурах клубеньковых бактерий сои, показателях бобово-ризобиального симбиоза, процессах фотосинтеза, продуктивности и питательно-кормовой ценности растений.
Установлено, что исследованные препараты повышают толерантность сои к ВМС, при этом наблюдается корреляция с уровнем симбиотической азотфиксации. Это свидетельствует о том, что существование бобового растения, имеющего ризобиальные микросимбионты и пораженного вирусной инфекцией, следует рассматривать как единую экосистему, в которой происходят сложные взаимодействия между растением-хозяином, ризобиями и фитопатогенными вирусами.
Показана перспективность дальнейших исследований возможности использования биологически активных веществ естественного происхождения в качестве активаторов симбиотической- азотфиксации и индукторов вирусоустойчивости.
Разработаны способы и дозы применения препаратов с жидкими и гранулированными минеральными удобрениями (органо-минеральные комплексы) с целью интенсификации азотфиксации, повышения урожайности и толерантности сои к ВМС. Рекомендован способ утилизации отхода микробиологического производства - ацетонобутиловой барды.
Работа выполнена в рамках госбюджетной темы "Использование экологически безопасных отходов и продуктов микробиологической и. пищевой промышленности в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур и их устойчивости к фитопатогенам и вредителям" (№01.9.20.008231).
Апробация работы.. Материалы диссертации доложены на научных конференциях биолого-почвенного факультета РГУ (Ростов-на-Дону, 1994, 1995, 1996), региональной научно-практической конференции "Биотехнология и производство экологически чистой продукции сельского хозяйства" (Персиановка, ДонГАУ, 1994), межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы степных экосистем и сопредельных территорий" (Краснодар, КубГУ, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура, работы. Диссертация изложена на1&$ страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов и приложения. Список литературы включает 193 источника, в том числе 58 иностранных. Работа иллюстрирована 44 таблицами и 14 рисунками.