Введение к работе
Актуальность темы.
Одним из путей восстановления и повышения плодородия почв., увеличения урожайности культурных растений и получения экологически чистой ііродукции является направленное регулирование микробиологических процессов в почве. В этом плане чрезвычайно перспективна интродукция микроорганизмов, обладаюпцгх полезными свойствами, особенно на первых этапах развития растеїшя. Мігкробьі-интродуцентьі способны осуществлять целый ряд функций: улучшать минеральное питание растений, фиксировать атмосферный азот, стимулировать рост растений, подавлять фитопатогенную микрофлору, повышать устойчивость растений к стрессам (Tikhonovich, Kojemia-kov, 1997; Bashan, Levanony, 1990; Boddey, Dobereiner, 1982). При этом большое значение для эффективного взаимодействия растений и микроорганизмов имеет формирование фитобакгериалышх ассоциаций, способных к взаимовыгодному массо-энергообмену (Умаров, 1986).
Особый интерес представляет использование ассоциативных ризобак-терий, способных осуществлять взаимосвязь практически с любым растением. Об эффективности возникновения ассоциации между растением и интро-дуцированными азотфиксіфутощими ризосферными бактериями свидетельствует их выживание в почве до момента образования корневой системы растений и заселение растущих корней. Для контролирования этих процессов очень важно располагать информацией о влиянии агроэкологических факторов на микробов-интродуцентов в почве и в зоне корней растений. Однако сведений о поведении бактергаї-іштродуцентов в ранние сроки их пребывания в почве явно недостаточно, что объясняется методическими трудностями наблюдения за микроорганизмами в ггоігоодньгх условиях (Садыков, 1980; Ро-дынюк, 1991; Белимов и др., 1994).
Одним из методов, позволяющих наблюдать за поведением микроорганизмов в почве, является метод мембранных фильтров. Он с успехом применяется для изучения экологии почвеюбитающих микроорганизмов (Лагутина, 1985; Струнникова, 1987; Лабутова, 1990; Вишневская, 1999; Шахназарова, 2000). С помощью этого метода можно проследить за динамикой численности микроорганизмов, интродуцируемых в почву, а также за их реакцией на изменение ряда агроэколопгческих факторов, важных для роста растений. Использование метода перспективно и для изучения выживания эффективных штаммов ризобактерий на ранних этапах онтогенеза растений. Это позволяет научно-обоснованно подойти к испытанию и отбору интродуцентов биопрепаратов в естественных экологических условиях.
Цель и задачи исследований.
Цель работы - изучение динамики численности ризобактерий-интродуцеїггов в почве и заселение ими корней на ранних этапах онтогенеза
' У
растений в условиях воздействия различных биотических и абиотических
факторов.
Для осуществления цели были решены следующие задачи:
разработка новой модификации метода мембранных фильтров применительно к изучению заселения ризобактериями ризосферы и ризопланы растений на первых этапах онтогенеза;
анализ выживания ассоциативных ризобактерии, интродуцированных в почву, под влиянием ряда агроэкологических факторов (кислотность, влажность, окультуренность почв);
сравнительное изучение динамики численности ассоциативных ризобактерии в почве и зоне корней растений;
оценка взаимовлияния симбиотическнх и ассоциативных ризобактерии в ризосфере и ризоплане растений;
поиск эффективного сочетания биопрепаратов на основе ассоциативных ризобактерии и микробов-антагонистов с целью их совместного применения.
Научная новизна.
Предложена модификация метода мембранных фильтров, позволяющая в виде экспресс-анализа оценігеать выживание ризобактерии с момента интродукщпі в почву до образования корневой системы растений и заселение ими корней.
С помощью предложенной модафикации метода мембранных фильтров исследована динамика численности ризобактерии в почве, ризосфере и ризоплане на ранних этапах онтогенеза сельскохозяйственных растений: овощных, злаков, кормовых.
Впервые с помощью экспресс-анализа на мембранных фильтрах проведена сравнительная количественная оценка влияния ряда агроэкологических факторов на динамику численности микроорганизмов-интродуцентов.
Предложена методика быстрого отбора интродуценга для эффективного применения биопрепаратов для ряда сельскохозяйственных культур.
Впервые проведено изучение взаимоотношений ризобактерии, микробов-антагонистов и фптопатогенного гриба Fusarium oxysporum в зоне корней огурца. Показана эффективность совместного использования микроорганизмов для улучшения развития растений.
Практическая значимость.
Установлена определяющая роль растений в выживании ризобактерии в ризосфере и заселении ими ризопланы в начате онтогенеза растений.
Изучение поведения ігшродуцируемьгх бактерий методом мембранных фильтров в сочетании с кластерным анатазом и математическим моделированием позволите уточнить влияние различных агроэкологических факторов на приживаемость ризобактерии в зоне корней растений и может использоваться как экспресс-метод для прогнозирования выживания іштродуцентов
5 (вид. форма выпуска и титр препарата) в конкретных экологических условиях.
Подтверждено наличие антагонистического действия ризобактерии по отношению к возбудителю фузариозного увядания (Fusarium oxysporum).
Выявлены сочетания биопрепаратов, содержащих азотфиксирующие ризобактерии, с биопрепаратами защитного действия, которые обеспечивают максимальный протекторньш эффект. При их использовании наблюдается одновременное снижение заболеваемости и улучшение роста растений.
Апробация работы.
Материалы диссертации представлены на конференции "Интродукция микроорганизмов в окружающую среду" (Москва, 1994), на международной конференции "Biotechnology - St.Petersburg 94" (Санкт-Петербург, 1994), на X межд)'народном конгрессе по азотфиксации (Санкт-Петербург, 1995), на П съезде Докучаевского общества почвоведов, (Санкт-Петербург, 1996), на международной конференции "Ecological Effects of Microorganism Action", (Вильнюс, 1997).
Публикации.
По матери&там диссертации опубликовано б работ. Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы и трёх экспериментальных глав с изложением полученных результатов, их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 134 страницах, иллюстрирована 23 рисунками и содержит 19 таблиц. Список использованных литературных источников включает 246 наименований, в том числе 124 зарубежных.