ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТА ДИАЗОФИТ НА ЧИСЛЕННОСТЬ МИКРОБИОТЫ РИЗОСФЕРЫ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Введение. Одним из наиболее распространенных загрязнителей окружающей среды являются тяжелые металлы (ТМ), которые наносят значительный вред различным ее компонентам, в частности, почве. Включаясь в трофические цепи, ТМ могут в значительной степени изменять интенсивность метаболических процессов растений, что снижает их продуктивность и качество урожая. Кроме того, в загрязненных ТМ почвах нарушается интенсивность микробиологических процессов, снижается количество полезных микроорганизмов, что также негативно влияет на растения [6].

В то же время известно, что микроорганизмы являются посредниками между почвенными условиями и растениями, и могут значительно повысить устойчивость макросимбионта к стрессу [1]. Применение биопрепаратов на основе бактерий с комплексом полезных свойств – это важный аспект биологизации современного земледелия [2, 5]. Учитывая вышесказанное, целесообразно исследовать влияние различных микробных препаратов на развитие растений при негативном воздействии ТМ. Так, в условиях полевых экспериментов установлено, что предпосевная бактеризация семян пшеницы озимой биопрепаратом Фосфоэнтерин способствует восстановлению численности полезных бактерий и оптимизации каталазной активности в ризосфере в течение весенне-летней вегетации растений, а также их продуктивности при выращивании на почвах, загрязненных ТМ [8].

В задачи наших исследований входило определение влияния биопрепарата Диазофит на продуктивность пшеницы озимой, а также на численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов ризосферы при загрязнении почвы ТМ (Pb, Cu, Cr) в условиях модельных опытов.

Материалы и методы. Вегетационные опыты проведены в теплице, культура: пшеница озимая Triticum durum L. Растения выращивали в пластиковых сосудах (объем 0,5 л) в течение восьми недель, почва: чернозем южный карбонатный тяжелосуглинистый (содержание гумуса 2,5%; подвижных форм азота и фосфора – 5,3 и 2,6 мг/100г ґрунта соответственно; рН водной вытяжки 7,0-7,2). Повторность - пятикратная. В каждый сосуд вносили растворы солей ТМ: Pb(CH3COO)2, CuSO4, K2CrO4 из расчетов, соответствующих следующим уровням загрязнения ТМ: 1ПДК; 2,5 ПДК; 5ПДК. В контроле ТМ не вносили.

Для предпосевной инокуляции семян использовали препарат Диазофит (основа - бактерия  Rhizobium radiobacter 204, обладающая азотфиксирующей и ростстимулирующей способностью). Контроль – без инокуляции.

Определение численности микроорганизмов: микромицетов, стрепто-мицетов, педотрофных и олиготрофных бактерий проводили путем высева разведений почвенных суспензий на агаризованные среды. Учет колоние-образующих единиц (КОЕ) проводили на 5-7 сутки культивирования [6].

Экстракцию фотосинтезирующих пигментов (сумма хлорофиллов a и b) проводили при помощи этилового спирта, а их количественное содержание в листьях растений определяли колориметрическим методом [3].

Математическая обработка результатов проведена согласно указаниям [4].

Результаты и обсуждение. Рассмотрим результаты влияния загрязнения почвы ТМ и предпосевной бактеризации семян на численность олиготрофных и педотрофных бактерий, функционирующих в ризосфере пшеницы озимой (Табл.1). Установлено, что загрязнение почвы ТМ снижает численность представителей обеих группировок бактерий. Более чувствительными к воздействию ТМ являются педотрофные бактерии – на уровне 5 ПДК ТМ их количество уменьшается в 2 раза (4,5 млн КОЕ/1г сухой почвы) по сравнению с фоновыми показателями (10,0 млн КОЕ/1г сухой почвы). В то же время численность олиготрофных бактерий сократилась на уровне 5 ПДК ТМ в 1,6 раза против показателей фона: 5,8 млн КОЕ/1г сухой почвы против 9,4 млн КОЕ соответственно.

Таблица 1 Влияние бактеризации на численность бактерий в ризосфере пшеницы озимой при воздействии ТМ, млн КОЕ/г сухой почвы (чернозем южный тяжелосуглинистый)

Бактеризация незначительно повлияла на количество олиготрофов в ризосфере озимой пшеницы: оно колебалось в пределах 5,9 – 9,0 млн КОЕ/1г сухой почвы при загрязнении почвы ТМ (фон – 9,4 млн КОЕ/1г). Численность педотрофных бактерий в ризосфере бактеризованных растений была выше, чем у растений без инокуляции на 25 – 45 % при различных уровнях ПДК ТМ.

Стрептомицеты – это одна из важнейших группировок почвенных микроорганизмов, многие из которых являются продуцентами антибиотиков и обладают антагонистическими свойствами. Установлено, что загрязнение почвы ТМ значительно уменьшает численность стрептомицетов в ризосфере пшеницы озимой по сравнению с  фоновыми показателями (Табл.2). Так, если при загрязнения почвы ТМ на  уровне  1 ПДК их количество практически равно значениям фона, то на уровне 2,5 ПДК ТМ оно снижается в 3 раза (82,4 тыс. КОЕ/1г почвы), а на уровне 5 ПДК ТМ – в 8 раз (31,0 тыс. КОЕ/1г почвы).

Таблица 2 Влияние бактеризации на численность микроорганизмов в ризосфере пшеницы озимой при воздействии ТМ, тыс КОЕ/г сухой почвы (чернозем южный тяжелосуглинистый)

Почвенные микроскопические грибы (микромицеты) в микробоценозе чернозема южного представлены в незначительном количестве – их численность колеблется в пределах 3,3 – 12,4 тыс КОЕ/г сухой почвы. Установлено, что влияние ТМ на численность микромицетов в ризосфере пшеницы озимой было незначительным: она колебалась в пределах 7,5-12,0 тыс КОЕ/1г почвы (фон – 15,5 тыс КОЕ/1г). Выявлено, что бактеризация оказывала незначительное воздействие на численность микромицетов, за исключением уровня 5 ПДК ТМ: где она была 3,2-3,6 тыс против 12,0 тыс КОЕ/1г почвы в варианте без инокуляции. С агрономической точки зрения, эта тенденция является положительной, так как среди почвенных микромицетов имеются фитопатогены, способные вызывать заболевания растений.

Выявлено также, что применение Диазофита для предпосевной инокуляции семян способствует возрастанию количества фотосинтезирующих пигментов (хлорофиллы a+b) в листьях пшеницы озимой как в контроле без ТМ (на 15%), так и при загрязнении почвы ТМ (на уровнях 1; 2,5 и 5 ПДК на 8%, 40% и 45% соответственно). Известно, что повышение содержания хлорофиллов в листьях растений может быть одной из причин возрастания их продуктивности.

Наши исследования показали, что инокуляция Диазофитом способствовала возрастанию продуктивности растений как в вариантах фона (без внесения ТМ), так и при загрязнении почвы ТМ. Достоверная прибавка отмечена в вариантах при загрязнении почвы ТМ: на уровнях 1 и 5 ПДК она составляла 42 % и 90 % соответственно.

Список литературы

1.     Белимов А.А., Тихонович И.А. Микробиологические аспекты устойчивости и аккумуляции тяжелых металлов у растений // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – № 3. – С. 17–22.

2.     Волкогон В.В. Мікробні препарати у землеробстві. Теорія і практика. – К.: Аграрна наука, 2006. – 312 с.

3.     Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1975. – 392 с.

4.     Доспехов Б.А. Методика полевого опыта.– М.: Агропром-издат, 1985. - 351с.

5.     Завалин А.А., Алметов Н.С. Применение биопрепаратов и биологический азот в земледелии Нечерноземья – М.: Изд. ВНИИА, 2009. – 152 с.

6.     Иутинская Г.А., Коппа Ю.В, Степашко В.С. Моделирование динамики численности микроорганизмов в почве, загрязненной тяжелыми металлами // Мікробіологічний журнал. 2002. - Том 64, № 3. - С. 59-67.

7.     Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии.– М.: Дрофа, 2005.  – 256 с.

8.     Чайковская Л.А., Ключенко В.В., Овсиенко О.Л. Влияние бактеризации на численность микробиоты в ризосфере озимой пшеницы при загрязнении почвы тяжелыми металлами // Збірник  наукових праць Уманського національного університету садівництва. Ч.1: Агрономія. - Вип. 86. – 2014. – С.136-141.