Формирование микробно-растительных сообществ ризосферы в онтогенезе зерновых культур

микроорганизм ризосфера пшеница ячмень

Таблица 1

Общая численность микроорганизмов ризосферы зерновых культур в разные фазы развития растений, млн. КОЕ/г почвы

Изменение соотношения аспорогенных и спорообразующих бактерий в ризосфере зерновых культур. В ходе проведенных нами исследований были выявлены изменения в соотношении численности неспороносных и спороносных микроорганизмов в ризосфере растений: доля спорообразующих бактерий в общей численности сапротрофных микроорганизмов ризосферы увеличивается в процессе роста и развития растений и максимальна в фазе формирования зерна. Представители рода Pseudomonas доминировали среди неспороносных микроорганизмов в ризосфере пшеницы в фазах выхода в трубку и колошения. Такая же закономерность наблюдалась в ризосфере овса и ячменя. В фазе формирования зерна в ризосфере преобладали представители рода Bacillus, они менее требовательны к количеству выделяемых растением веществ (табл. 2).

Таблица 2

Соотношение спороносных и неспороносных бактерий в ризосфере зерновых культур, млн. KOE/г почвы

Известно, что с наступлением фазы колошения происходит снижение метаболической деятельности корней, что проявляется в снижении количества выделяемых метаболитов и связано с уменьшением снабжения корневой системы углеводами [5, 8, 9].

Таким образом, доля спорообразующих бактерий в общей численности сапротрофных микроорганизмов ризосферы пшеницы (Triticum aestivum L.), ячменя (Hordeum distichon L.) и овса (Avena sativa L.) увеличивается в процессе роста и развития растений и максимальна в фазе созревания. Такой характер сукцессии связан со сменой бактерий, питающихся продуктами экзоосмоса растений (эккрисотрофами), на гидролитиков, разлагающих растительные остатки.

Сукцессия основных физиологических групп микроорганизмов в ризосфере зерновых культур. Проведенные исследования показали, что количество микроорганизмов и соотношение видов в ризосфере одного и того же растения непостоянно и меняется в течение вегетационного периода по фазам развития растений. Наибольшая численность сапротрофных бактерий отмечается в фазы наиболее интенсивного роста растений: выхода в трубку и колошения (табл. 3, 4, 5).

Таблица 3

Микробоценоз ризосферы пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) в разные фазы развития растений

В фазе колошения отмечается и наибольшее количество олигонитрофильных микроорганизмов, что обусловлено интенсивным потреблением питательных веществ растениями.

Активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов незначительна в зоне молодого корня, численность их возрастает по мере старения растения, что, по-видимому, связано с тем, что эти микроорганизмы живут не за счет экзоосмоса растений, а принимают активное участие в разложении отмирающих корневых остатков.

Талица 4

Микробоценоз ризосферы ячменя двурядного (Hordeum distichon L.) в разные фазы развития растений

Такая же закономерность отмечается и для актиномицетов. Увеличение численности бактерий в начальные фазы развития растений и актиномицетов в конце вегетации имеет важное значение, так как многие бактер положительное влияние на развитие растений и их устойчивость к стрессам [10]. ии, живущие в ризосфере растений, продуцируют физиологически активные вещества, а актиномицеты - антибиотики, что обусловливает их

Важную роль в обогащении почвы и растений азотом играют азотфиксирующие микроорганизмы. Процесс азотфиксации зависит от многих факторов: от наличия микроэлементов, кислотности, влажности и др.; этим объясняется его нестабильность. К числу свободноживущих азотфиксаторов относится азотобактер (Azotobacter chroococcum), наличие которого является индикатором благоприятных свойств почвы.

Таблица 5

Микробоценоз ризосферы овса посевного (Avena sativa L.) в разные фазы развития растений

Наибольшая численность азотобактера наблюдалась в период интенсивного роста растений. Более благоприятный режим для развития микроорганизмов данной группы складывался в ризосфере ячменя.

Сравнительный анализ количественного состава физиологических групп микроорганизмов ризосферы изучаемых зерновых культур показал его видовую специфичность, обусловленную характером корневых выделений, характером расположения корней, состоянием и т.п. В ходе проведенных опытов было установлено, что наибольшая численность актиномицетов отмечалась в ризосфере ячменя (p=0,27*10^-4), по сравнению с пшеницей и овсом. Причем, максимальная численность актиномицетов ризосферы наблюдалась в фазу созревания. Численность микроскопических грибов в ризосфере пшеницы (Triticum aestivum L.) значимо больше (p=0,1*10^-4), чем в ризосфере ячменя (Hordeum distichon L.) и овса (Avena sativa L.). Наибольшая численность микромицетов в ризосфере наблюдалась в фазу выхода в трубку, наименьшая - в фазу колошения (вымётывания). Наименьшее количество азотобактера (Azotobacter chroococcum) обнаруживалось в ризосфере пшеницы Triticum aestivum L. (p=0,27*10^-4)., наибольшее - в ризосфере ячменя (Hordeum distichon L.) и овса (Avena sativa L.). Так как растения произрастали в одинаковых условиях, то можно предположить, что различия в численности различных физиологических групп микроорганизмов ризосферы, по-видимому, обусловлено видовыми особенностями растений, в том числе различиями в составе корневых выделений.

Выводы

1. Общая численность микроорганизмов в ризосфере пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.), ячменя двурядного (Hordeum distichon L.) и овса посевного (Avena sativa L.) изменяется в онтогенезе растений. Максимальное количество их отмечается в фазу колошения.

2. В процессе онтогенеза изучаемых растений происходит перестройка микробного комплекса ризосферы: от фазы кущения до полной спелости установлен последовательный рост актиномицетов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов; динамика численности бактерий имеет вид кривой, с максимумом в фазы выхода в трубку и колошения.

3. С возрастом растения в ризосфере возрастает доля спорообразующих бактерий.

Список литературы

1. Клевенская И.Л. Микробо-растительные ассоциации техногенных систем // Мат-лы 8 Съезда почвоведов. Новосибирск, 1989. С. 122-128.

2. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.: Дрофа, 2004. 256 с.

3. Методы почвенной микробиологии и биохимии: Учеб. пособие / Под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

4. Краткий определитель бактерий Берги. М.: Мир, 1980. 496 с.

5. Веселов С.Ю. Исследование цитокининов, продуцируемых ризосферными микроорганизмами // Прикладная биохимия и микробиология. 1998. Т. 34. С. 175-179.

6. Мергель А.А., Тимченко А.В., Кудеяров В.Н. Роль корневых выделений растений в трансформации азота и углерода в почве // Почвоведение. 1996. №10. С. 1234-1239.

7. Иванов Н.С. Биологическая активность ризосферы различных сельскохозяйственных культур, выращенных в условиях поля и фитокамеры //Пути повышения плодородия почв Нечерноземной зоны РСФСР: Мат-лы зональной школы-семинара. Л., 1982. С. 21.

8. Кудрявцев В.А. Рост, развитие и устойчивость растений. Целиноград: Изд-во ЦСИ, 1982. 122 с.

9. Полянская Л.М., Оразова М.Х., Звягинцев Д.Г. Гетерогенность корня как местообитания микроорганизмов. Микробиология. 1994. Т.63. Вып. 4. С. 706-714.

10. Алексеева Р.П. Изучение физиологически активных веществ в ризосфере сельскохозяйственных растений: Автореф. дисс…канд. биол. наук. Казань, 1993. 27 с.