Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

STUDY OF MICROBIOLOGICAL REGIME OF SOILS WHEN INOCULATED ALFALFA SEEDS

Bekenova U.S. 1 Zhakeeva M.B. 1 Zhumadilova Z.S. 1 Shorabaev E.Z. 1 Sadanov A.K. 2
1 Branch «Applied microbiology» of Institute of Microbiology and Virology
2 Institute of Microbiology and Virology
Inoculation of alfalfa seeds in Kyzylorda region has had a positive impact on the microbiological compotsiion of the soil. Considerable variation in the quantitative composition of physiological and functional groups of microorganisms after inoculation of alfalfa seeds strains of nodule bacteria. Number of physiological groups of microorganisms increased on average by two orders of magnitude after treatment with rhizobia in the autumn growing season. The greatest number of actinomycetes in soils revealed using option number 4 A (Fitobatsirin IMV + Sinorhizobium meliloti L5-1). Among the functional groups of microorganisms and the greatest number of nitrogen-fixing microorganisms ammonificators installed in nodule options and cellulolytic bacteria. Number of functional groups of microorganisms increased by one and two order of magnitude higher compared to the control. The greatest number of nitrogen-fixing microorganisms observed when using version number 4L (Fitobatsirin + Sinorhizobium meliloti IMV L 5-1) – 0,5 ± 0,6∙106 CFU/g of soil.
alfalfa
microorganisms
soil
strain
inoculation
small plot of land
nodule bacteria
1. Egorova N.S. Praktikum po mikrobiologii. M.: Izd-vo MGU. 1976. pp. 307.
2. Zvjagincev D. G., Bab’eva I. P., Zenova G. M. Biologija pochv. M.: Izd-vo MGU. 2005. pp. 126.
3. Mishustin E.N., Cherepkov N.I. Znachenie biologicheskogo azota v azotnym balanse i povyshenii plodorodie pochv/biologicheskij azot v sel’skom hozjajstve. M.: Nauka, 1989. pp. 2–7.
4. Sadanov A.K., Kurmanbaev A.A. Jekologicheskaja tehnologija v biologizacii zemledelija. Almaty: «Agrouniversitet»,1999. pp. 180.
5. Sadanov A.K. Rol’ mikroorganizmov v povyshenii urozhajnosti bobovyh kul’tur i uluchshenie kachestva kormov. Almaty: Ғylym. 2006. pp. 60.

Микрофлора почвы находится в стабильном состоянии, ее численность меняется в зависимости от попадания и распределения в почве источников органического вещества, от агротехнических приемов и от возделываемых сельскохозяйственных культур. Для характеристики плодородия почвы рекомендуются показатели биологической активности: количество, состав и биомасса микроорганизмов.

Как известно, растение является основным фактором, определяющим развитие микроорганизмов в почве. В период вегетации растения оказывают влияние на микрофлору почвы своими корневыми выделениями, после окончания вегетационного периода – через отмершие корни и пожнивные остатки [3].

Проблема «биологического» азота – важнейшая в области биологических исследований, не случайно в экономически развитых странах приоритетной является не химизация, а биологизация земледелия, важнейшим элементом которой считается использование микробиологических процессов азотфиксации. Основные причины этого – как экологические, так и экономические. Энергозатраты на производство, транспортировку, хранение и внесение удобрений растут быстрее, чем рост урожаев, соотношение составляет 5:1. Экологическая сторона проблемы заключается в том, что коэффициент использования азотных удобрений низок и в окружающую среду поступает большое количество легкорастворимых азотнокислых и аммонийных солей. «Биологический» азот, напротив, полностью безвреден для человека и окружающей его среды, он полностью используется растениями, а энергетические затраты на активизацию азотфиксаторов относительно невелики [5].

Фиксация молекулярного азота из атмосферы – одно из самых мощных средств пополнения азотного фонда почвы и питания растений, превосходящее по своему объему и значению индустрию азотных удобрений. В современном земледелии неуклонно возрастает значение «биологического» азота [4].

Цель исследования. В мировой практике наблюдается тенденция снижения доз применяемых минеральных удобрений и возрастает роль их использования с агротехническими приемами (по экономическим и экологическим соображениям направленными на поддержание естественного плодородия почв мероприятиями по повышению биоразнообразия полезной почвенной микрофлоры). Без принятия срочных мер по сохранению и повышению плодородия почв, оно уже в ближайшем будущем может быть необратимо утрачено на обширных земледельческих территориях. Наиболее эффективное и экологически безопасное применение минеральных удобрений возможно только при удовлетворении потребности растений в широком спектре других компонентов, обеспечивающих развитие растений без ущерба для плодородия почв. Одним из них является инокуляция («заражение») комплексом полезных почвенных микроорганизмов [2].

В этой связи целью данной работы явилось изучение и влияние применения активных штаммов клубеньковых и целлюлолитических бактерий люцерны на почвенные микроорганизмы в условиях Кызылординской области.

Материалы и методы исследования

Мелко-деляночные эксперименты проводили на опытном участке Университета «Болашак» (г. Кызылорда). Были составлены варианты, в которых использовали штаммы клубеньковых бактерий люцерны и их сочетания с целлюлозолитическими бактериями. Для предпосевной обработки семян в мелко-деляночных опытах использовали штаммы клубеньковых бактерий люцерны: Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5, Sinorhizobium meliloti 24, Sinorhizobium meliloti Л5-1 и минеральное удобрение нитроаммофос. В контрольном варианте использовали семена люцерны без обработки клубеньковыми бактериями. Для посева бобовых культур в мелко-деляночных опытах использовали сорт люцерны – «Семиреченская местная».

Изучение количественного состава микробиоценозов почвенных образцов проводили методом титрования [1]. Определение численности целлюлозолитических бактерий и аммонифицирующих микроорганизмов проводили с использованием таблицы Мак-Креди.

Результаты исследования и их обсуждение

Одним из показателей состояния почвы является ее микрофлора. Микробиологическое исследование дает возможность увидеть состояние происходящих процессов в почве. Изучен микробиологический состав почвы опытных мелко-деляночных участков Университета «Болашак» под люцерной в весенний и осенний вегетационные периоды. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Таблица 1

Численность физиологических групп микроорганизмов почв мелко-деляночных участков под люцерной

Варианты опыта

Количество микроорганизмов, КОЕ/г почвы

ОМЧ

Спорообразующие

Актиномицеты

Мицелиальные грибы

Олиго-трофные

№ 1Л (контроль)

Весна

1,1 ± 0,4∙106

0,3 ± 0,2∙106

0,1 ± 0,1∙105

1,6 ± 1,4∙104

1,6 ± 1,4∙105

Осень

3,7 ± 0,7∙106

0,5 ± 0,2∙106

2,9 ± 0,6∙106

0,6 ± 0,9∙105

1,9 ± 0,5∙106

№ 2Л (Фитобацирин + нитроаммофос)

Весна

4,7 ± 0,8∙105

3,6 ± 2,2∙105

0,6 ± 0,3∙105

0,1 ± 0,1∙105

1,3 ± 1,3∙105

Осень

2,3 ± 0,5∙106

0,5 ± 0,2∙106

2,2 ± 0,5∙106

0,3 ± 0,6∙105

9,3 ± 0,3∙106

№ 3Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ-Л5)

Весна

2,8 ± 0,8∙105

1,4 ± 0,4∙106

0,3 ± 0,6∙104

0,6 ± 0,9∙104

9,3 ± 3,5∙105

Осень

5,8 ± 0,9∙106

1,0 ± 0,4∙106

1,6 ± 0,5∙106

0,3 ± 0,6∙105

1,9 ± 0,5∙106

№ 4Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1)

Весна

1,8 ± 0,5∙106

1,0 ± 0,3∙106

4,6 ± 2,4∙104

1,3 ± 1,3∙104

0,3 ± 0,2∙106

Осень

1,9 ± 0,7∙106

0,7 ± 0,3∙106

8,3 ± 0,4∙106

0,6 ± 0,9∙105

1,2 ± 0,4∙106

№ 5Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti 24)

Весна

2,9 ± 0,6∙106

2,2 ± 0,5∙106

0,2 ± 0,2∙105

0,3 ± 0,6∙104

2,6 ± 1,8∙105

Осень

2,1 ± 0,5∙106

2,3 ± 0,5∙106

8,6 ± 0,3∙106

0,6 ± 0,9∙105

0,5 ± 0,2∙106

Из табл. 1 видно, что наибольшее количество актиномицетов в почве выявлено при использовании варианта № 4Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1). Актиномицеты представляют собой группу микроорганизмов, участвующих на конечных этапах разложения органических веществ. Численность микроорганизмов увеличилась на два порядка. Олиготрофные микроорганизмы одинаково богато представлены во всех анализируемых образцах и участвуют на разных этапах переработки органических соединений. Количественный состав олиготрофных микроорганизмов при использовании варианта № 2Л (Фитобацирин + нитроаммофос) составил 9,3 ± 0,3∙106 КОЕ/г почвы. Численность микроорганизмов после обработки клубеньковыми и целлюлозолитическими бактериями увеличилась в среднем в 2 раза.

Среди функциональных групп микроорганизмов особое значение имеют микроорганизмы, участвующие в превращениях соединений азота – основного элемента, необходимого для развития растений: аммонификаторы, азотфиксаторы и соединения углерода – целлюлозолитические микроорганизмы. Результаты по численности функциональных групп микроорганизмов в почвах под люцерной представлены в табл. 2.

Таблица 2

Численность функциональных групп микроорганизмов почв мелко-деляночных участков под люцерной

Варианты опыта

Количество микроорганизмов, КОЕ/г почвы

Азотфиксаторы

Целлюлозолитические бактерии

Аммонификаторы

№ 1Л (контроль)

Весна

0,3 ± 0,2∙106

7,5∙102

3,0∙103

Осень

0,3 ± 0,2∙106

4,0∙103

3,0∙104

№ 2Л (Фитобацирин + нитроаммофос)

Весна

0,1 ± 0,1∙106

1,5∙103

1,6∙103

Осень

0,1 ± 0,1∙106

2,0∙104

3,5∙103

№ 3Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5)

Весна

0,3 ± 0,2∙106

3,5∙102

1,5∙103

Осень

0,3 ± 0,2∙106

1,65∙104

4,0∙103

№ 4Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1)

Весна

0,5 ± 0,6∙106

4,0∙102

4,0∙102

Осень

0,5 ± 0,6∙106

2,0∙104

1,5∙104

№ 5Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti 24)

Весна

0,4 ± 0,2∙106

3,0∙102

1,5∙103

Осень

0,4 ± 0,2∙106

3,0∙104

1,1∙105

Аммонификаторы – микроорганизмы, вызывающие процессы разложения белка и других органических соединений азота с образованием аммиака. Численность аммонифицирующих микроорганизмов в почвах под люцерной колеблется от 102 до 105 клеток/г почвы. Наиболее важную роль в обогащении почвы азотом и повышении ее плодородия играют азотфиксирующие микроорганизмы. Установлено, что наибольшее количество азотфиксирующих микроорганизмов отмечено при использовании варианта № 4Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ Л 5-1) – 0,5 ± 0,6∙106 КОЕ/г почвы, аммонификаторов при использовании варианта № 5Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti 24, 1,1∙105 клеток/г почвы). Численность целлюлозолитических микрорганизмов изменяется в пределах от 103 (контроль) до 104 (опытные варианты). Наибольшее количество наблюдалось при использовании варианта № 5Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti 24) – 3,0∙104 – в осенний вегетационный период.

Выводы

Таким образом, инокуляция семян люцерны в Кызылординской области оказала положительное влияние на микробиологический состав почвы и на их урожайность. Установлены изменения в количественном составе функциональных групп микробиоценозов после инокуляции семян люцерны клубеньковыми бактериями. Особенно значительно возрастает численность аммонификаторов при использовании варианта № 5Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti 24, 1,1∙105 клеток/г почвы) и целлюлозолитических микроорганизмов № 5Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti 24) – 3,0∙104 – в осенний вегетационный период. Наибольшее количество азотфиксирующих микроорганизмов отмечено при использовании варианта № 4Л (Фитобацирин + Sinorhizobium meliloti ИМВ Л 5-1) – 0,5 ± 0,6∙106 КОЕ/г почвы. Результаты могут найти применение для улучшения плодородия почв для сельскохозяйственных угодий.

Рецензенты:

Нургызарынов А.М., д.с.-х.н., профессор кафедры «Химия и экология», Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата, г. Кызылорда;

Ибадуллаева С.Ж., д.б.н., профессор кафедры «Биология и география», Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата, г. Кызылорда.

Работа поступила в редакцию 05.08.2014.