Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

АЗОТФИКСИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ ПОЧВ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "АЗОТФИКСИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ ПОЧВ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ"



• шдекия hah ссср инстатп иикроаюлогш

На правах рукописи

' ' ЧИСТЯКОВА

и ram Константиновна ,

Ш €51.34

авомиксшвш бактерии (iq48 рис0ш1 поле и ' ( шмшологий- 03,00.07 j

' * АВТОШЙРАТ

диссертации на соискание учаной мвпеш» кандидата Оиологичеоких наук

МОСКВА - 1964.-

Работа выполнена в отделе почвенных микроорганизмов Института микробиодогияАН СССР.

Научный руководитель: акадеиик АН СССР Е.ЕиШшустин

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,профессор В.Т.Енцеэ доктор биологических наук В.И.Дуда '

\ - ' ' 1 -Ведущее учреждение Московский Государственный Университет

Факультет почвоведения,кафедра биологии почв■ Автореферат разослан " М<х(*-Тпа. 1964 года

Защита оостоится "'Л" СХП^МЛ- ' 198» .года „ча-

сов на заседании Специализированного Совета Д 002.6^*01 при г Институте микробиологии АН СССР.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института; '

Приглашаем Вас принять участие в:обсуждении диссертации на заседании Специализированного Совета шнипряолать отзывы на авторефератов адресу:Ыосква Ц7312 Проспек» 60-летия Октября д.7 кор.2,Отзывы направлять в 2-х вкзеиплярах,заверенных печать»

' - ' . " " • Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат биологических наук

Л. Н. Москаленко

■ Ькгуальность проблемы. Длн разработки теоретически обосио-*

ванных мероприятий по поддержанию и повышению плодородия почв, не пользу в иых под культ уру риса, путем активизации процессов не-оимбнотнчеснов фиксации-ааота необходимо детальное изучение микроорганизмов, принимающих участие вэт ом процессе.Имеющиеся s иастояцее время экспериментальные данные аьно недостаточна дла яодобшис обобщений.Слабомучвшшми остаются такие вопросы как состав комплекоа авотфиксаторов в почвах под рисом, особениостиего функционирования в равных типах почв, пути превращения азота, связанного почвенными диаэотрофаинн т.д.

Цель и аадачи-иосаадования. Цель настоящей работы состояла в изучении вакономерноотеА процесса несимбиотическои фиксации ааота.в некоторых типах почв рисовниксв Советского Союза.

Конкретные задачи исследования были следующими: I.Подучить'данные о распространении в почвах под рисом, помвно , традиционно научаемых.$рупп, таких малоизученных дназотрофов* как бактерии 'рода j.»o«pirillum ;, водород окис лающие и метндот-рофные- бактерии. Изучить особенности фиаиояоиш.зщх аэст^икоаторов. ¿.Изучить состав комплекса диазотро^ов некоторых типов почв рисовников. ' -'■"*.

3.С поиощь» ацетиленового «н э от опдог оиатодо в провести оценку

■ авотфиксирувщей активности микрофлоры наученных почв пса рисou.

4.Исследовать закономерности использования ааота, фиксированного почвешшмн бактериями, растениями риса.

Надчная новизна работы.Впервые изучена особенности состава комплекса аэотфиксируюшх бактерий в зависимости от типа почв, используемых под культуру риса.Установлено,,что наряду с традиционно исследуемыми азот4иксаторами такиии кен бактерии родов. Aiotobact«r н cioetridlu* значительное место в комплексе занимают не.изученные ранее группы дяаэотрофов»

Г ЦЕНТРАЛЬНАЯ МАУЧ» <АЯ БИБЛИОТЕКА Моек, сэльскохоз, академии

----Г" h--

Влервме неучено pa cn poo трем елке ж лочмхриоовников бант»-, рай рода 1»о»р1П11ищ , то вносит »клад, в рвивяив вопроса об аналогии ятях авотфикоаторов.

Впервые установлено, что комплекс дяааотрофоа почв под-рис он исполмует газообразные продукты анаэробного превращения органа« ческоговецества- метав к ¿водород.Изучено распространен«» я по- . казаяо участие в процессе несимбвотической фиксации авотав почвах рисовых;полев метилотрофных и водород оююляюдихавотфиксирушшх. бактерий..

Пивтмч^скаяцаняоотьисолчдовани^.ао^чениыа-экспарииантадчше данные {«смиряет представления: о функционирования комплекса авот-i«itсаторов впочвах рисовых лолеЯ.Это давтобоояованмв для разработки практических приемов и рекомендаций по интенсификации:процесса биологической фиксации авота я, в конечном итог», nosu- v панно плодородияпочв. j

Ивучениа процесса неоинбиотичвокойфиксации ааога а сильноав-солиниых такыровядных почвах ХааахскоЛ ССР является чаоть» комплексного исследования,, проводимого совместно о И во штатом почвоведения АН КавССР,по использования рисовой соломы а качестве мелиоранта • для поддержания ы повыпокия плодородия этих почв.

Дани«« о нооммбиотической: фикса ции авота в почвах подриоом Краснодарского края включены « раздел ло динамике «оеднкеян* авота Отчета похоздоюаору*72 Факультета почвоведе нияКГУ с Кубеяь-1 илроводхоаом,

Апробация работы. Материалы диссертации доложена на кои;врввшш молодых ученых /Hifit АН СССР* ЗакавкаэскоЙионферонции молодых; у че-v них *Науяа-сальс«оау хозявоьву V ВсесовэяоМ; конференции молодых ; учеаых "Повышение плодородия почв в условияхе.нтенси^икацдя зон--, лвдвлия", на Республиканской; конференции "Структура; и .^уикаая ; • шкроояих сообдвств почз с раэнойантрслогэпнсь Hjrpj3isoa% >

на Всесоюзном совещании "Экологическио последствия применения агрохиыикатов.на /I Республиканской конференции почвоведов Казахстана, на 711 Всесоюзной Баховском коллоквиуме по азот-фнксациа.

Публикации. Основные материалы диосертащиг опубликованы в 9 печатных работах.

Об*еи и структура работа. Диссертации состоит ие введения, 8 Глав, заключения, выводов и списка литературы.Материалы наложены на 190 страницах машинописного секста» включая 47'таблиц и 10 рисунков.Список лгеература содержит 87 отечественных и 139 иностранных наименований работ.

t ■ ОБЪЕКТЫ И ИЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования. Активность ааотфиксацки и численное»

диааотрофов определяли в образцах почв под рисом Краснодарского

■ ■ ,

края*- Казахской и Украинской ССР.

..'В Краснодарской крае исследования проводили с образцами лугово-черноавмовидной■ и лугово-солончаковидной почв Лрмкубанокого района»перегновно-глеевой н дуговой сильнозасохенных почв Темрюк-окогс района.В Казахской ССР научали слабо- исильнозасоленадо почвы Акдаликского массива орошения " в Южной Прибалхашье. В Украинской ССР. исследовали образцы южного чернозема Одесской области и темио-каштановой почвы Крымской области.

Изучение а39тФиксирующей активности почв, Азотфиксирующую активность изучаемых почв определяли ацетиленовым методом ( Калининская с ооавт.,1973).Навеску,соответствующую 5 г воз-душно-с^хоИ почвы, помеоаяи в'герметизированный стеклянный' ) флакон.в газовую $азу с помощью шприца вводили ацетилен в количестве 10% по обьеиу.Инкубацию вели при 26-28° в темноте в твче-

нио 24 чаойв.Повторное» определения трехкратная.Об азотфикоиру-вцай активности судили по'количеству оОрдаовавшвгооя Милана, которое овределяди на газовом хроматографе в1рои - 3". Сахара, органические кислоты иыетанол вносили в виде водных растворов из расчета 2 - 5 иг на I г почвы»Измельченную солому я лоровок цвллялоз«гвносили в количестве 5 иг на I г почвы равномерно во весь образец.Для оценки. роля водородокиеляюцкх азот-фиксаторов инкубацию вели в атмосфере газовой смеси, состоящей иа водорода,. 10$ углекислого гава и воздуха* Для создания анаэробных условий почву инкубировали в атмосфере аргона.

Изотопный метод (, Калиникская,1971) использовали для изучения рлияния катана на азотфиксирующуя активное» комплекса почвенных бактерий и в некоторых других случаях.

Определение количества а'зот|иксцрзвтих бактерий. Количествен-пый-учет аэробных диазотрофов вели методом предельных разведений с помоцью ацетиленового теста ( Калининская о соавт.,1932).Для учета о вне И численности аэробных овот^ксаторов использовали - -глвково-автолиаатнув среду и Оэзаэотиуи среду с палатой.Количество бактерий рода А»овр1г1 Пия учитывали иа питательной среде -с малатом.Для определения, количества водородокисляичвд; и метило-тройных аэот^ихсаторов использовали жидкую беэазотную среду с 50 мг дрожжевого автолиэата на I л о р<?ды. Ист очником углерода; для мэгилотрофов служил метанол,,лрн учете количества водород-овисляющих аэот^иксаторов инкубацию вели в атмосфере водородной газовой снеси.

Учет количества облиготных ( (ЦояъгШш) и факультативных ( ВасШие ро1ущуха,Еа«егоЬ«а1:«г ) анаэробных диавотрофов ве-

г „

ли на жидких питательных средах способон предельных разведений.. . Использовали среды, где наблюдается совместное развитие облигат- .. них и факультативных анаэробов (Федоров,Калининская,1961) -

н дилере нциальныа с рады для определения количества сахароли-таческих.клсютридий( Еиц|в,1965).Материал из пробирок, где был откачек рост, проверяли на нитрогенавнуп активность ацетиленовым оп оо обои на гид кои о'в а азотной орвдв с сахарозой в атмосфера аргона.

Расчет наиболее вероятного количества диааотрофов проводили по статистическим таблицам Иак-Кроди.

Методы изучения чисудх культур ааоуфиксатордв. Выделение• чистых культур азотфикомрующих .бактерий проводили из материала накопительных культур в высокой нитрогенааноИ активностью на питательных средах о глюкоаой.малатом, метанолом.Рассев проводили на чешках Петри с агариаовакныын питательными орадаш по методу Дригальского.Культуральоде,физиологические,биохимические свойства культур азотфиксаторов изучали общепринятыми методами( Салибер» 1962{Кторов И др.,1976) Вк*гшш,1959).

Идентификации бактерий проводили по определители Берги (висьмаь, С1ЪЪовв,х$74) оригинальным статыш < Калининская,Кожевникова, 1977'; т»гг*п<1 ^ а1.,197е^1*5в1,БсЫвйвЦ1976»1)ау1» «Д..,1969).

^Иаучеше использования . растениями риса азота, ¿»коироваиного почвенными бактериями! Образцы изучаемых почв увлажняли до 60-80% от полной влагоемкости, вносили глекозу или цалладоэу ^в количества 10 г иаД кг почвы и инкубировали в течение 30 суток в эксикаторах, заполненных гааовой смесью, состоящей из 30% 2, 20^6 0^ » 50% дг . В результате деятельности дочвешшх азот^аясаго-ров происходило закрепление стабильного изотопа в почве.

Обогащенную изотопом почву использовали в вегетационных опытах о растениями риса.

Определение обцэго оодержанин ааота по Кьадьдалю и «асо-слаиро-метрическое определение его изотопного состава-яроводяли в мате-1 риале растений и почвычереэ 15,30 и 60 суток <ъоолв посева риса

результаты и обсуждение

1.Ааот$дксируюдая активность почв под.^иоом, Определение ааотфиясируюаэй активности почв позволяет оценитьоумнарнуп деятельность всего комплекса почвенных диазотрофд».С помощью ацетилеаового и изотопного 1:0годов было покававо, что активное» азотфиквацяк почв под рясой краснодарского края «Казахской и Украина с кой ССР без дополнительного внесения источников углерода ooota»-ляла в период ватопления от 30 до 130 ккг азота на 1'кг почвы еа I суткя. ■

Отмечена сезонная динамика ааотфлксируючей активности почвенной микрофлоры.Максимальные величины активности были определена в пери* од цветения риса, что.согласуется с литературный» данными ( Калининская, I977( ïujll« al*,1979)*

Внесение в почву рисовой солоны оказывает многостороннее положительное влияние как на растения риса, так-и' на микроорганизмы/ почвы,Оданн из вахнейвех аспектов повышения почвенного плодородия в втоы случае является активизация деятельности несимСяотических аэотфихсаторов почвы ( Нишустин с соавт.,1977).

<я н

о р>

nt t*

О ■{? sa '

m иг

o о.

» в"

и

750

250

IL*00

- 670

376 116

<•20 320 188 П ¡¡Юг, : •

"-»я ' ш

такмровид- лугово- ..перегной- луговая-нал ... черноземе«, ыо-гловвая

видная . ■ ■ ■ почва

Рисунок 1.В»ияние соломы и целлгаозы на аа0тфиксируюодю;акгив- -

. ность почж^. определенную ацетиленовым ^методом;' '

коатроль ■ УУУЛ . солома ' ' • i " г целлюлоза

В лабораторных опытах это проявляется в значительной возрастании азотфиисирущей активности почв лооле внесения соло«ш( рис Л). Продуктивное» использования соломы азотйиксаторами печв под . рисом составляла от 2,В до 6,9 иг азота.на 1г, а цвддылоаы-3,0- 10,5 иг авота.

2.Использование патана, метанола и водорода азотфкксаторами -почв под рисом.; Образование метана и водорода в затопленных почвах под рисом связано о микробным превращение« органического вещества в анаэробных условиях.

В литературе ш«еютоя дошше о возрастании общего содержания азота в почве, на которую воздействовали природный газом (вжгре», 1939) и чистым метаном ( рву1е •« ,1964). Высказано предпо-

ложение, что ,вто увеличение связано с деятельностью метаножисляю-вше аэотфиксирующих бактерий (1>ау1& а* а1. ,1964).

Однак&, до настоящего времени отсутствовала количественные данные о влиянии метана на аэотфиквирующую активность комплекса почвенных бактериЬ.Зто на позволяло делать выводы о возможной ' роди мвтилотрофных бактерий в процеоое фиксации- ат мое $ерно го'аз ота микроорганизмами почвы.

Кикрооргавизмы почв под рисом обладают высокой потенциальной активностью окисления метана.Снорооть его окислений, определенная методом газовой хроматографии, составляла 0)06-0,03 мг метана на I г почвы ва I сутки.Колнчасгво нетанокиелдюцих бактерий, определенное методом предельных разведений и методом посева на ага-риаованные среды , варьирует от 2,5 тыо до б млн клеток на 1г почвы в зависимости от типа почвы.

Споиоцыа изотопного метода впервые получены количественные данные о потенциальной авот!иксяруюней активности коиллехоа аэот-факоаторов почв под рисом за счет окисления метана.Инкубация в атмосфере газовой смеси; содержащей метан,приводка к увеличе-

яшо\азотфиксируюмей активности комплекса почвенных микроорганизмов в 10-100 рае, достигая 30-45 мг азота на I кг почвы за 30 суток' ■ инкубации, тогда как в образцах, инкубировавшихся беа метана, количество фиксированного азота не превышало мг на ! кг.

Наибольшие прибавки фиксированного азота были определены для ганого чернозема (табл.I).Продуктивность аэотфиксации при использовании, метана, комплексом почвенных бактерий составляла 10-12 мг азота на I г окисленного метана. ^

Таблица I. Влияние метана на аз от фиксирующую активность почв под рйсом, определенную Изотопным методом,'

Общее * «очва,- иниГ Контрольная газовая ** смесь Газовая смесь о метаном ,

азота, мг КГ~* избыток ai.js фиксировано, мг азота кг~*30 с у т."1' избыток фиксировано, 15и мг азота кг *30 сут, А

Лугово-чорнозе-ысвидная 2000 0,023 1,15 1,499 \ 32,33 .. ■ \

Перегной-но-глеевак 5370 0,003 0,25 0,707 26,46

Луговая 1910 0.010 Г 0,76 ■ 0,874 . 18,35

ЮЖ!ШЯ - чернозем- 1930 0,019 0,92 2,129 45,65

Текно-каштановая' . 1660 0,015 0,65 0,533 ; 9,69

Та:шро- • ■ видная : 840« ' 0,013 ■ 0,27 •0,737 ' 7,34

It 30 «15н2, 20.« Ог,$0% 1х» * 15к» и2 составляя 4Qj£:

if* JQ,i 02,10Л СН4, ЧОХ Art У в Ид составлял

Наиболее вероятннми причинаии возрастания азотфикснруюией активности яочв при инкуСацим с ивтаной нп наш взгляд предетав-ляютоя активизация деятельности метанокисляющах ааот^иксаторов и активизация деятедьиости гетеротрофных азотфиксаторов, тропически связанных о метанокиоляющими иикрооргэнизмаш.

В настоящее время показано, что азотфиксирующая активностью обладают многие представители облигатных метанокисляющих бактерий (Романовская О соавт,,1981; Saris «С al.,1964»Wbltсен- -Boat,ituider,I974). Изучено распространение в нлах водоемов метанокисляющих авотфиксаторов Uethjiosinus eporium, В Meth.trlcboeporiuja ( Саралов ссоавт.,1980).

Развитие метанокисляющих микроорганизмов происходит в таской ассоциации о гетеротрофной микрофлорой, в том числе азотфаксиру-юадей.Развитие.метанокисляющих организмов в условиях затопленной почвы приводит к образованию недоокисленных продуктов, таких, например, как метанол.Внесение метанола в почву в количестве 0,2% по весу в значительной мере стимулирует процесс иееьмбиотической азотфиксации, увеличивая количество фиксированного азота в 2-100 раз ( табД.2).

Образование водорода в почках под рисом связано с деятель*

■г

ностьй анаэробных бактерий.Микротора почв под рисом окисляет водород, используя образующуюся энергию на метаболические процессы, в том числе на связывание молекулярного азота. В табл.2 приведены результаты определения азотфиксирующей активности почв рисовннков при инкубации я атмосфере газовой,смеси, содержащей водород и углекислый газ.Количество.связанного азота значительно возрастало по сравнению с образцами, инкубировавшимися на воздухе* *

Таблица 2»Влияние метанола и водорода на взотфиксирующу» активность почв код рисок, определенную ацетиленовый методом.

Фиксировано азота,мг кг"* сут.~*

Почва: - -

контроль метанол водород

Юхяый черновеи 0,02 * 0,32 • 0,11

Такыровкдная 0,09 0,21 0,56

Лугово-черногемовцдная 0,01 0,69

Лугово-солоачаковидная 0,03 1,16 0,85

ПерегиоЬно-глеевая 0,01 . 0,75 н.о.*

к не определяли .

3^Распространение в почвах под рисом байтовый рода Аговр!-гЩцц . в од о год окиоляющих и ивтияотооФных азотснксаторов. Аэробные аэотфикскруюцие бактерии является важной частью комплекса почвенных диазотрофо» рисовников.Имеющиеся в литературе данные об их распространении, количества и возможной роли в азотном балансе этих почв довольно ограничены.

Полученные данные о численности бактерий рода ¿говр1гШ,ш в почвах под ¡исом { табл.3) вносят вклад в решение вопроса об . экология »тих бактерий.Как показывают проведенные исследования» количество азоспнрилл в изученных почвах было от 2 до ¿00 тыс* клеток на I г почвы, что составляет от I до 20£ от общей числен- ; кости аэробных аэотфиксаторов.Наибольшие величины;часлааности'' -азоспири&л были определены в л^ю»о-чернозеиоэидной почве ,Краснодарского к£ а я, которая является неэаооленвои и содержит довольно высокое, количество органического вощистьа,Практически;не были" Обнаружены эзоснириляы в .силь^оэасолцнншслочиах Казахской' ССР. '

Впервые получены количестве •¡пае данные о' распростри нс^ии;"':''

в почвах под рисом азотфиксирупщих бактерий.окислясвдх водород и испольауюцих метанол ( табл.3).Показано, что они присутствуют, во всех наученных почвах под рисон, но количество их различно* В бодыаикстве изученных обравцов почв численность метилотрофных я в од о род окисляющих а ¿ «фиксаторов невелика и составляет от 2 до 60 тыо. клеток на I г почвы.В такыровлдной сальногасолвиной почва Казахской ССР в период вегетации риса эти аэот^иксаторы являются ведущими по числанности группами аэробных диаеотрофов.. Количество их достигает 2,5-4.5 млн клеток на 1 г почвы.

Таблица 3.Количество аэробных аэотфиксируюцих бактерия в почвах под рисом. 1 .

Почва

Количество авотфиксаторов,

п«Х05клеток г"1

Aaoeplrillvua ■■i11. водород--, окислящие метанол- -усваивающие

Луговая 250,0 2,5 250,0

Перегнойно-глоевая 60,0 6,0 . 25,0

Лугово-чарноземовидная 95,0 60,0 450,0

Южшй чернозем 70,0 25,0 25,0

Такыроьидкап 'ir ■ 0 2500,0 2500,0

Азотфиксирующие бактерии, учитываемые на среде с мотаяолом, не являются метинокисляхщими.В состав активных азот^яксируюдих ассоциаций, усваивающих метанол, часто входят бактерии Xantbobac-ter fl»Tua, Кроме того, s состав ассоциаций входят' представители родов " PeeudoMDnae.Xycobacterium - , почку ъб^еся бактерии. ! •

».Структура комплекса аэотфиксаторов в почвах под Еисон. Определении количества азотфиксаторов ток кии мной группы не дает однозначного ответа о ее роди в обеспечении почвы азотом. Для создания целостного представления необходимо располагать данными о большом наборе групп диазотрофов.В настоящей работе была предпринята попытка оценить различая в составе комплекса, азотфиксаторов различных типов почв рисовых полек и при изменении внешних условий.Для этого определяли количество достаточно большого набора аэробных« анаэробных групп аэотфиксаторов.

Использованный.подход позволил выявить особенности в соотношении между изученными группами аэотфиксаторов в разных типах почв под рисо11( рис.2),Для южного чернозема Украинской ССР характерно значительное преобладание анаэробных нлостридиальных-азотфиксаторон над аэробными группами.В лугово-чераоземобидной, луговой и перагн ойно-глеевой почвах Крас^рдарского края наблюдается примерное численное равновесие между аэробними и анаэробными группами.В такыроьидных сильно засоленных почвах Каэах':ной ССР численно преоб^Сцапт аэробные группы, среди которых.ведущее-место принадлежит факультативным водородокисляющим и метилотроф-иыи аз от фиксатора и Хап'йаоЪасгег *1а*ив .Отмеченное различие можох быть объяснено такими особенностями почв'как различие в содержании гумуса, количестве) растворимых солей, механическом составе.

В вегетационных и модельных опытах изучали изменения в составе комплекса азотфаноаторов почв рисовых полей при воздействии на них различных внешних факторов. .

Н^ примере сильнозассланной такыровидной почвы Казахской ССР .?> было показано,, что при вовлечения целинкой почвы 'в севооборот риса уже за один вегетационным сезон происходят значительные взиеаения'в количестве и соотношении аэотфиксаторов изученных

грулп.В целинкой почве численность всел изученных взотфкксато-ров очень низка.В почве под рисом на вл ада от с я увеличение - численности всех изученных групп и, в.то ко. время» можно выделить ведукие по численности группы.Гакиш группами являются аэроОкие метилотровные и водородокиелнщша азотфиксаторы»

В вегетационных опытах на такыровидной слабозасоленной и темно-каагавовой почвах, кзучзны динамика, азот^иксируяадй активности и численности диазотро^ов при внесении солоны.

В модельных опытах с лугово-черноземовидноЯ почвой исследованы изменения в составе комплекса аэотдиксаторог при компостировании с целлюлозой,Отмечено, что наблюдается значительное увеличение количества всех изученных аэотфиксаторов.Это связано с тем, что Фактором, лимитирующим развитие диазотрогов в почве, является наличие и доступность источников углерода( Ыииуотин.Шильнииова,

1968; Hlrota. 9% al.,I97ö).

я

о

о

о. J

ь

1 о m

л <0 ^ г

я

•ч ж

о о M i

м, Ol

(ч n

M к

- и ч>

СУ о

tl 1-1

к

d 1=

M

юкниА. чернозем j,\гово-черно- такыровидная эемовид»ая

почва

Рисунок 2.Структура комплекса азотфиксаторов почв под рисом.

аэробиие дказотро£ы анаэробные ду.азотрофы

I- на сроде с манатом;г-окксляюцие. водород ¿-сдаиваю-адв мэтанол;4- на ¡¡ентошю-дро^ьевойСп-д) средо с глюко-. зой; 5- на n-д среде с кг-шаа^оы;, 6- на к;курузнол ор^де.

Нолучанныа результаты согласуются с имеющимися в литиратуре данными об увеличении численности аэровных( Востров.Долгих,1970) и анаэробных ( в1се,РшГ ,1972) групп азот^аксаторов при внесении солоны к целлюлозы в почвы рисовников.

5.Азогфнксирушке бактерии, выделенные из прчв,, занятых посевами риса. Чистые культуры ааот&иксируюишх бактерии выделяли из накопительных культур на глюкозо-автодизатнои, малатной н среде с метанолом для азотфиксаторов, Для оценки нитрогенаэной активности использовали ацетиленовый тест.

Из лочв рисовых лелей лани было выделено 36 штаммов бактерий, аэотфиксарущая активность которых составляла от 10 до 280 нЦ иг источника углерода"* сут."^. Бактерии были ■

идентифицированы как представители родов ДлоЪоЪвю«ег,г&с111и«,

Pseudömoiiae,ыjeobaet*riuA( Bucbanan,Gibbons, 197%), ________

В коллекции кроне того . имеется 4 птамщ ¿»epiriliun bra«lleae* (Krieg «t el., 197в^М 7 UTaiiMoBXoathobaoter flava» ( Калининская, Ноаввникоаа,1977;fi«sel,fichlegel,1976),

Из образцов сильнозасоленных хакыровидных почв Казахской ССР нами выделено 3 штампа бактерий, которые являются новой.формой азотфиксаторов.По активаооти азоциксации и раду доэнолого-бао- . химических.свойств они близки к бактериям реда IsoeplriLlum. Согласно, определителю Берги-8 наиболее близким аналогом является iloallgenes psredoxu» .Сравнительнея характеристика названных организмов приведена в габл.4,

Выделенные нами чистые культуры ааоНиксирующих бактерии были исдольэованы в работе по изучению особенностей их физио-логи^и биохимии ....

Таблица Сравнение свойств ааотфиксирущей культу рн х1са11в«авв рлгвЛож-ц» о типовыми штаммами.

№ п/п Признаки

рах-*Лохиа . . ИТ.Т2Д4.Т5

А1аа11Б«аев

^агшЮхив Davi.eet.ml.,

1969)

Лаоар1г111шв Ъгже11*пвв

С Ег1«в

197в)

I Морфология Палочки

кнм

2 1арактар 2-6 первтрихаль-

жгутиковаиия яых жгутика :

3 Окряска . по Грану

отрицательная

4 Аэотфиясируюяая 6-10 мг аэога активность на I г источни-ни ка углерода

5 Образование опор

Отсутствует

й Характер ката- Дыхательный болизма углеводов

7 Потребность в Не нуждаются факторах роста .

в Наличие оксида- Положительный эы(тест Ковача)

9. Гидролиз желати- Отсутствует ны й крахмала

Ю Оптимальные тем- 20-35° лературы

11 ^в^от^офиый^рост Не.описан-

12 Со^жапие Г+Ц 69-70 мол.^

Палочки

0,5-1,2-1,5-4,6-

мкм

1-2< редко 34) леретрихаль-ных жгутика

Отрицательная Не.списана

■Отсутствует ■ Дыхательный Не нуждаются Положительный . Отсутствует, .

" 30° ■ Биотип I 68-70 иол.%

Слегка изогнутые палочки 0,3-0,8-1,1-2,3

МНИ

Множественное леретрню льнов хгутиковакиз

Отрицательная

7-12 мг азота на I г источника углерода

Отсутствует Дыхательный

Не нуждаются Положительный Отсутствует 20-40°

Отдельные иташм < '

67-69 МОЛ.%

ц помощью ацотилеыового^етода изучено влияние источников углерода на нитроганаэную активность А»овр1г111ит шг.брк и А1са11б«1в11 раг&Зохие ит.Т2,Т4 и Т5 ( табл. 5) Показано, что наибольшие величины актиьности получены при использовании глюкозы,, яблочной «.молочной кислот.

I ■

Таблица Б. Нитрогеназная активность азотфиксирующих бактерий, выделенных ка сильнозасолеккых такыровидных почв.

ни С2Н4 мг-1 сут."1 Культуры •__

Источник углерода глюкоза яблочная полочная уксусная масляная кислота н«слота кислота кислота

Лгоер1г111ит

ЬгавИвив*

шт. брк 56. 235 280 37 0

il.call.geae» >'

ратаДохив

шт. 12 80.. 115 В6 74 160 .

«Л4 240 112 * 45 60 •

шт.Т5 285 167 285 0, 0

Изучена влияние температуры инкубации на нитрогенаэную активность бактерий,Показано, что цанболмше величины активности отиечотся при 25-35°. Интересным является факт высокой литро-гевагной активности у Аюар1т111и» ЪгодИмее вт. при 40°, Оря 5 и 45° наблюдали полное подавление азотфнксашн.

Так как основная часть штампов аэотфиксаторов была выделена нами из сильноаасоленьи.' почв, особый интерес представляло научение влияния повышенного содержания солей в питательной ореде на их азотфиксирующу» активность. '

300

ё ^

<0 f", « °

s v

S 31 (VI о> Ы

200

100

3-

15 ' 20 25 35. 40

Рисунок 3.Влияние температуры инкубации на аэотфинекрупную актив-кость бактерий на среде с,малатом. I- Xwtbobftctar fi&vue jut.I2X '¿~ Alcallgenee paradoxus »Т.Т4 3- AzoaptrlllUii Wastlenee шт.брК Результаты изучения влитшя повышенных концентраций: NaCi на нигрогенэзлую октивность бактирии приведены в табл.б. Оообонно интересными, на нащ взгляд,, представляются дзнныв, полученные для штаммов Xeattujbaoter flavue Я Aloailgenee paradoxus. Высокие величины азотфнксирующай активности определены на пита-тельной сроде, содержащей 2,5% HaCl .Отмаченноа свойство, вероятно, обуславливает иирокое распространение азстфиксаторов этих гручр в сильновасоленных почвах.

О

Таблица б. Влияние концентрации хлористого натрия на нитрогеваэ-ную активьооть бактерий, определенную ацетиленовый 1 методом. ' .

Культуры Hll C2H4 мг-1_ сут."1

Концентрация в я среде о малатон

0* ■ I* 2,5% 6J6

AsoeplrllluK ■

braellenee

ВТ. ISO .0 ' 0 0 0

. ит< , БрВН4 276 0 ' о - -о------- 0 .

ileal lg enea û

paradoxus ■

шт. 12 ■ III . 12 0,9 о

"мт.15 • 176 •loi 15 0,6 о

Xantbotpaeter ■ h

fia-rue

. m. 665. ice и.о.* 11 IB 2,1 о . .

ит.121 69. и.о. 45 1,2 0

■ вт.вах, ■ 84 ■ . . . и.о. 14 0 о

: шт.КЮФ 82 . н.о; 2,1 0,6 0 ■

ai. " 56 н.о! I? 0 о

и не 'Определяли

Использования растениями; риса а з от*» .фиксированного почвенными бактериями« Интерес к Ни с им биотической фйксацииатмоо-ферного авота в почве в значительной мере определяется тем, что авот, связанный почвенными бактериями, аффективно используете*■ сельскохозяйственными растениями,Для получения достоверной кар-тимраспределения " биологического" азота > системе почва-растение нами былн проводины вегетационные опыты о растениями рвса-на почве,, обогащенной стабпльным'язотопом 15* . ва счет, деятельности аэотфйксирующих бактерий.

15-

Таблица 7,Включение «фиксированного почвенными бактериями, в. растения риса ( % ос исходного содержания в почве)

Почва. Первый год наблюдения^ Второ« год Сумма.

Сутки наоаадония за два года.

ПОСлв

посева 15 30 ъО ■ 60

Темно-капте-

новая 15,54 18,42 19,67" 7,54 27,21

Луюво-черно-

в5мовиднан II,2Х 13,04 1^,60 9,31 25,11

IV

Определение количества в иагириале растений показало,,что наблвдвотоя бисцов усвоение растс.м»ии азота, фиксированною почвенными диаэотро1аи1'.особенно активно этот процесс аде»,на начальных стадиях ризииг.т рустшиы.За первые 15 суток после. посева растопил риса испольэо^ли боляо'половины того количества: изотопного азота,.который оыл усвоен^ими.за два «ссчца 'веготациа,-В период.год наблюдения расгинин и^пользомли от 15 до ; биологического" азота, а за два гида- 25-27,«.

- Часть азота, связанного почвенными бактериями, теряется в результате деятельности нитрифицирующих й денитрифицирующих бактерии.Эти потери Шли значительно выше в вариантах опыта биэ рас-« те кий, В опыте с растениями риса потери составляли от 12 до 25$, а в. опытах без расти ниИ-

Значительная часть ааота, фиксированного почвенными бактнрия-ми, закрепляется,в почве»После первого года наблюдения в составе органического вещества почвы закрепляется 68-83,% , а черев два года - 47-6IJf.Aaot, связанный почвенными бактериями, распределяется примерно поровну между легко и трудногидролизувмыми фракциями почвенного гумуса (Калининская,1976), Таким образом, азот, фиксированный микроорганизмами почв,не только является доступным источником питания для сельскохозяйственных растений, но в значительной.степени закрепляется в составе-почвенного гу-иуса.Это ведет к стабилизации содержание гумуса в почве и способствует поддержанию и повышению плодородия почв, используемых

нод культуру риса. '

1 ' .....

выводи .

I.Наряду о традиционно изучаемыми группами'диазотрофюв,

такими как бактерии родов AaotobacterH Cloetrldiua, , в почвах'

под рисом обнаружены новые формы азотфиксаторов.Показано, что

в изученных почвах миро коря сп$т ре но ны бактерии рода Al06í>iril~

t

1ия, а также метилотрофные и водородокисляющие азотфиксаторы.

¿.Для разных типов почв рисовых полей характерно определенное соотношение между изученными.группами диазотрофсв.В южном черно-1® земе Украинской ССР ведущее место я комплексе аэ отфмксаторов'аавц-мают бактерии рода Clo*trl4iu* .В сильноэасолешшх такыровлдных ' почвах Казахской ССР преимущественное развитие получают ¿¿акульта-

тивно метилотрофные и и од о ро д о ки с л яю ни е аэотфивсаторы

ХваишЬ&сЪвг {1ауив.

3.Впервые показано, что распространенные в такыровидны* почвах бактерии А1са1±е«оем рм-а4о*ив способны фиксировать молекулярный азот.Характерными особенностями их физиологии является такие солаусто.йчивооть и повышенный температурный оптимум нитрогенаэнои активности.

4.Дана оценка актуальной азотфиксируыщай активности микрофлоры почв, используемых под культуру риса.Комплекс азотфиксаторов почв без внесения дополнительных источников углерода связывает

от 60 до 120 мкг азота на кг почвы за сутки, что свидетельствует о высокой адотфиксирухщей активности. - '

5.Установлено, что наблюдается значительное увеличение азот-фикоируюмей активности комплекса аз от фикса то ров почв рисовых полей при использовании дополнительно внесенных источников углерода и знергии, в том число и газообразных.Продуктивность аэогфиксации при использовании сахаров м органических кислот равняется 4,7-14,5 мг азота,целлюлозы -3,0-10,3 мг, соломы -2,8-6,9 мг,. метана- 10-12 мг-на I г источника углерода...

6.Показано, что азот, связанный почвенными бактериями, усваивается растениями па 25-27^.До 50-60% фиксированного азота закрепляется в почве, что ведет к поддержанию ее плодородия., .'.

Список работ, опубликоваышх по теме диссертации!: I,Чистякова И.К.,Калининская Т.А.,Миллер Ю.М. Метан как источник углорода и энергии для аэотфиксмруюдих бактерии в почвах под рисом.-Изв.АН СССР Сер. биол;,1982, й 3,-с.428-431 -

2.Чистякова И.К. ,Калинипсноя Т. А. Определение-.количества

■ ■ г ■ ■ . .Л

меныогрозных аэотфиксирующих бактерии в почвах под рисом.-Микробиология,1982,т«51, 6, с, 1013-1025 ' .

3.Нелидов C.K. .Чистякова U.K.,Калининская Т.А.Органичнокие кнолоты в ват оп да к н oil почва как энергетический субстрат для неоик-биотических ааотфикоаторов.-.ИэвДи СС КаэССР Сер, биод, ,1982, I» 2, 0.63-65

Чистякова И,К.Мегялотро^ние аа «фиксирующие бактерии как компонент микробного ценоза почв под рисом,- в об.Шшфоортат'эмц как компонент биогвоценова.Алма-Ата: Изд-во КаэГУ,1982, о.IB?

5.Чистякова И,К., Калининская Т.А.,1Ьилер Ю.Ы,Иоиольэованяе 15н для изучения правраноний авота, связанного неоимбкотическими ааотфиксатораки, в системе почва-растение.- в сб.{Экологические последствия применения агрохимикатов.Пущино,:Иэд-вд 0I1TÜ HIUY-1932,0.43-44

6.Чистякова И,К.Анаэробные азот^иксирущиз бактерии в почвах под рисом.- В сб.¡Анаэробные микроорганизмы, тезисы докладов " Всесоюзного совеадния.Пуадао,1902,

7.Чистякова И.К.,Калининская Т.А.Аэробные азетфпксираещмв *5 бактерии почв рисовых нолеЛ.- Изв.АН СССР Сор. биод. ,138<t, te I, O.I49-I53

* в. Чистякова И, К. (Калинине KU а ТЛ.Акгивнисть а а от фиксации и численность диазирофс» при освоении такыровидной почвы под культуру риса.- ии1фОбиол.«.,19аз, о, 12-16

, Э.Чиотпноьа И.К.Двлининс^я Т.А.Фиксация авота в такыровидных-,

почвах под рисом,- Микробиология,I9B4, т.53, It I, O.I23-I20 , - ,

/ /

О

Падпаоаио ж печать 1.02.84р. Т-04729 Зек 90 тир.150 Типография Воооованого бгро пропагашды киноискусства