Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эффективность симбиоза клубеньковых бактерий и растений гороха при использовании пестицидов

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Эффективность симбиоза клубеньковых бактерий и растений гороха при использовании пестицидов"

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИМБИОЗА КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ И РАСТЕНИЙ ГОРОХА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПЕСТИЦИДОВ

Специальность: 03.00.07 — Микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

РАСХН

На правах рукописи

КИРЬЯНОВА

Наталья Константиновна

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Диссертационная работа выполнена в лаборатории трансформации пестицидов почвенными микроорганизмами Всероссийского научно-иссле-дователького института сельскохозяйственной микробиологии РАСХГ1.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор — Ю. В. Круглов.

Официальные оппоненты — доктор сельскохозяйственных паук А. А. Петунова; кандидат биологических наук Н. М. Макарова.

Ведущее учреждение — Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева.

Защита состоится ОЛ/си-/1993 г. в / & час.

на заседании Специализированного совета К 020.26.01 по присуждению ученой степени кандидата биологических паук во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной микробиологии по адресу: 189620, Санкт-Петербург— Пушюш-6, шоссе Подбельского, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ¿2-/ 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат биологических наук

Л. Н. Зарецкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

^8IX9ibHOCTb_ngo<5j!eMH. Основой создания продовольственного и фуражного фонда является наращивание производства зерна. А это • предусматривает улучшение структуры зернофуражного производства, значительное повышение валового сбора зернобобовых культур, увэличвниэ производства растительного белка путем расширения посевов и повышения урожайности сельскохозяйственных культур с высоким содержанием' протеина.

Основной зернобобовой культурой в Нечерноземной зоне является,горох. Его кото использовать не только в основных, но и в промежуточных посевах для получения дополнительных урожаев. Важную роль горох играет и как один из лучших предшественников под зерновке культур«. Зерно гороха должно стать главным источником растительного белка в производстве комбикормов. В расчете на одну кормовую единицу горох содержит более 150 г перевариваемого протеина.

Несмотря на то, что культура обладает высоким потенциалом продуктивности (35-40 ц/га), урожаи гороха в среднем пб стране остаются довольно низкими. Известно, что основное преимущество бобовых культур перед небобовыми заключается в способности их в симбиозе с клубеньковыми. бактериям! фиксировать атмосферный взот. В связи с этим для повышения эффективности симбиоза широко используется предпосевная обработка семян препаратами клубеньковых бактерий. Урожай зерна гороха при этом возрастает на 1,0-4,0 ц/га, а содержание белка - на 2-5'.

Одним из серьезных факторов, затрудняющих Производство гороха, являются сорняки. Потерн уролшя от зарастания

посевов сорной растительностью составляют 30-50,Т. Необходимыми этапами при выращивании гороха являются пготглв'-чвяиие семян и защита растений от болезней и вредите." ' - течение всего вегетационного периода. Таким образом, • ■ - «яя технология возделнвпиия гороха предполагает широко; :-чл» химических средств защита растений от сорняков, вр"" ' п болезней.

Однако при разработке ре коме; ;.'т»' по примеиенип пестицидов практически но учитаваютс -г.'х'пшгооти биологии гороха, растумэго в симбиозе с «¿-чадя бяктернпми. В

еттзн с этим вопрос об э^Фэктйбкс :zrr Лобопо-ризобиалыюго симбиоза у гороха в условиях ннтонсиои'-'" ; -лзяции приобретает особое значение.

Шйь_и_2а£йчн_исслезоьа1_шй, Цель настоящей работы: изучить влияние пестицидов на эффективность симбиоза клубеньковых бактерий и гороха. Исходя из этого в задачу наших исследований входило изучение следующих вопросов!

1. Оценка токсичности для йЫаоЫш legшnlnoБaгuш пестицидов,- рекомендованных для применения на посевах гороха;

2. Изучение действия пестицидов на физиолого-биохимическую активность чистых культур К. legш>inoвarш^l;

3. Исследование влияния пестицидов иа симбиотические взаимоотношения клубеньковых бактерий с растениями гороха.

У^чнвя_ноьизна. Изучено влияние рекомендованных для приыанепия на посевах гороха пестицидов на рост и биохимическую активность производственных и перспективных штаммов К Ле^итХповагш. Установлено, что среди исследованных штаммов имеется штамм с повышенной чувствительностью к препаратам. Ошечено, что токсичность пестицидов для ЙМгоМт может уменьшаться или увеличиваться при их комплексном применении. •

- Впервые, показано, что длительный контакт клубеньковых бактерий гороха с гербицидами приводит к изменению их физиолого-биохимических характеристик и, как ' следствие) изменению симбиотических свойств.

Установлена' различная устойчивость к пестицидам скмбиотичв1.кой системы-клубеньковые бактерии-растения гороха в зависимости от чувствительнйсти штамма-инокуллнта к этим препаратам.

- Выявлены сорта гороха, образующие с клубеньковыми бактериями устойчивый к гербицидам симбиоз.

- Впервые показано, что сочетания пестицидов, могут усиливать или сникать отрицательное действие взятых в отдельности препаратов на эффективность симбиоза.

Практическая ценность. Дано научное "обоснование для составления рекомендаций по применению препвратов клубеньковых бактерий и химических средств аациты растений на посевах гороха. Отобраны сорта растений и штаммы клубеньковых бактерий, образующие аффективный симбиоз . в условиях применения пестицидов.

т Основные материалы диссертации доложены

на Международном симпозиуме "Взаимоотношения * между 2 . .

микроорганизмами и растением в почве" (Люблине, Чехословакия, 1987), Республиканской'научной конференции "Микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Кишинев, 1988), Всесоюзной научной конференция "Микроорганизмы в сельском. хозяйстве" (Пущино, 1992), По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Обгеи^рвботы. Диссертация состоит из введения, обзора литература, раздела "Объекты и метода исследований", экспериментальной части, содержащей результата исследований и их обсуждение, и заключения, Диссертация завершается выводами и списком литературы., Работе изложена на 189 страницах машинописного текста, включая 23 таблица, 9 рисунков, В списке литературы 332 названия, из них 123 на русском языке.

. . ' - . СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обмкты_и_метода_исследований. Исследовали селекционные штаммы Rhizobiun leguminosarum, полученные яз коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологам. В опытах использовали семена гороха посевного (Pieum eativum L. ) 12 сортов! Эра, Starkovert, Неосып8Кщйся;-1, Рота, Мастный Новгородский, Местный Вологодский, РамонскиЯ-77, Сатурн, Смарагд, Первоцвет, Уладовский-6, Уладовский Юбилейный. Было исследовано действие следующих пестицидов! гербицидов - базаграна; прометрина; трихлорацетата натрия; 2M-4XMJ 2М-4Х; 2,4-Д; Фунгицидов фундазола; ГМТД; фентиурама; инсектицида карбофоса и ретарданта ТУР.

Вегетационные опыты ставили в зимних и летних теплицах ВШИ с/х микробиологии. Растения гороха выращивали в сосудах Вагнера емкостью 3-5 кг на дерново-подзолистой легкосуглишстой слабоокультуренной почве или на стерильном кварцевом песке.- В почву или песок вносили питательную смесь Прпншгтикова, содержащую» 0,1 норму азота.

Гербициды прометрин, ТХА перемешивали с почвой перед набивкой сосудов за день до посева. Гербицидами. 2М-4ХМ, базагрэном обрабатывали вегетирущие растения. Семена гороха протравливали фундазолом, ГМТД в расчете 3 кг на гектэрную порцию семян в день посева за I час до инокуляции. В вариантах без протравителей семена стерилизовали концентрированной серной кислотой. В день посева семена гороха инокулировали

двухсуточной культурой №1гоЫш1 1е£ш1гювагш в расчете Ю6-Юа клеток на сеця.

Биометрические исследования и биохимические анализы проводили в фазу бутонизации и в фазу цветения гороха.

Полевые микроделяночныс. опиты ставили на дерново-иодзояистой среднеокультуренной почве опытного поля ВНИИ с/1 микробиологии на делянках площадью I и2. Повториость опытов 4-кратная. В фазу бутонизации-начала цветения определяли вес растений и шурогеназкую активность клубеньков. В фазу полного созревания зерна определяли вес семян и содержание в нем общего азота.

Полевой опыт проводили на иицелярно-иарбонатном черноземе опытного поля Ставропольского НИИ. сельского хозяйства. Площадь делянки 216 и2. Поьторность опыта 3-кратная. В фазу 6-7 листьев определяли вс-о растений, нитрогеназнув активность клубеньков, содержание общего азота в наземной части растений; в фазу полного созревания зерна учитывался урожай (вес зерна).

Токсичность пестицидов для клубеньковых бактерий гороха определяли диффузионным методом на агаризованной питательной среде.Количественным показателей токсичности пестицида служила концентрация его, снимающая численность колоний клубеньковых бактерий на БОЯ. (СК50)(Методические рекомендации по изучению токсического действия химических средств зздиты растений на эффективность бобово-ризобиального симбиоза, 1985).

Культуральные и физиолого-биохимические свойства чистых культур №1гоЫит 1еции|1пс>оагш1 исследовали общепринятыми методами, иодафицировакшш ' для дакни* микроорганизмов. Определение дегидрогеназной активности проводилось с использованием ИХ по методу, описанноиу в Методических рекомендациях..., 1985. Нитратредуктезкую активность клубеньковых бактерий определяли по . методу, описанному Ермаковым (1972), каталазную активность - по Асатиани (1969), содержание белка в клетках - колориметрическим методом по Лоури (Ермаков, 1972).

Выделение экзополисахаридов (ЭПС) из внеклеточной слизи и количественное определение полисахаридов проводили по методу Захаровой, Носенко (1982).Для определения качественного состава 'ЭПО проводили гидролиз по методу, предложенному Ананьевой. с йоавт. (19В6). 4

Нитрогеназнуп активность клубеньков определяли газохрома-тографическим методом.

Для статистической обработки результатов был применен одаофакторный дисперсионный анализ (Доспехов, 1973), на основе которого была составлена программа для ПЭВМ во ВНИИ с/х микробиологии.

•. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Оценка токсичности пестицидов по росту клубеньковых бактерий на искусственных питательных средах

Методом "скошенного агара" было исследовано действие. семи пестицидов, а также их сочетаний, рекомендованных для применения на посевах гороха, на три штамма ЮЦгоМип 1е§ш1ловагнш. Результаты исследований показали, что препараты проявляют различную токсичность по отношению к клубеньковым бактериям. Такие препараты как ТХА, прометрин, ТУР, фундазол не оказали влияния на рост клубеньковых бактерий всех исследуемых штаммов. Наименьшую устойчивость к пестицидам проявил штамм 2506. Было показано, что двойные сочетания пестицидов могут изменять характер действия препаратов. Так сочетание фундазола и ТХА было токсично для клубеньковых бактерий пгг.245а и 2506, хотя бактерии .были не чувствительны к этим препаратам в отдельности. И наоборот, сочетания фувдазол + базагран, ТУР + базагран снижали или полностью снимали токсичность базаграна для клубеньковых бактерий ит.2500.

Для большинства пестицидов в пределах испытанных концентраций (50-1000 мг/л) удалось установить токсичную для й.legшlinoвaгum концентрацию (табл.1).

Токсичность препарата для клубеньковых бактерий зависела, прежде всего, от его химического состава. Наибольший бактериостатический эффект наблюдался на средах с инсектицидом карбофосом. Сравнительно малотоксичным оказался ретардант ТУР. Наиболее чувствительным к большинству препаратов был шт.2506: для 6 из 7 пестицидов удалось установить не только ингибирущую. но и бактерицидную концентрации.

Табл.1

Токсичность пестицидов дня Ш1гоМиш 1е^1побагиш (СКБ0) (мг/л>

Пестицид ШТ.24С6 шт.245а шт.2506

I. 2М-4ХЫ >500 >500 125

2. 2М-4Х 375 >500 40

3. ТХА . 357 '500 344

4. фундаэол 500 >500 335

5. базагран 358 >500 78

б. карбофос 50-100 50-100 40

7. ТУР >1000 >1000 >1000

2. Воздействие пестицидов на биохимические процессы в культуре ГМгоЫшп 1еёШ11по8агит

На основе анализа литературных данных для исследования физиолого-биохимической активности были выбраны следующие показатели, характеризующие сммбиотические свойства клубеньковых бактерий в чистой культуре: . дегидрогеназная, нитратредуктазная, каталазная активности, содержание белка, качественный состав и количество экзополисахаридов.

Часть полученных данных для 2 штаммов ВЛебшИповагит представлена в табл.2. •

Было установлено, что сукцинатдегидрогеназная активность й.1е§ит1поеагит в присутствии гербицидов зависела как от чувствительности штамма, так и от химического состава препарата. В случае токсичности препарата для КМгоЫш наблюдалось снижение сукцинагдегидрогеназной активности. Глутаматдегидрогеназная активность исследованных штаимов была подвержена меньшим изменениям, а нитратредуктазная активность в присутствии гербицидов возрастала, кроме варианта 2М-4ХМ 100 иг/л у . шт.2506, что может быть связано 'с особой чувствительностью бактерий данного шташа к этому гербициду.

Каталазная активность КЛе^ипИгмеагит изменялась только при высоких концентрациях 2М-4ХМ в питательной среде. Характер изменений зависел от особенностей шташа. Пестициды не оказали значительного влияния на содержание белка - в клетках клубеньковых бактерий гороха. В то же время в вариантах с 6

фундазолой • наблюдалось увеличение содержания белка у двух резистентных к данному пестициду штаммов 245а и 2506.

Табл.2

Влияние прометрина и 2М-4ХМ на ферментативную активность ЯМгоМш 1е^вп1повагшп

Сукцинатде- Глутаматде- НИтратре-

гидрогеназа гидрогеназа дуктээз

В а р и а и т мг_формазана мг_формазана _мкг_ГО2

г сух. веса • г сух. веса г сух.в.

245а 2506 245а 2506 245а 2506

1. Контроль 0,19 3,61 0,88 Г,34 1.52 21.8

2. Прометрин 10 мг/л 0,20 2,48* 0,72 Г. 10* 2,67* 37,2*

3. Прокатрин 100 мг/л 0,19 2,64* 0,В1 1,27 3,76* 30,8*

4. 2М-4ХМ 10 мг/л 0,12* 2,70* 0,80 Г,23 ¿,66 40,2*

5. 2М-4ХМ Г00 мг/Л 0,10* 2,75* 0,75 1,72* 3,40* 20,5

НСР 095 0,03 0,55 . 0,12 0,15 0,29 5,8

* - различия достоверны

По данным анализа все исследуемые штаммы КЛе£шапоеагщ) (2406 , 245а,' 2506) икели идентичный качественный состав экзополисахаридов (ЭПС): глюкоза, галактоза и глюкуроновая кислота. Пестициды» как правило, ш оказывали влияния на синтез ЭПС клубеньковыми бактериями, Исключение составляет штамм 250С, у которого на среде, содержащей 250 мг/л 2М-4ХМ, в составе ЭПС появились ксилоза и фуйоза.

. Таким образом, было показано, что пестицид"!, не оказывающие заметного влияния на рост Л.1е§ит:1поеагит на искусственных питательных средах, тем не менее приводят к изменению некоторых показателей биохимической активности клубеньковых бактерий, которых характеризуют симбиотические свойства {ШгоЫип в чистой культуре.

3. Изменение физиолого-биохимической активности ВМйоМш 1е§иш1повагш1 при длительном воздействии гербицидов

В связи с тем, что большинство применяемых в сельском

7

хозяйстве гербицидов обладает способностью длительное время сохраняться в остаточных количествах в почве, представляло практический интерес исследование физиолого-биохимических характеристик И ДержХпоеагш, имевших продолжительный контакт с небольшими дозами гербиг -дов. Для этого мы проводили многократное пассирование культуры на средах, содержащих 2М-■ 4ХЫ и прометрин в концентрации 5 иг/л. Бактерии контрольных вариантов выращивали на средах без гербицида.

Полученные данные показали, что в отличие от . кратковременного контакта с гербицидами,длительное пассирование клубеньковых бактерий обоих штаммов на средах & 5 мг/л 2М-4ХМ или прометрина способствовало увеличению сукцинатдегидрогеназ-ной активности. Как краткосрочное, так и длительное воздействие гербицидов стимулировало нитратредуктазную активность клубеньковых бактерий, изменение же каталазной активности в этих условиях не происходило.

При длительном контакте с гербицидами у устойчивого штампа 245а наблюдалось увеличение содержания белка, у чувствительного шташа 2506 культивирование на средах с 2М-4ХМ снизило содержание белка в клетках почта на 60%.

Не обнаруиено изменений в качественном составе ЭПС, но в отличие от кратковременного контакта длительное воздействие гербицидов привело к увеличению содержания ЭПС, особенно у чувствительного штамма'2506.

Исследование,динамики роста популяции R.leguminoБaгшй в условиях стационарной культуры на средах с .гербицидами показали, что важную роль при этой играет чувствительность штамма бактерий к препарату.

Токсичные концентрации гербицидов приводили к изменениям, свидетельствующим об ускорений процессов старения популяции: увеличению скорости роста в логарифмическую фазу, более ранний выход на стационарную фазу роста, накопление меньшей биомассы по сравнению с контролем. Кроме того в присутствии гербицидов наблюдалось увеличение продолжительности лаг-фазы.

Длительное пассирование бактерий устойчивого штамма на средах с гербицидами привело к уменьшению продолжительности лаг-фазы, увеличению скорости роста. У чувствительного штамма * 'наблюдался более ранний выход на стационарную фазу роста и накопление меньшей биомассы по сравнению с контролем. 8

В вегетационных опытах была дана оценка эффективности симбиоза гороха и клубеньковых бактерий, длительное время выращиваемых на средах с гербицидами прометрином и 2М-4ХМ.

Показано, что инокуляция гороха клубеньковыми бактериями шт.245а, имевшим продолжительный контакт с прометрином, приводила к увеличению нитрогеназной активности клубеньков. Напротив, инокуляция вт.250б, пассированным на прометрине, снижала уровень азотфиксации в клубеньках. Длительное воздействие 2М-4ХМ на клубеньковые бактерии обоих штаммов отрицательно сказывалось на интенсивности азотфиксации клубеньков, образованных этими бактериями. Причем, у шт.2506, чувствительного к гербициду 2М-4ХМ, снижение нитрогеназной активности было более выражено, чем у шт.245а.

При инокуляции растений шт.245а, пассированным на средах с 2М-4ХМ, накопление сырого веса наземной части растений увеличивалось на 16% по сравнению с контролем, тогда как при инокуляцга чувствительным к 2М-4ХМ шт.2506 вес растений снизился на 14%. Прометрин не оказал влияния на урожай растений. ' .

Таким образом, длительное присутствие в среде небольших количеств гербицидов оказывало влияние на некоторые физ'иолого-биохимические показатели й.legшinoвaгшl, особенно штаммов, обладающих повышенной чувствительностью к пестицидам. Эти изменения иногда отличались от тех, которые возникали при сравнительно коротком контакте клубеньковых бактерий и ядохимикатов. Закономерным итогом этого явились нарушения нормальных симбиотических отношений йМаоМт и бобовых растений и, как следствие, снижение эффективности азотфиксации.

. 4. Эффективность бобово-ризобиального симбиоза у гороха в присутствии пестицидов

В условиях вететационных и полевых опытов изучено действие 2М-4ХМ, прометрина, ГХА, базаграна, 2,4-Д, фувдазола, а также их сочетаний на эффективность симбиоза клубеньковых бактерий и растений гороха.

Вегетационные опыты, проведенный на горохе сорта Уладовский-6, показали, что характер воздействия гербицидов на бобово-ризобиальный симбиоз зависит от дозы препарата. Так, при обработке почвы прометрином в концентрации 2,5 мг/кг наблюдалось увеличение сырого веса наземной части растений на

42%, активность нитрогеназы возрастала в 2,5 раза, соответственно увеличивалось накопление азота. Концентрация прометрина 5 мг/кг, напротив, оказывала икгибирующее действие на активность нитрогеназы и содержание азота, при этом вес растений был на уровне контроля.

Гербицида 2М-4ХМ, ТХА и базагран оказали фитотоксическое действие: снижали вес наземной массы растений и содержание общего азота в растении. Особенно ярко это было выражено в варианте с ТХА. Нитрогеназная активность клубеньков была почти на 60£ ниже, чем в контроле, в вариантах с 2М-4ХМ и ТХА.Однако, при обработке растений базаграном нитрогеназная .активность возросла на 4336. . .

Таким образе», было установлено, что действие гербицидов на эффективность сим биоза ЙМгоМит и растений гороха зависит от химического состава и концентрации препарата..

Для выяснения совместного действия гербицидов на эффективность бобово-ризобиалыюго симбиоза был проведен нолевой опыт с горохом сорта Сатурн. Гербицид^ вносились по фону вспашки и поверхностной обработки почвы.

Согласно полученным данным, можно сказать, что разные способы обработки почвы по-разному отражались на состоянии растений гороха. В контрольных вариантах все исследуемые показатели былй выше в случае поверхностной обработки почвы (табл.З).

В вариантах со вспашкой применение гербицидов -оказало . положительное действие. Это выразилось в увеличении урожая . зерна по сравнению с контролем на 5-12%. В варианте ТХА+2.4-Д4 . прометрин мы наблюдали значительное увеличение веса растений относительно контроля. Вместе с тем в вариантах ТХА+2.4-Д и ТХА+2,4-Д«1рометрин увеличивалась нитрогеназная активность клубеньков. Следовательно, сочетание гербицидов ТХА, 2,4-Д и • прометрина оказалось оптимальным для применения в вариантах со вспашкой.

В вариантах с поверхностной обработкой почвы комплексное использование 3-4 гербицидов оказывало ингибирующий эЗфект на рост растений гороха в первые фазы развития, но не влияло на урожай зерна. Как и в вариантах со вспашкой под' влиянием различных сочетаний гербицидов нитрогеназная активность в клубеньках возрастала, особенно в варианте ТХА+2,4-Д. 10

ТаОл.и>

Влияние сочетаний гербицидов на эффективность бобово-ризобиального симбиоза у гороха сорта Сатурн

Сырой вес Урожай • Активность Общий азот в наземн.ч. (зерно) нитрогеназы наземн.части

Вариант ------------"—-----------------------------------

г/10 раст. ц/га нМ С2Н4/часх мг/10 раст.

на I раст.

В С пашка

I.Контроль 32,9 26,4 20 233,0"

2.ТХА+2,4-Д 35,6 27,8 4512* 229,4

З.ТХА+2,4-Д+

прометрин 48,6* 29,5* 2470* 293,7

4.ТХА+2,4-Д+

прометрин+

базагран 33,5 29,1* 127 228,5

НСР 5,4 ' 1.9 1528 60,8

' И о в е р х н о с т н а я о б р а б о т к а'

I.Контроль 53,3 30,8 35 319,4

2.ТХА+2,4-Д 53,5 32,3 1368 330,3

З.ТХА+2.4-Д+

прометрин 44,5 30,9 463 268,0

4.ТХА+2.4-Д+ .

прометрин+ 40,3*

базагран 32,0 752 257,5

НСР0Э5 10,1 1.9 1381 70,1

Таким образом, характер и степень воздействия гербицидов и их сочетаний на урожай растений гороха и эффективность симбиоза в значительной степени зависел от агротехнических мероприятий, а таюае от сочетания определенных препаратов в гербицидной смеси.

Влияние совместного применения гербицидов и протравителей на эффективность бобово-ризобиального симбиоза изучали в вегетационном опыте с горохом сорта Уладовский-5. Согласно

II

полученным данным, гербицида 2М-4ХМ, ТХЛ, базагран в принятых концентрациях оказали фиготоксическое действие. Исследованные гербициды, за исключением базаграна, ингибировали активность нитрогенаэы. Во всех вариантах было снижено содержание общего азота в растении. Протравливание семян гороха фундазолом оказало отрицательное- влияние на урожай зеленой массы растений и нитрогеназную активность клубеньков. Аналогичная закономерность наблюдалась в вариантах, где фундазол использовался в сочетаний с гербицидами.

По аналогичной схеме был проведен микрополевой опыт с горохом сорта Смарагд. Среди изученных гербицидов . наибольшей токсичностью обладала 2М-4ХМ. У обработанных 2М-4ХМ растений снижался вес наземной части на 40%, уменьшался урожай зерна на 20% и содержание обмго азота в нем на 355?. Базагран оказывал положительное влияние на данные показатели.. Протравливание семян привело к увеличению зеленой масса растений. Сочетание обработки семян протравителем и вегетирукщих растений гербицидом, как правило, было положительным,' т.е. фундазол снимал токсический эффект 2М-4ХМ на растения. Эффективность бобово-ризобиального симбиоза при этом возрастала. В случае совместного применения протравителя и обработки растений базаграном значительно увеличивался урожай зерна (35%) и содержание в нем общего азота (29%).

Таким образом, показано, что совместное применение Гербицидов и протравителя, не проявляющего фиготоксичность, способно снижать отрицательное и усиливать положительное действие гербицидов на эффективность робово-ризобиального симбиоза.

В течение ряда лет мы проводили вегетационные опыты по изучению эффективности симбиоза у' различных сортов гороха в условиях применения гербицидов 2М-4ХМ и прометрина.

Исследованные сорта гороха распределялись на 3 основные группы по типу устойчивости симбиоза к 2М-4ХМ:

1. Сорт Эра. Гербицид не приводил к изменению эффективности бобово-ризобиального симбиоза. По всем показателям: сухому весу растений, активности нитрогеназы и содержанию общего азота в растении,- мы не наблюдали достоверных различий с контролем.

2. Сорта 51агкоуег-и Смарагд, Первоцвет. У этих ■ сортов обработка 2М-4ХМ оказывала, как правило, положительное действие 12

на вес наземной части растений, нитрогеназную активность-клубеньков и содержание общего азота в растении. 3> Сорта_Неосщавдйся;1Л_РотаА_Ыестщй^ Эти'сорта

были охарактеризованы как сорта, образующие неустойчивый к гербициду 2М-4ХМ бобово-ризобиальшй симбиоз. Для сорта Рога, который мы отнесли к среднечувствителыгому сорту, гербицид оказал негативное действие только на активность азотфмксации. Для двух других сортов 2М-4ХМ проявила фитотоксичность. Одновременно с этим было обнаружено значительное уменьшение содержания азота в растении. Отрицательное действие гербицида на растение не всегда сопровождалось снижением эффективности симбиоза у гороха (сорт Местный Новгородский).

Исследования в лабораторных опытах на изолированных от корней клубеньках показали, что у устойчивых к гербициду 2М-4ХМ сортов гороха обнаружена высокая резистентность нитрогеназного комплекса в клубеньках.

Так под действием 2М-4ХМ активность нйтрогеназы изолированных клубеньков гороха сортов ¡иагкх^ехЧ, Смарагд, Сатурн была в несколько раз выше контроля,' у сорта Эра не ртличалась от контроля, а у Уладовского-6 наблюдалось ингибирование нитрогеназной активности.

Результаты вегетационных опытов с прометрином позволили сделать аналогичные выводы о сортовой устойчивости симЯиотической системы к гербициду. Наибольшая устойчивость симбиотической системы к прометрину .отмечена у сорта Местный Вологодский, наименьшая - У Рамонского-77. Причем снижение азотфиксирующей активности у сортов Рота, и Рамонский-77 сочеталось с фитотоксичностыэ прометрина для данных сортов.

, Сникеше содержания общего азота при этом было более выражено, чем у сорта Уладовсккй-6, где процетрян не оказывал ингибирующего действия на высшее растете. Исследования в модельных опытах влияния прометрияа на активность нйтрогеназы изолированных клубеньков гороха разных сортов также позволило убедиться в наличие сортовой устойчивости' симбиотического аппарата к гербициду.

Были проведены также опыты, исследующие влияние штаима №1гоЫш 1е^1твагш на устойчивость бобовб-ризобиального симбиоза к пестицидам ГМТД и 2М-4ХМ. Дня этого семена растений сорта Уладовский-6 янокулировали сравнительно устойчивым

13

штаммом 245а или чувствительным шт.2506 R.legшlinoвarum.

Вегетационные опыты с ТМТД показали, что в случае инокуляции семян устойчивым штаммом 245а протравитель не оказывал фитотоксичеекого действия и привел к увеличению нитрогеназной активности (габл.4). При инокуляции семян чувствитольнш штаммом 250*5 эффективность симбиоза была снижено: активность азотфиксации растений опытного варианта была меньше, чей контрольного, отмечалось негативное действие ТМТД на вес наземной части и корней растений.

Как и в опыте в протравителем ТМТД, в опыте с 2М-4ХМ результаты исследования веса растений, содержания, общего и, биологического азота в наземной части, показали, что различия в чувствительности к гербициду штамма-инокулянта обусловливают и различную устойчивость бобово-ризобиального симбиоза к пестициду, .' ■ .

Табл.4

Влияние штамма да устойчивость бобово-ризобиального симбиоза к ТМТД

Вариант Сухой вес наземн,части Сырой вес корней Активность нитрогеназы

г/10 раст. г/10 раст. нМ С2Н4/час на 10 раст.

I. Штамм 245а контроль ТМТД 3 кг/га НСР095 2,60 2,44 0,45 42,07 42,95 5,55 16,03 19,12* 0,51

2. Штамм 2500 контроль ТМТД э кг/га НСР095 2,85 2.Г5* 0,49 . 43,12 38,88* . 3,57 17,30 13,52* 0,30

в ы в о д ы

1. Изучено влияние пестицидов 2М-4ХМ, 2М-4Х, ТХА, прометрина, базаграна, фувдаэола, карбофоса, ретарданта ТУР и их сочетаний, рекомендованных для применения на посевах гороха на чистые культуры производственных и перспективных шташов Ш11аоЫш 1е§щйповагш. Показано, что наиболее токсичным препаратом бил инсектицид карбофос. Штамм 2506 проявлял повышенную чувствительность к большинству исследованных препаратов,

2. Токсичность фувдаэола и ТХА для Й.l6guml.noвагит шт.245а и 2506 увеличивалась, при совместном применении препаратов. Наоборот, сочетание базаграна и фундазола, базаграна и ТУР снижало токсический эф|«кт базаграна на клубеньковые бактерии гороха шт.2506.

Я. В условиях стационарной культуры клубеньковых бактерий под влиянием токсических концентраций гербицидов увеличивается лаг-фаза, возрастает скорость размножения в фазе логарифмического роста и • наблюдается более ранний выход популяции на стационаров фазу, что характеризует Солее ( раннее старение популяции. При этом снижается накопление биомассы. •

4. Установлено, что на средах с гербицидами 2М-4ХМ и прометрином в культура Н.1е^ит1павахчт снижается сукцинатдегид-рогеназная активность, возрастает активность нитратредуктазы, у чувствительного штамма изменяется качественный состав экзополисахаридов, что свидетельствует об изменении симСиотическмх свойств клубеньковых бактерий,.

5. В вегетационных опытах выявлена зависимость эффективности бобово-риэобиального симбиоза от чувствительности штамыа-инокулянта к пестицидам. В случае инокуляции растений чувствительным штаммом 2506 устойчивость симбиотической системы к пестицидам снимается. Длительный контакт с гербицидами данного штамма приводит к ухудшению симбиотических свойств бактерий и, соответственно, снижению эффективности бобово-ризобиального симбиоза.

6. Различные сорта гороха проявляют неодинаковую чувствительность к гербицидам. 2М-4ХМ и пронетрину. Установлено, что сорта гороха 81агИоуег1, Смарагд, Первоцвет

образуют устойчивый к 2М-4ХМ симбиоз с R.leguminofiarum тт.245а. Наибольшая устойчивость симбиотической системы к проиетрииу отмечена у сорта/Местный Вологодский,

1.,Характер и степень влияния гербицидов и их сочетаний на симбиоз растений гороха и клубеньковых бактерий в полевых условиях зависит от конкретных агротехнических мероприятий. В вариантах со вспашкой гербицида оказали положительное' действие на урожай растений и эффективность бобово-ризобиального. симбиоза.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Пороменская Л.Я,, Лысова Н.К., Громов А.Я. Влияние гербицидов промерила и 2М-4ХМ на биохимическую активность и морфологию клубеньковых бактерия гороха//Бюлл.В1ШСХМ.1967.1146. С.55-57.

2. ParomensKaja L.I'., lynovn К,К., Gromov A.Ja. The effect ol eome herbicides on noclule bacteria and their relationship with plmatB//Atstract Intemat.Symp/'InterrelationchipB between microorganisms and plant in coil",June 22-27.1987.buhlice.

3. Пароиенскап Л.Н., Чернове Т.Д., Лысова Н.К. Изменение симбиотической активности клубеньковых бактерий иод ' влиянием гербицида 2М-4Ш/УМэт.Респуб.ко1?ф. "Микроорганизмы в сельском хозяйстве".Кишинев, 198В.С.Г46-147.

4. Пярсменская Л.Н., Лысова Н.К.. Тешшр И.Б. Сортовая устойчивость бобово-ризобиального симбиоза к гербицидам//Бюлл. ВШОМ.1989.Т.59.С.97-101.

5. Лысова Н.К. Сикбиотические взаимоотношения клубеньковых бактерий с бобовыми растениями в присутствии пестицидов/УТез. дот. IV Всесоюз. научи.коиф.-Пуи;и.по, Н-9.";.С. II9-I2D.

РШ.Ttai.Bffl?. Зсх.456.Тйр.ЛХ), ¡¿5.06.У-J.