Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭНДОМИКОРИЗНЫЕ ГРИБЫ КАК ФАКТОР БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ЭНДОМИКОРИЗНЫЕ ГРИБЫ КАК ФАКТОР БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ"

-штв-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

Для служебного пользования «ДСП»

Экз. № Q Q и 0 1 и ГУСЕВА Елена Георгиевна

УДК 631.466.1 :633

ЭНДОМИКОРИЗНЫЕ ГРИБЫ КАК ФАКТОР БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ

Специальность 03.00.07 — Микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1988

Диссертационная работа выполнена в лаборатории экологии и физиологии почвенных микроорганизмов Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии.

Научный руководитель —академик ВАСХНИЛ, доктор биологических наук Муромцев Г. С.

Официальные оппоненты: профессор, доктор биологических наук Шильникова В. К.; доцент, кандидат биологических наук Дурынина Е. П. .

Ведущее учреждение — Институт микробиологии АН СССР.

Защита состоится «•/?.•» . е?^УЬе--/?-"-; . 1988 года в /-С. часов на заседании специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., д. 49, ученый совет ТСХА .

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « .V. » 1988 года

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

Саблина С. М.

Актуальность темы. В реализации. Продовольственной программы и решения ЖУП съезда КПСС по этому вопросу большое значение имеет повыдение плодородия и эффективности использования сельскохозяйственных, угодий, осуществление широкого круга земельно-охранных мероприятий. Важное значение для повышения урожайности растений и более рационального использования удобрений имеет изучение специфики корневого питания растений с участием везикулярно-зр-буокулярной микоризы (БАМ)» Под влиянием увеличивается погло-щонле растениями фосфора, азота, калия, микроэлементов, повивается активность фитогормонов. Большинотво сельскохозяйственных культур отзывчиво на инфицирование ВАМ-грибами. В рядо случаев эффект от инокуляции эндофитами соизмерим о действием фосфорных • удобрений (Хоймон,1979). Используя эндомикоризу, предполагается увеличить продуктивность растениеводства при снижении расхода минеральных удобрений (Кураков, 1985; Муромцев с соавт.,1935).

Широкое применение инокуляции эндомикоризными грибами пока трудно ЕЫПОЛНКМО из-за сложности получения инокулюма и насыщенности почв местными эндофитами. ВАМ-грибы вносят в основном в виде почвокно-корноЕых смесей, насыщенных определенной культурой эндофита. Применение такого иноку лома ЕОЗМОЖКО на ограниченных площадях, например, при биологической рекультивации земель после добычи полечных ископаемых. Инокуляция'растений способствует ускорению их адаптации к условиям сульфатного засоления, повышенного содержания тяжелых металлов в рекультивированном грунте (ЗОЛЬНИКОЕЭ, Муромцев,. 1956).' ....

Цель и задачи исследований. ОСНОЕНОЙ целью работы было изу-. чзиие возможности применения БАМ-грибов при биологической рекуль-ттаиввааццииии -земель. Созданке эффектиЕного симбиоза растений с эцдофи-

ншя^тщ

НАУЧНАЯ B:I3L: ;OTEKA lj\ Сг I V ^ / МОСК. СОЛЬСКОХОЗ П<.1ДЧ'/>М *

им."! С. Ал Т11 ik»up"i"i Инв. №/лХ:г.

г

тами включает подбор эффективного оидомикориэообраэующого гриба для данного гида.растений, конкретных экологических условий'и соответствующего метола инокуляции.

В связи с этим в задачи исследований входило: 'а) выделение эффективных культур ВАМ-грибов, способствующих повышения урожайности растений на рекультивированных грунтах;

б) подбор оптимальных сочетаний минеральных удобрений, при которых наиболее ярко проявляется эффект от инокуляции эндофитами; •",'• в) разработка методов получения инокуляционного материала с выооким содержанием инфекционных пропагул эндомикориэных грибов;

г) изучение влияния возделывгшия различных сельскохозяйственных растений на развитие ондофитов в полевых условиях.

Научная новизна исследований. Впервые показана эффективность использования БАМ-грибов при биологической рекультивации земель (Подмосковный буроугольный бзссойн).

• Выделен и идентифицирован эффективный эндофиг С1ошиа шоБаеае шт.5, "изолированный из участка, рекультивированного черноземом. Инокуляция ^растений этим эндофитом повышала урожай и увеличивала содержание в растениях азота, фосфора и калия. ..л'Л'сПбдобраннлуолбяиялинерального питания, при которых наиболее проявился'положительный эффект, от инокуляции растений эндофитами.

.Показана возможность применения в производственных условиях в качестве инокулюме. смеси почвы с микотрофными корнями, отобранной с.рекультивированных ранее делянок.

Подобраны условия для получения качественного инокулюма а вы- . сокой степенью насыщенности инфекционными пропагулами.

Выявлены растения, способствующие снижению содержания абори- ' . . генных эндофитов.в дерново-подзолистой почве Ленинградской обяас-• ти. г.--.'-;'*.*;'

о

Практическая ценность работы. Применение RVM-грибов при бно-логичегкой рекультивации нэрукенных земель способствует улучшению минерального питания и увеличению урожая растения. Инокуляция эн-дофитами пошкает оффективность использования удобрения и сокравд-ет сроки окупаемости рекультивации.

Применение в качестве инокулит смеси почвы с микотрофнычи корнями, содержащей естественную популяцию Glomus иоаавав ст. 5, дв-лоет возможным вирокое внедрение инокуляции эидомикориэными грибами сельскохозяйственных растений при биологической рекультивации земель Подмосковного буроугольного бассейна.

На дерново-подзолистой почве Ленинградской области показано, что инфекцисннув нагрузку аборигенных эндофитов в полввих услоги-ях можно регулировать'гыгэснпннем соответствусьих растений. Снижение содержания аборигенных эндофитов создает благоприятные условия для внесения селективных культур.

Апробация работы. Результаты исследовании были предсташони на координационном совещании "Роль микоризы в фосфорном питании растоннй" (Чернигов, 1935); республиканской конференции "Пути по-вазония эффективности факторов интенсификации сельскохозяйственного производств'* (Еильнюс,1966); международном симпозиуме "Interrelationships between atcroorgonlsaa and planta In noil " (Чехословакия,1957); координационном совещании "Роль микроорганизмов в трансформации фосфора почв и фосфорном питании растений" (Махарадзе, 1987). * '.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано три работы. . ' '- • '

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, ЕЫВОДОВ,' списка'литературы и приложения. Общий объем

работы.1 35 страниц, из которых текстовая часть, составляет 115 страниц, приложение II страниц. Диссертация иллюстрирована 31 таблицей и 21 микрофотографиями. Список литературы содержит 245 ! источников, из которых 66 отечественных и 179 зарубежных авторов. .

«даЯЙНИЕ Е®СНЫ :• • •

1. Обзор литературы.

В главе рассмотрены типы окто- и эидомикориз, морфология вези-кулярно-арбускулярнов мико;изы и экологичеохие аспекты еа развития. Приводятся критически проанализированные данные о влиянии В^М на мннеральноо питание растений, п также сведения о значении микоризы дли роста и развития раотений. Рассматривается.возможности практического использования ВА-микоризы в сельском хозяйстве,

2. Материалы и методы исследования.

Вегетационные и полевые опыты проводили из оубстратах." .

1. Стерильная смеоь пеока о дорцово-подзолиотой олабоокЛльту-' репной супеочаной почвой (3:1), Содерланло МВЭ мг/1СОг оуботра-та: Я Об81-0,0в; Р205 - Ь.Э; - 1,В... •> „V ;

2. Дерново-подзолистая легкосуглиниотая ореднеокудьтуренная почва опытного поля ЕНВ1СХМ. Содержание подвижных форм НРКв пахотной слое (0-30 см) мг/100г почвы:и-ЫЫ1- 0,435,' и-1го1- 0,675; Р2 0 5 - 14,37; К^0 - 2.14. /

3. Токсичная сульфидсодержадая темно-серая надугольная оупеоь (Подмосковный буроугольный бассейн, Тульская область). Содержание подвижных форм ЫРК мг/ЮОг грунта;. и-БЫ1- 1,93; н-мо,- нет; Pg0g - 1п,47; КО - 10,66; рН - 2,8; содержание-подвижного алюминия до 1Си-150 мг и железа до 600 мг, соединений;серы до 6,3*.

Грунт ^культивировали методами прямой химической мелиорации;

а) известкование о одновременным.внесением удобрений и запахи»*

вакисм на глубину 30-35 си (Моторшэ с созвт., 1982). При огон г!{ погипэется до 6,9-7,0; ПОДГЛУКЬЮ .Jopiiu алсминия и яелеза переходят в форму гидроокисей, ивт«м:сичнув для растении; труднорастворимые фос*эти пзреходят в доступные растопляй форш;

б) рекультивация карбонатным лоосоетдкич суглинком о одновременным внесением удобрений. Слся суглинка (20 см) запахивается из глуби чу 45 с». При этом рН поддается, до 5,9;ноб]:, -0, 5;KgO -4,7; Р205 - 52,5 иг на* 100 г породи (К'урьмцев, Зольников.), 1985).

Вегетационные опыты проходили в оосудах емкостью 1,5 кг субстрата. Субстрат угллкняли до 60$ полной глзгсемкости.В ъогетацион- . них опытах для создания разних уровней пи?ан:п' применяли;

1. Расггор Носе Crosse ,1953) -иг/л диотнд.годы: КНлКОл-гЭ.П; Са(Н2Р04)2 . Н20 - 4,'еЗ; KgS04."7H20 - 4,1; ICL - 1,5; Fe504 -следы. Еносиди по 35,7 мл на I кг субстрата раз,в два недоли.

2. Внесение при кэбнвке сосудов минеральных солея: ЕЯ.ио.' , .НеЕ2'ео4,КС1.Одна доза*-.0,1 г и, Р2о5,к2о но кг субстрата, •

В половых опытах для создания требуемого урогня минерального , питания перед посевом вносили аммиачную селитру! диодной суперфосфат, калий хлористый. Одна доза -'120 кг/га дойст.хамства. В опытах растения инокулировали эндомикорнзными грибами:

- эталонной английской культурой, получснноЯ от доктора ХеСнопа 4 (Ротамстедс'кая опытная станция) - Glomus иопзеав ( Т, т. ) |

', "- выделенными из дерново-подзолистых почв* ленинградской области

- Glomtt3.'gardemnnnil ц Cloaus species 7"; *• , ' . ">'*,.

_ Glomus хповоеае'шт» 5, изолирован из популяции'5; • '" ;'

- популяциями эндофитов, выделенными из рекультивированных различ-,. \~ ними способами делянок ГИЗР'(делянки'находились в землепользовании

-' 3 года); популяция'5 (рекультивация черноземом); популяция б- ' .

6 . .

(рекультивация суглинком); популяция 7 (рекультивация известкова- " ниои); популяция 8 (участок с естественным зарастанием). ,

Ннокудяционныа материал получали при вцраемвании микоризован-ного овса (сорт "Октябренок") в стерильном субстрате с применением раствора Мосс. Растения инокулирозали по методу Муромцева Г.С. , с ооавт.(1981). В опытах также применяли как инокулвм смесь ризо-сфорной почвы с корнями растения и спорами эндо*итов. Этот "почвенный инокулсм", еодеркаций популяции 5 и 8 с сопутствующей микрофлорой, отбирался непосредственно перед внесением с соотвэхет» вуссих рекультивированных делянок. В отличие от популяций 5 и 8, полученных на стерильном субстрате, они обозначены как 5а и 8а.

Численность спор в субстрате определяли методом влажного просеивания (3ольникова,1983). Б корнях растений считали частоту встречаемости микоризной инфекции -р % (Селиванов,1976). Содержание кис в почве и растениях определяли по стандартным агрохими- -ческим методикам (Замятина, 1*375; Пшзбург,1975; Важенин,1975; АскиназиД975). Мэтсматическуп обработку результатов проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов,1985) на ЭЕМ СМ 4-20. -Для количественного учета микроорганизмов использовали метод, разведений. АммониЛицируосне бактерии определяли высевом на мясо-пептонный агар (МПА); почвенные микромицеты - на сусло-агар (СА) * и среду Чапека; спорообразуюше бактерии - на МЕА ; СА (I : I )-после пастеризации почвенной суспензии при 80° 10 минут; актине— ': мицоты - на крахмало-аммиачныЯ агар (КАА) (Сэги» 1983).При идентификации Galactoayoes ер.использовали 4% СА о добавлением 0,5% дрожжевого экстракта. Для идентификации Glomus тоэвеае' шт.5 применяли реактив Мельцвра (Методы экспериментальной микологии, 1932),

с

3. Подбор растений,-отзывчивых на микогизацив, для получения инокуляпионного маториала.

В вегетационном опыте на стерильной почво-пссчаной смоси определяли частоту встречаемости микоризной инфекции (?) в корнях и .численность спор эндо*итов в субстрате при выраЕЛвэнии различных растений, В опито создали два уровня минерального питания: низкий, используя раствор Мосс, и высокий с дефицитом фосфора (ИЛр 5К1Л*

1 • • > Таблица I

Влияние растения-хозяина и уровня минерального питания на развитие эндомикорнзных грибов в корнях и спорообразование (вегетационный опыт 1984 года)

Питание

J Glcaus ! Clormo *;-*. i noaoeae (Y.v.)! gerderATinll "" i

JBT/ЮОГ j' JET/IOOr

!ПОЧЕЫ ! !почвы

Раствор ' Мосс

Райграс "Изорский" Суданская трава"К-4Л/В" Ячмень "Пиркка" - -Овес " Н-72"

Томаты "BIP-скороспелый"

22,6 53.9 25,0 48,9 74, 5

• 80 2648 , 962 2302 1466

15,9 154

10,9 323

15.3 39

34,7 452

37,1 412

25,2

62,9

54.8 47,2

89.9

13

3042 494103 447

2,0 28.1

ю,з

13,8 50,3

35

125 8 106 411

Райграс "Изорский" , , . Суданская трава "К-44/В" H1pOt5K1 Ячмень "Пиркка"

' - Овес " И-72" • ', л Томаты "ЕИР-скороспелый"

Степень развития в корнях и спорообразование были выше у С1овмя "mosseae (Y.v.),*4eM у Glomus gerdeaaanii . Намбольпэя насыценность корней андо<?итами была у томатов. Высокой отзавчивостьо на микори-„зацию Glomus mosseae при низкой уровне минерального питания отличались суданская трава и овес, а при более высоком - и ячмень.

/

На инокуляцию С1<даиз есгёсьшпШшН отзывчивы при низком уровне питания - оюс, пгд ИС0К081 - суданская трава. При повышении уровня питания нзблвдалось бодоо интенсивное развитие эндомнкоризы в корнях, однако спорообразование у ондо£итов почти во всех вариантах снизилось. Максимальное накопление спор у 01отиа позоеае при ниэксм уровне питания било в вариантах о суданской травой и овсом, а ув1агш еегёс-1агпШ- с овсом и томатами (табл.I). ' • ,

Лучзей восприимчивостью к двум гадом ЕАН-грибов обладал овес. Хорогие показатели такао у суданскон трава и томатов." Однако томаты, из-за длинного периода вегетации и нобольиой массы корней, удобнзй использогать для поддержания коллекции ОД'1-грибов. Больше ин1 опционных пропагул ондо£итов накапливалось при низком уровне питания, чем при внесении половинной дозы фосфора."

4. Влияние воздолываыя различных сельскохозяйственных культур на развитие аборигенных эндо-?лтов к эффективность вносимого 01огсиа поддеве (У.у.). , В мелкодоляночном опыте на дерново-подзолистой почве опытного поля ШЮМ выраьивали зерновые, бобовые и крестоцветное культу- ( ры до оозреванля, один вариант оставили под паром. Исходное коли-' чество спор аборигенных ЕАН-грибов 25-40 на 100 г почвц. Учет их численности в почве после уборки растений показал взаимосвязь между количеством спор и частотой встречаемости микоризной инфекции. в корнях. Возделывание зерновых культур,вики, и клевера увеличило количество спор до 100-220 ь 100 г почвы» Выращивание немикотрофных хультур и пребывание почвы под паром снизило их содержание до_ 3-П (табл.2). Максимальное количество спор накапливалось при воз-, дедывании овса, как и в вегетационном опыте (табл.1). Таким образом, с помощью раотениа-хозяев-моЕыо регулировать инфекционную

нагрузку аборигенных эндо*::тов, вызывая накопление или снижение пропагул ЕАМ-грибов. Известно, что для получения эффекта от инокуляции растений селекционными ондомикоризныкн грибами в поло желательно снизить инфекционную нагрузку аборигенных энд,о£итов.

Таблцца 2

Частота встречаемости микоризной инфекции (?) в корнях растения и численность спор эцдофитов в дерново-подзолистой почие (полевой опит 1984 года) ,

Растение ! , ' Сорт I ?% "/Г~"!Споры кт./ЮО

! I !г почвы

Ячмень Пиркка 87,8 160

Райграс • Изорский 78,0 ' 102

Овес Октябренок - 93.7 226

Вика ЕелоцоркоЕная 79,3 105

Лспин жолтый БыстрористусиЛ-4 0 II

Клевер красный Тулу некий 88,1 130

Рапс яровой ' K-*f575 Кубанский. ' . 0 9

Горчица белая ЫШ MK-I62 . З.б 3

Пар - - 5

В 1985 году выращивали вику на золоную массу. На половину каждой делянка внесли Gloana moaaeaeCY.v. вторую часть оставили как контроль. Инокуляция вики Glomus mosseae увеличила F в корнях растений на делянках с низкой насыщенностью инфекционными зачатками аборигенных эндофитов.

При учете урожая выявилась тенденция его понижения от инокуляции, исключение составил вариант по клеверу, Достоверное снкхенав урожая нз 16,5-31,4* было'по рапсу и люпину (табл.3).

Улучшение минерального питания ВИКИ при инокуляции наблюдалось на делянках по клеверу;'райграсу, овсу и пару,'но только по клеверу yF01KaE °"ьш н УроЁив контроля. На этих делянках вынос ИПЕ с' урожаем был выаа при инокуляции, чем в контроле, несмотря на снижение урожая. На делянках после возделывания кмунных к микоризе

растений Слвпин, горчица, рапс), где наиболее полно проявилось • , .', влияние' иктродуцированной микоризы,, наблюдалось угнетение, развития вики: при инокуляции снижался урожай и ухудпалось минеральное питаниеА Аналогичные данные били получены Powell- a.L.(I962)A

• V " , W,"; ». ":.•- : ••••' •/ - Таблица 3 •'¿'•".-•.-О

Влияние инокуляции Glomuo mosseae (X.v.) и растений--предпественников на урожай зеленой массы вики (сорт. ; Льговская) (полевой опыт 1935 года) '/'.а •,"; •! с,"' :'Jr.;

Предпествупиие • •! j « а S • • ! Урожай, абс.сух., •

• " культуры. ' : ! - "•" -•? • • ' :'•:• -'-.-• г/м2 • • • >' • >-.•

:• ,:. ! контроль!инокуляция ! контроль !инокуляция

Ячмень ; .93.9 .94,9 571,0 ".. : 5 2 7,1 •:-.:• •

Райграс 95.8, •:• 93,4 392.5 Л . •.•.•366.4-.V,

0Е6С •_- 94,6 : 92,9 V 500,1 -Х- "• •• -472.I-V: '

Еико-ОЕСяная смесь - 92,7 •; 95,2 : 274.0 V ' 262,5-' •

Клевер : 70,5.'•;. 96,9 '.<• 514.6. '. •• 551.6 :

Люпин : 54,4 81.4 787,7 5 40,1-!;

Рапс ','•- '• 6 5,0 .•..81.3'.- 635,7 .. 531, 5 V

Горчица 60,2 . 91,2 :' 539,6 .: .531,1 > •

Пар .'л'у-Я,,.-; 61,3 65.3 .•:'.*, 538,7-;'- Vi- 548,9 V

Ро,05

Инокуляция ньадаптированным к местным условиям Glomus mooseae (*•••) оказала отрицательное влияние на вику. Вегетационный пари-. од 1935 года характеризовался .неблагоприятными условиями: пониженными среднемесячными температурами и низкой солнечной инсоляцией, -что снизило уровень фотосинтеза растений. ВАМ-грибы используют • •/ углеводы растений,, и при ограниченном поступлении их происходит ; угнетение развития раотенай за счет конкуренции между симбионтами. .(растение-эндофит)* (Шрадер,19бЗ). Аборигенные эндофиты адаптированы к местным условиям, что и определило более сбалансированный симбиоз, а,"интродуцированный проявил паразитические свойства. .,:'"

В 1966 году на делянках вкраивали ОЕВС на зеленую массу. При посеве провели повторную инокуляцию Glomus aoaseao (y«v.).B почву внесли удобрения из расчета N120P84K120A fipo 7K1 '*

3 стадии гыхода в трубку уровень развития интродуцнрованиого зндо-fnxa в корнях овса бил "гыао, чем аборигенных', затем разница ниве:а1роЕэлась. Это свидетельствует о прзимусоственном развитии Oloauo noaseae на ранних стадиях роста растений (табл.'»).

- * Таблица 4

Влияние инокуляции Clomus mosoeae (Т.т.) и растоний--предпественников на урожай зеленой массы овса (сорт Стриж) (полевой опыт 1986 года)

Предпествуясио ' культуры

стадия выхода 'стадия молочно-

Урожай,абс.сух., r/vir

1984 ! год !

Ячмень

Райграс

Овес

Вико-овся ная смесь

Клевер

Люпин

"Рапс

" Горчица

Пар

1985 год

! в трубку ! копт- !иноку-! роль !ляция

!восковой спелл !

!

контроль

.'иноку-.'ляция

!

копт- !ииоку-роль !ляция

-20,5 ,39,2 .41,9

35.7 35,9 39.0 34,9'

32.8 \ 35,8

.49.1

54,8 47,2

43,4 42,8

45.1 39,4 50,6

41.2

76.6 78,5 67,5

69,9 6 5,7 73,0 67,8

81.7

72.8

76,5 • 60,5" 80,5

84,4 69,8 72,2 89,8 90;2 78,7.

НСР0,05

573,0 528,5 ' 547,0

575,5 678,0 630,0 662,0 635,5 655,5

609.5 552.0 951.0

513,5 757.5 622.0 720.0 644.0 637,0 ,31.5

.В 1966 году инокуляция.Glomus аозаеаене оказала отрицательного воздействия на развитие овса,"что можно объяснить более теплим солнечный летом и внесением удобрений. Влияние растенкй-продгест-Ванников сказалось и на'второй год. Прибавки урожая овса при инокуляции были по panGy,ячмени и клеверу4 на'6,2-И,7&снихенио ва '

*

я

ю

• ••:•• : 1 2 ; ;'-:-';'л;-''-л:-л- : Я ; Я ; ; - Л •'••,'•:•

10,8? - по ЕИКО-ОВ'СЯНОЙ смеси (табл.ЧУ. Разницы в азотном питании. \ инокулированного'и Неинокулироранного ОЕСЗ не наблюдалось. Содер- :. жание Pgл5 л растениях при инокуляции увеличивалось на 5-15&.Лишь по люпину-и .рапсу содоркание PgOj при инокуляции лменьиилось на, . 5-10$. Инокуляция овса повысила содержание KgO на 13-185& в вариантах поЛрайграсу и рапсу4 По раису более, чем на 20? увеличились -вынос азота и'калия с урожаем при инокуляции, по райграсу — фосфо- .: ра и калия, а по ячмени и,клеверу - только фосфора. - ' :

Наиболее;эффективно влияние инокуляции СЫаиа поазоае проявилось в вариантах по клеверу и рапсу. По имунным кЕАМ-грибом люпину, горчице и по пару, 'СНИЗИЕВИМ количество инфекционных пропагул в 188^г.,на второй год разницы между инокулировонными и неинокулиро-: ванными растениями не было» Полученные результаты подтверждают,'','.'•'."/. что для'создания эффективного симбиоза растений с эндофитами.иеоб-ходим подбор эффективного эндомикоризбобраэувкего гриба для опре-' деленного вида растений в опрэделенных: почвенно-климатическ.1Х ус- . ловиях.ПредЕесТЕвнники.имуНные к ВАМ-грибам,способствуют лучаей . приживаемости интродуцированного эндофита, . ;. -уУ' - ;; ;•

5. Влияние эндофитов на продуктивность сельскохозяйственных:: культур, выраьиваемых на токсичном рекультивируемом : .грунте Подмосковного буроугольиого бассейна.

. При открытой добыче бурдго угля в Подмосковном бассейне на по- ;' верхнооть выносятся сульфидсодержакие породы.- В результате их •. ;• окисления возникает, фитотоксичный комплекс. Восстановление плодородия нарушенных территорий длится 8-10 лет при.этом;необходимо .,> внесение высоких доз удобрения,, особенно азотных (Моторина с ооавт., 1986). Инокуляция эндофитами могла бы помочь растениям переносить стрессовые условия. На рекультивированных землях вследствие низко-<,

го содержания или отсутстЕияайоригенных ондофитов создаются благоприятные условия для внесения эффективных БАМ-грибов (Gould, biberta ,1981; Rives et al« ,1981; Warner ,1982). Наиболее доступный И доиевый способ рекультивации (2200 руб/га)- прямая химическая мелиорация, Одн-ло при зтем в грунте накапливаются сульфаты, что ограничивает его использование: выращиЕают злакоЕЫо ь бобоЕыа на зеленую массу (Новикова,Савич, 1980). ; Л "В вегетационном;опыте изучалось влияние разных ондофитов на развитие овса на известкованной токсичной сульфидоодормэсей супеси о Кимовского углеразреза. Результаты показали отсутствие або-' ригенных андофитов. Glomus иоваеае (Y.v.) в атих условиях не вступил в симбиоз с овсом. Наибольшего развития в корнях овса достигли популяции 5 и б при NjP0gKj .При полной дозо фосфора распространение ондофитов в корнях значительно сократилось, а С1оз-.из gerdemaimllHe вступил в симбиоз с овеем (табл.5).

•; -.'•'.'• С L,v,v • •: •'.•;•'•"'••', .- Таблица 5

Влияние зндомикоризных грибов на урожай зеленой массы овса л (сорт "Октябренок") при двух уровнях минерального питания на рекультивированном грунте (веготациошшй опит I9G4 года)

:•:-> ::Эн?оф"ТЫ . . . /л! у.% , • р » ,!уро«ай, ! ; !урс*эй.

к1:1'1-;, /•'-.?.- ' • \ * !абс.сух., ! » "" !абс.сух

■ ! "л !г/сосуд V •*." !г/сосуд

Контроль (без инокуляции) 0 7,32 0 11,14

Glomus шозаеае (Y.v.) О 6 20 О II 05

Olomue gerdemannil 13,6 6,39 ., О 10,68

Glomus sp. 7 55,8 б',05' 23,6 9,23

Популяция 5 71,1 7,66 V/.0 11,92

Популяция б 72,7 5,93 36,8 3,76

Популяция 7 . ,.59,5 '; 6,93 v 38,4. 10,33

Популяция 8 5ч,б ' 7,65 • 13,0 10,95

НСР 0.05 ' . ' 0,55

Только инокуляция популяцией 5 дала достоверное повысениа урожая нз 7.4$ прл ИЛоЛЛи на 1% при' л л Кл , з остальных вариантах инфицирование овса эндофитами вызвало снижение урожая (табл.5),

м При 1»1Р0 ^ инокуляция всеми эндоЛитами,Л кроме в1опш поо8еае -(У.у.1,повышала содержание азота в зеленой массо на 25,1-115]б%,' фосфора'- на 17,8-115,8Л. Еынос азота увеличился на 10,1-74,6#,' фосфора - от 2,8 до 74,8#. При" и^к^тот аффект не набладался. Улучшение калиРного питания также било лиаь при неполной дозе -фосфора. Инокуляция всеми эндофитами, креме популяций 5 и 7, увеличивало содержание КО от 7,4 до 11,1,?. Вынос й>0 с урожаем был

* выае только "при" инокуляции популяциями 5 и ЭЛна 8,2-12,4?.

В'этом опыте наиболее эффективными были аборигенные популяции '5и 8Л 0предолв1ше популяции 5 показало,4что она представлена од- , ним влдом - 01ошш'шоазеаепт.5. -

* В 1985 году в вегетационном опыте на том жо грунте изучалось влияние разных доз минеральных удобрений на эффективность 'симбиоза ондофитов с викой и ОЕСОМ. Растения в контрояях были немикотрофны, при инокуляции эндомикориза образовалась ЕО всех вариантах опыта./ У ЕИКИ наибольшая насыщенность корней ВАМ-грибами была,в варианте, без удобрения (Р = 20,9-82,?). При увеличении дозы удобрений«раса- • Л рострононие ондофитов в корнях снижалось, достигнув минимума. (6-1818) при ч1л11 лглглг* л корнях овса максимальное развитие

ВАМ-грибов было при ы;Р0 Л(5 2 - 6 51); а при ГГ2Р.^ лКл!ч нлхи, -; значения Р были* наименьшими"- 12-23Я. - > ' - . * Л

- '"Учет урожая гика и. овса'показал необходимость внесения удобре-кий (табл.б). Однако, у вики не во всех вариантах увеличение дозы •

* удобрений привело к увеличению урожая. ИнокуляцияЛвики эндофитамил при дефиците фосфора'почти во всех'вариантах долалдостоверную при-' бавку.урожая на 9,9-44, 2?.1При полной дозе'фосфора такого эффекта;"

не было. У овса урожай"повышался с увеличением уровня минерального питания, но достоверная прибавка урожая на 12,2-17,7& от ино- ' куляции гсемн эндофигами была только при Я.Р.К. (габл.б).

• \--;\:-:":\';^;;Ч,Т;. •-/,'.-;".. _""•'•." . "'•' '..••_ Таблица б

; Влияние эндомикоризных грчбов на урожай (або.сух.) зеленой массы вики и овса при иэсти уроьнях минерального питания на рокультиЕировзьном грунте, г/сосуд (вегетационный опнт 1985г.)

';':.>Эвдофатн ,:-.' /о' •;;. •'/,,: 'v-'1

! удоб- ИгЛР' .реиий''!.-•'. •".

К,! !

И1лЧигр1кг!Н2?1.5кг' BgiyCj,

Контроль\ 0,86 -'-\;"B и 1,59 к а 2,24 . 1.7Г 1,75 2,28

Glomus товаеаешт,5 0,91 .2,10 2,27 1.96 2,53 2,45

Популяция" 5в 1,14. 2.03 2,33 1,68 ' • 1,99 1,80

;Популяция • 8 0,90 2.14 1.87 ;,74 2.12 1.82

Glomus gerdeoamill 0,92 2,10 2,42 2,01 ' 2.QQ 2.22

Ч05

0,17

0 в е е

Контроль 1 52 4.79 4,68 : 5,44 5,64 6,82

Glomus тоавеаешт. 5 .1 .40 5.10 5.51 5,74 6.48 6,45

Популяция 5з .1 ,47 "4,70 5.36 5,57 ' 5,04 6.59

Популяция 8 ' 2 01 4,63 5,25 5,6 5 5,93 7,19

Й1 ? о . о 5 ;.; < • ; ;• ;• 0,27

V При инокуляции улучшалось минеральное питание растений. Так, аг.товввав шт.5 повыпал содержание азота в.зеленой массе вики на 13,5-Э5,'7# во всех вариантах с внесением удобрений,'а Р205 на П,4-30,7# - при дефиците фосфора; содержание К?0 увеличивалось от икокуляциа всеми эндофитами на 7,3-18,9# при&«?«!'. и НЛКЛ У овса микоризация больше способствовала усилении фосфорного питания.' Увеличение содержания PgOЛ при инокуляции всеми ондофитами было "в вариантах: без удобрений (59,8-150Л), HgPAXл (12-18,8#). №РЛ с1Е]л9,8-П,9*); О1ошие иоовваевт. 5 достоверно увеличивал

л-

к

содержание Р20 5 в овод во всех вариантах опита.

В 1985 году был проведен мелкоделяночныд'половой опыт на из-весткованном1 токсичном грунте Кимовского углеразреза. В грунте • отсутствовали инфекционные зачатки эндофитов:'Ечка и овес в контролях были немикотр&£:ш.,Эндо$иты в корнях растений лучше развивались при lI1p0<7Ki» Внесение полной дозы фосфора ограничивало их развитие, а популяция 8а не вступила в симбиоз с овсом. „ '

Зндофиты в полевом опыте оказалиъболев значительное влияние на урожай, чем в вегетационных, Три'эндофита дали прибавку зеленой / массы овса на 135, 5-162,12 при II-JPAK.,'," «3 Glomus gerdemannii и популяция 5а на 165-78,2/? при N-JA-Ja .Gl.jsosseae ( Y.v. ) и ' Gl.gerdemannii увеличили урожай зеленой массы вики нз 68,7-64,3? Ы1Р0,7К1* Внесение полной дозы фосфора снизило урожай ЕИКИ В контроле и при инокуляции, что, по-видимому, связано с особенностями ее развития в токсичном грунте (табл.7),

. - .- -Таблица 7

Влияние инокуляции ондомикоризными грибами на урожай * •. * (обе.сух.) зеленой массы вики и овса на рекультивирован-, ном грунте при двух уровнях минерального литания, r/vfi (полегой опыт 1985 года) ' ".". 'с .

Эндофиты

I В и к а

0 в е

'1Р0.7К1

*Wl'Vo.7K1 » Р j

Контроль

Glomus тозэеае (Y.v.) глотпз e*>'r<'*w'nnI1, Популяция 5а / i . Популяция 8а

34,2 57,7 95,2 40,2

- 19,4 31.2 ' 31.9 -i '48,3 * 36,1

51,5 : 128,0 -135,1 ' 121,1 .'.,.38,8

•\ 80,4 • 108.6 212,9 143,2

„ио.э

НСР0 05

16,8 Г

48.8./

с

*

32 0 »

\

\

/\

Инокуляция вики оказала г.-ияииа, в основном, на азотноо плта-ние. При ЗлРф 7К1ЕСО зндофитн повлекли содержание азота в зелеиол масса на 16,3-24*. При 1111*±К1 глокэттии только аборигсшно популяции (22.4-48,5*). У овса такг.е при lЛPg /.Xл все ондолати увеличили содсржани аэото на 30,1-63.2;?, а ир1И1?1К1- только С1ошхш gerdeaaaaii и "нопуляц::я 5а (29,9-39,4)0. Содерха'шз PgOc увеличивалось пр^ илр лХло ? инокуляции популяциями 5а, 8а на '48,7 и 53/?, a при ИЛРЛ8Л- О1ог8ие coaoeao (У.у.) и популяция)»! 5а, 8а -. на 28,4 и 45,8#. "Калийное пиганме улучаилось нозначитильно, В 1966 году аналогичный опит бил провздсн на участке Уса невского углеразреза; рекультигированном суглинком. За три года эем-лепользования на участке восстановилась аборигенная популяция эн-дофитов, ? как в контроле, так и при инокуляция, у вата была в пределах 54,3-84?, у овса - 47,б-72,6#. Тем не менее, дояолнитель-ная инокуляция оказала положительное влияние на развитие вики и овоа (табл.8).

I*

Тиблица 8

Влияние инокуляции эидомнкоризшаш грибами на уроааД 4 (абс.сух.) зелейоа кассы ЕИКО-ОЕСЯНОП смеси при трех

уровнях минерального питания, г/м2 (рекультивация ' суглинком, полевой опыт 1966 года)

Эндо$игы

! Без

I

.'удобрении! Г1Г0,7К1 *.. U1P1K1

Контроль (без инокуляции) • .' 112,6 188,7 , I59.I

Qlomua аоавзеаа (l. v, .) . . 138,8 240,2 . 246,8

Glomus gerdemannH < ' - ' 130,2 226,1 238,5

Glomus mosseue -.' шг. 5 -. 130,2 ' 215,0 * 212,3

Популяция 5а 126.2 ' 230,4 189.7

НСРЛ 05 ' '*' '' ~ T ~ 2В70

Увеличение урожая вихоЛ-овсяной омеси было во всех ьарионгах

<

k

с инокуляцией при П Л л и Н-,?-,л 13,9-51,1?; без удооренил наблюдалась лиаь тенденция к повышению урокая при инокуляции.Как " и в предыдущем опыте с викой, урожая в контроле при И1?ПК1был ни-же,чем при H i P 0 J 7 K t .При инокуляции урожай в варианте и л 0 -К., был на уровне урожая при полной дозе фосфора (табл.б).

ПоЕасенив содержания азота в золеной массе растений било в вариантах: без удобрений - при инокуляции Gloaua nosseae (У.г.) и Gl.nosooae ст.5 (7,2. и 10#), при IAPQ -К.,- также и популяцией 5а (17,7; 15,3; 26,6/0, при HJ?.JKJ- Gloeus поззеаешт.5 и популяцией 5а (12,1 и 8,6$). ПоЕапение содержания P005 наблюдалось во всех вариантах с инокуляцией при ЯЛ?0 ЛК., (6,3-17,2$), при П1Р1К1- тремя эндолитами (6-15?); КоО » лишь от инокуляции Ol.gerdeaaraiii u Gl.aos3oae (Y.v.)npn всех уровнях питания (10,7-26,4#)..

Таким образом, и при рекультивации.суглинком, несмотря на наличие аборигенных эндофитов, инокуляция эффективными БАМ-грибами увеличивала урожай и улучсала минеральное питание вики и овса.

6. Микробиологические исследования рекультивированных грунтов. Исследования показали высокую токсичность темно-серой надуголь-ной сульфидсодержаией супеси Тульского горизонта Нижнего карбона не только для растений, но и для микроорганизмов. ,

В токсичном грунте Кимовского углеразреза отсутствовали актино-мицеты, бациллярные формы микроорганизмов и бактерии, использую- . щие минорзльные формы азота. Численность бактерий, усваивающих '. органический азот, и микроскопических грибов была очень мала. В большом количестве выделялся лишь один специфический вид гриба -в виде мелких медленно растущих остроконечных колоний* темно-зеле- • ного цвета (табл.9)."Родовой диагноз отого гриба по Barron G.I. t (1968) показал его принадлежность к p. Galactomyces. '.. Л " -\ -•*

. - • Таблица 9

Численность микроорганизмов лри рекультивации токсичного 'грунта Кимовского углеразреза различными способаии (ы?/1г почва)

• !Бактерии .усвэивз- !Бацил- !Актино- I Грибы

Субстрат !СЬЛ8 азо г !л«рныо [мицеты

!органи- !миие- !формы ]

ческий !ральныи ; 1

Токсичная супось » .. о • 0 0 26+27-10'

Рекультивация < - ва1ао1о=!усса ер.

известкованием 46.102" 0 11-1 О2 0 18 -Ю*

Рекультивация

нанесением чернозема 67-Ю5 74-10* 29-ю* 75*10* 196 *Ю* ",'

Ненарушенный

чернозем 129«105 173-10* чб*ю* ' 125*10* 23*10*

Известкование и внесен;:о удоброш'.Я снижало токсичность над-угольной супеси. Спределение микроорганизмои поело снятия полового опыта показало увеличение их количества. Появились бациллы,но не было актиномицетов и бактерий, усваивающих минеральный азот (табл.9). ' ,.

В опытах как инокулвм использовали смесь почгы с корнями с поля, рекультивированного черноземом. Чернозем наносился непосред-ственнона токсичный грунтбез экранирования суглинком. Этот метод рекультивации - один из первых, потом от него отказались,так как токсичный грунт оказал на чернозем отрицательное влияние. .В черноземе произошло повышение кислотности (рН 2,3), увеличились количество подвижного алюминия до 100 мг и обменная кислотность до 20 мг-экв в 100 г чернозема. В результате сложивпихся стрессо-* вых условии произошли изменения в микробном ценозе. Сравнение

состава ого с микробиоценозсм нензруяенного чорноземз показало * ciniioinjG количества актиномицотов, бактерий и увеличение численности грибов (табл.9).Длительное развитие микробиоцоноза в почва на фоне высокого -содержания тяжелых металлов и елльнокислой среди приводит :с фертрокпшо микробных комплексов, устойчивых к даннкм " условиям и активно участгукадх в превращениях химических элементов.

Изучение спор онао*-цтов, выделенных с донного поля, показало,1 './ что в этих услогнях сохранилась лиль одна их форма - желтые ваку-олиэироЕаш'це (популя'Лкя 5). По морфология давний гриб можно 'отнести к роду Gloeua виду liooseac ( Gerdcnarm, Trappe ,I97't; Troppe 1932). Так;г.и сбразем, даже поело рекультивации* поименное содержанке ряда химнчзских элементов в окультуроннем слое приводит к обеднение ГПДОЕОГО состава микроорганизмов, * формировчнию специфи-1' ческих форм, приспособленных к осуществлению в экстремальных ус-" логиях. Вьщеленный нами С1.Еозтеааыт.5, по-видимому, адаптировал- • ск к стрессовым услоглям жизнеобитания. Инокуляция км сельскохо- ,

' - • - > " V

зяяствонных культур в опытах на рекультивированных грунтах спо-собствоЕала Еиживакия растений в этих условиях.

• "'v В'Ы' ВОД Н", .. ' -"

1, Показана возможность практического применения эндомико-, . * ризных грибов"для улучаения развития растений (вики,овса) л повы- > тения их продуктивности при биологической'рекультивации техноген-_

-них территорий Подмосковного буроугольного бассейна.' ' , ' v* *

2. Установлена* высокая токсичность темно-серой надугольной *•,! супеси Тульского горизонта нижнего Картона не только для растений» но и для микроорганизмов. В грунте отсутствовали ахтиномицеты, ' *-бациллы и бактерии,,-использующие минеральные формы азота.» В ооль-Л сих количествах (27'103 на I г грунта), выделялся лишь- один вид Л , микроорганизмов - гриб Gftlactooyces ар» .'"'«"

3, При рекультивации грунта известкованием, в первую очередь, развиваются мккрошщеты. Непосредственно после рекультивации групп не содержит инфекционных зачатков ВАМ-грибов,что создает благоприятные уоловия для внчеения эффективных культур ондофитов. Даше поолв рекультивации нанесенная чернозема и б-летнего землепользования токсичность грунта продолжает сказываться на микрофлоре чернозема. Численность грибов увеличивается, бактерия умоньшаетоя, обедняется и видовой состав по сравнению о ненарушенным черноземом, Изучение аборигенной популяции ВАМ-грибов показало, что сохранился лишь один вид Ctlomua moaaeae шт.5.

4, Инокуляция вики и овса различными ВАМ-грибами в опытах на грунте, рекультивированном известкованием, увеличила продуктивность растении и выноо йРК с зеленой массой. Наиболее ярко положительный эффект микориэации проявлялся при соотношении MJPSK-I*0,71

. JI. Урожай микоризованных вики и овса в полевых условиях при н 120л84л120 s 1»5-л раза превышал урожай немикоризованных раоте-ний пра Hi2oPi20KI20* Таким образом,микоризация вики и овса БАМ-грибами позволяет снизить нормы внесения фосфорных удобрений,

5, При применении ондофитов на грунте, рекультивированном суглинком, были получены положительные результаты, несмотря на наличие аборигенных ондофитов» Инфицирование вико-овсянои снеси

в полевых условиях усилило минеральное питание растений и повысило урожаи на 13,9~5L,l%, Наиболее эффективно влияние г>ндо|ито}> было при S12 о F 8Л K i 2 о.

6, Применение аборигенного эндофита (Яомия moaaeae BIT,5, адаптированного к условиям оульфатиого засоления, в полевых л вегетационных опытах на рекультивированных грунтах дало более стабильные положительные результаты по биологической продуктивное™ • растений, чем интродуцированчых ЬАМ-грибов#

22 -

н 7. Разработано применение в половых условиях в качество иноку л«нш смпси микоризооодержащих корней с ризосферной почвой, со-доржищой еотостгеннув П о пуля пи n Olomue шоааеавшг.5и отобранной о поля, рокультивированного черноземом. Этот прием позволяет изба- < гитьои от трудоомкой процедуры получения инокуляиионного, материала.

В.Определены условия для получения качественного инокуляцион- и него маторипя»! ГЛН-грябов на почво-песчаном(3:1) субстроте:установ-лоно нпнболоп подходящее растение для нараьивания инокулюма при ши--' роком ннборо эцдо{;итос-овос;показоно преимущество низкого уровня питания для нпконлонил спор.При-работе с одним эндофитсм лучшо про--водить и иди г илу о л ышя подбор растония-хозяинзлтак как интенсивность микориэообраэохшгая зависит'от вида эндо£ита и растения-хозяина.

•' - 9. В полевок опыта на дерново-подзолистой почве Ленинград-_ окой области изучено влияние рэзличчых сельскохозяйственных куль- ) -тур яа разситио ВАМ-грибов. Еозделчвание растениК, имуннихк он-до;итзм,(горчица, люпин," рапс) и яаровзнио почш снижало содержа- -"• то спор" аборигоннах грибов до минимума'(3-Й в 100г почвы). Возделывание зорногых культур и клевера способствовало накоплению ' "г .спор до 100-220, Снижение инфекционной нагрузки аборигенных,БАМ- > грибов обеспечило преимущественное развитие в хорнях вики к овса< ". интродуцированного эндо£ита. _ • ". t

10. Э£*ективность симбиоза растений о ВДМ-грибами зависит от подбора интродуцированного зндо*ита, конкретных почвенно-климати- - ,-ческих условий, внесения удобрений. В условиях холодного лета* 1905г. без внесения удобрений инокуляция Glomus iaosaeae (Y.v.) снизила урожзи ~вякн на 16,5-31,4Я по. рапсу. и~ люпину .В 1986г. с более благоприятным вегетационным периодом на фоне внесения -,- • i SI20P8'l%20 УР°*ай овса ™VK инокуляции повышался на б,2- 13л72./'. улучшалось и минеральное питание. > ; _/.,",, ,. - .

2 3

Список работ, опубликованиях по теме диссертации:

1. Гусева Е.Г. Подбор растении, отзывчивых на микоризацив, для получения иноку ляционного материала //Бюллетень ВШИСХМ. -Ленинград, 1966. -С.24-26.

2. Зольиикова Н.В., Гусева Е.Г. Влияние ондомикориэных грибов на продуктивность и минеральное питание овса на рекультивированном грунте // Тезисы докладов республиканской конференции "Пути повышения эффективности факторов интенсификации оолъокохо-зяЯственного прсизводстЕа". -Еильнюо, 1986. -G.I28-I30.

3. liuromtaev G.S., Zolnikora N.Y. , Uarehunova O.If., Gueeva E.G., УакоЪ! L.U. Vesioular-arbusoular myoorhlsa of orop plantn in the USSR. - Interrelationships between microorganisms and plant* In eoll» International elmpoelum, Abatractn, 19Q7, "p.39.

Объем 1 '/г п. л. Заказ 20 (ДСП). Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44