Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

НЕСИМБИОТИЧЕСКАЯ ФИКСАЦИЯ АЗОТА В ПОЧВАХ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "НЕСИМБИОТИЧЕСКАЯ ФИКСАЦИЯ АЗОТА В ПОЧВАХ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ"



йадемяя наук СССР Институт микробиологии 1

На враках рукописи

ВАВИЛАЛА Радж ара мам охая Рао

НЕСИМБИОТИЧЕСКАЯ ФИКСАЦИЯ АЗОТА В ПОЧВАХ РИСОВЫХ ПОЛЕЙ

(Микробиологии 03.00.07) Диссертация написана на английском 'языке

Автореферат диссертацнн-иа соискание ученой степени кандидата биологически* наук

Москва 1 073

АКАДЕМИЯ Н А 7 К С С С Р ЩСШГУТ НМТОБИОЛаПШ

На правах рукописи

ВАВИЛАЛА Раджарамаможая Рао

Несиыбиотичеокая фиксация аэота в почвах рясошх полей. (Микробиология 0Э.00.07) Диссертация написана не английском языке

Автореферат

диссертации на соискание ученой отепени

кандидата биологических наук

Москва 1973

работа выполнена в Институте Микробиологии АН СССР. Научны* руководитель - член-корреспондент АН СССР профессор Е.Н.Шшуояш.

Офшшммне ошкшеазв:

Ч доктор биологических наук

■ : ■ ■ В.Т.&шев,: ■ ..■■■"■'. кандидат внелогических наук И.С.Всотров,

Диссертация направлена на отзыв на кафедру биологии почв факультета Почвоведения »ооновского государственного университета ич. И.В.Ломонооова, , Автореферат разослан "у?" УУ^^УУАУЛ^ПЛ г.

Завита диссертации состоятся ¿^¿^У

в 12 часов 30 минут на заседании Ученого совета Института «кробиологяи АН СССР, Москва - В-Э12, Профосе вная 7, корпус 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институт микробиологии АН СССР.

гтШ. СЩРЕТАРЬ ИЕКШТУТА

. ШКРОШОЛСГШ АН СССР ст.н.с. ,к.б,н.

Л.Оснии,« <М /Л.К.ОСНИЩАЯ/

■ Проблема поддержания плодородия почвы рисовых полей в повышения уроиайнооти риса привлекает пристальное внимание учекнхразнш: стран мира, .поскольку рио является основный продуктом питания значательной часта населения земного шара. В литературе имеются многочисленные данные по шраадвакив риоа и по использовании для него удобрений, В частности мокко заключать, что в Качества органического удобрения дня риса о ; успехом может бить использована солома, нередко сжигаемая в хозяйстве.

Данный вопрос .в настоящее время оОсуждается все шире и ядре. Как показал ряд исследований, внесение в почву рисовой соломы стимулирует активность различных групп микроорганизмов в затопленное .почве, что связывается о повышение» ее плодоро-, дия (Востров, 1967, 1969, 1970; Долгих, 1970; Мшпуспш о соавт., 1970; Мшцустин, 1971).

Сизой-из причин повышения урожай риса при внесении соло- ^ ш может являться улучшение азотного питания риса в результате интенсификации деятельности свобаднсиивуших аэотфиксаторов. Возможно также, что продукты распада целлюлозы способ-., ствуют переведу в доступную растениям форму соединений фосфора и других,элементов. Внесение в почву солом» улучшает физические свойства почвн ит.д.

Имеющиеся данные показывает, что солома как удобрение положительно действует даже при .'внесении в почву достаточно высоких доэ минеральных удобрений, что говорит о многогранном влиянии соломц на почву и происходящие в вей продесоы,,

Вместе о тем микробиологические процессы в почвах« занятых посевами риса, изучены недостаточно, Вце менее выяснены их изменения под влиянием внесения соломистых удобрений. Особый интерес в втем отношении имеет цикл превращений соединений азота« особенно шясневие протекания процесса фиксации -молекулярного азота, усиливающегося при внесении в почву органических соединений.. .

За последние годы появились сообщения, в которых с по-моош чувствительных методов (использования и аиетвлено-

вого мотода) доказывавтся высшая потенциальная _спосоСностЬ /1-к иеоиыбиотичеокой аеотфвдсапдагпочш.в расовых полях, "Первые Я . работ выполненные■; в: этом направденЕИ, [ принадлежат ЦакРаз1 в ' ^ Кастро (Масаае, .Садисо. ; , 1967), Позднее быт опуйлнкова-'-ни исследования других ученых (Уоямаа; шса^м , 1970, ■ 1971, 1973; Калининская с ооавт, , 1973; Бошмгвчев в* »1 , 1973).' - . • ' ' ■''■■■■' '

V- ...Г >

¡'■■¿мЛ', 4

■ Активность аэот^иксаши в затопленных почвах зависит :•■<'-:■;. . главным.ойраэок'о? наличия доступных источников углерода.: Это / , повяаяяет; думать, Что шесение риоовой с олош в почву моав IX ■::. цриъёохи к.; значительному обогащению почвы азотом, - Оцновремен- -.цооняяавтсяв достаточной мере 'высокие затрата на уборку о' ■ цолей.оолош,;

учитывая вытеизло*енное,ш поставшщперед собой следую-' щие аадачаг • :.' - , }

?1,;Выяслить здпяние рисовой сололи как органического ;'• . " удобреняя на ур°*ай;Раоа и ва микрофлору рисовых почв в воле-.■;■.' . шх и вегетасяонных условиях, . • 'X'/ -г:-..'"'■У'/

2, Изучить динамику микрофлоры, и особенно численностьг разных групп ововодножввущих азотфнксаторов (азотобактера, факультативы о-симбиотрофных азотфиксаторов, анаэробных аэот- > фиксаторов) в затопленных почвах в .течение; вегетационного', -' -периода. -"У" У--г- '. ■■ ." ' ■' ■■■.."■

-3* Исследовать с помощью кзотолного и ацетиленового мето^ дов актлвдооти аэотфиксацпл в почвах рисовых полей и выяснить влияние на .'»тот процесс ваеоеявя в почгу солош,~ минеральных ' соединений азота, а также ряда сопутствующих факторов. Л;-.*-/

Изучить при помощи ацетиленового метода азогфиясиру»-. • иую спооойаооть ряда микроорганизмов, виде ленных иэ оочш ре-,' . .'!

совых полей. * ..'■;■■'■■"■'"' /■>■■;■1 ¡- у ■, '.■■:■■■'.■ ■■■^/^■'■■' ^У-'-'^г';.

: ; 5. Ыяснить о помощи» изотопного метода использование ; . ' ■ рас тениями риса фиксированного микробами азота я его аслюче-ние в отдельные фракции органического вещества почвы.' : . - : - 'Д.

г:-

рб^екш д метода исследования. ;. \ j j

Бвгетаииошше й полевые исследования .(bum проведены па ; . опытных полях Кубанской расовой опытней ставши (Краснодаре-. ; квй край) в период 1971*-1972 it. на тегритории влитно-сеыено-; водческого хозяйства "Красное". Тип почш - чарноземсвидная, '. по механическому составу - тяжелый суглинок. Ссдердание гумуса колеблется от 2,3 до4,3£, а азота от 0,2 до 0,27^, Раст- j воримаго фосфора С P20s) имеется :-!от 0,45 до 0,60 мг/кг лоч-|

Вегеташоняыв опыты были проведена в Москве в оранжерее. | . Опыт закладывались в сосудах, емкоотыо в S кг воздушо-оухой | почш. Рисовая солома после измельчения, ее на чаешш длиной 0,5-1,0 см. вносилась на разнуп глубину. Сол ома давалаоь в количеотве - 16 и 32 г/сосуд, что ооответотвовало 5 ели 10 * солош на га. Она юосилась в почвуэа меояц ДО посева риса. Повториооть вариантов 3-6 кратная. Азотное удобрение вяосидоо4 в воде сульфата аммония вксдагчестве.соответотвующем 100 ttr j агота/га. Минеральным азотом почва удобрялась г два срока в' равных количествах. Поршй pas растения получали азотное уд067 pensé в начале вегеташи, второй раз - в июле месяце* |

Все варианты полевого опыта на поле Кубанской рисовой | опытней станции располагались в одном чеки площэдыо 2 га. ! Осенняя отвальная вспашка как ошлянх^так к кон трал ышх деля— I нее была произведена на глубину 10-20 см; сульфат адаояия | вносился вв расчета 130, 150, 160 кг азота/га. Седому риса 1 (50 ц/га) вносили в октябре в поверхностный слой почвы s заделывали тяжелгамдвсковыми бортами. Повторное ть вариантов былаЦ~х кратной. Есеошта закладывалось с одним сортом риса - Краснодарский - 424, Посев риса гроводился в первой полова- | не мая. ' ■ ■.."

Дм отбора проб почвы, предназначенных для анализов; ис- ; пользовался почвенный бур,спешалшо изготовлений для втой дели. . . ■ i.. ' ■ ■

На протяжении вегетация ряса во всех варианта* ошта про-' водили научение состояния ряда* групп микроорганизмов. ,Бактерии и актин омице ты учитывались на агараэованной крахмален аммиачной среде(КАЛ) ,; бактерии -амионификаторы- аа мяеопептонном агаре (МИЛ), грибы -на подкисленном сусло-агаре,- аэробные цел-лшоэоразргшазощие микроорганаэш учЕтывалиоь на агаризоаанной среде Гетчидоояа, в которой ИаНО^ заменен на • (ин^г®^0^ ■ ' Анаэробные; целдюлозоразрутавдие микроорганизмы учитывали методом титра на хидксй среде Гетчинсона о добавлением 30-50 мг/ целлюлозы вкавдув пробирку, Инкубацию проводили в анаэроотате 'в атмосфере азота, '■■ , Наличие,веотобактера определялось на агариэованной среде Федорова (1Э57)Г факультатишо-симбиотрофныеазотфиксаторы,;.-" учитывались методом предеяышх'разведений на среде о глюкозой , в дрожжвшм'ввтсАЦзатш (Калининская, 1067), Учет анаэробных и факультативно-анаэробных (с1о»-Ьг1<илш,. ВасШив ро1ущу*л ) азотфнкоаторов проводили методом предельных разведений в пробирках с кидкой безазотной оредсй Федорова о | сахарозой и ломтиками картофеля,"

. Азотфиксирующая активность почвы рисошх палей устанав ливалась с помощь» по методике, описанной Калиыиксксй (1970, 1971); Определение содержания 15и в.образцах проводили на масс-спектрометре Ш - 1305.

В ряде опытов азотфиксирующая активность почв вьшвлялао ь . о помощыо ацетиленового метода. Определение восстановления 4 ацетилена вэтилен проводили в образцах почвы весом в 5 г, которые инкубировали в течение 24 часов при 26-28° в атмосфере, содержащей 20% С^, 8ОЙ.;. Аг и 10Й ацетилена. Количество образовавшегося апцена определяли в пробах объемом 0,5 мл о помощыо пламекво-вонидацишного детектора на газовом хроматографе сиотеда Хром-Э. Дня раз деления газов использовали силикат ель АСК £60-60 меш), помешавшийся в колонку высотой 200 см. и диаметром 3 км. Температура колонки 50°с. В качестве -газа-носителя использовала аргон постоянном потоке,60-70 мл/ыия. Количество образовавшего!. ¿1 этилбнд определяли гго лыо СЬ*

те паиов при помощи стандартной кривой, получеаной для развеАЙ-ний чистого этилена.

Расчеты' активное та аэотфетсаади проводили, используя соотношение восстановленных : в2 = 3:1 et 111 t I973| ToeMda a. Incajae ♦ IS73).

Влияние влажности на азотфиксирующую способность было изучено с домошыо 'ацетиленового метода» Опыта ставились о образцами почв, инкубировавшимися при влажности равней 24%, 30^. 35?» и 4Сй. Целлюлозу вносили в почву всех вариантов опыта в количестве Т% в виде ворошка. Повториооть опытов трехкратная. *

Влияние разных доз азотных удобрений на иэотф икс ирующув : способность почва определяли также адетилеаоши методом в -образцах почш весом 4 г, отобранных из слоя 0-6 сы. Во мех i вариантах в почву добавляли 10> целлюлозы в воде пороша. Азот в виде (хш^ >2б04 вносили в почву в количестве ст 15 до 320 ррм. Эти дозы удобрений соответствовали 50-1 ООО кг . авота/га. В течение опита махи ость почвы поддерживали на уровне 40Í. Повтор«ооть опытов трехкратная.

Для определения аэотфиксирующей активности культуры микроорганизмов, выделенных из почш рисошх падей, выращивали на среде Федорова - Калининской о дрожжевым автолвзатом к витаминами. В качестве источника -углерода использовали глюкозу и лактат н» • Восстановление ацетилена определяли в аэробных и анаэробных условиях в 10-14 дневных культурах, выращенных на жидких средах.

Распределение азота удобрений по фракциям азота почвы определялось при помощи метода поолвдователышго кислотного гидролиза, предложенного Андреевой а Щегловой (1971). Выделение из почвы гуигаовше и фульвокислот проводил ос ь s соответствия с методикой, описанном Орлошч с ооавт,, (1969).

Биологическую активность почш определяли в полетах опытах при помощи аппликационных методов. Протеазную активность ■ почш и направленность в Heft срлсяителъно-'восстаяовителшшс

(

; процессов определяли методами, предоохеншлш Ыищуотюшм о |ооавт, , (1968). Математическая обработка экспериментальных , ; дан aux проведена методами дисперсионного анализа.

!.'■'" Шраяние внесения органических в минеральных

!■'.' ■ . удобрений яа урожай раса.

I Внесение органически* удобрений s почву благоприятно 'действует на растения риса, Солоыа риса при продольном ее исцольаовании,как »то показано s ряде исследований, может служить для раса хорошим органическим удобрением. В работах И.С.Бострова (1967) было уотаноьяено, что внесение оолош в \ верхний слой почва Í 0-6, 0-Q ом) в ноличеотвеб т/гз сущеет- ; венно повывает урожайность риса. Подобные результата бита получены'Е.Н.Митцуотиннм с соавт. (1970) я D.P. Долгих (1970).'

Наш результаты подтвердили ранее получении е ре пул ьтати. В таблице I приведены урожайные данные, полученные в вегетапион иомопыте.Ссшома, внесенная из расчета 5 т/га в прослойку почвы 0-6 ом. / дает наилучшую' прибавку урожая риса. При внесе--ния такой же доаи солода в слой £>-20 см был получен более нивхнй ypozaft (22£ откон траля).

Шесение солошиэ расчета 10 т/га s слой 0-6 см. правело я снижении урожая на 12% по сравнении о контролем. Можно оде-/ дать вывод, что применение соломы в количестве 5 т/га целесообразно при условия ее внесения в верхний сло&почщ. -

На,следующий год во всех вариантах опыта наблюдалось : вполне еаметное полохктелшое последействие солоии;

Совместное внесение содоод иэ расчета Б т/га и сульфата ачмовия из раочета 1о6 кг азота'на га еше более увеличивает урожай верна риса. Как видно из тайяида2, в которой приведены данные одного аз опытов , абсолютная прибавка урожая зерна риса при внесения ocutouu в почву была весьма значительной. В случае одновременного использования в качестве удобрений ,

тасяагв I.

Вшжие соясш на урожай риса (вегетяшояшй опыт 1970-1971 гг)

1-Я гол 2-й гад (последействие)

Варианты средний вес отклонение от коятссяя средшй! вес отклонение от контроля

ошта зерна, г^сссц. _ _ Х- - . зерна, Б^осуа _ . ...Г.. [-А...

Контроль 5,95 + 0,26 - 100 2,98+0,11 . - .■ ■ 100

Внесена сшгсш, 16 г в сдай 020 си 7,26 ± 0,21 . +1,31 ■ 122 3,95 + 0,10 + 0,97. 133,0 + 3-

Внесена солош, 16 г я слой 0-6 СМ 6,00 + 0,10 + 2,05< 134,5+2 4,21 + 0,П + 1,23 142,0 + 3 ■

Внесена солош, 32 г В СЛОЙ 0-6 см 5,24 + 0,21 -0,71' 88+4 4,23 tO.II, + 1,25 143,0 + 3

Примечание: I) Повтора ость опыта трехкратная.

2) Лозы солгш в 16 я 32 г/сосуд соответствует 5 ¡из 10 т/га.

Влияние ввесеншг в почву соломы 2 (JjH4\SOs на урока! риса (вегеташснннй опыт 1972 т.)

Тайшета 2.

м Без ^есендя (ВЗ^)-»^

С ваесеяжеи (иЗд)?^

Вариант средой sec • оислояекиё от контроля' средний вес • Оталонеаге* о? контроля о и а т а зе/раа, зерна,

т/сосуж : г ■ i Я : г/соеуд : г : %

Примечание : Повтсзрность опыта четырехкратная.

Азота вносится ь из расчета 100 кг Л /га.

солош в сульфата аммония в дозе 100 кг азота на га вео зерна еще более увеличивался. " . / ' '

Различия, отмечавшиеся от внесения-на разную глубшу соломистых удобрения на урожай риса в дершй год юс прямейе-ния (табл. I), очевидно связаны с tooiiotcfi распада легко минерализующихся компонентов соломы. .Задергаю в их распаде при глубокой заделке может вызвать накопление в почве некоторых вредно действующих веществ и снизить пододителМый от солому, Поэтов ослшиогнв удобрения рекомендуется ваоонгь в почву задолго до.пооева в верхний елей почвы. В практике желательна осенняя заделка сслош в почву. При заделке солоиг. в почву вмкобадшзахщя азота происходит в ограниченном слое почвы, и возможно вредно действующие на растения ооедииеяия быстрее разлагаются.

Данные та&шда. 3 хорошо шшю трируют влияние внесения одной оолош и содома о азотными минеральными удобрениями иа урожай риса.

Таблита Э.

Влияние осяокы и азотистых удобрений на урожай jatea (полевев опыт 1971 г.)

Лозы^обреняВ

Увокай риса в п/га

Прибавка : ^ без сояо- :с внесениейГ 'прибавщ

Примечание: солона вносилась » слов потаи О-в см.

У ' :

Поверхвоотная заделка намельченной солош осев» спосСствовала получению более высокого урожая риса. Внесение азотоодер-минеральных удоОренжй на фоне солош привело в первый

год к заметному повшиеаию урожая риса» ..

(^вдует отметить. что на ранянх отадиях развития риса в сосудах, почва которых получала добавление солода в слой ' 0-6 см,; отмечается некоторое угнетение растений, Возможно,;, это являемся результате»! образования в першй период цродук-тов разложения солсмн; подавляющих рост риса, и частичной -иммобилизации азота. Позднее на почвах, удобренных соломой, -растения риоа развиваются лучше, и в результате етого урожай повышался. На второй год нами обычно отмечалось лоложитедь" нов последействие внесенной солош,

Цлияняе органических и минеральных удобрений ' на миктю&яору иочю рисовых долей. .

. --Микробиологические исследования почв риоовых полей показали,, что в незатоплекяой да посева риса почве преобладают ■ неспорообразующие бактерии, После напуска воды в течении ве-, дотационного периода количество бактерий, такжев основном . нвопорсюбразующих, увеличивается. Особенно богата микроорганизмами верхняя прослойка пахотного олоя ( 0-10 см), -

■ ¿ Шесеяив в почву соломы приводит- к увеличению численно-" сти бактериального населения'почвы, ■:

^тгаошцезы обнаруживаются в почве до ее затопления в сравнительно большом количестве. Однако, в результате с о вдающихся; восстанови тельных условиях после затопления почш их количество резко падает, Следует отметить,. что внесение солош поддерживает количество актин синце тов на довольно высоком уровне. "Л . './'

>!■ резкого и вменения в популяши почвенных грибов в течение ' вегетации риса не наблвдалооь , В почве, удобренной соломой, их число белье», <чем в контрольном варианте. -----У "■

-у Внеоение минеральных удобрений не окавдвало'существенного влияния на численность отмеченных выше групп дакроорга-еяшсв. ''■.." ':■'■ ' .)

Почва, занятые рисом, богата цэллслозорчэрушавяями иякроор ганяэыами. Микрофлора, разлагающая клетчатку, здесь веоьш -'р разнообразна. Она представлена как аэробными,' так и анаэроб- к, ными микроорганизмами, причем последняя группа преобладает,, (.¡-Внесение в почву садоьм'увеличивает численный состав целлюло- i еораэрушавщих микроорганизмов. Ваибодее богат разрушающими Í клетчатку микроорганизмами верхний слой почвы, Внесение в i , почву солош силшо увеличивает чиоленнооть целлюлозных бак- j терий а актиномипетов. Состав грибного микронаселения при етом меняется мало.

Примерно аналогичная картина била установлена я .в уело- -виях вегетационного опыта. .i

Почви разовых полей богаты а эотфиксирующими микроорганиэ-мами. Их состав анализируется в ншеалелующем разделе. - ■/, i Использование аппликационного метода позволило установить, что высокая протеаэная активность набжшалаоь в затопленных _ почвах на протяжении всей вегетации риса. Внесение органичео-ких удобрений повышало' протеаэную активность почш.

Наблюдение за интенсивность» окислительао-восотановательных процессов во всем пахотном слое в течение вегеташиряоа . при помощи фотобумажной автографии показало, что интенсивность окислитвлщо-восстановвтельиих процессов в ватопленннх почвах: существенно варьирует в течение вегетации риса. Макоимальиое снижение окиолителъко-восстаяовятельных условий отмечается в икав - августе, оообенно в вариантах о гаеоеняем Солома в почву.

- Дпгамяка численности авотФиксаторов в пдчае рисовых пмей

Проведенные исследования показали, что в изучаемое почвах обычно встречается азотобактер. Эти почш бог&зд такжа факул ьтаттвно-симЯа отрофныш в анаеробгайщ аяотфинсаторами. В таблица 4 приводится один va анализов, показывающий содержание свободнокивупщх аэотфаксирующих бактерий в явучаешх

почвах. На сояовалах данных микробиологических анализов можно отметить* следующие вакоиомерности;

1)0бнарухлвается воэрао такие числекнос та а зотфиксаторов в почве после шеоеная в нее волом. Количество клеток азотобактера и, факультатишо-сиыбяотрофщ«. бактерий возрастало бистреа.'чеы чисдеанооть анаэробных аэотфиксаторов.

_ '' '. . Таблица 4. •••'<'.

Изменение численности азотфиксаторов в почве У;-; (вегетадаошшК опит)

Варианты Количество микроорганизмов, мпц/г яочш'

опыта Ьикроорга» ^ i июнь 'август | сентябрь

(Контроль IBtcceao ■ 32 г .со-лот/о а-

ОУД vV

авотобай-тер

0,005 4,200

0,012 3,486

0,003 1,990

0.002 2,622

< Контроль ¡Внесено i 32 г,со~ ломь^со-оуд

анаэробные азот-фиксатора

I,4od X ,400

4,000 3600,0

'4,000 6,500

6,600 25,000

iKoe треть №ieo№>< 32 г .оо-ложуоо-оуд

факультативно-« им-бИОТРСфШ! азотфикса-тсщ -

i,eoo

15,000

0,025 260,000

2,500 9,500

9,500 95,000

: Примечание» Доза 32 г солош/оосуд соответствует ЛНл ■ "■■ ' Ю * на га,'

v Почва анализировалась из олоя О-6 см.

■ 2) Имеются исаебаяяя численности азотфиксаторов на протяжении вегетационного периода о четко выраженным максимумом активности в июне (в период кущения риса).

3) Численность азотобактера уступает крутим группам сво-бсдиоживулюх азотоусвоителеК, Осаовну» рои» в научаемых по«* вах играй т факультета да о-симбиотрофныв аэотфпкоаторы и анаэробные форш {BacUlue poiyajxa к представители рода 1 ' Cloetridlun ). Обычно количество анаэробов достигало максимума в период ооэреваяия риса,

\ Обычно в почве, взятой из вегетационных опытов, развитие азотобактера и факудьтатадоо-сиибиотрс*«ых аэогфикоаторов ило более интенсивно, чем в почве,взятой из поля. Нередко азотобактер 'являлся преобладавишм организыоы. Очевидно это связано ■ - ( о лучшей аэрацаеЗ почеы, находившейся в вегетационных оосудах.

-Полученные данные позволяет заключить, что в азотном балансе почвы риоошх полей ■ нельзя игнорировать роль озобод-ноживущих азотфиксаторов, особенно когда в почву вносятся .',. органические удобрения,

■-.-.'■ Из почв расовых долей было выделено atoio 200 культур а ' с помощно ацетиленового метода била проверенаих азотфиксирув-щая способность. 12 культур; сказались принадлежащий к азото-уовоителям. Половина из них были идеитифишрованы как ; Вмц-iu« poijnyx« t Азотфоссируюшая активность этих культур варьировала от 3,5 до II,38 мкг азота А мл среды/ сутки. Три'культуры бшш отнесеяы к роду uycobaeteriuM . Их аэотфикси-рушая активность колебалась: от 5,3 до 16,17 ш азота А мл , среды/ оутки. Остальные культуры принадлежали к роду ?a*udo-вюпавн Baoillus (азотфиксирующая активность варьировала в пределах 0,1-5,32 шг азота/1ш среды/ сутки).

, Взаимоотношения между целлвлоэоразрушаювдмя и вэсзфик-,сирующима микроорганизмами бшш исследованы путем выделения из почвы аэотфиксирующих микробных ассошалий, развивающихся на целлюлозе, Азотофиисацая в таких микробных комплексах Силц определена ацетиленовым методом. Результата исследования яо-; казала(чторасрадклетчаткидаетвозмохиоотьравшо*атьоя разнообразной шкрофлорё, и в том числе азотфиковруэдим микроорганизмам. ■ - ■;

X 16

Целлюлозсразрутающие мккроорганвзш в ассоциациях в большинстве случаев представлены .облигатно-анаэробными неопорею б-разуввдма формами.' ■■ ' ^

Фиксатая молекулярного азота в почвах ридорпс : полей гет^ротрофцымд, мдкрооргани эмами ■

В литературе отмечается, что почвы рисошх поной обладают высоким естественным плодородием, поэволявщим длительное время получать довольно устойчивые урожаи даже беа внесения удобрений, Ссновную роль в поддержании плодородия этих почв обычно приписывают деятельности аэот£икоируших сине-аеленнх водорослей ( и», 1936{ Горэнова сооавт., 1969;*»**я»Ь" , Т«яыю«о '< 1971) а фотосинтезирующих бактерий (ЖоЬ«у*«ъ1, Нацие . 1971).,

Роль гетеротрофных несимбиотических' азотфиксаторов в почве рисовых полей остается пока малоизученной,

Коллчественннй учет авотфиксаторов но дает полного представления об их деятельности в почве рисовых полей. Дня уота-_ новления аэотфгксирующей активности микроорганизмов вшх почв* требуются чувотвательные методы, такие как ацетилен онй метод а изотопный метол (использование яг ), которые а были использованы в наших исследованиях. ,

Активность авотфпсоашя почв Паял установлена с помощяо ацетиленового метода. Результаты исследования даяамюся ааот^ фиксирующей активности почвы в процессе вегетации ряоа (веге-тагщоняый опит) представлены в таблице 5.

Как видно, ваметная актявпость авотфиксашн обнаруживалась на протяжении всего вегетационного периода дахе в контрольном варианте, прячем в определенные стадии развития риса (кущение и начало цветения), наблюдался резкий подъем активности, и фвкааща азота доотигала 1,8-3,7 иг аиота/кг почвы/ сутки. В данном варианте микроорганнзш моглж усваивать лишь органическое вещество почвы я продукты корневого' экзосмоса~риса.'

* ' -.-■■-. ' - : Тв&тав 5.

Ахтавноств яесимбютяческой азотфвксашв s почве под рясой, опредбленная ' - «пеиогвавшм мелке» (вигЛ1, факсарозаанаго sa I кг потщ/сужи) •

Вариага. опыта

|и*Бремя с,.момента посбва|^яса,jyrai

:До аосе- . 0,29 33 60 68"^ ■. 75 ■ ' ег ■ .109

0*12 1,84 ■:>: 3,72 0,71 * 0,0» ■ одо 0,64

0,00 2,50 ' 0,35 ' о,сг 0,06

1,32 . 3,80' . / 2.8Î 3,40 ■ 0,13 - 0,27 ■ одз ОДО

Л ' ОД В • 3,32 3,SD 0,35 ' 0,21 ; 0,53; 0,34 ;

2,52 _ ; МБ- : 4,25 ,2,50 0,34 0,34 , 0,22 0,29.',-; i ..

¿я' 1 4.80 J "4,96 0,06 1,22 од$ 0,49 .

Kosrpaib

0,8 lUB^^oy

сосуд

16 г ваша/ сосуд

.16 т ссяашч-0,8 т (BS4>2SÛ4

32 г соломы/ сосуд

32 г согеш +

азотом, аэстои. ,

i Внесение соломы в сэчву стимулировало ее азотфяксируюшу» активность. В-течение вегетаиш уровень аэотфшссащш в «тих вариантах составлял от I¿9 до 5 мг азота/кг почш эа сутки.' -i Минеральный азот в дозе ICO кг/га в два - три раза тор, мовил цропеос азот$иксагпщ но сравнению о контрольным вараан-' том, однако вспользовавшзеся дозы азота ве подавляли азотфик-: ваши ползостио. Внесение азотных удобрений яа фоне 0airee . шсоких доз соломы ле снижало активности азотфиксаяии, а здесь наоборот наблюдалась высокая аэотфиксирувщая адтавнооть. .

Существенная отимуляшя азотфиксации в присутствия.растений рдса отмечалась рядом авторов ( appel «t al , 1939; ■ Hlneuio «t «1(19711 ïoehida, Jncajae, 1975).

Поскольку адеталеяовый метод является косвенным, представляло интерес сопоставить полученные результаты с данными, подученными другими методами. Проверка азотфюсоируицей актива ости в исследуемых образцах почт была проведена при помощи • 15Я2(таблйШ б).

: В опытах с изотопным азотом шявилноь те же закономер- -поста, что в определениях, проведенных ацетиленовым методе«: ' I) высокая е.зотфиксирутаоя активиооть в контрольной почве sa ; 'счет органического вещеотва почвы} 2) отрицательное вляяшсэ внесения минеральных удобрений ва азотфикоирующуш способность поч£ш; 3) полота тельное влияние внесения соломы на азотфюсож- - ¡ рдмцуц активность; 4) повышение активности авотфяксацин в почве при внесения высоких доз солода совместно с азотншка ■ удобрениями. ■ . .

Нами была сделана попытка выяснить величину продуктнв-кооги аэотфядсацгаг а почве риоошх долей при псмога изотопного азота ( 1%г2).

| Результаты зсследовония показали, что в згяг почвах про- ' луктязность авотфяксашж обычно била па уровне 8-1 О мг азота/г потребленное веллюловы, а в отдедошх олучаях достигала 1&-Й0 мг. Снижлие продуйтядаост* аэотфнксаша наблюдается в почве,

Таблица Б.

Определение с поноздш 1 аз отфнксируюией способности почвы в периад кущения риса.

ВаркаяМ опита

том.

Избытск^-^т

в почве в конце опыта

'Фиксировано : атмосферного !азота,

{МГ/КГ ,

почад/месяп

Контроль без удобрений

Внесено 0,4 г сульфата ш-моыияуб кг почвы.

Внесено 16 г соломы в слой 0-6 он/сосуд

Внесено 16 г салолы + 0,4 г сульфата аммония

Внесено 32 г соломы в слой 0-6 с^сосуд '

Внесено 32 г оолош + 0,4 г сульфата аммония

0,183 0,095 0,2X1 ' 0,226 0,770 0,780

8,65 4,22 11,92 11,73 39,34 50,00

Примечание: I) Опыты проводили с молекулярным азотом, с сдергавшим 51,5 атом. % % 2} 16 г и 32 г соломы/сосуд соответствует , 5 и 10 т/га.

3) 0,4 г сульфата аммодия/оосуд соответствует 50 кг X /га.

находящейся в незатопленном состоянии. Внесение в почву высоких доз азотных удобрений также подавляло аэотфиксацию. Аналогичные данные были получены в вегеташонном опыте.

В контрольном варианте, гда рио взращивался Oes внесения удобрений^ I месяц на кг почва связывалось от 3,7 до 10 кг молекулярного азота. Внесение азотных удобрений в дозан до -120 мг/кг почвы существенно не сказнвалооь на анергии аэот-фиксалии. Более высокие дозы азота подавляли азотфиксаши» ее векоторД период времени.

Внесение в почву солош в дозе S-I0 т/га. привело к уве-1 личекию аэотонаяоыения, За I месяц на I кг почш усваивалось от 20 до 40 кг молекулярного азота.

Одновременное внесение о солсмсй сернокислого аммония в дозах 200 мг ' к /кг почвы вызывало лишь кратаовременную депрессию азот$шссапю'.

Солома содержит тело 7Oí целлюлозы. Исходя из сродней азотфиксирующей &$фективдосги в 10 мг/ Ir целлюлозы можно считать, что внесение I т сслош монет обогатить почву на 6-7 кг азота, рекомендуемая доза солош в 5 т соответственно дает около 30-35 кг азота/га.- * , ¡

j Влияние влалнооти и связанных Форм а^ота .. - .

на азотфикеиотошур способность почш сясошх полей

Нас интересовал вопрос о влиянии степени увлажнения почвы на энергию фиксации азота. Опыты отавились о образцами почш весом 4 г, инкубировавшимися при влажности,равней 24К, 30?, 35? и 40$. Целлюлоза вносилась в почву в количестве 1% в виде порошка. А а отфиксируюшя активность Сила изучена с помо-щн» ацетиленового метода.

Полученные данные говорят о тем, что продуктивное ть азот-фиксации шее всего в затопленной почве. Дозировка целлюлоза - также сильно сказывается на размере азотоусвоенпя. | Более интенсивная азотфиксашя в затопленной почве, ; очевидно, объясняется тем, что в условиях анаэробиоза накааян-: веются продукт» брожения, используете в качестве питания {микробами - ааотфиксаторами.

< Динамика азсчфаксирупще& активности в затопленное почве, i в которую вносилась целлюлоза, определенная ацетплепошм ме-

тодом, показала, что до 30 дней обнаруживается непрерывное увеличение внергиа азотфиксации, после чего наблпдается постепенное ее уменьшение (рисунок I). Подобная ход процесса объясняется тех, что после месячного'срока более'доступные микроорганизмам соединения сказываются потребленными и микроорганизма ощущавт недостаток углеродного питания.

Общеизвестно, что связанный азот подавляет азот^юксашп. Большинство исследователей обнаружили этот эффект, работая с чистима культурами микроорганизмов (lewaxec , i960; Becting > 1964 и др.). Однако подобные исследования на почвах рисошх полей с помощью чувствительных методов не были сделаны.

Вами произведена попытка ваяонить влияние связанных форм азота ва азотфгоссирующую активность микроорганизмов почвы при. внесении в нее 1% целлюлозы.

Опыта ставилиоь с образи&да почва весом 4 г, отобранным* из слон 0-6 см. Азот вносился в форме (ira^>2S0^ . Аэотфиси-руюпшл активность была изучена с помощью ацетиленового метода.

В таблице 7 приводятся полученные данные» Из результатов видно, что внесение минеральных удобрений в количестве до 200 * кг, я /га во существу не тормозят азотфшссируьщу» способность почш. В. ряде случаев при внесении в почву 50-100 кг/га минерального азота даже обнаруживается стимуляция. Лишь очень высокие дозировки азота (Солее 500 кг/га) в значительной степени подавляла процесс усвоения молекулярного азота.

Аналогичные данные Шли получены и в опытах, в.которых целлюлоза была заменена глюкозой. В последнем случае процесс -азотфиксащш протекал существенно быстрее в уровень азотфакса-шп был выше, чем при использовании микробами целлюлозы.

В опыте о изотопным азотом выявились те хе закономерности, что и я определениях, проведенных ацетиленошм методом.

Увеличение количества внесенной в почву клетчатки имело ' своим следствием активизацию процесса аэотфикоацип. Так, например, при внесении 0,35? целлслош накапливалось 3,8 мг азота -на X кг почш, при дозировке ее в \% этот показатель возрастал до И,7 мг, а при 2% - до 26,3 мг.

/

.Тайяида 7., Бяаязие связанных форм азота на азотфяксярущую способность потш . ' •-при внесении в неё 1% целлюлозы, "определенное с поышыз адеталенового иетода.

КгаэтестЕО вне-сенясго азота

; Фиксировано_азотаг мг/кг почвы/I сутки

в т е м я . д н и -

я- ррм ■: 4: ■ 10 , 12 , . , . 24 ■ 26 45

0 0 2,09 I."82 7,58 13,65 , 13,09.: 1,40

15 /' о 3,64 3,66 : 9,86 10,61 " '11,31 . 0,П2 ..

34 ■ 0 , 6,06 7,64 . "7,10 7,95 8,72 0,023 ■ 1 • "

65 0 ■. 3,8б" 4,17 S,78 : 6,08 ЮД7.. /■ 0,070 :

ХЁО 0 0,050 .4,77 . 4,i8 ■■; 7,53 - / 0,96 0,025 ■ О ;."

320; 0 o.ats 0,029.,. 0,029 ' ; 0 ,022 0,022 0,025

Яо

л100. 1*200* К500 Я1000

Примечание':. Повториость отлов трехкратная.

Распределение азста удобрений в нао тении й по Фрак гаям органического вещества, До?ж

Распределение азота удобрений в растении выяснялось с ■ помощво изотопного азота (меченого по азоту оульфата аммония).' Удобрения вносили в почву из расчета 50 кг азота/га в форма (BH^JjSO^ , после уборка урожая в отдельных частях растение определялось количество азота. : ■ "■.' ;

Результата анализа показывают, что азот удобрений посту- ; дает в разные органы растений в следующем количестве ("в %): В зерно-.20Й (вторсА год - 650 ;а солому - 7% (второй год -

, в керш около 1% (второй год - 2%). СКоло 30Ei внесенного, азота было использовано растениями в первый год, около 12%-во l горой. Следует отметить, что при внесен ли с слеш в почву . увеличивается общее содержание азота во всех органах растений*

Количество каченного азота, переходящего из удобрений в i рестеаия как при наличии, так и в отсутствии солоны, практи- -чески одинаково* Дополнительный прирост общего азота в растениях, выросших на почве, удобренной о сломов, обусловлен допол» нителышм поступлением существенных количеств азота, фиксированного микрофлорой, или почвенного азота, переведенного я подвигну» форму активизированной микрофлорой пота* Отсюда мокко сделать вывод о существенной роли солом» в создании поя охи тельного азотного баланса почва и в помшении ее плодо-редая.

Азот удобрений, закрепленный в почве, распределялся по . фракциям следующим образом; минеральный - лепссивдролн- ' зуедай — 9,5СЙ; негядрелизуемый — 38,72$ к трудаогадролизуешй - 47,66??. Биоочение азота; внесенного с удобрениями, во фракции гуми новых и фульв окис лот составляло соответствеюто около 1,0 н 1,7% от оощего содержания в них азота.

Таким образом, большое количество иммобилизировакнаго азота.поступает в условиях затопления в органические фракции

ПОЧШ. ' '

л- выводи

I. Полученные данные'свидетельствуют о положительном влиянии шеоения в почву измельченной рисовой солода на уро- • хай pica. Наиболее целесообразно вносить солому в количестве -' оксло 5 т/га в перидий биологически ьктивннй поверхн ссттй , -: слой, почш (0-6 см);'Солона долина быть внесена в «очвуэа -некоторый период до посева растеюй (в условиях вегетацаон-ного'опыта - не менее," чем за' месяц дс" посева; в произвол-';; ственных условиях ~ с осени). ? ' ' "

удобрений существенно увеличивается при одновременном'внесении их о измельченной . риоовоЙ соломой. ' "' у-' '-••='.-Г.' >!

,/' 2. Внесение рисовой солош в поверхностный елей почш ■; активирует деятельность сапрофитных микроорганизмов в в част^' ности существенно увеличивает разшожоние азотфшеоирующих 1 ' микроорганизмов. '.'■■''УГ/ ■ У;■'

В затопленной почве отмечается возрастание численности , Aio-tobict« ep,Ba.<;illua polymyxa, 1iyoob»cterlum ер. " Clostridium ер, и других, свобода ожзгвупщх азотфикоярующах мик-. рооргакиэмов.^ ~ '. . ' - -У'- ''.■•.•'':•"' -" '■-_ ;. ■" : ' Из почш расовых далей выделен такие ряд культур родов . ; Peeudomonaa И lijcobact«riutt; , ФИКСИРУЮЩИХ молекулярный ЙЗОТ.

"Эта;способность подтверждена с помощь» ацетиленового метода. '

.. 3. Между свободноживутщши азот^иксирующащ - бактериями и целлюлозораарушаюгошв -ликроорганаэмаш устанавливаются метабио-тические отношения. В'затоплеьних почвах наиболее богато пред-ставлеаы.'анаэробные дедлюлозоразлагающие бактерии, которые накашивают ряд продуктов брожения,,ассимилируемых аэотфиксато- . раки. •. V'' V'V'i'^'.;"."-.''".' .■ i __

4. Изучение о помощш : ацетиленового метода динамики азот-фиксируюгаей'активности микрофлор! рисовых полей позволило ус- V .тановить, что наиболее активный период имеет место во время-', кущения"и цветения раса. f; Существенное влияние' на пронесо азот^иксааии имеет вь-аж- ■■

я ость почш. В условиях полного затопления азотоусвоение протекает наиболее энергично. Это может бить объяснено тем, что при недостатке кислорода в почве образуется больше неполно , окисленных соединений, используемых аз «фиксаторами.

Уотановл^чо, что лишь внесение в почву очень высоких доз азотных удобрений (500 и более кг азота/га) шздвает подавление азотфкксирующей деятельности свобода оживуютх микроорганизмов. ' 4 .

5. Экспериментально установлеяо, что внесение, в почву

I г целлюлозы-нри ее распаде г затопленных уеловиях-приводат , к фиксации около 8-10 мг, молекулярного азота. Отсвда следует : ожидать, что внесение па I га почш 5 тонн соломы может обогатить ее 30-33 кг азота за счет фиксации молекулярного азота гетеротрофными микроорганизмами.

Заметная активность аготфщссащи оба ару кивал ас ь в контрольном варианте (за период вегетации было фиксировано акало '. 12-15 кг азота/га почш). В даняом случае гетеротрофные авотфиксатор! в качестве источника углерода использовали некоторые органические вещества почвы s продукта корневого зк- ' s осмоса риса,

6. Растения риса за два вегетационных периода поглотила тело 40^ азота внвоенных минералышх удобрений. Около половины ассимилированного азота било обнаружено в зерне,

Др« внесении в почву солсш имеет место дополнительное поступление азота в органы растений. Это является как следствием частичного усвоения растениями соединений азота, накопленных азотфиксаторами, так и переводом в более подвижную форму соединений азота почш активированной микрофлорой,

7. В опытах о использованием удобрений, меченых I5J( ' било установлено, что азот удобрений, закрепленных в почве, распределялся по фракциям следующим образом: минеральный азот - легкогидролизуешй азот - 9,5?; трудиогидролиэуе-шй азот - 47,7% в негидролизуедай азот - 38,7$,

Включение

вЭ0Т&| £ЯвСвНЯОрО О уДОбрбЙЖЯМВ t ВО фрвКЦВН l'jf LflfwfW

шг и фульвоквслот составляло соответственно около 1,0 я 1,7% от общего содержанки в них азота.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Pao В.Р., 1973. Влияние удобрения почвы солсмсй на урожай риса. Изв. АН СССР, сер.биол. К 2, 223-227.

Pao В.Р,, 1973. Влияние соломи как удобрения на урожай раса. Изв. АН СССР, сер.биол. К 3, 420-422.

Калининская Т.A., Pao В.Р., Волкова Т.Н., Ипполитов Л.Т.,

1973. Определение аэотфикоируюдей активности почва, занятой под посевами риса, при помощи ацетиленового метода. Микробиология, т.42, выл. 3, 4St-485.

Pao В.Р,, Калининская Т.А., Миллер D.H., 1973. Иэучеяие

активности несимбиотической аэотфиксации в почвах рисошх полей при помощи "Vi,, Микробиология, Т.42, вып. 4., 729-734. :

Материалы диосерташи доложены: на конференции молодых ученых ИШИ в Москве в апреле 1972 г.

3.1994р. Т.гоо. "Знание".