Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нетрадиционные биорегуляторы (экссудат, фузикокцин, симбионт-2, спурт) как фактор повышения эффективности бобово-ризобиального симбиоза

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Нетрадиционные биорегуляторы (экссудат, фузикокцин, симбионт-2, спурт) как фактор повышения эффективности бобово-ризобиального симбиоза"

РГ6 од

/ 1"ом я93московская ордена ленина i М нлл^ Ь^дена трудового красного знамени сельскохозяйственная академия имени к. а. тимирязева

На правах рукописи СОКОЛОВА Лариса Александровна

НЕТРАДИЦИОННЫЕ БИОРЕГУЛЯТОРЫ (ЭКССУДАТ, ФУЗИКОКЦИН, СИМБИЮНТ-2, СПУРТ) КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БОБОВО-РИЗОБИАЛЬНОГО

СИМБИОЗА

Специальность 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафедре микробиологии Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева и в лаборатории биологической фиксации азота воздуха Калужского*} филиала ТСХА.

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор В. К. Шильникова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г. С. Посыпанов.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Е. X. Ремпе; кандидат биологических наук, доцент Н. П. Покровский.

Ведущее учреждение — ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии РАСХН.

Защита состоится . ЬС-Ър^с^...... 1993 Г-

/л. ас

в « /о» часов на заседании специализированного совета К 120.35.06 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « м » . 1./С-(-<ЯлЯ . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

Л. В. Мосина

ОБЩАЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследований. Важным компонентом современных биотехнологий растениеводства (Шэвелуха с соавт., 1985) все более становится использование различных биостимуляторов. По данным на 1990г. (Муромцев с соавт. , 1990) известно около 5000 соединений химического, микробного и растительного происхождения, обладающих регуляторным действием, но в мировой практике применяется около 50-ти . Регуляторы роста используются и для повышения активности бобово-ризобиального симбиоза. Эффективность данного приема может быть связана с тем, что клубеньковые бактерии продуцируют ростстимулирующие соединения (Красильников, 1958; Доросинский, 1967; Сабельникова, 1979, Мишке, 1988). Функции биологически активных веществ (БАВ), как гормонов-координаторов, обеспечивают растениям ростовую и метаболическую регуляцию и при правильной агротехнике - высокую продуктивность бобово-ризобиального симбиоза (Кефели, 1991). Однако использование регуляторов роста на бобовых тормозится из -за отсутствия широких испытаний в полевых условиях на конкретных видах и сортах в конкретных почвенно-климатичесютх условиях.

. Особый интерес к регуляторам роста растений природного происхождения связан.с необходимостью использования экологически чистых препаратов, эффективных в малых дозах (г или мг на гектар).

Работами ряда ученых (Муромцев с соавт. , 1987-1990, Наумов с соавт. , 1975-3991; Гельцер, 1968-1990) установлено положительное влияние БАВ природного происхождения - фузикокцииа (ФЮ, биологически активного экстракта (БАЗ) или эксудата, симбионта-2 (НИКФАН) и спурта на рост, развитие культур, уротай и

его качество. В связи с этим важное значение приобретает изучение действия этих биостимуляторов на продуктивность и симбиози-рувдие системы бобовых культур в зависимости от экологических условий.

Цель и задачи исследований:. изучить целесообразность использования БАВ - эксудата, фузикокцина, симбионта-2, спурта для усиления симбиотической и фотосинтетической деятельности бобовых культур - сои северного экотипа и клевера ползучего в условиях Центрального района Нечерноземной зоны.

- Определить влияние биорегуляторов на чистые культуры. Е japonlcum, R. leguminosarum biovar vicia, R. trifolU, R.mel.1-loti.

- Сравнить эффективность действия биологически активных веществ на симбиотические системы и продуктивность коротко-дневной однолетней культуры сои и длиннодневной многолетней -клевера ползучего.

Научная новизна. Впервые дана сравнительная оценка эффективности природных БАВ в отношении клубеньковых бактерий клевера ползучего и сои в чистых культурах и в условиях симбиоза Для конкретных экологических условий (супесчаная дерново-подзолистая почва Центрального района Нечерноземной зоны) ус-таковле-на высокая эффективность препаратов симбионт-2 (НИКФАН) и спурт на растениях клевера ползучего Волат. ."■••'

Практическое значение. Показана целесообразность обработки семян и опрыскивания в фаву бутонизации растений клевера ползу-: чего Волат в условиях Центрального района Нечерноземной зоны симбионтом-2 ( НШШН) и спуртом для увеличения семенной и фу-ралшой продуктивности в оптимальных по влажности условиях.

- з -

В производственном посеве при опрыскивании вегетирующих растений симбионтом-2 в норме 1 мл/га на площади 50 га в 1992г. получено увеличение общего биологического урожая клеверной массы на 13%, семенной продуктивности в 2.6 раза.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Калужского филиала ТСХА по теме: "Теоретически обосновать и разработать экологически чистые и энергосберегающие технологии производства продукции растениеводства и воспроизводства плодородия почвы на базе максимального использования биологического азота", N гос. регистрации 50.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на 2 Всесоюзной конференции СОИСАФ "Биологический азот" (КФ ТСХА, 1990), на внутривузовской научной конференции КФ ТСХА (1993).. Диссертационная работа доложена и одобрена на заседании кафедры микробиологии ТСХА. Основные результаты исследований представлены в 4 печатных работах.

Объем работа Диссертация изложена на ... страницах машинописного текста, включает 36 таблиц, б рисунков, 39 таблиц в приложении. Список литературы включает 149 наименований, в том числе 45 на иностранных языках.

В решении отдельных вопросов в разные годы принимали участие и оказывали помощь СЙС, к. с.-х. н. ЕЕ Попов, доцент, к. с.-х. и. Л. Д. Попова. НС 0. Г. Посыпанов, студенты М. 11 Муртузалиев, О. А. Очйев, А. А. Александрушкин, Е. А. Шлюченкова, за что выражаю им глубокую благодарность. Искреннюю признательность выражаю также, научным- руководителям д. б. н., профессору & К. ШильниковоЙ и д. с-х. и., профессору Г. С. Посыпанову за ценную помощь и консультации при выполнении работы.

- 4 -

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Опыты проводили р лаборатории биологической фиксации ааота воздуха и на стационарном опытном поле КФ ТСХА в 1989-1992гг. 1Ьчва супесчаная дерновоподаолистая. pH сол. 6.3-6.7; содержание гумуса 1.6 - 1.72Z, Р^ и К^Э по Кирсанову 235-260 и 80 мг /кг. Опыты с растениями сои в водной культуре проводили на безвестной среде Кнопа с добавлением Н3ВО3 и ( NH4) ^¡оОц при

21? С

и 10-часовом фотопериоде."

Использовани клубеньковые бактерии (КБ):' В. japonicum,штамм 2496 эф., R. leguminosarum biovar vicia, штамм 0610 эф., R. trl-folll, штамм 1326 эф.. R. mil loti, штаммы 1723 ( 425a) - производственный, CXM-1 - спонтанный мутант штамма 425a, устойчивый к стрептомицину (1г/л), равный по сиыбиотической активности (любезно предоставлены сотрудниками лаборатории генетики • и се-•лекции ВНИИсх микробиологии), ризоторфин для сои на основе культуры В. japomcum, штаммы 6346 и 2490 (приготовлен там же), семена сои северного экотипа, сорт Магева.и клевера ползучего, сорт Волат.

Быстрорастущие ризобиу выращивали на средах Берги, Бергер-сена, бобовом агаре, медленнорастущие - на среде Исварана и лю-пиновом агаре ( Методические рекомендации ВНИИсх микробиологии, 1979). , . , '

Характеристика биостимуляторов Биологически активный экстракт (БАЗ) или эксудат представляет собой водную вытяжку физиологически активных вешэств 3-су-точных проростков семян различных сортов пшеницы, рекомендован для обработки семян сельскохозяйственных культур Харьковским ЛГУ (а.с. » 393973, 425569,640614; Наумов

1975-1992гг.) Аллелостим - лиофилизированный препарат эксудата Шхаяизм действия тот же. Оба препарата нестерильны.

Дузикокцин (ФК) - гормон смешанного действия по типу аук-син+цитокинин. Стимулирует поглощение глюкозы, сахарозы, аминокислот и других веществ клетками, прорастание семян, корнеобра-эование (Муромцев с соавт.; 1985-1991).

Симбионт-2 (НИКФАН) - получен из культуральной жидкости эндофита, выделенного из корней облепихи, смесь БАЕ Повышает микотрофность растений, стимулирует рост корней, их поглотительную способность, обменные и синтетические процесса Повышает урожайность растений, непосредственно действует на ризобии и формирование бобово-ризобиального симбиоза. Неспецифичен. Эффективен в оптимальных условиях среды (Гельцер, 1990).

Спурт - аналог метионина, метаболического предшественника этилена в растениях. стимулирует работу ферментов, способствующих усвоению неорганического и органического азота. Применяется для обработки семян и растений; влияет на урожай и качество сельскохозяйственной продукции. Физиологической активностью обладают и этилен, и метионин (Дёрфлинг, 1985).

Влияние биостимуляторов на чистые культуры ризобий изучали, определяя площадь роста колоний по штрихам, методом предельных разведений с добавлением БАВ в питательеную среду или суспензию клубеньковых бактерий при разведениях. Данные математически обрабатывали методом доверительных интервалов (Т. И. Голикова с соавт., 1981).

Микровегетационные опыты с растениями сои закладывали по модифицированной методик? Е. В. Надкерничной с соав?. (1985), определяли влияние БАВ на вирулентность ризобий, количество и

- 6 -

массу клубеньков растений. . •'.'•'

В вегетационных и полевых опытах проводили биометрический анализ растений сои и клевера ползучего в 4-кратной повторнос-ти, учет скорости образования, количества и массы клубеньков, активность нитрогенаэы определяли ацетиленовым методом на газовом хроматографе "Хром-5" по методике Р. В. Харди (1976), содержите леггемоглобина - модифицированным методом Эльфока (1960) - Мелик-Саркисян (1975), интенсивность фотосинтеза - по поглощению СО, в токе воздуха на ИКОА-анализаторе (ГИАЫ-Б), содержание хлорофилла - колориметрическим методом (Третьяков, 1982), плоиэдь листьев, накопление сухого вещества, азота (по Кьельда-лю, Ягодин с соавт.. 1987), семенную продуктивность растений, Математическая обработка урожайных данных - дисперсионным методом (Доспехов, 1985).

Вегетационные опыты проводили в сосудах емкостью 6 кг почвы, выращивали по 5 растений. Схема опытов с соей: ризотррфин и ризоторфин+БАВ. В случае эксудата испытывали также влияние на неинокулированные растения. Семена клевера ползучего не иноку-лировали, испытывали 3 концентрации эксудата и 2 - фуаикокцина.

Схемы полевых опытов /по обработке семян клевера ползучего: 1.контроль (без обработки);' 2.водный контроль (обработка водой); а эксудат; 4. фузикокцин; Б. спурт; 6. симбионт-2. Дозы препаратов: эксудат 60 мл/кг семян ЮОХ-ной концентрации. ФК 1.7 Ыг/кг, симбионт-2 - 0.25 мл/кг, спурт 5 мкд/кг. Объем раствора на 1 кг семян - 60 мл.

Схема опытов по опрыскиванию растений клевера ползучего во 2-й год жизни : 1. контроль, 2. симбионт 1 мл/га, 3. спурт 0. 08 мл /га. Количество рабочего.раствора 100 л/га. . , .

Учетная площадь делянок 15-21 м2. Агротехника - общепринятая для зона Посев разбросной, норма высева клевера 4-6 кг/га. Покровная культура - озимая пшеница или ячмень.

Метеорологические условия вегетационных периодов: 1990г. -прохладный, с периодическим переувлажнением; 1991г. - теплый, с неравномерным выпадением осадков; 1992г. - крайне засушливый. Влажность почвы резко снижалась в июле 1991г. (до 247.), в июне и июле 1992г. - до 5-7% ППВ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Влияние эксудата и аллелостима на клубеньковые бактерии в чистой культуре и на формирование симбиотической системы

БАЭ и аллелостим стимулируют развитие быстрорастущих ризо-бий в низких концентрациях. Эксудат, в меньшей степени аллелостим увеличивают площадь колоний КБ вики, люцерны и клевера по штрихам при разведении в 10 -100 млн. раз (табл. 1).

Таблица 1

Влияние БАВ на рост колоний клубеньковых бактерий (по.штриху), X, 1989-1992гг.

Разведения БАВ, раз

10*

Щ

10°

10 10 10*

8

Эксудат

Я. 1егит1 позагшп

33 55 ' 79 211 173

Я. те11-1ои

80 162 148

1?. и-иъ-111

81 205 175

В. ;]аро-Шсит

36 40 50 70

Аллелостим

Я. 1ееиш1-позагшп

70

•98 109 134 120

1С6

В. japo-Шсит

77 102 93 125 100

★Контроль (обработка водой) принят еа 100%. В опытах с медленнорастущими Й. 1арошсит эксудат

дачи в

100 шш. разведении не благоприятствовал развитию КБ, а стимуляция роста Е ^оп1сшп аллелостимом при таком "разведении наблюдалась.

В микровегетационных опытах эксудат, в меньшей степени аллелостим стимулировали образование клубеньков у неинокулиро-ванных растений сои за счет ризобий, сохранившихся на семенах. При обработке БАЗ клубеньки образовались на 16, аллелостимом - на 6 дней раньше, чем в контроле (табл. 2), причем в варианте с эксудатом - одновременно с инокулированными растениями. Число растений с клубеньками, из семян, обработанных БАЗ, было в 4, аллелостимом - в 2 раза больше, чем в контроле; эксудат значительно стимулировал увеличение числа и массы клубенькоь на растениях.

' Таблица 2

Образование клубеньков на корнях сои при обработке семян ВАВ, '' . . 1989-1092ГГ.

Вариант Эксудат Аллелостим Фузиюкцин, М/л 5*10-« | 10-О Симбионт Спурт

3 рас теш й с клубеньками

Контроль 15.4 15.4 23.1 23.1 54.5 54. Б

БАВ 61.5 30.8 76.9 84.6 63.6 9Л

Ризоторфин+ВАВ 100 92.3 84.6 100 100 100

Продолжительность симбиоза, X от продолжительности вегетации

Контроль 70 70 63 63 84 84

БАВ 100 80 ' 79 100 100 . 10

Клубеньков/растение

Контроль 2 2 2.5 2.6 3 3

БАВ 5 ? , 3 7 •з . 1

■Ризоторфин 8.4 8.4 8 , 8 . 6 6

Ризоторфин+БАВ 7.3 6.4 8 ' 8 5 '

Масса клубеньков, мг/растение • •

Контроль - - 13 • 13 6.5, 6.5 '

БАВ в: 4 0.4 39' 35 11 : - .

Ризоторфин 3.6 3.6 41 .41 25 . 25

Ризоторфин+БАВ 2. 4 2.8 53' 52 34 21

Двойная обработка семян по схеме риаоторфин+БАВ в опытах с БАЗ и аллелостимом не дала преимуществ.

В вегетационном опыте - в почве отмечено ускорение обраао-вания клубеньков у растений сои, обработанных эксудатом, я усиление нитрогеназной активности в онтогенезе сои, на прочие показатели (табл. 3) препарат не влиял. При двойной обработке семян эксудат в отдельные фазы развития растений увеличивал число клубеньков, содержание леггемоглобина (Л5) и нитрогеназную активность.

Таблица 3

Влияние БАЗ на показатели симбиоза у растений сои, 1989г.

Показатель Контроль Эксудат Ризоторфин Ризоторфин + эксудат

Продолжительность .

активного симбиоза, 54 61 70 70

дней

Число клубеньков 28 27 41 48

Масса клубеньков,

АСВ, г 0. 42+0. 00 0. 43+0. 01 0. 39+0. 02 0. 41+0. 02

Содержание Лг, мг/г

сырых клубеньков 26. 0+0. 5 26. 6+0. 6 24. 3+0. 4 28. 6+0. 5

Нитрогеназная актив-

ность клубеньков, 1.37 2.21 2.79 8.93

нмоль/растение/ч

"Чистый" эксудат стимулировал увеличение площади листьев и интенсивность фотосинтеза, причем не только при освещенности 35

клк (табл. 4), но и при освецэнности 5-10 клк, таким образом, он способствовал удлинению ассимиляционного периода сои. Однако сухая масса растений достоверно не различалась. Наблюдалась тенденция увеличения массы семян и содержания в них бГедка в вярпак-• те - риэотсрфин+эксудат.

Таблица 4

Показатели фотосинтетической деятельности растений и качества семян сои в зависимости от обработки семян БАЗ. 1989г.

Показатель Контроль Эксудат Ризоторфин Ризоторфин + эксудат

Шюиодь листьев, дм2/растение Интенсивность фотосинтеза пт 35 клк, иг coy дм ^ч Сухая масса, г/раст. Масса семян,г Содержание в семенах белка, X жира. X 6.2+0.4 20.6 9.89+0.9 3.79+0.05 35.2 22.7 6.7+0.2 30.1 10.50+0. 5. 3.87+6.05 36.3 23.5 7.4+0.4 25.6 10.19+1.4 3. 99+0.06 35,8 23.0 7.5+0. 4 26.8 10.25+0,8 4.10+0,08 37.9 23.9

Таблица 5

Биометрический анализ клевера ползучего в зависимости от обработки семян БАЗ и ФК. 1990г.

Показатель Контроль Контроль БАЗ,Хот m $К,Х от m '

(без об- fпЛквЛлш

(, оораоот

работки ка водой] 3 20 12.6 6

Укосная масса, г/сосуд . 5.48 6,49 .6.82 6.73 7.22 7,46

НСР05 9.01 . 1. 28 . 1. 25

Надземная масса с 8.75 11.13 11.96 11,18 10.76

побегами /

Число соцветий/сосуд /2 ■■ 2.5 4.5 2.7 1 . - '.

Количество листьев 208 201 234 219. 313 i 290

Число побегов 44 ' 69 58 ■ 65 95 70

Общая длина побеговгрм Площадь листьев,, лм 215 184 237 230 336'. 310

19.6 17 25.5 - 35.4' 30. Б

В вегетационном опыте о клевером ползучим ибпытыьали■ Неаполь КО концентраций эксудата, лучшей оказалась' рекомендованная авторами препарата'. ГЪлучена значительная прибавка урожая зеленой массы и числа соцветий (табл. 5). Характер действия БАЗ соответствовал таковому на растениях сои; • эксудат стимулировал Солее раннее образование клуреньков на корнях, увеличение ПЛ0-

щади листьев, развитие большего числа вегетативных и генеративных органов.

Таким образом, на клевере ползучем стимулирующий эффект .проявился,в основном не на симбиотическую систему,а на растение.

Влияние фуэикокцина на клубеньковые бактерии в «шотой культуре и на формирование симбиотической системы.

Таблица 6

Влияние фузикокцина на рост колоний КБ (по штриху),

% к контролю, 1990-1992гг.

Среда

Концентрация Препарата, М/л

Контроль

10'

-4

10

10

10

10"

Бобовый агар Среда Берги

Бобовый агар

Бобовый агар

Люпиновый агар

R. leguminosaruffl biovar vicia, штамм 0610 100 ! 74 I 103 I 116 100 | I 100 I 99

R. trifolii, штамм 1326 100 | | 104 | 119

R. meliloti, штамм 1723 100 | I 136 I 121

В., Japonicum, штамм 2496 100 I 68 I 88 I 80

127 110

100 102

136 108

107 , 123

104 100

(Ей стимулирует рост КБ на иокуоотвенных оредах, содержащих экстракты из семян бобовых, то есть в условиях, близких к ри-зосферным. Рост ризобий вики и клевера ФК усиливается при концентрациях 10" и 10 М/л, И. теШоН - в диапазоне 10 -10~ М/л (табл. 6). Положительное влияние ФК на Р. 1арсп1сшп проявилось в концентрации 10 > ■ М/л только в одном опыте из 3.

. Возможно, под действием ФК происходит подкисление среды, а в процессе жизнедеятельности медленнорастущие ризобии обычно ее подщелачивают (Симароп с соавт., 1990). Несовпадение этих эффектов приводит к угнетению' роста В заротсшп

Добавление ФК в плотную и жидкую среду и разведенную суспензию ризобий для 'посева изучали на стрептомицинустойчивом штамме Я.шэИ1оИ СХМ-1.

Таблица 7

Влияние фузикокцина на ризобии, 1990-1992г.

Разведения для посева без ФК с ФК Процент к контролю

Посев, число колоний

10"8 if*0 169t8. 8 103+32 280+70 782+139 113±6.6 33.5t3. 3 104+17.6 236+38.3 67 32 37 30

N опыта Оптическая плотность суспензии в жидкой среде Превышение контроля,раз

1 г 3 0.06+0.01 0.11+0.02 0.36+0,04 0. 52+0. 05 0.72±0. 08 1. 40+0.16 8.5 6.5 3.8

ФК. добавленный к водной оуопенэии КБ. отрицательно влиял на рост их колоний ца бобовом агаре. Число колоний снижалось на 33-70Х (табл. 7). Однако ФК ускорял рост R.melllotl в жидкой среде, плотность суспензии КБ возрастала 3. 8-8. 5 раз.

Возможно, что различи^ свяааны с воздействием ФК на цито-плазматическую мембрану клеток ризобий. Увеличивая ее проницаемость и выход протонов из клеток (Каличава Г. С. с соавт., . 1988), препарат усиливает транспорт питательных вешэсть в клетку при внесении его в среду. В случае обработки'ФК водной суспензии КБ возможно также происходит конверсия энергии макроэр-гических связей АТФ в электрохимическую энергию градиента" протона, однако эти энергетические траты сразу не восполняются, часть клеток погибает. '

. В микровегетационных опытах на сое.установлено, что й в

с

концентрации 10~ М/л ускоряет образование клубеньков на 15 суток (табл. 2), увеличивает их число - почти в 3 раза на неинокулированных растениях сои, 5*10 ^М/д - ускоряет образование клубеньков - на 7 дней, их число на растении - на 20%. Масса клубеньков и масса растений были больше в варианте с большей концентрацией ФК

В вегетационном. опыте на клевере ползучем ФК стимулировал скорость образования и число клубеньков, развитие вегетативных органов растений и увеличение укосной массы на 362. Оптимальной оказалась доза препарата 1.7 г/т семян, при обработке семян раствором 12. 5-бХ от их массы.

Действие ФК и эксудата на ризобии, образование клубеньков на растениях сои и клевера, формирование вегетативной массы клевера ползучего аналогично.

Влияние симбионта-2 и спурта на формирование симбиотической системы. Влияние препаратов на формирование симбиотической системы в микровегетационном опыте приведено в табл. 2. Симбионт--2 ускорял образование клубеньков у неинокулированных растений сои не менее, чем на б дней, стимулировал увеличение массы клубеньков у неинокулированных и инокулированных растений; спурт подавлял образование клубеньков у неинокулированных растений и снижал их массу при инокуляции.

■V Вегетационный опыт проводили при периодическом понижении влажности почвы' в соответствии с условиями влажности вегетационного периода 1992г. Данные микровегетационного опыта соотьет-

ствовали данным вегетационного: симбионт и спурт не ускоряли образование клубеньков у инокулированных растений; для растений, обработанных симбионтом, характерно сбрасывание клубеньков при понижении влажности и в фазу налива семян сои, в оптимальных условиях число и масса клубеньков и содержание.в них Л5 были значительно больше, чем в контроле (табл. 8). Спурт не стимулировал образование клубеньков у инокулированных растений, но поддерживал их сохранение в условиях засухи и на поздних стадиях развития растений, содержание Лб в клубеньках было также повышено.

Таблица 8 . ;

Влияние симбионта-2 и спурта на симбиотическую систему сои, 1992г.

Фаза развития Контроль Симбионт Спурт

Колич< 3 тройчатых листа Образование бобов Налив семян Содержание Лб, к 3 тройчатых листа Образование бобов Налив семян ство 2.2 1.5 4.1 <г/г сыт 2.53 3.91 3.05 клубеш 3.2 3.0 0 )ых клуС 1.92 6.81 >ков 2.4 ' 5.2 5.2 ¡еньков 3.60 4.95 4.28

Оба препарата стимулировали фотосинтетическую деятельность растений сои, увеличивали площадь листьев и содержание в них хлорофилла (табл. 9). В оптимальных условиях среды спурт бойее положительно влиял на эти показатели и массу растений» при снижении влажности почвы он ингибировал развитие растений. Симбионт в этих условиях (при снижении влажности почвы) не окаеывал на них отрицательного воздействия, в свяви с чем больше повлиял на продуктивность сои, увеличивая число бобов и семян на расте-

Таблица 9

• Влияние симбионта-2 и спурта на фотосинтетическую . деятельность растений сои, 1992г.

Фаза развития Контроль Симбионт Спурт

Площадь лис 3 трЬйчатых листа Образование бобов Налив семян Содер: 3 тройчатых листа Обравование бобов 3 тройчатых листа Образование бобов ¡тьев, дм' 1.53+0.2 2.56+0.3 3.09+0. 3 кание хло! 1.02 0.62 м /растение 2.10+0.2 2.97+0.3 2. 51+0.3 юфилла, 1,02 0.91 иг/г 87.3 39.2 1 1. 98+0. 2 3.14+0. 3 1. 40±р. 2 ¿г/дм* 1.20 0.63 95.4 38.6

ниях. масоу семян, содержание в них белка. Спурт стимулировал

только увеличение числа бобов и семян. Процент и содержание

азота были выше, чем в контроле лишь в оптимальных условиях среда

Щж оптимальной влажности в условиях вегетационных опытов оба препарата улучшали развитие растений сои, хотя несколько тормозили развитие ее симбиотической системы на первоначальных этапах раввития растений.

. Таким обравом, симбионт и спурт стимулировали численность клубеньков в онтогенезе сои и содержание Лб, увеличивали площадь листьев и продуктивность сои. Эффект действия проявлялся только в оптимальных по влажности условиях среда

Влияние Сиоотимудяторов на растения клевера полоучего В опытах установлено нестабильное влияние препаратов на развитие симбиотической систем ы клевера: в калдый данный момент времени оно сильно зависело от влажности почва Однако в

фазу цветения эксудат, ФК и симбионт увеличивали число и массу клубеньков на растениях, спурт - только их массу (табл. 10).

Таблица 10

Величина и активность симбиотической системы клевера ползучего при обработке семян БАВ, 1991г.

Показатель Водный Эксу- ФК Спурт Сим-

конт- дат бионт

роль

Клубеньков, млн. /га 474 544 597 467 469

(общее/активных) 167 218 228 168 224

Масса клубеньков, кг/га 46.8 74.2 78.4 73.6 96.3

Лб, мг/г сырых клубеньков М 2.6 1.6 1.6 2.1

Активность нитрогеназы

мг Шъг*ч, 9.78 10.64 8.19 14.11 0.19'

АСП, тыс. кг*дн. /га 3.2 4.2 4.4 4.5 5.1

Эксудат и симбионт увеличивали содержание Лб в клубеньках, эксудат и спурт - нитрогеназную активность. Наибольший ДСП отмечен в варианте с симбионтом, но и в других вариантах он был выше, чем в контроле.

Таблица 11

Влияние БАВ на площадь листьев и сухую массу клевера

ползучего, 1991г.

Показатель Водный Эксу* Ж Спурт Сим- НСР05

контроль дат .бионт

Плошада листьев, 47.2 45.0 47.8 53.4 46.4

тыс. кг/га

ОСП, тыс. м *дн. /га 1821 1802 1885 1960 1925

Сухая масса, ц/га

надземная часть 46. 74 46. 22 52.45 60.13 44.30 13.1

•корни 5. 54 10.36 8.88 8.18 8.70 4.9

Укосная масса, ц/га 35. 70 38.60 39.40 46.40 35. 20 5.4

Стимулирующее влияние на площадь листьев и надземную массу растений оказал спурт (табл.11), это отразилось на величине

укосной массы. В варианте с симбионтом укосная масса была на уровне контроля, возможно, это связано с большой густотой растений и затенением их друг другом, вследствие чего наблюдалось отмирание части листьев.

Таблица 12

Содержание и накопление азота и белка клевером ползучим при обработке семян БАВ, 1991г.

Показатель Водный контроль Эксудат ФК Спурт Симбионт

Содерджание N. X на АСВ Накопление N. кг/га Содержание белка,* на АСВ Накопление белка, кг/га 2. 67 147.6 16.7 644.2 2. 57 145.5 16.1 639.3 2.66 163.3 16.6 703.0 2.62 178.9 16.4 844.9 2. 51 133.2 15.7 569.9

Биостимуляторы не влияли на содержание ааота и белка в растениях клевера, однако накопление их при обработке семян спуртом было выше на 10.5 и 232 соответственно (табл. 12).

, Таблица 13

. Динамика формирования вегетативных и генеративных органов клевера ползучего при обработке семян Симбионтом-2, 1991г.

Вариант Контроль Симбионт Контроль Симбионт

Показатель Бутонизация Цветение

п клубеньков, млн. /га 22 32 57 60

Масса активн. клуб., кг/га 7.2 9.0 38. 5 48.7

ЛО, мг/г сыр. клуб. - - 2.3 1.4

Высота растений, см ? п листьев, тыс. шт. /и ' 15.3 16.3 20.8 21.5

1.76 1.78 4.58 6.63'

Площадь лисвьев.тыс. м /га ФСП, тыс. м *дн. /га р 5. 84 6.70 35. 84 46.72

134 154 626 786

п побегов, тыс. шт./ьг 0.36 0.43 1.46 2.50

Длина побегов, м/^ - - 32.4 69.5

п соцветий, шт. ЛГ 11.2 52.8 110.4 162.4

Масса растений, ц/га 3.82 4. 39 32. 59 41.87

НСР,= ц/га 1. 59 ■ 4. 31

Содержание N. X на АСВ - - 2.78 3. 28

Накопление Н, кг/га - - 90.7 137. 2

Накопление белка, кг/га - 566.8 857. 5

В другом полевом опыте (1991г.) при меньшей густоте стояния растений клевера ползучего симбионт-2 стимулировал не только развитие симбиотической системы, но и фотосинтетическую деятельность, развитие вегетативных и генеративных органов. Масса растений опытного варианта оказалась на 28% (табл. 13), а укосная - на С5% больше, чем в контроле. Растения, обработанные симбионтом, имели повышенное содержание азота, накопление белка было в 1.5 раза выше, чем в контроле.

В 1992г. была сделана перезакладка лучших вариантов опыта с обработкой семян симбионтом и спуртом. В связи с погодными условиями (засуха) урожай клевера не был получен, но наблюдалось стимулирующее влияние на количество клубеньков, площадь листьев, число и длину побегов, массу растений. Симбионт увеличивал количество клубеньков у растений на 45, спурт - на 35%, площадь листьев на 33 и 28%, массу растений на 26 и 50% соответственно. Данные достоверны на уровне HCPQ5.

Полевой опыт с обработкой вегетируюшда растений был заложен с симбионтом и спуртом. Препараты стимулировали увеличение надземной массы клевера ползучего, числа бобов, семян и их массы. Урожай семян составил в контроле 132.4, со спуртом 197. 4, с симбионтом - 248 .кг/га (НСР 05- 61.9).

В производственном посеве биологический урожай семян клевера ползучего при опрыскивании растений 2-го года жизни симби-онтом-2 (НИШН) повысился в 2.6 раза (с 52.4 до 138.2 кг/га, табл.14). Фактический урожай кондиционных семян при прямом ком-байнировании увеличился в 5.3 раза (с 21.8 до 115.3 кг/га). Это связано с тем, что б контрольном варианте абсолютные потери семян при уборке из-за меньшей длины цветоносов за счет неоко-

Таблица 14

Структура соцветий и урожай клевера ползучего при обработке вегетирующих растений симбионтом-2, 1992г.

Показатель Контроль Симбионт НС$5

Длина цветоносов, см 2 18 22 '

Спелых головок, шт. /м 580 613

Семян, шт. /головку .

среднее 14 30

максимальное 242 611

Биологический урожай семян, кг/га 52.4 138.2 13.5

Урожай кондиционных семян, кг/га 21.8 115.3 8.6

Ыасса 1000 семян 0.65 0. 76

шенных жаткой комбайна головок клевера, были больше, чем в опытном варианте. В контроле относительные потери составили 58, а в опыте только 17Х биологического урожая семян.

Таким образом.: в полевых опытах на растениях клевера ползучего прослежены те же тенденции действия БАВ, -что и на растениях сои. Все биостимуляторы оказали влияние на симбиотическую систему клевера, однако прибавка урожая по укосной массе и семенам получена только в вариантах со спуртом и симбионтом-2. где БАВ стимулировали развитие ассимиляционного аппарата растений. Эффекты бистимуляции зависели в большей степени не от влажности почвы, как в опытах с соей, а от густоты стояния растений.

Итак, в лабораторных, микровегетационных и вегетационных опытах установлен характер действия нетрадиционных биостимуляторов на все составляющие бобово-риаобиального симбиоза: ризо-бии. растения и'симбиотическую систему.

Для ФК и симбионта.стимулирующие концентрации в отношении КБ и растения совпадают. Для эксудата концентрации, оказывающие влияние на риз'обии в чистой культуре, на 3-4 порядка ниже, чем

рекомендованные для обработки семян. В связи с этим можно полагать, что БАЗ на семенах играет роль источника углерода для ри-зобий. Спурт стимулирует, в основном, развитие фотосинтетического аппарата растений, тем самым улучшая деятельность симбиотической системы. При пониженной влажности почвы он ияги-бирует развитие растений сои, сохраняя численность клубеньков,

В контролируемых условиях опыта эксудат и ФК увеличивают надземную массу клевера ползучего, эксудат - также количество соцветий, спурт и симбионт - массу растений и урожай семян сои.

В полевых опытах на растениях клевера ползучего подтверждено наибольшее стимулирующее влияние симбионта-2 и спурта, установленное в опытах на растениях сои. Оба препарата увеличивают фуражную и семенную продуктивность посевов при обработке семян и опрыскивании растений. Действие на симбиотическую систему растений проявилось в основном при обработке семян; урожай семян выше при опрыскивании растений. Применение биостимуляторов в условиях низкой влажности нецелесообразно, хотя тенденции к стимуляции развития растений и сохраняются. '

Стимулируюпий эффект БАЗ и ФК на формирование биомассы клевера, выявленный в вегетационных опытах, в полевых условиях Центрального района Нечерноземной зоны не подтвержден.

ВЫВОДЫ ' '

В лабораторных, краткосрочных модельных, вегетационных и полевых опытах эффект нетрадиционных биостимуляторов: биологически активного экстракта (эксудат), фузикокцина (ФК), симбионта-2 (ШКФАН) и спурта на R. trifolié R. msliloti, R.legaminosa-rum biovar vicia, B. japonicum и бобово-ризобиальный симбиоз Glycine hispida-В. japonicum, Trifo]lum repens-R. trifolil проя-

вился по-разному.

1. В чистых культурах в низких концентрациях (10 10"? эксудат и аллелостим (лиофилизированная форма эксудата) стимулируют развитие быстрорастущих ризобий на плотных синтетических средах, эффект ФК проявляется в концентрациях 10 lO'^W.n на плотных и жидких средах, обогащенных экстрактами семян бобовых.

2. В краткосрочных модельных опытах (водная культура) БАЗ в

6 6

концентрации 100%, ФК - 5*10~ -10~ Шд, симбионт - 0.001% не влияют на скорость образования клубеньков при инокуляции семян и ускоряют этот процесс, если неинокулированные семена нестерильна Аналогичный результат получен в вегетационных опытах (на супесчаной дерново-подзолистой почве) на растениях сои и клевера ползучего.

3. В вегетационных опытах с растениями сои на супесчаной дерново-подзолистой почве при оптимальных условиях влажности наибольший эффект получен при использовании симбионта-2 (НИК-ФАН) в сочетании с обработкой ризоторфином: возрастает масса клубеньков, содержание леггемогдобин'а, площадь листьев и содержание в них хлорофилла, масса растений, число и масса семян и бобов, содержание в них азота

Действие спурта зависит от условий влажности:. в оптимальных условиях он оказывает сильный стимулирующий эффект на фотосинтетическую активность, при низкой влажности почвы ингибируег развитие растений, сохраняя численность клубеньков. .

Эксудат повышает содержание авота в семенах сои и накопление его в инокуЛированных растениях.

б.В вегетационных опытах с растениями клевера ползучего на супесчаной дерново-подзолистой почве при оптимальных условиях

влагообеспеченности эксудат и ФК увеличивают число вегетативных органов, площадь' листьев, массу растений, эксудат - также число соцветий. По влиянию на укосную массу наиболее эффективным оказался ФК. Оптимальными для обработки семян являются доза ФК 1.7 мг/кг семян и 100%-ный эксудат (3-6% массы семян).

6. В полевых опытах на супесчаной дерново-подзолистой почве обработка семян и опрыскивание растений симбионтом-2 и спуртом увеличивают семенную и фуражную продуктивность клевера полауче-го. Симбионт повышает процентное содержание азота и белка в укосной массе, характеризуется стабильным влиянием на mc.no и активность клубеньков, спурт увеличивает сбор белка в . укосной массе за счет большей урожайности растений. Урожай семян выше при опрыскивании этими Препаратами растений в фазу бутонизации. Стимулирующий эффект БАЗ и ФК на формирование биомассы клевера, выявленный в вегетационных опытах, в полевых условиях Дентраль-ного района Нечерноземной зоны не подтвержден.

7. Опрыскивание растений клевера ползучего 2-го года жизни (фаза бутонизации) симбионтом-2 (НИКФАН) в норме 1 мл/га в производственном посеве обеспечило повышение биологического урожая семян в 2.6 раза (акт о внедрении прилагается).

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Соколова Л. А. К методике изучения влияния нестерильных препаратов на клубеньковые бактерии // Тез. докл. 1 Всес. конф. СОИСЛФ "Биологический азот". - Калуга, 1990.- С. 68-70.

2. Соколова Л. А. Влияние эксудата из проростков семян озимой пшеницы и алледостима на вирулентность клубеньковых 6акте*-

рий сои // Тез. докл. 1 Всес. конф. СОИСАФ "Биологический азот". .- Калуга, 1990. - С. 72-73.

3. Соколова Л.А., Шпов Е Б., Попова Л Д., Посыпанов Г. С. Воздействие обработок семян клевера ползучего Волат эксудатом из проростков озимой пшеницы на развитие растений клевера // Тез. докл. П Всес. конф. СОИСАФ "Биологический азот". - Калуга, 1991.- 0.22-23. •

4. Попов К Е , Соколова Л. А., Попова Л. Д. Влияние предпосевной'обработки семян фуэикокцином на рост и развитие клеьера ползучего Волат // Тез. докл. 11 Всес. конф. СОИСАФ "Биологический азот".- Калуга, 1991.- С.23-25.