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"

Ь-зоМр

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА 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 «¿С» . . . 1993 г

//*ос

в «'ь » 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 « „^^ » 199 5 г

Ученый секретарь специализированнг кандидат биолог

Л. В. Мосина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ -Актуальность исследований. Важным компонентом современных биотехнологий растениеводства (Шевелуха 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.

- ' V .. ■>■ ■■ - - .

Эффективность данного приема может быть связана с тем, что клубеньковые бактерии продуцируют ростстимулиругацие- соединения (Красильников, 1958; Доросинский, 1967; Сабелышкова, 1979, Мйшке, 1988). функции биологически активных веществ (ВАВ), 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-климатических условиях. | ."Особый интерес к' регуляторам роста растений природного 'происхождения связан, с необходимостью использования экологически чистых препаратов,: . эффективных.в малых дозах (г или мг на хектар).- •,",. ' • '' . '

} Работами ряда ученых (Муромцев с соавт.. 1987-1990, Наумов | с соавт., 1975-1991;; Гельцер, 1968-1990): установлено положительное, влияние ВДВ природного происхождения - фузикокцина (®К), биологически активного экстракта (БАЗ) или эксудата, симбионта-2 (НИКФАН) : - и!спурта на рост,, развитие культур, -урожай и

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

Цель и задачи исследований: изучить целесообразность использования ВДВ,- 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 Rjaponioum, R. leguminosarum biovar vicia, R-trifolll, R. meli-lott.

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

Научная новиана. Впервые дана сравнительная оценка эффективности природных ВАВ в отношении клубеньковых бактерий клевера ползучего и сои в чистых культурах и в условиях симбиоза

Для конкретных экологических условий (супесчаная дерново-подзо-

/

листая почва Центрального района Нечерноземной воны) устаковле-на высокая эффективность препаратов симбионт-2 (НИКФАН) и спурт на растениях клевера ползучего Волат.

Практическое значение. Показана целесообразность обработки семян и опрыскивания в фазу бутонизации растений клевера ползучего Волат в условиях Центрального района Нечерноземной зоны симбионтом-2 (НИКФАН) и спуртом для увеличения семенной и фуражной продуктивное!и в оптимальных по влажности условиях.

л. <

Б производственном посеве при " опрыскивании вегетируювдх растений еимбионтом-2 в норме 1 мл/га на площади 50 га =в 1992г. получено увеличение общего биологического урожая клеверной массы на 13Х, 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 растение-; водства 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 СОЖАФ ."Биологический ааот" (КФ:ТСХА, 1990), на внутривувовской научной конференции КФ ТСХА (1993);. Диссертационная работа доложена и одобрена на заседании кафедры микробиологии ТСХА. Основные результаты исследований представлены в 4 печатных работах.

Объем работы, диссертация изложена на .. . страницах мааи-нописвого текста, включает Зб таблиц, б рисунков, 39 таблиц в приложении. Список литературы включает 149 наименований, в том числе 45 на иностранных языках.

.В решении отдельных вопросов в равные годы принимали участие и оказывали помочь СНЗ, к. с.-х. н. Н. Б. Попов, доцент, к. с. -н. Л, Л Попова, НО О. Г. Посыпано», студенты 11М. Муртузалиев, О. А. Очяев, А. А. Александруакин, Е. А. Малюченкова, за: что выражаю им глубокую благодарность. Искреннюю признательность: выражаю также научным руководителям д. б. н.профессору & К : Шилькиковой и д. с*х; яг.-; профессору Г. С. Постанову за ценную помощь и . консультации при выполнении работы.' ; ; ''• а' ';,''

- 4 -

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Опыты проводили в лаборатории биологической фиксации ааота воздуха и на стационарном опытном поле КФ ТСХА в 1989-1992гг. Пэчва супесчаная дерновоподволистая. рН сол. 6.3-6.7; содержание гуыуса 1.6 - 1.72Z, Р2С>5 и KgO по Кирсанову 235-260 и 80 мг /кг. Опыты с растениями сои в водной культуре проводили на Се-8азотной среде Кнопа с добавлением H3BQ3 и ( NH4) при 2t?0

и 10-часовом фотопериоде.

Использовани клубеньковые бактерии (КБ): В. japonicum,штамм 2496 эф., R. leguminosarum blovar viola, штамм 0610 эф., R. tn-folu. штамм 1326 эф., R.mellloti, штаммы 1723 ( 425а) - производственный, СХМ-1 - спонтанный мутант штамма 425а, устойчивый к стрептомицину (lr/л), равный по симбиотической активности (любезно предоставлены сотрудниками лаборатории генетики и селекции ВНИИсх микробиологии), ризоторфин для сои на основе культуры В. japonicum, штаммы 6346 и 2490 (приготовлен там же), семена сои северного экотипа, сорт Магева.и клевера ползучего, сорт Волат.

Быстрорастущие ризобии 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 (ВАЗ) или эксудат представляет собой водную вытяжку физиологически активных веществ 3-су-точных проростков семян различных сортов пшеницы, рекомендован для обработки семян сельскохозяйственных культур Харьковским ЛГУ (ж.о. № 393973, 425569,540614; Наумов

' . . • . ~ 5 ~ -

1975-1992гг.) Алделостим - лиофилмзированный препарат эксудата. • Механизм действия тот т. Оба препарата нестерильны.

Дувикокцин (4К) - гормон смешанного действия по типу аук-син+цитокинин. Стимулирует поглощение глюкозы, сахарозы, аминокислот и других веществ клетками, прорастание семян, корнеобра-аование (Муромцев с соавт; ^ 1985-1991).

Симбионт-2 (НИКФАН) - получен ив культуральной жидкости эндофита, выделенного иа корней облепихи.< смесь БАЕ Повышает микотрофность растений, стимулирует рост корней, , их поглоти- . тельную способность, обменные и синтетические процесса Повыша-. ет урожайность растений,. непосредственно действует на ризобии и формирование бобово-ризобиального симбиоза. Неспецифйчен. Эф- ° фективен в оптимальных условиях среды (Гельцер, 1990).

Спурт - аналог метионина, метаболического предшественника этилена в растениях. стимулирует .работу ферментов, способст-: вующих усвоению неорганического и органического азота. Применя-.. ется для обработки семян и растений; влияет на урожай и качест- ' - '3 во сельскохозяйственной продукции.. Физиологической активностью обладают и этилен, и метионин (Лёрфлинг, 1985).

Влияние биостимуляторов на чистые культуры ризобий изуча-: ли, определяя площадь, .роста колоний по штрихам, методом предельных разведений с добавлением ВАВ в питательеную среду или . суспензию клубеньковых бактерийпри разведениях. Данные математически обрабатывали; методом доверительных интервалов ., СТ. И. Го-• ликова с соавт.. 1981). . . . ; ■

К&нфовегетационные опыты" с. растениями сои закладывали по модифицированной методике Е. В. Надкерничной с соавт.' (1586), определяли влияние БАБ 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 нитрогеназы определяли ацетиленовым методом на газовой хроматографе "Хром-5" по методике Р. ЕХарди (1976), содержание леггемоглобина - модифицированным методом Эльфока (1960) - Мэ лик-Саркисян (1975), интенсивность фотосинтеза - по поглощению СОл, в токе воздуха на ИКОА-анализаторе (ГИАЫ-б), содер-

и

яание хлорофилла - колориметрическим методом (Третьяков, 1982), плоишь 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 б растений. Схема опытов с соей: ризоторфин и риэоторфин+БАВ. В случае эксудата испытывали также влияние на неинокулированные растения. Семена клевера ползучего не иноку-лировали, испытывали 3 концентрации эксудата и 2 - фузикокцина.

Схемы полевых опытов по обработке семян клевера ползучего: 1.контроль (без обработки); 2.водный контроль (обработка водой); 3. эксудат; 4. фувикокцин; Б. спурт; 6. симбионт-2. Дозы препаратов: эксудат 60 мл/кг семян 100Х-ной концентрации, «К 1.7 лг/кг, симбионт-2 - 0.25 мл/кг, спурт б мкл/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

'::: .'• ' • * ' • - 7 -•" - ' • ' " . Устная площадь делянок 15-21 м2. Агротехника - общепринятая для зоны. Шсевравбросной, 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 242), в июне и июле 1992г. - до 5-7Х ППа

РЕЗУЛЬТАТЫ : ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОВОУВДЕНИЕ ' : ' • ' Влияние эксудата и ¡аллелостима на клубеньковые бактерии в чистой культуре и на формирование симбиотической систе»« ' ВАЗ и аллелостим стимулируют развитие быстрорастущих ризо-бий в низких концентрациях. Эксудат, в меньшей степени аллелос-тим увеличивают площадь колоний КБ вики, люцерны и клевера по штрихам при разведении.в 10-100 млн. раз (табл. 1).

''...■.'■.. > :. , \v ■ . ; Таблица 1

V I влияние БАВ на рост колоний клубеньковых бактерий / : V ^; : '.'*:* (по штриху), X, 1989-1992гг. ■ .

Разведения ВАВ, раз

• - Эксудат

R. leguml nosarum

R.meli-, lotl

R. trlfo-111 '

B. japo-nlcum

Аллелостим

R. legumi-nosarum

B. japo-nlcum .

.10* ' 10g,/ 10S

108 , iov .

33 55 -79 211" 173

,80' .162 148

.•„ 81 205 175

-36 40 50 70

i 70

98 ' 103 134 120 105

77 102: 93 .125 100

★Контроль (обработка, водой) примят еа 100Z. В опытах с медленнорастущими R. japonicun экоудат даже

100 млн. разведении не благоприятствовал развитию КБ, а стимуляция роста а ^аромсит аллелостимом при таком'разведении наблюдалась.

В микровегеташонных опытах эксудат, в меньшей степени аллелостим стимулировали образование клубеньков у неинокулиро-ванных растений сои за счет риэобий, сохранившихся на семенах. При обработке БАЗ клубеньки образовались на 15, 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 ВДВ,

1989-1992ГГ. I

Вариант Эксудат Аллело-стим «узигажцин, М/д 5*10-6 | ю-о Симбионт Спурт

; рас теш 1 1й с клубеньками

Контроль 15.4 15.4 23.1 23.1 54.6 54.5

ВДВ 61.5 30.8 76.9 84.6 бае 9.1

Ривоторфин+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 6 2 3 7 •3 1

Риэоторфин 8.4 8.4 8 8 6 6

Риэоторфин+БАВ 7.3 6.4 8 8 5 5

Контроль масса клубеньков, мг/растение

- - 13 13 6.5 6.5

ВДВ 8.4 0.4 39 35 11 -

1 Риэоторфин 3.6 3.6 41 41 25 25

Риэоторфин ВДВ 2. 4 2.8 53 52 34 21

; - - 9 - : ■ .•■•'' / ? ,

- Двойная обработка семян-по схеме ризоторфин+ВАВ в опытах с ВАЭ и алиелостимом не дала преимуществ. * ». "

В вегетационном опыте -в почве отмечено ускорение обраво- ч вания клубеньков у растений сои»' обработанных эксудатом, и усиление нитрогеназной активности в онтогенеёе сои, на прочие .,показатели (табл. 3)препарат не влиял. Ц?и> двойной обработке -семян эксудат,в отдельные фазы раввития растений увеличивал число клубеньков; ' содержание леггемогЛобина (Л5), и нитрогенааную

активность. ■ ■ • '..■'• .,.''' .'-.''• -'л. . •

'•'•'• - ' .. „Таблица 3

Влияние БАЭна показатели симбиоза у растений сои,. 1989г; \

г Показатель Контроль Эксудат Ризоторфин Ризоторфин + эксудат

Продолжительность . активного симбиоза, дней , -.V Число, клубеньков Масса . клубеньков, АСВ, Г ' , ■■.' Содержание Лг, мг/г сырых клубеньков ; Нитрогеназная активность' клубеньков; , нмоль/раетение/ч ' V . .. . ■ ■ 54 • .28 0. 42+0.00 26. 0+0. 5 • 1:з? 61 . ' 0. 43+0. 01 26. 6+0. 6 • г: 21' '70 ' " '41'; 10*39+0.02 24.3+0.4. : 2.79 - ■V.'*.':■{■ 0.41+0.02 : 28. 6+0.5 , '.8.93

. V ^Чкютый" экоудат отимулировал увеличение площади листьев • и интенсивность1 фотосинтеза, причем не только. при освещенности 35 \.клк,{табл. .4)'"Д'Н6,й при , освещенности 5-10 клк. ^ таким ^образом, :, он способствовал удлинению ассимиляционного периода сои. :Однако ■ сухая масса растений достоверно не различалась.. Наблюдалась тен дёнция увеличения массы семян; и содержания в; ■ них белка в вариан *< $е риэоторфин+эксудат. • . " .. {;

Таблица 4

Показатели Фотосинтетической деятельности растений и качества семян сои в зависимости от обработки семян BAO, 1989г.

Показатель Контроль Эксудат Ризоторфин Ризоторфин + эксудат

Еяошддь листьев. дм2/растеаие Интенсивность оото-синтеза пм 35 клк, мг С0удм^*ч Сухая масса, г/раст. Масса семян, г Содержание в семенах белка, X жира. X б. 2+0. 4 20.6 9. 89±0.9 а 79*0.06 35.2 22.7 6.7+0. 2 30.1 10 50+0. 6 3.87+6.05 36 3 23.5 7. 4+0. 4 25.6 10.19+1. 4 а 09+0.06 35.8 23.0 7.6+0.4 26.8 10. 25+0. 8 4.10+0,08 37.9 23.9

Таблица 6

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

Показатель Контроль Контроль БАЗ,Хот m ■ХК.Х от m

(без об-

i оораоот

работки ка водой: 3 20 12.5 6

Укосная масса, г/сосуд 5.48 5.49 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 i

Число соцветий/сосуд 2 2.5 4.5 2.7 1 -

Количество листьев 208 201 234 219 313 » 290

Число побегов 44 ' 69 58 66 85 70

Общая длина побегов ¿¡и Плодадь листьев,, дм* 216 184 237 230 326 310

19.5 17 25,6 - 35.4 30.5

В вегетационном опыте о клевером ползучим иЬпытыьади иео-колько концентраций эксудата, лучшей оказалась рекомендованная _ авторами препарата Получена значительная прибавка урожая зеленой массы и числа соцветий (табл. 5). Характер действия БАЗ соответствовал таковому на растениях сои. эксудат стимулировал более раннее образование клубеньков на корнях, увеличение пло-

■ ■.-■-•/л.. '..'•■■■.- и - ■ / ;'..«; цади листьев, развитие больаегочисла вегетативных и генеративных органов.

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

Влияние фуоикокцина на клубеньковые бактерии в чиотой ■ культуре и на формирование симбиотмческой системы.

'■■-,' • Таблица 6

Влияние фузикокцина на рост: колоний ИВ (по штриху), Г ■ ■ ; ' X к контролю, 1960-1992гг.

Среда

Концентрация препарата, и/л

Конт роль

10

10

10

"=7"

10"

Бобовый агар, Среда Верги

Бобовый агар

Бобовый агар

Лопиновый агар

R.. legumlnosarum biovar vicia, 100 ï 74 I 103 I 116 100 I ' I 100 I 99

R. tnfolii, штамм 1326* . 100 I Г 104 I 119

: > R. nie 1 i loti, штамм 1723 100 I • (136 1121 .. В. japonicum, штамм 2496 100 I 68 I 88 I 80

штамм 0610

127:. 110

100 : 102

136 108

107 '( 123

104 ■ " lieb

«стимулирует роет КБ ни. иокуоотвенных оредах, содержащих

- экстракты ив, семян бобовых, то есть в условиях, близких к ри-

- эосферным. Рост ривобий вики и клевера Ж усиливается.при кон> центрациях 10^ иАб9.:и/ж, Я теШоив диапазоне 10 -10~8

М^л (табл. 6). Положительное влияние ФК на 1арошсит 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 ;под№лачиваюг/ (Симаров .' с. соавт. .. 1990). Несовпадение этих >.'.фект6в-;'пг«в©^л1«• уг^тётаю^роста: Е:4ароп1сит.:. " ' • .

Добавление «й в плотную и жидкую среду и разведенную суспензию риэобий для посева изучали на стрептомицинустойчивом штамме ЯтоШои СХМ-1.

Таблица 7

Влияние фузикокшша на ризобии, 1990-1992Г.

Разведения для посева без ФК с ФК Процент к контролю

Посев, число колоний

10^ 10-10 18-10 169 ±8.8 103+32 280+70 782+139 113±6.6 33. б+3.3 104+17.6 236+38.3 67 32 37 30

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

1 2 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 оусшенаии КБ. отрицательно влиял на рост их колоний на бобовом агаре. Число колоний снижалось на 33-70Х (табл. 7). Однако 4« ускорял рост & теШои в жидкой среде, плотность суспензии КБ возрастала 3. а-0. Б раз.

Возможно, что различия связаны с воздействием да на цито-плазматическую мембрану клеток ризобий. Увеличивая ее проницаемость и выход протонов из клеток (Каличава Г. С. с соавт., • 1988), препарат усиливает транспорт питательных веществ 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 микрове! етационных опытах на сое установлено, что ФК в

—6 * • ' концентрации 10~ Н/л ускоряет образование клубеньков на 16

суток (табл. 2), увеличивает их число - почти в 3 раза на неи-

-6 ' нокулмровашшх растениях сои, 5*10> М/д - ускоряет образование

клубеньков - на 7 дней, их число на растении - на 20Х. Масса

клубеньков и масса растений были больше в- варианте с оольшзй

концентрацией ФК.

В вегетационном опыте на клевере ползучем ФК стимулировал

скорость образования и число клубеньков, развитие вегетативных

органов растений и увеличение укосной массы на 352. Оптимальной'

оказалась доза препарата 1.7 г/т семян при обработке семян

раствором 12.5-6Х от их масса

Действие ФК и эксудата на ризобии, образование клубеньков

на растениях сои и клевера, формирование вегетативной массы

клевера ползучего аналогично.

Влияние симбионта-? 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 6 дней, стимулировал увеличение массы клубеньков у неинокулированных и инокулированных растений; спурт подавлял образование клубеньков у неинокулированных растений и снижал их массу при инокуляции.

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

■ ; ' - 14 - .

ствовали данным вегетационного: симбионт и спурт не ускоряли образование клубеньков у инокулированных растений;; для растений; обработанных сюйионтом, характерно сбрасывание клубеньков при понижении влажности и в фазу налива семян сои, в оптимальных условиях число и масса клубеньков и содержание в них ЛЗ были значительно больпе, чем в контроле (табл. 8). Спурт не стимулировал образовать клубеньков уинокулированных растений,' но; поддерживал их сохранение в условиях засухи и на поэдних стадиях развития растений, содержание ЛЗ в клубеньках было также повышено. . .",.' ■ ..- : ..-•'.-. 'л

■V; Таблица 8 . . .

Влияние симбионта-2 и спурта на симбиотическую

' ■ систему сои,, 1992г.; , '' , •'• «■'

ваза развития Конт-,: . РОЛЬ Сим-1 бионт Спурт

Количество 3 тройчатых листа12.2 Образование бобов 1.5 Налив семян , | 4.1 Содержание Л5, мг/г сыт 3 тройчатых листа | 2.53 Образование бобов| 3.91 Налив семян | 3.05 < клубет Ж >ЫХ клус 1.92 6.81 >ков 2.4 6.2 . Б. 2 ¡еньков а 60 4.95 4.28

' . Оба препарата стимулировали фотосинтетичеокую деятельность растений сои, увеличивали площадь листьев и содержание в них хлорофилла (табл. . 9). В оптимальных условиях,среды спурт более. .положительно влиял на эти показатели и массу растений, при снижении влажности почвы он ингибировал развитие растений.^ Симбй-' онт в этих условиях (при снижении влажности почвы) не оказывал на них отрицательного воздействия, в связи с чем больше повлиял на продуктивность сои/ увеличивая число бобо» и семян на раете-

Таблица 9

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

Фаза развития Контроль!Симбионт Спурт

Площадь лис 3 трййчатых листа образование бобов Налив семян Содера 3 тройчатых листа Образование бобов 3 тройчатых листа Образование бобов !тьев, дм 1.53+0.2 2.56+0.3 а 09+0.3 кание хло] 1.02 0.62 т /растение 2.10+0.2 2. 97+0. 3 2.51 ±0. 3 юфилла, > 1.02 0.91 мг/г 87.3 39.2 1.98+0.2 3.14+0. 3 1. 40+р.2 1Г/ДМ г 1.20 0.63 95.4 38.6

ниях, маооу семян, содержание в них белка. Спурт отимулировал только увеличение числа бобов и семян. Процент и содержание

авота были выше, чем в контроле лишь в оптимальных условиях среды.

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

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

#

Вяилнио биостимуляторов на раотемия клевера ползучего В опытах установлено нестабильное влияние препаратов на развитие оимбиотичеокой систем ы клевера: в каждый данный момент времени оно сильно зависело от влажности почвы. Однако в

г >'

- 16 -

V.'

ФвкЗУ цветения эксудат, «Си симбионт,увеличивали число и массу еньков на растениях, спурт - только их массу (табл. 10). -

. " ' ■ . .. • - • Таблица Ю -Величина и активность' симбиотической системы клевера •

'•¡(ползучего при'обработке семян БАВ^ 1991г. * : *

• • < . Ч-ч - ' Л-.--:;

• Пэкаватель* , г- • -, Водный Эксу- , «ж Спурт Сим-

• " - я ' . * * % • ' • .V, конт- дат , >. бионт г*

" ' V , Ч - _ ^ 1 ■ • роль ■ V V , \ ,

Клубеньков, млн. /га. 474 . 544 ; 597' 467 ' ■469

(общее/активных).* ' Ш 228 166' 224-

Масса клубеньков, кг/га1 46.8 74.2 78.4- 73.6 96.-3 *, •

Лб,;мг/г сырых клубеньков ; 1. 4 2.6 ■ 1-6 - 2-Ь 'Ч

Активность нитрогеназы,- . '. - - "ч' V.

/ иг Я/ыг*ч." , > " ., ' ' 9.78 10.64 >8.19, 14.-11 8.19'

АСП, тыс. кг*дн. /га -,' г 3.2 4.2 4.4 . 4.6 ■ 6.1

V, .Эксудат и 'симбионт» увеличивали содержание Лб в клубеньках, эксудат и спурт - нитрогенайную активность.. {^больший АСШ отмечен в варианте с симбионтом,-но М в других вариантах он был

выше,1 чем в контроле.

Таблица 11

Влияние БАВ на площадь листьев и сухую массу клевера , - ч ■ . . ползучего, 1991г.

Показатель" Водный Эксу» Спурт Сим- НСР05

■ ." - 1. - контроль : дат. • ... .бионт

Пяощада листьев, . 47.2 45.0 47. 8 53.4 •46. 4

тыс. , иг/га 1 ' ч • ' '

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

Сухая'масса,ц/га , • : г ...

надземная часть •46.74 46.22 52.45 60.13 44.30 1а 1

корни . . . 5.54" 10. 36 8.88 8.18 8.70 4,9'

Укосная масса, ц/г.а 35.70 38.60 39.40 46. 40 35,20 Б. 4

, Стимулирующее влияние наплощадьлистьев и. надземную, маи^1 су растений оказал.спурт (табл. 11):, это отраэилооь на "величия» ,

укосной масса 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 ЕАВ, 1891г.

Показатель Водный контроль Эксудат ФК Спурт Симбионт

Содерджание N. X на АСВ Накопление N. кг/га Содержание белка,X на АСВ Накопление белка, кг/га 2.67 147.6 16.7 644.2 2.67 145.5 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 аэота и оелка 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 полвучего при обработке семян Симбионтом-2. 1991г.

Вариант Конт- Сим- Конт- Сим-

роль бионт роль бионт

Показатель Бутонизация Цветение

п клубеньков, млн. /га 22 32 57 60

Масса активн. клуб.,кг/га 7.2 9.0 38.5 48.7

Лб, ыг/г сыр. клуб. - - 2.3 1.4

Высота растений, см Р 15.3 16.3 20.8 21.5

п листьев, тыс. шт./мй2 1.76 1.78 4. 58 6.63

Площадь листьев,тыс. м /га 5.84 6.70 35.84 46.72

®Ш, тыс. м *дн. /га _ 134 154 626 786

п побегов, тыс. шт./м^ 0.36 0.43 1.46 2.50

Длина побегов. - - 32. 4 69.5

и соцветий, шт. /кГ 11.2 52.8 110.4 162.4

Масса растений, ц/га 3.82 4.39 32.59 41.87

НСР>с 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 полаучего симСионт-2 стимулировал не только развитие с идиотической системы, но и фотосинтетическую деятельность, развитие вегетативных и генеративных органов. Масса растений опытного варианта оказалась на 28Х (табл. 13), а укос-мая - нафБХ больше, чем в контроле. Растения, обработанные симбионтом, имели повышенное содержание азота, накопление белка было в 1.6 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-T5Z, площадь листьев на 33 и 2ВХ, массу растений на 26 и 50% соответственно. Данные, достоверны на уровне Н0Р05.. * ■'

ПЬлевой опыт с обработкой вегетируюших растений был эало^ жен с симбионтом и спуртом. Препараты стимулировали увеличение надземной массы клевера ползучего, числа бобов, , семян и их масса Урожай семян составил в контроле 132.4, со спуртом 197.4, с симбионтом - 248.кг/га (НСР05- 61.9).

В производственном - посеве биологический урожай семян Севера ползучего при опрыскивании растений 2-го года жизни симби-онтом-2 (НИКФАН) повысился 'в 2.6 раза"(с.52.¿ 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'в контрольном варианте-абсолютные потери семян:, при... уборке из-за меньшей длины ■ цветоносов; эа счет неоко-.

Таблица 14

Структура соцветия и урожай клевера полэучего при обработке вегетируюших 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

Масса 1000 семян 0.65 0.76

шенных жаткой комбайна головок клевера, были больше, чем в опытном варианте. В контроле относительные потери составили 68, а в опыте только 17Х биологического урожая семян.

Таким образом, в полевых опытах на растениях клевера пол-вучего 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-ризобиального симбиоза: ризо-бии, растения и симбиотическую систему.

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

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

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

В полевых опытах на растениях клевера ползучего : подтверж- , дено наибольшее стимулирующее влияние симбионта-2 и спурта, ус. тановленное 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 биостимулято- . ■ров в условиях низкой влажности нецелесообразно,, хотя,тенденции.

* (t стимуляции развития растенийи сохраняются. , v

- Стимулирующий эффект БАЗ * и ФК "на формирование биомассы : клевера, выявленный в вегетационных опытах, в полевых условиях ! Центрального района Нечерноземной зоны не подтвержден; ; . i .... •'" ■'"',.'-'. ' " ВЫВОДЫ . ••• v • - ^ '•-.'; ' .::

В лабораторных, ; краткосрочных модельных^ вегетационных и: '. ^ полевых копытах эффект нетрадиционных биостимуляторов: биологи- , чески активного экстракта: ( эксудат)", фузикокцина (ФК). симбион- ' ; та-2 (НИКФАН) испуртана R. trifol i 1; R.meliloU. R. legumliiosa-*Tum'blovar vicia, ' B. japónlcum и бобово-ризобиальный /симбиоз ~

• ßlycine hispída-B. japonioum, Trifolium- repens-R. trlfol i i í ;рроя-

вился по-разному.

1. В чиотых культурах в низких концентрациях (10 5- 10"? эксудат и аллелостим (лиофилизированная форма эксудата) стимулируют развитие быстрорастущих ризобий на плотных синтетических

* 6 7

средах, эффект Ж проявляется в концентрациях 10~ - 10~ М'л на

плотных и жидких средах, обогащенных экстрактами семян бобовых.

2. В краткосрочных модельных опытах (водная культур«) БАЭ в

б &

концентрации 1002, Ж - 6*10- -10~ М/л, симбионт - 0.0012 не влияют на скорость образования клубеньков при инокуляции с?мян и ускоряют этот процесс, если неинокулированные семена нестерильны. 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 леггемоглобина, 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 ингибирует развитие растений, сохраняя численность клубеньков.

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

5. В вегетационных опытах с растениями клевера ползуче1 о на супесчаной дерново-подзолистой почве при оптимальных условиях

.-.'-;■• _ ••• • . - 22-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 ®К 1 ¿7 мг/кг семян и 100%-ный эксудат (3-бХ массы семян):.¡.V/ г;-.^

6. В полевых опытах на супесчаной дерново-подзолистой почве обработка семян и опрыскивание растений симбионтом-2 и спуртом увеличивают семенную и фуражную продуктивность клевера полвуче-го. Симбионт повышает процентное содержание авота и белка; в укосной массе, характеризуется стабильным влиянием на одсчо и активность клубеньков, спурт; увеличивает сбор белка в у укосной массе аа 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 Центрального 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)'. .' ; . л

По Материалом диосвртации опубликовешы оледукадив работы:

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

2. Соколова Л. А. Вн.чянио эксудата ив прорсютков семян озимой пшеницы и аллелостйма на вирулентность клубеньковых бакте-

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

а Соколова Л А.. Попов Е В.. Попова Л. Д.. Посыпанов Г. С. Воздействие обработок сеыян клевера ползучего Вэлат эксудатом из проростков озимой пшеницы на развитие растений клевера // Тез. докл. 11 Всес. конф. СОИСАФ "Биологический азот". - Калуга, 1991.- 0.22-2а

4. Попов Е Е , Соколова Л А., Попова Л Л Влияние предпосевной обработки семян фузикокцином на рост и развитие клевера ползучего Волат // Тез. докл. II Всес. конф. СОИСАФ "Биологический азот",- Калуга, 1991.- С.23-25.

Оьъем 1"г п т

Заказ 835

Тираж 100

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