Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние микробиологических препаратов на активностьазотфиксации и вирусоустойчивость сои

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние микробиологических препаратов на активностьазотфиксации и вирусоустойчивость сои"

РГБ ОД

- " На правах рукописи

Будагов Григории Владимирович

Влияние Микробиологических препаратов на активность азотфиксации и вирусоустойчивость сои (специальностъ-03.00.16 - экология)

. АВТОРЕФЕРАТ . диссертации на соискание ученой степени . 'кандидата биологических наук

Краснодар 1996

Диссертационная работа выполнена на кафедре биохимии и микробиологии би.олого-почвенного факультета Ростовского государственногоуниверситета • (г. Ростов-на-Дону). , -

Научные руководители: , кандидат'биологических наук,

' доцент И.Б. Коган; - -кандидат биологических наук, ■ ' доцент В.Г- Паршин - > '

Официальные оппоненты: ; . доктор биологических наук ,•

профессор В.Ф. Вальков - кандидат биологических наук, доцент Л.А., Коростелева-Ведущая организация. . ■ Донской государственный аграрный

университет , 1

Защита состоится "2.0 "уксмГрИ 1996 г. в на заседании

Диссертационного совета К. 120.23.06 при Кубанском государственном аграрном университете. ( 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13 ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского аграрного университета ( 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.). Автореферат разослан "I* " ИД Я ¡Уа 996 г. Учёный секретарь

Г

Диссертационного совета, профессор . ¡'

С.Б: Криворотое

С-

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. На протяжении многих лет стратегия развития земледелия основывалась на постоянном увеличении примене-кия минеральных удобрений и химических средств защиты растений, что наряду с положительным эффектом вызвало ряд негативных процессов в агроэкосистемах.

Мощные агротехнические нагрузки существенно нарушают функционирование почвенных микробоценозов и ферментативную активность почв, развивается деградация гумуса, уменьшается естественное плодородие почв, возрастает количество фитотоксичных микроорганизмов.

В связи с этим необходим переход к основанным на использовании биологических методов и препаратов системам альтернативного земледелия, главная цель которых - с помощью применения экологически сбалансированных приемов повышения урожайности и защиты растений сохранить естественные биологические механизмы агроценоза без снижения экономического эффекта (Соколов, Монастырский, 1994).

Один из важнейших факторов в таких системах - оптимизация процесса симбиотической азотфиксации, что обусловлено высоким коэффициентом использования "биологического" азота растениями, положительным действием на продуктивность и питательную кормовую ценность бобовых сельскохозяйственных культур, отсутствием накопления вредных веществ в биосфере, экономической выгодностью по сравнению с производством и применением минеральных азотных удобрений (БЫгика, 1990; Садыков, 1992; Шатилов, 1992).

Однако биологический потенциал симбиотической азотфиксации реализован далеко не полностью, для его повышения применяются методы усовершенствования инокуляционного процесса и генетико-селек-ционные методы (Хогянович, 1992; 1д ^ а!., 1992), но их эффективность еще недостаточно высока.

Малоизученный аспект бобово-ризобиального симбиоза - повышение иммунного статуса растений и усиление естественной супрессивности почв, т.к. ризобии обладают антагонистической активностью к фитопато-генам (Марго, 1973; Голышин, 1992). Повышение устойчивости к фитопа-тогенам путем активизации метаболизма и защитных механизмов растительного организма является важным звеном в системах экологизированной защиты растений, требующим глубоких всесторонних исследований.

Выбранная в качестве объекта исследования соя (Glycine шах (L.) Merrill) - ценнейшая азотфиксирующая бобовая культура, применяемая в пищевых, кормовых и технических целях и имеющая хорошие перспективы возделывания в Северо-Кавказском регионе. Кроме того, система Glycine шах - Bradyrhizobium japonicum является удобной моделью для изучения закономерностей бобово-ризобиального симбиоза (Садыков, 1989; Hunt, Layzell, 1993).

Соя относительно устойчива к грибным и бактериальным заболеваниям, но серьезно страдает от поражения вирусом мозаики сои: ВМС, soja virus 1, Smith (Трубицын, Полякова, 1994), традиционные способы борьбы с которыми не приносят ощутимого результата (селекция семенного материала, селекция сортов), а иногда экологически небезопасны (уничтожение насекомых-переносчиков с помощью химических средств). Необходим поиск и разработка новых эффективных способов противодействия ВМС.

Цель исследования - изучение влияния препаратов микробиологического синтеза (ПМС) - ацетонобутиловой барды (БРД) и липрина-4 (Л) на эффективность симбиогической азотфиксации и устойчивость сои к ВМС.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить действие ПМС на клубеньковые бактерии сои.

2. Исследовать влияние препаратов на:

а) активность бобово-ризобиального симбиоза у растений сои;

б) физиолого-биохимические показатели растений, связанные с азотфиксирующей активностью и вирусоустойчивостью;

• в) урожайность и питательно-кормовую ценность сои.

3. Изучить возможность компенсирующего действия препаратов на азотфиксирующую активность, физиологию и продуктивность сои с целью повышения ее толерантности к ВМС.

4. Определить способы и дозы использования исследованных препаратов.

5. Разработать пути утилизации отхода микробиологического производства - ацетонобутиловой барды.

Научная новизна и практическая значимость работы. Показано, что активность симбиотической азотфикгирующей системы сои может регулироваться с помощью экологически безопасных биогенных препаратов микробиологического происхождения. Использование данных веществ положительно сказывается на культурах клубеньковых бактерий сои, показателях бобово-ризобиального симбиоза, процессах фотосинтеза, продуктивности и питательно-кормовой ценности растений.

Установлено, что исследованные препараты повышают толерантность сои к ВМС, при этом наблюдается корреляция с уровнем симбиотической азотфиксации. Это свидетельствует о том, что существование бобового растения, имеющего ризобиальные микросимбионты и пораженного вирусной инфекцией, следует рассматривать как единую экосистему, в которой происходят сложные взаимодействия между растенИем-хозяином, ризобиями и фитопатогенными вирусами.

Показана перспективность дальнейших исследований возможности использования биологически активных веществ естественного происхождения в качестве активаторов симбиотической- азотфиксации и индукторов вирусоустойчивости.

Разработаны способы и дозы применения препаратов с жидкими и гранулированными минеральными удобрениями (органо-минеральные комплексы) с целью интенсификации азотфиксации, повышения урожайности и толерантности сои к ВМС. Рекомендован способ утилизации отхода микробиологического производства - ацетонобутиловой барды.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы "Использование экологически безопасных отходов и продуктов микробиологической и, пищевой промышленности в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур и их устойчивости к фитопатогенам и вредителям" (№ 01.9.20. 008231).

Апробация работы.. Материалы диссертации доложены на научных конференциях биолого-почвенного факультета РГУ (Ростов-на-Дону, 1994, 1995, 1996), региональной научно-практической конференции "Биотехнология и производство экологически чистой продукции сельского хозяйства" (Персиановка, ДонГАУ, 1994), межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы степных экосистем и сопредельных территорий" (Краснодар, Куб ГУ, 1994).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура, работы. Диссертация изложена на!?,? страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объек-. тов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов и приложения. Список литературы включает 193 источника, в том числе 58 иностранных. Работа иллюстрирована 44 таблицами и 14 рисунками.

Содержание работы

Обзор литературы состоит из 4 разделов, в которых рассматриваются биологическое и хозяйственное значение сои, способы оптимизации симбиотической азотфиксациц, распространение и вредоносность мозаики сои и способы борьбы с этим заболеванием с оценкой достигнутого уровня и перспектив. Особое внимание уделено применению в указанных целях биологически активных веществ естественного происхождения, а также взаимоотношениям между процессами вирусной инфекции и азот-фиксации в растительном организме.

Объекты исследований:

1. Препараты микробиологического>синтеза (ПМС):

а) ацетонобутиловаЯ'барда (БРД) - отход промышленного ацетоно-. бутилового брожения, вызываемого штаммами Clostridium acetobutylicum, полученный с Ефремовского биохимзавода (Тулнская область РФ); •

б) липрин-4 - аналог кормового концентрата лизина (KKJI), проду-, цируемый штаммами Brevibacterium flavum и Corynebacterium glut'amicum, произведенный на Шебекинском'биохимкомбинате (Белгородская область РФ).

Препараты включают культуральную жидкость," остатки биомассы' продуцента и питательной среды, содержит клетчатку, белки, аминокислоты, минеральные элементы,-витамины группы В и PP.

в) препарат азотфиксирующих бактерий - ризоторфин на основе Bradyrizobium-japonicum(uiTaMM 6346), изготовленный во Всероссийском институте сельскохозяйственной микробиологии (г. Пушкин, Ленинградская область РФ). -

2. Минеральные удобрения: а) жидкое комплексное удобрение (ЖКУ) марки 10:34:0 (ТУ 6-08-414-78);

б) гранулированные минеральные удобрения - аммофос, двойной суперфосфат, нитроаммофос. '

3. Растения сои (Glycine max (L.) Merrill, сорт Ранняя-10) в норме и при поражении ВМС.

4. Штамм Bradyrhizobium jap., выделенный из корневых клубеньков сои сорта Ранняя - 10.

Методика исследований. В лабораторных экспериментах- изучали действие барды, липрина и минеральных удобрений на рост ризобий сои и накопление ими белка на жидких и твердых питательных средах. Выделение и идентификацию бактерий проводили по методу Теппер (1993)., Культуру бактерий высевали на питательные среды № 79 и бобовый агар с добавками препаратов и их комплексов-с ЖКУ (в концентрациях от 0.02 до 2.5 % от объема среды). Титр ризобий определяли чашечным методом

Коха, концентрацию белка - методом Лоури (Северин. Соловьева, 1989). Гранулированные минеральные удобрения обрабатывали биопрепаратами в количестве 5 % от массы гранул и помещали на поверхность культуры ризобий в чашки Петри.

В полевых экспериментах (табл. 1) изучали действие препаратов и их сочетаний с ЖКУ и аммофосом, на фоне инокуляции ризоторфином и без таковой, на паоаметры бобово-ризобиального симбиоза (масса и количество корневых клубеньков, содержание леггемоглобина, сукцинатде-гидрогеназа (СДГ), нитрогеназная активность (НА) в клубеньках), физио-лого-биохимические показатели (содержание фотосинтетических пигментов листа, содержание амидного и аммиачного азота в листьях), питательно-кормовую • ценность (концентрация белка и активность уреазы в зерне) и урожайность растений сои, не имеющих симптомов вирусной мозаики и с симптомами поражения ВМС.

Смеси препаратов с удобрениями вносили локально, рядковым способом одновременно с посевом.

СДГ-активность, концентрацию леггемоглобина, амидного и аммиачного азота, концентрацию белка в зерне, активность уреазы и содержание фотосинтетических пигментов определяли колориметрически, НА-активность - газово-хроматографически (Пароменская, Круглов, 1985; Ляхова, Луценко, 1981; Третьякрв, 1983). Все анализы выполнены в фазу цветения.

Эксперименты проводили на естественном (посев некалиброванны-ми семенами) и провокационном (посев пигментированными семенами, полученными с пораженных растений) инфекционном фоне. Диагностику ВМС проводили визуальным и индикаторным методом (Власов, Ларина, 1982).

Таблица 1

Схема опыта

№ Вариант опыта Дозы, применяемых удобрений и препаратов

1. Контроль Без обработки препаратами

2. Ризоторфин (Я) 300-500 г/га

3. ЖКУ Г")17Р58 (марка 10-34-0)

4. ЖКУ + Я Ы,7Р58 + 300-500 г/га

5. ЖКУ + БРД Смесь в отношении 3:2 (N^58 + 80 л БРД)

6. ЖКУ + БРД + Я Ы|7Р58 + 80 л БРД + 300-500 г/га

7. ЖКУ + Л Смесь в отношении 10:1 (М)7Р58 + 12 л Л)

8. ЖКУ + Л + Я N^58 + 12 л Л + 300-500 г/га

9. Аммофос. N |7Р 57

10 Аммофос + Я Ы,7Р57 + 300-500 г/га

11 Аммофос + БРД + Я МПР57 + 7 л/га + 300-500 г/га

12 Аммофос + Л + Я ^7Р57+7 л/га + 300-500 г/га

Лабораторные эксперименты проводили в лаборатории микробиологии биолого-почвенного факультета РГУ и лаборатории фитопатологии Ботанического сада РГУ, полевые эксперименты - на базе УОХ РГУ «Не-двиговка» в течение 3-х полевых сезонов.

Полученные результаты обработаны методами дисперсионного анализа, рассчитана необходимая существенная разность на 5 % уровне значимости (НСР0.5) и достоверность (Р) по показателю Ъ (Русин, 1989; Иванов, Погорелюк, 1990).

Экспериментальная часть Действие ПМС на клубеньковые бактерии сои. Замена в составе среды № 79 1 % дрожжевого экстракта биопрепаратами повышала титр ризобий по сравнению с контролем: липрином в концентрации 0.1-0.5 % - на 16-31 96, смесью ЖКУ с липрином (0.1-0.5 %) - на 60-120 %, смесью ЖКУ с бардой (0.5 %) - на 45 % (рис. 1).

ЖКУ+Л ЖКУ+БРД Контроль

варианты опыта . '

Рис. 1. Влияние ПМС и минеральных удобрений на тигр клубеньковых бактерий сои, где 19 - среда № -79, содержащая 1 % дрожжевого экстракта

Добавление препаратов в среду бобовый отвар .увеличивало титр бактерий: смеси ЖКУ с липрином (0.1-0.2 %) и ЖКУ с бардой (0.1-0!2. %) - в 7-9.5 раз. Эти же сочетания (в концентрациях 0.2-0.5 %) повышали содержание белка в культуре бактерий на 140-150 % по сравнению с кон- • тролем (без добавок), тогда как "раздельное • применение препаратов и ЖКУ - только на 40-46 %, (рис. 2).' - ■ . .

варианты опыта

Рис. 2. Влияние ПМС и минеральных удобрений на содержание белка в. культуре ризобий, где - среда бобовый отвар без препаратов.

Позитивное действие ПМС на биомассу ризобий и концентрацию белка в столь малых дозах объясняется, вероятно, высоким содержанием в их составе углеводов, аминокислот и стимулирующих рост клубеньковых

' - - . ■ и •

бактерий витаминов группы В. Более выраженное действие смесей ЖКУ с биопрепаратами обусловлено наличием легкодоступных источников фосфатов в составе ЖКУ. • -

Гранулированные минеральные удобрения обладают ингибирующим действием на соевые" ризобии, что проявляется в образовании зон отсутствия роста, культуры вокруг гранул (в порядке убывания эффекта: двойной суперфосфат - аммофос -нитроаммофос). Дражирование гранул биопрепаратами уменьшает диаметр зон ингибирования для двойного суперфосфата и аммофоса: бардой - на ЗО и 65% соответственно; смесью барды с ЖКУ - на 18 и 50%, липрином'- на 14 и 57% (табл. 2). В случае нитро-аммофоса наблюдается стимуляция роста.

' Таблица 2

Влияние ПМС и гранулированных минеральных удобрений

'. на рост клубеньковых бактерий сои

Удобрения Препараты . Двойной супер-• фосфат Аммофос ' Нитроаммофос

диаметр зон ингибирования, мм

Контроль 29.0 .13,5 4.5

БРД, 5% • " 20,0 . ' 4,8 стимуляция роста

ЖКУ + БРД, 5% . 24,0 6,8 . 6,5

Липрин, 5% 25.0 - • ' 5,8' - ■ ' 3,5 ' '

- НСРо, 3,6 4.2 . 1,8

Ингибирующее действие объясняется созданием вокруг гранул зон с экстремально высокой.концентрацией минеральных солей и повышением кислотности среды, а смягчающее Действие препаратов - образованием по градиенту-диффузии более, благоприятных соотношений питательных элементов, нейтрализацией кислотности и действием витаминов-стимуляторов.

Полученные данные позволили разработать дозы применяемых препаратов в полевых экспериментах.

Влияние ПМС на параметры бобово-ризобиального симбиоза у сои в. норме и при поражении ВМС. Органо-минеральные комплексы барды и липрина с ЖКУ. на фоне инокуляции ризоторфином повышают

массу корневых клубеньков на 20-43 % по сравнению с контролем (рис. 3), использование препаратов с аммофосом, напротив, снижает этот показатель, что подтверждает полученные ранее данные о негативном влиянии гранулированных минеральных удобрений на клубеньковые бактерии. Следует отметить, что без инокуляции ризоторфином корневые кл^иеньки не образуются. Вирусное поражение снижает массу корневых клубеньков по сравнению со здоровыми растениями: на 39-43 % в контрольных вариантах (инокуляция ризоторфином и применение ЖКУ), но с использованием БРД и липрина - только на 21-33 %. При использовании ЖКУ с ли-прином масса клубеньков у пораженных растений выше, чем у здоровых в контрольном варианте. При применении комплексов липрина и барды с ЖКУ масса клубеньков у пораженных растений на 33-95 % выше, чем у таковых в контрольных вариантах, т.е. действие препаратов более выражено именно на фоне вирусного поражения (рис. 3).

- кос

3 7(0

5 Ь мо

I Z

,§ 5

6 t а

:ио 100

ill

__jOzf jfzan:

К )Ыч> -К ЛКУ-Ы'Л ЖУ*Л*К Аммофос- Аммофос- лммофос» 11СР

Я й БРД»Я Л-И

варианты опыта

Рис. 3. Влияние ПМС и вирусной инфекции на массу корневых клубеньков сои, где В - пораженные растения

Количество клубеньков снижается в вариантах с применением препаратов н и норме и при поражении ВМС, однако этот показатель не считается надежным критерием азотфиксируюшей активности для сои (Bona, Voltan, Mosca, 1991). Действие препаратов на СДГ-активность не имеет четких закономерностей. Концентрация леггемоглобина при использовании барды и липрина с ЖКУ возрастает на 18-20 % по сравне-

нию с контролем у здоровых растений и на 35-42 % - у вирусных (рис. 4). Содержание леггемоглобина при поражении ВМС снижается на 17-20 % без применения препаратов, но с их использованием - только на 5-7 % (с ЖКУ) и на 9-11 % (с аммофосом). Этот показатель на фоне барды и ли-прина у вирусных растений выше, чем у здоровых в контрольных вариантах (рис. 4).

ЖКУ - К ЖКУ.ЫУ11 ЖКУ* Л'К Аммофос Аммофос П Аммоф1Ч.'Л й |'Л-« • К

варианты опыта

Рис. 4. Влияние ПМС и вирусной инфекции на содержание леггемоглобина в клубеньках, где ^ - пораженные растения

Нитрогеназная активность увеличилась на 41-64 % при использовании ЖКУ с липрином (табл. 3).

Таблица 3

Влияние препаратов на НА-активность клубеньков

Вариант опыта Активность нитрогеназы, им ацетилена 1час/растение

1. Я 17.0

2. ЖКУ + Я 19.7

3. ЖКУ + БРД + Я 20.5

4. ЖКУ + Л + Я 27.8

НСРп, 7.0

Механизм действия препаратов может быть связан с тем, что благо-1аря их диффузии в ризосфере сои из первоначально образующихся при юкальном внесении зон с повышенной концентрацией минеральных со-

14 - • , • . Г " ' '

лей.и органических соединений в последствии формируются зоны с оп- , тимальным -для бактерий соотношением элементов . питания и биологически активных веществ (витаминов и аминокислот), происходит. .стимуляция ,ферментных систем и метаболизма бактероидов. Вероятно, этим же объясняется уменьшение количества клубеньков при использовании препаратов, т.к. происходит гибель чдсти. клеток ризобий, первоначально попавших в экстремальные зоны. Поскольку бобово-ризоби-альный симбиоз является своеобразной .экологической системой, важно знать реакцию всех компонентов системы (клубеньковых бактерий и растений сои) на внесение препаратов.. " .

Влияние ПМС' на физиолого-биохимические процессы, продуктивность и питательно-кормовую ценность сои в норме и при поражении ВМС. Концентрация хлорофилла "а" в листьях сой повышалась при использовании липрина с ЖКУ (у здоровых растений - на 15 % по сравнению с контролем, у пораженньк - на 30.-150 %), липрина с аммофосом (на 12-14 % у здоровых и на 150 % у пораженных), барды,с липрином (на -19-120 % у пораженных). Содержание хлорофилла "а"•снижается при поражении ВМС по сравнению со здоровыми растениями: на 36-70 % без применения препаратов, однако при использовании барды. И липрина Ь ЖКУ - лишь на,27-28 %, с аммофосом - на 32-34 % (рис. 5).,

ЖКУ»К • ЖЮЧЬРД» ЖКУ»Л>|> Ажюфос'К Амиофос»Б Амиофос+Л НСГ ' К " ' РД»К »Я '

варианты опыта

.Рис. 5. Влияние ПМС и вирусной инфекций на содержание хлорофилла "а" в листьях сои, где Шк - пораженные растения

. Позитивное действие препаратов на концентрацию хлорофилла "а" очень-важно, т.к. уровень фотосинтеза считается одним из,главных лимитирующих факторов азотфиксаций (Романов, 1983; РцЩа, 1991). Действия препаратов на другие фотосинтетические-пигменты - хлорофилл "в" и ка-ротиноиды - не отмечено. ,

- Содержание амидного и аммиачного азота в листьях возрастает при-применении препаратов с аммофосом в 2-2.4 раза у здоровых и у пораженных растений. В целом, этот показатель увеличивается при вирусном , поражении, Причем в контрольных вариантах более , значительно (до 6

• раз). Возрастание концентрации небелкового азота объясняется снижением синтеза белка и усилением процессов протеолиза в пораженной вирусом ткани (ОгеНапа е1 а1., 1983). Видимо, данный критерий следует рассматривать скорее как информативный признак вирусной патологии, а не

• азотфиксирующеп активности. '

Использование сочетаний липрина с ЖКУ повышает урожайность сои на 37-56 % (4.3-5.7 ц/га) по сравнению с инокуляцией ризоторфином и применением ЖКУ, соответственно барды с ЖКУ - на 22 % (2.2 ц/га), липрина с аммофосом .- на 18 % (1.8 ц/га). У вирусных растений урожайность возрастает при использовании органоминеральных комплексов' на 25-56 % (2.0-3.8 ц/га). Снижение урожайности пораженных ВМС растеши'! составляет 31-34 % (3.1-3.6 ц/га) без применения препаратов, с их использованием менее значительно - 15-20 %, т.е. 1.8-2.4 % ц/га (рис. 6).

Снижение урожайности при • вирусном поражении происходит вследствие уменьшения количества и массы семян, а позитивный эффект препаратов обусловлен увеличением массы семян и густоты стояния растений (увеличением всхожести семян). Действие препаратов на урожайность проявляется и без инокуляции ризоторфином, на прибавке массы вегетативных органов. ' '

Комплексы липрина и барды с ЖКУ повышают содержание белка в зерне у здоровых растений на 2.7-4.6 % по сравнению с контрольным ва риантом;

к ЖКУ»!! ЖКУ+БРД ЖКУ»Л'|! Аммофос Аммофос.Ь Аммофос. 11СР

♦ К К РДЖ

варианты опыта

Рис. 6. Влияние ПМС и вирусной инфекции на урожайность сои, где - пораженные растения

/

с аммофосом - на 1.5-2.2 %. У пораженных растений действие препаратов на этот показатель более выражено: прибавка составляет 6.1-12.4 %. Уменьшение содержания белка при поражении ВМС - 8-12 % в контроле, а при использовании органоминеральных комплексов - только 0.3-3.2 %. Влияния препаратов на содержание белка без инокуляции ризоторфином не обнаружено (рис. 7).

К ЖКУ+И ЖКУ+БРД* ЖКУ+Л+Ч Аммофос+11 Аммофос Аммофос»Л НСР

К • РД»1!

варианты опыта

Рис. 7. Влияние препаратов и вирусной инфекции на содержание белка в зерне сои, где - пораженные растения

Активность уреазы, коррелирующая с содержанием белка, возрастает у здоровых растений при применении препаратов на 13-23 %. При использовании барды и липрина с ЖКУ на фоне инокуляции ризоторфи-ном наблюдается корреляция между показателями активности бобово-ри-зобиального симбиоза, урожайностью, содержанием белка и хлорофилла "а" и у здоровых и у пораженных растений (г=0.71 и г=0.73).

Таким образом, можно констатировать, что применение этих био-органо-минеральных комплексов оказывает позитивное действие на процессы симбиотической азотфиксации, фотосинтеза и продуктивность сои.. Комплексы препаратов с аммофосом оказывают менее выраженное действие.

При поражении ВМС наблюдается компенсирующий эффект препаратов, т.е. при их использовании изученные показатели более близки к таковым у здоровых растений.

Вышеприведенные данные справедливы для сезонов с достаточным уровнем влажности. При недостаточной влагообеспеченности позитивное действие препаратов в значительной степени нивелируется, за исключением их влияния на содержание белка и концентрацию хлорофилла _ "а" (у инфицированных растений). Действие препаратов сохраняется и на провокационном инфекционном фоне.

Предполагаемые механизмы действия препаратов: *

1. Улучшение азотного питания растений за сЧет стимуляции симбиотической азотфиксации.

2. Стимуляция деятельности почвенной микрофлоры, мобилизующей труднодоступные соединения, прежде всего фосфора (Толчеев, Коган, Будагов, 1992).

3. Возможное антагонистическое действие стимулируемых биопрё-паратами ризобий на вирус мозаики сои, т.к. действие препаратов более выражено на инфекционном фоне.

4. Индукция неспецифического иммунитета, т.к. компенсаторное действие препаратов на урожайность, хотя и в меньшей степени, отмечено

и без образования бобово-ризобиального симбиоза. Весьма вероятен синергизм действияэтих факторов. ,

Препараты не влияют на распространение, инфекции, поражение ВМС через .4 месяца после посева составляет 75-80 % на естественном и ' практически 100 % на провокационном инфекционном фоне.

ВЫВОДЫ

1. Препараты микробиологического синтеза (ацетонобутиловая барда и липрин-4) повышают титр ризобий сои при культивировании на'питательных

• средах: липрин (0.1-0.5 %) - на 16-31 % по сравнению с контролем на среде № .

. 79, комплексы ЖКУ с липрином (0.170.5 %) "и бардой (0.5 %) - на 60-120 % и 45

. % на среде № 79 и в'7-9.5 раз на среде бобовый отвар. •

' 2. Эти. же сочетания увеличивают; содержание белка в культуре ризобий •

• на 40-150 % 'по сравнению с контролем. .

3 .Обработка бардой и липрином гранулированных минеральных удобрений (двойного суперфосфата, аммофоса, нитроаммофоса) нейтрализует их нега-

I

тарное действие на рост культур клубеньковых бактерий сои.

4. Биооргано-минеральные' комплексы барды и липрина с ЖКУ ак-

. тивизируюг.деятельность бобово-ризобиального симбиоза у сои на фоне инокуляции ризоторфином: масса корневых - клубеньков возрастает на 20-43 % по сравнению с контролем (без обработки и применение только ЖКУ): концентрация леггемоглобина - на 18-20 %; НА-активность - на 41-64 % (ЖКУ с липрином). При этом препараты нейтрализуют негативное действие аммофоса на массу клубеньков и содержание леггемоглобина

5. Препараты оказывают положительное действие на показатели уровня

• фотосинтеза и продуктивность сои: концентрация хлорофилла "а" возрастает на 12-15 % по сравнению с контролем (без препаратов) при использовании липрина с ЖКУ и с аммофосом; урожайность - на 22-56 %, т.е. 2.2-5.7 ц/га (ЖКУ+БРД; ЖКУ+Л); содержание белка в зерне - на 2.7-4.6 %. При этом меж-

ду вышеперечисленными показателями есть положительная корреляция, г=0.71 (комплексы барды и липрина с ЖКУ).

6. Препараты оказывают более выраженное действие на исследованные показатели на фоне поражения ВМС: масса клубеньков на 33-95 % выше, чем в. контроле, концентрация леггемоглобина - на 35-42 %, концентрация хлорофилла "а" - на 14-150 % (включая комплексы с аммофосом), содержание белка - на 6.1-12.4 %. Здесь также наблюдается положительная корреляция между исследованными параметрами (т=0.73).

Таким образом, препараты повышают- толерантность сои к ВМС, что проявляется в уменьшении различий между здоровыми и пораженными растениями при использовании препаратов (компенсирующий эффект): масса корневых клубеньков при вирусной патологии в контрольных вариантах снижается по сравнению со здоровыми растениями на 39-43 %, с использованием препаратов - на 21-33 %; концентрация леггемоглобина - на 17-20 % и 5-11 % соответственно; концентрация ^спорофилла "а" - на 36-70 % и 27-34 %; урожайность - на 31-34 % (3.1-3.6 ц/га) и 15-20 % (1.8-2.4 ц/га); содержание белка в зерне - на 812 % и 0.3-3.2 %: При использовании ЖКУ с липрином Исследованные показатели у пораженных растений выше, чем у здоровых в контрольных вариантах.

7. Препараты не влияют на распространение инфекции. Их действие проявляется на естественном и провокационном инфекционном .фонах. Недостаток влаги препятствует проявлению действия препаратов.

Практические рекомендации

Оптимальный способ применения препаратов для повышения азотфик-сирующей активности, продуктивности и вирусотолерантности растений сои -использование комплексов ЖКУ с липрином (10:1) в количестве 132 л/га, ЖКУ с бардой (3:2) - 200 л/га, аммофоса с липрином (5 % от массы удобрения) - 130 кг/га при внесении локальным ленточным способом на фоне инокуляции ризо-торфином, одновременно с посевом. Найден альтернативный способ использования отхода микробиологической промышленности - ацетоно-бутиловой барды.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Будагов Г.В., Коган И.Б., Паршин В.Г., Толчеев А.В. Влияние препаратов микробного синтеза и минеральных удобрений на процессы вирусной инфекции и симбиотической азотфиксации у бобовых растений// Деп. в ВИНИТИ 16.02.94.-№ 389-В94. - 11 с.

2. Будагов Г.В., Коган И.Б., Паршин В.Г., Толчеев А.В. Влияние препаратов микробного синтеза и минеральных удобрений на процессы вирусной инфекции и симбиотической азотфиксации у бобовых растений// Актуальные вопросы экологии и охраны природы степных экосистем и сопредельных территорий: Материалы межреспубликанской научн.-практич. конференции. - Краснодар, 1994. - С. 294.

3. Будагов Г.В., Паршин В.Г., Пономаренко А.В. Препараты микробного синтеза - индукторы вирусоустойчивости и активаторы азотфиксации// Биотехнология и производство экологически чистой продукции сельского хозяйства: Тез. докл. региональной научн.-практич. конференции. - Персиановка, 1994. -С. 65-66.

4. Будагов Г.В., Коган И.Б., Паршин В.Г., Толчеев А.В. Стимуляция симбиотической азотфиксации и вирусоустойчивости у сои// Производство экологически безопасной продукции растениеводства. Региональные рекомендации. -Пущино, 1995. - с7163.

5. Будагов Г.В., Паршин В.Г., Толчеев АВ. Пути повышения толерантности к вирусной инфекции и симбиотической азотфиксации у растений сои// Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экология, экономика, эффективность. Всероссийский съезд по защите растений. Тез. докл. - СПб., 1995. - С. 163.