CC BY
11БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ
УДК 633.2 : 28.58 : 581.52
АКТИВНОСТЬ КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ ЛЮЦЕРНЫ СЕРПОВИДНОЙ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ
В.В. Осипова, к.с.-х.н., Октемский филиал Якутской ГСХА
В Якутии изучали особенность образования и деятельность ризобий на корневой системе люцерны серповидной (сорт Якутская желтая) на фоне инокуляции и внесения разных доз минеральных удобрений при разных способах посева. Внесение фосфорного и высоких доз полного минерального удобрения на фоне инокуляции существенно повышает количество и активность азотфиксирующих бактерий.
Ключевые слова: азотфиксирующие клубеньковые бактерии, инокуляция, штаммы, минеральные удобрения.
Среди эколого-биологических признаков и свойств люцерны, влияющих на успех интродукции, особое внимание должно быть уделено изучению ее корневой системы, которая отличается способностью фиксировать азот воздуха с помощью симбиотических клубеньковых бактерий Rizobium meЫoti. В Якутии у дикорастущей люцерны желтой на таежно-палевых почвах на корнях образуется от 40 до 200 клубеньков и редко у люцерны синей, возделываемой на пойменных почвах опытного участка Якутского НИИСХ [1]. Известно, что при отсутствии клубеньковых бактерий в почве необходимо их внесение.
В Якутском НИИСХ в 1991-1996 гг. были проведены опыты по проведению влияния различных штаммов клубеньковых бактерий на продуктивность и качество корма люцерны. Для инокуляции использовали производственные штаммы, полученные из ВНИИСХМ, всего 7 вариантов. По результатам исследований [3] для сорта люцерны Якутская желтая наиболее эффективными являются штаммы СХМ-1-105, 1214, 1758. Применение этих штаммов в годы с достаточным количеством осадков обеспечивает прибавку урожая семян в среднем от 19 до 31,6 %, зеленой массы - от 13 до 42 %. Содержание протеина и белка в зеленой массе при обработке этими штаммами составляет 20,4 и 11,9 %, в то время как у контрольного варианта было 9,4 и 17,2 % соответственно.
Цель наших исследований - изучить особенности формирования и активность азотфиксирующих бактерий на корнях люцерны серповидной в условиях криолитозоны.
Методика. Опыты проводили в двух разных почвенно-климатических зонах Якутии - Приленской и Привилюйской в период 2000-2004 гг. В Приленской зоне полевые опыты закладывали в Олекминском р-не на территории старой раскорчевки. Почвы под опытами палевые среднеосолоделые среднесуглинистые со средним содержанием фосфора и обменного калия, слабо обеспечены нитратным азотом, реакция среды щелочная. В Привилюйской зоне полевые опыты закладывались в Нюрбинском районе. Почва имеет гумусовый горизонт 20-22 см. Площадь участка подстилается слоем вечной мерзлоты до глубины 400 м при сезонной оттайке 170180 см [4].
Исследования по формированию бобоворизобиального симбиоза на люцерне серповидной (сорт Якутская желтая) проводили на фоне внесения различных доз удобрений при широкорядном и сплошном способах посева. Учеты и наблюдения за ростом и развитием корневой системы люцерны проводили в каждую фазу методом почвенного монолита. Число азотфиксирующих клубеньков на корнях люцерны определяли методом подсчета их в разные периоды вегетации в среднем на 10 растениях каждого варианта в двух несмежных повторениях, выкопанных с комом почвы 20х20х30 см с последующим отмыванием корней на сите с отверстиями 0,25 мм и отделением клубеньков. Для инокуляции семян люцерны использовали местный штамм СХМ -1-105.
Результаты. На корнях люцерны, выращиваемой из семян без предварительной инокуляции их азотфиксирующими бактериями живут одиночные бактерии диаметром 1,8-2,5 мм на глубине 0-10 см почвенного слоя. Эти спонтанные формы клубеньковых бактерий не обеспечивают активного симбиоза, поэтому при инокуляции семян число активных клубеньков значительно повышается. Наиболее благоприятная среда для формирования активного симбиоза отмечена во второй зоне, где обеспеченность влагой была сравнительно высокой, и при внесении наибольшей дозы полного минерального удобрения.
Важную роль в азотфиксации играет температурный фактор и влага, поэтому в широкорядных посевах люцерны наибольшее количество клубеньков (61 шт.) отмечалось при температуре почвы 19,8°С на глубине 10-15 см во второй зоне. Хотя на глубине почвенного слоя 5-10 см температура почвы была выше, основное количество клубеньков сосредоточено несколько глубже (12-13 см), где влажность почвы выше на %НВ.
По нашим наблюдениям клубеньки на корнях люцерны появлялись на 18-20 день после всходов. Их образование вначале отмечается на главном корне, затем на боковых корнях первого порядка и далее на боковых корнях более высоких порядков. Образование клубеньков у люцерны второго и последующих лет может наблюдаться уже в период отрастания при температуре почвы 8-10°С. Азотфиксация при таких условиях практически не происходит. Клубеньки начинали работать при температуре почвы 15-17°С, а максимальная азот-фиксация отмечалась при 19-20°С, что приходилось на период начала и полного цветения люцерны.
Функционирование клубеньковых бактерий зависело от возраста люцерны. Наблюдениями установлено, что их нарастание идет до фазы начала цветения, затем постепенно процесс новообразования сменяется процессом отмирания. Наибольшее количество клубеньков образует люцерна младших возрастов - второго и третьего года жизни.
Активные азотфиксирующие клубеньки определяли по розовой окраске. Их количество в широкорядных посевах люцерны было от 1,2 до 3,7 раза меньше от общей численности клубеньков. Длина корня уходила в почву на глубину 68,270,8 см.
Внесение минеральных удобрений оказывало заметное влияние на образование клубеньков и их активность. Так, внесение фосфорного и разных доз полного удобрений способствовало проявлению более высокой активности симбио-тического аппарата (табл. 1). Общее количество клубеньков и розового цвета при внесении фосфорного удобрения (Р6о) достигало, соответственно, 52 и 16 шт. (178% к К) на одно растение. При внесении максимальной дозы полного минерального удобрения (Ы90Р60К60) общее количество и активных клубеньков было, соответственно, - 48 и 18 шт. (200% к К) на одно растение в среднем за все годы наблюдений. На широкорядных посевах корни люцерны имели очень развитые боковые ответвления, направленные в сторону междурядий. Наибольшее количество боковых корней первого и последующих порядков образуется в почвенном слое 15-20 см. У люцерны второго и третьего года на широкорядных посевах наблюдалось четко выраженное ассиметричное строение корневой системы, что улучшало условия для формирования и деятельности клубеньковых бактерий.
1. Влияние инокуляции и различных доз удобрений на образование активных клубеньков у люцерны с широкорядным способом посева, в Приленской (1) и Привилюйской (2) зонах в среднем за все годы на 1 растение (2000-2004 гг.)
Варианты Температура почвы на глубине (см) в период полного цветения, оС Длина корня, см Количество клубеньков, шт.
доза удоб- инокуляция 5 -10 10-15 15-20 всего в т.ч. активных
рений 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2
Б/у Б/и 21,8 20,7 20,5 18,6 15,3 14,1 68,2 57,0 8 12 5 3
Инок. 69,0 57,3 25 26 9 6
N60 Б/и 22,1 21,5 20,9 18,8 15,5 14,6 67,7 54,2 17 14 6 4
Инок. 68,2 55,0 41 37 11 6
Рб0 Б/и 21,9 19,2 20,7 19,0 15,4 14,5 69,4 56,8 10 11 6 5
Инок. 70,8 57,2 52 28 16 8
Кбо Б/и 21,8 19,0 20,7 18,9 15,2 14,5 68,5 57,6 8 15 3 5
Инок. 68,6 56,8 37 30 11 8
N6OP6OKÔO Б/и 22,3 21,4 20,6 19,3 15,8 14,8 68,4 57,5 11 14 7 6
Инок. 68,9 59,2 45 36 17 9
N60P30K30 Б/и 22,0 20,2 20,8 19,2 15,5 14,4 68,3 57,1 12 10 7 5
Инок. 68,6 57,6 39 27 16 10
N90P60K60 Б/и 22,2 21,8 21,0 19,5 15,7 14,7 70,3 57,8 12 18 5 6
Инок. 69,8 58,0 48 37 18 14
В посевах люцерны со сплошным способом посева наблюдалось снижение общего количества и активных клубеньков. Корни люцерны уходили в почву на меньшую глубину - на 60,1-66,3 см. Внесение минеральных удобрений также способствовало увеличению общего количества и активных клубеньков. Наибольшую прибавку обеспечивали фосфорное и
разные дозы полного минерального удобрения. В варианте с внесением фосфорного удобрения (Р60) общее количество клубеньков достигало 36 шт., активных бактерий - 12 шт. (200% к К) в среднем на одно растение. Наибольшую прибавку обеспечивало внесение полного минерального удобрения №оР6оК6о) (табл.2).
2. Влияние инокуляции и различных доз удобрений на образование активных клубеньков у люцерны со сплошным способом посева, в среднем за все годы на 1 растение (2000-2004 гг.) в Приленской (1) и Привилюйской (2) зонах
Варианты Температура почвы на глубине Длина Количество клубеньков, шт.
в период полного цветения, оС корня, см
Доза удобре- 5 -10 10-15 15-20 всего в т.ч. активных
ний 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
Без Б/и 20,0 18,7 18,6 16,8 12,3 11,4 60,1 51,2 5 4 3 2
удобрений Инок. 63,4 51,6 17 15 6 3
N60 Б/и 20,5 18,6 18,8 16,9 12,6 11,7 62,9 51,5 12 9 4 2
Инок. 62,6 51,4 35 26 10 5
P60 Б/и 20,8 18,7 18,8 16,7 12,9 11,5 62,1 51,3 8 13 3 3
Инок. 63,8 51,8 36 27 12 9
Köo Б/и 20,2 18,9 18,5 17,1 12,2 11,4 60,7 50,7 6 5 4 2
Инок. 64,2 51,4 25 19 7 5
N60P60K50 Б/и 21,1 19,2 19,0 17,3 12,6 11,8 63,8 52,5 9 12 4 5
Инок. 65,0 54,6 34 28 14 7
N60P30K30 Б/и 21,0 19,1 19,4 17,0 12,5 11,7 61,5 52,0 10 10 5 4
Инок. 64,2 52,8 28 23 12 7
N90P60K50 Б/и 20,6 19,4 19,1 17,5 13,1 12,1 63,2 53,5 9 10 6 5
Инок. 65,3 54,8 35 26 15 8
Таким образом, данные за пять лет наблюдений показывают, что формирование и активность клубеньковых бактерий на корнях люцерны серповидной на мерзлотных почвах зависит от инокуляции семян, внесения различных доз минеральных удобрений и ширины междурядий. Инокуляция семян люцерны повышает общее количество клубеньков в 2-5 раз, численность активных клубеньков увеличивается в 2-3 раза. Внесение фосфорного и высоких доз полного минерального удобрений обеспечивает на фоне инокуляции наибольшую прибавку количества активных клубеньков.
Литература
1.Курилюк Т.Т., Перк А.Я., Сухов В.А., Шеина Л.И. Изучение азот-фиксирующей способности бобовых растений в Центральной Якутии // Физиолого-биохимические исследования растений Якутии. Якутск, 1974. С.59-68. 2. Иванов Б.И., П.М. Львова, К.Н. Анисимова, А.С. Иванов. Хлебные злаки в Якутии.- Якутск: Изд. ЯФ СО АН СССР,1985.- 163с. 3. Денисов Г.В., Стручков Р.С. К вопросу изучения корневых систем люцерны на засоленных землях долины р. Лена. // Сб. тезисов докладов научно-практической конференции. Посвященной Году Образования.- Якутск: «Северовед», 1997.- С.52. 4. Денисов Г.В., Стрельцова В.С. Люцерна в Якутии.- Новосибирск: Наука. Сиб. изд. Фирма Ран, 2000. - 201с.
ACTIVITY OF NODULE BACTERIA OF YELLOW ALFALFA (MEDICAGO FALCATA) UNDER CRYOLITHOZONE
CONDITIONS V. V. Osipova
Oktem branch, Yakut State Agricultural Academy, Russia Summary. The formation and activity of rhizobia on the roots of the Yakutskaya Zheltaya cultivar of yellow alfalfa (Medicago falcata) under inoculation and at the application of different rates of mineral fertilizers and different planting methods were studied. It was shown that the application of phosphoric fertilizer and high rates of NPK-compound at the simultaneous inoculation significantly increased the number and activity of nitrogen-fixing bacteria. Key words: nitrogen-fixing bacteria, inoculation, strains, mineral fertilizers.
