CC BY
6УДК 631.461(479.24) P34
ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ В АГРОФИТОЦЕНОЗАХ В ПОЧВАХ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО СКЛОНА МАЛОГО КАВКАЗА АЗЕРБАЙДЖАНА
MICROORGANISMS QUANTITY DYNAMICS OF AGROPHYTOCENOSIS ON THE NORTH-EASTERN SLOPE OF THE LESSER CAUCASUS IN AZERBAIJAN
©Мустафаев З. Х.,
Институт почвоведения и агрохимии НАН Азербайджана, Баку, Азербайджан, [email protected]
©Mustafaev Z.,
Institute Soilscience and Agrochemistry of Azerbaijan NAS, Baku, Azerbaijan, [email protected]
Аннотация. Представлены данные по динамике микроорганизмов в зависимости от географического расположения, приведена геолого-геоморфологическая и почвенно-климатическая характеристика Гянджа-Газахского массива Малого Кавказа.
Произведен учет численности аэробных и анаэробных диазотрофов в ризоценозе в зависимости от сезонной динамики.
В ризоценозах растений с типом фотосинтеза Сз и С4, возделываемых на различных типах почв Гянджа-Газахской наклонной равнины, растение С4 (кукуруза) характеризуется более высокой численностью диазотрофов, чем растение Сз (озимая пшеница), и значительным таксономическим разнообразием.
Abstract. Presented data on the dynamics of microorganisms depending on geographical location, geological-geomorphological and soil-climatic characteristics of the Ganja-Qazakh Massif of the Lesser Caucasus are presented.
The number of aerobic and anaerobic diazotrophs in the rhizoenosis has been recorded depending on the seasonal dynamics.
In the rhizoenosis of plants with the type of photosynthesis of Сз and C4 cultivated on different types of soils of the Ganja-Qazakh inclined plain, the C4 (maize) plant is characterized by a higher diazotrophic number than the Сз (winter wheat) plant and a significant taxonomic diversity.
Ключевые слова: агрофитоценоз, ризоценоз, микроорганизм, диазотроф.
Keywords: agrophytocenosis, rhizocenosis, microorganism, diazotroph.
Введение
Важнейшим направлением научных исследований и разработок, на которых должны быть сосредоточены основные усилия, является системное изучение почвообразовательных процессов, как в естественных, так и в агрофитоценозах различных сельскохозяйственных культур, для обоснования систем ведения хозяйства, наиболее соответствующих типам природной среды, для проведения экологической оценки, бонитировки почв и т. д., поскольку почва является результирующей многих факторов- геологических, атмосферных и биологических. Вместе с тем, через посредство почвенного звена осуществляется многообразное взаимодействие в сложной системе: атмосфера — горная порода — растения — животные — микроорганизмы — почва.
С усилением интенсификации сельскохозяйственного производства усложняются взаимосвязи в системе: почва — растения — окружающая среда и для наиболее эффективных путей оптимизации обстановки необходимы знания об изменениях свойства почвы, почвенных процессов и их режимов.
В связи с этим, представляет значительный интерес изучение почвенных микроорганизмов, как свободноживущих, так и ассоциативных диазотрофов, играющих основную роль в обеспечении минерального питания (особенно азотом) сельскохозяйственных растений и в целом увеличения плодородия почв.
Целью данной работы стала оценка биологической активности ризоценозов сельскохозяйственных культур в некоторых типах почв, сформированных в Гянджа-Газахской наклонной равнине Азербайджана.
Изучена динамика изменения численности диазотрофов в ризоценозе кукурузы (Сз), озимой пшеницы и люцерны (С4).
Расположение района исследования, краткая географическая характеристика
Объектом исследования стали: серо-бурые, серо-коричневые (каштановые), сероземно-луговые, горно-серо-коричневые почвы Гянджа-Газахской наклонной равнины, расположенная от предгорной зоны северо-восточного склона Малого Кавказа до правого побережья р. Кура, граничащей на западе р. Инджасу и Арменией, на юге Шахдаг и Муровдагскими хребтами, на востоке протягиваясь до долины Гарачай, включая в себя отличающимися по своим геологическим и геоморфологическим свойствам административные районы Газахский, Акстафинский, Таузский, Кедабекский, Шамкирский, Дашкесанский, Самухский, Геранбойский и Гейгельский [1].
В орографическом отношении предгорная зона расположена между 400-700 м над уровнем моря узкой полосой и характеризуется средне и сильно расчлененной поверхностью. Данная зона расположена между базисом эрозии 200-400 м, где имеются благоприятные условия формированию эрозионно-денудационного рельефа. Склоны водоразделов расчленены балками (Рисунок).
Северо-восточный склон Малого Кавказа представлен кристаллическими известняками, осадочными породами и мергелями, элювии и делювии которых широко распространены в бассейне рек Гянджачай, Шамкирчай, Гошгарчая-Газах и Таузского районов, а также Аггильджачая Кедабекского района. На территории распространены вулканические и осадочные породы Юрского периода Мезозоя, а также отложения третичного и четвертичного периодов Кайнозоя [2].
Шихлинский Э. М. [3] по климатическому районированию на северо-восточном склоне Малого Кавказа выделил 3 климатического пояса (субальпийский, горно-лесной и сухостепной), где определил следующие типы климата:
на наклонной равнине правобережья р. Куры — умеренно-теплый климат полупустынь и сухих степей с сухой зимой;
на низкогорьях и частично среднегорьях (400-1500 м) — умеренно-теплый климат с сухой зимой, где годовое количество осадков составляет 50-75% испаряемости.
Величина годовой суммарной радиации в зоне низко и среднегорья составляет 125-130 ккал/см2.
Начиная с высоты 400-500 м на каждые 100 м, происходит понижение суммарной радиации на 0,8 ккал /см2, а радиационный баланс понижается на 1 ккал/см2.
В зоне сухих степей годовое значение радиационного баланса составляет 45,3-49,7 ккал/см2, в среднегорьях лесной зоны 39,0-40,0 ккал/см2 [3].
На предгорных равнинах среднегодовая температура воздуха составляет 12-13 °С, постепенно уменьшаясь с увеличением гипсометрического уровня и в зависимости от экспозиций и уклона склонов, на низко- и среднегорьях изменяется от 11-13 °С.
научный журнал (scientific journal) Т. 4. №2. 2018 г.
http://www.bulletennauki. com
Средняя температура января в предгорной зоне составляет -0,7-(+1,5) °С, в среднегорье (1000-2000 м) — 2-6 °С.
Толщина снежного покрова в предгорьях (300-600 м) неустойчива и максимум составляет 15-20 см, на высоте 1200-1400 м — 20 см, а выше 1500 м характеризуется более высокой толщиной.
Рисунок. Географическое расположение Гянджа-Газахской наклонной равнины Азербайджана
В питании рек участвуют снеговые, дождевые, подземные и воды источников. Годовое питание водами источников составляет 45-46%, снеговое и ледниковое питание 35-36%, дождевое питание 14-18%, которые в течении года распределены крайне неравномерно. Наибольший объем стока 50-75% приходится на весенне-летние (март-июнь), а наименьшее (10-15%) в зимние периоды [4].
Почвенный покров Малого Кавказа, классификация и систематика почв подробно описана в работах Салаева М. М. [5], где автор указывает на повсеместное распространение на Малом Кавказе высокоглинистых элювий материнской породы, в соответствии специфичностью гидротермической системы.
Объем и методы исследования Количественный учет азотфиксирующих бактерий, принадлежащих различным таксономическим группам, проводили согласно общепринятым методам.
Общую численность аэробных диазотрофов учитывали на среде Эшби (г/л дистиллированной воды):
К2 НРО4 — 0,2; MgSO4 — 0,2; — 0,2; ^04 — 01; СаСОз — 5; сахароза — 5; агар — 20 [6]; Azotobacter — на среде (г/л); манит — 10,0; Н2НРО 4 — 0,04; КН 2РО 4 — 0,16;
— 0,2; MgS04 — 0,2; Са^ — 0,1; (в мг/л) — FeS04 — 2,5; Н3ВО3 — 2,3; Си^04)2 — 0,1; CaS04 — 1,2; МпШ — 0,09; ШМоО 4 — 2,5; ZnS0 4 — 2,1; рН — 7,2.
Beijeriuckia — на среде (г/л): KH2PO4 — 1,0; MgSO4 — 0,5; глюкоза — 20,0; агар — 20:1000; рН среды — 5,0 [7].
Azospirillum sp. На среде (г/л): K2HPO4 — 0,1; КН2РО4 — 0,4; MgSO4 — 0,2; NaCL — 0,1; CaCL2 — 0,02; FeCL3 — 0,01; NaMoO4 — 0,002; яблочная кислота — 5,0; раствор 5% бромтимолблау — 5 мл; агар — 3-5; рН — 6,8.
Общую численность бактерии рода Clostridium учитывали на среде КСМ, на которой хорошо развиваются как сахаролитические, так и протеолитические, следующего состава (г/л) дистиллированной воды); дрожжевой экстрат — 3; мясной экстрат — 10; пептон — 10; крахмал — 1; сахароза — 5; цистеин — 5,0; CH3COOW — 3; агар — 0,5; рН — 6,8 [8].
Исследования проводились в 2015-2017 гг.
Результаты и их обсуждение
Многие вопросы взаимодействия растений с почвой и микроорганизмами недостаточно выяснены. Между тем установление закономерностей влияния отдельных агрофитоценозов на биологическую активность и состав почвенных микроорганизмов раскрывает возможности путем определенного чередования культур, что в свою очередь позволяет управлять развитием и численностью микроорганизмов в целях повышения плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур [9-10].
Амплитуду количественных колебаний таксономических структур комплекса почвенных микроорганизмов определяют не только факторы внешней среды, но и антропогенные, в том числе флористический состав возделываемых культур.
Адаптивное земледелие предполагает изменение стратегий интенсификации сельскохозяйственного производства, т. е. наиболее полное использование природных факторов, что вызывается не только тем, что техногенные факторы исчерпали свои возможности и экологические требования ставят определенные хотя и временные ограничения использования традиционной, технически ориентированной стратегии интенсификации. При этом в условиях адаптивного земледелия проблема использования потенциальной возможности полезных микроорганизмов теснейшим образом связана с повышением плодородия и продуктивностью сельскохозяйственных культур, особое значение где приобретают почвенные диазотрофы в различных типах почв и экологических нишах.
Результаты изучения численности аэробных и анаэробных диазотрофов представлены в Таблицах 1 и 2. Из анализа которых следует, что свободноживущие диазотрофы в ризоценозе растений в различных типах почв Гянджа-Газахской наклонной равнины, составляют миллионы и десятки миллионов клеток в 1 г.
В ризосфере растений во все фазы развития количество азотфиксирующих бактерий, как правило, было выше, чем в почве без растений, и их соотношение в этих почвах составляло, в основном, 2-4 млн/г.
Численность диазотрофов в ризоценозах изменяется по фазам развития растений и достигает максимального количества в период колошения или цветения растений.
Высокая биологическая активность ризоценозов влечет за собою снижение парциального давления кислорода, что вызывает активизацию размножения анаэробных диазотрофов. Следует отметить, что численность диазотрофов в ризоценозе растений в зависимости от типов почв различна. Так, максимальное количество диазотрофов в ризоценозе озимой пшеницы наблюдается на серо-бурых, серо-коричневых (каштановых) и сероземно-луговых почвах, составляя соответственно 22605, 15540 и 17430 тыс в июне, а в ризоценозе кукурузы — на горно-серо-коричневых почвах, составляя 18450 тыс.
научный журнал (scientific journal) Т. 4. №2. 2018 г.
http://www.bulletennauki. com
Наименьшая численность аэробных бактерий на пшенице приходится на июль — к фазе полной спелости, составляя в серо-бурых почвах 6340 тыс экз., в серо-коричневых — 3234 тыс экз., в сероземно-луговых — 9656 тыс экз., а в горно серо-коричневых почвах — 4056 тыс экз.
Таблица 1.
ЧИСЛЕННОСТЬ АЭРОБНЫХ ДИАЗОТРОФОВ В РИЗОЦЕНОЗЕ РАСТЕНИЙ
Типы почв Вариант Сроки анализов
май июнь июль
ризосфера ризоплана ризосфера ризоплана ризосфера ризоплана
Серо-бурая Пшеница 11245 13646 17236 22605 6340 7445
Кукуруза 9667 10636 18430 25224 27540 21250
Люцерна 8636 117 14456 15330 5660 5744
Серо- коричневая (каштановая) Пшеница 8233 10546 13630 15540 3234 3860
Кукуруза 6846 7674 17430 20330 19632 21356
Люцерна 5846 7240 8556 10550 3740 4436
Сероземно-луговая Пшеница 10560 12540 14230 17430 9656 11320
Кукуруза 11630 15665 17460 18860 18636 22450
Люцерна 7450 8665 10660 12460 8456 7376
Горно-серо-коричневая Пшеница 8227 9660 11734 15130 5886 4956
Кукуруза 6846 9144 15320 18450 16170 18850
Люцерна 5545 7750 9754 10340 4780 5556
Таблица 2.
ЧИСЛЕННОСТЬ АНАЭРОБНЫХ ДИАЗОТРОФОВ (P. CLOSTRIDIUM) В РИЗОЦЕНОЗЕ РАСТЕНИЙ
Типы почв Вариант Сроки анализов
май июнь июль
ризосфера ризоплана ризосфера ризоплана ризосфера ризоплана
Серо-бурая Пшеница 23650 19420 35070 22450 26560 17470
Кукуруза 17340 12430 29740 17430 22370 12450
Люцерна 15700 9445 18230 11520 14756 7360
Серо- коричневая (каштановая) Пшеница 19320 17450 24746 21450 13466 11540
Кукуруза 14540 10330 17667 12270 10630 12360
Люцерна 12450 9546 10370 7740 11546 6845
Сероземно-луговая Пшеница 24370 16430 38360 29330 33680 27680
Кукуруза 32660 25240 41540 33450 37740 35443
Люцерна 19450 11290 27550 19650 20280 13350
Горно-серо-коричневая Пшеница 15760 11430 27650 19431 17740 13440
Кукуруза 17340 18900 30230 22550 32450 13320
Люцерна 13540 8855 12550 7870 11460 4555
Количество анаэробных бактерий значительно превосходят количество аэробных. При этом их наибольшее количество зафиксировано в июне.
Под пшеницей на серо-бурых почвах эти показатели соответствуют 24746, на сероземно-луговых — 38360, а на горно-коричневых почвах — 27650 тыс; под кукурузой — 29740, 17667, 41540 и 30230 тыс (соответственно по типам почв).
научный журнал (scientific journal) Т. 4. №2. 2018 г.
http://www.bulletennauki. com
Выводы
Из проведенных исследований следует заключить, что в ризоценозах растений с типом фотосинтеза Сз и С4, возделываемых на различных типах почв Гянджа-Газахской наклонной равнины, растение С4 (кукуруза) характеризуется более высокой численностью диазотрофов, чем растение Сз (озимая пшеница), и значительным таксономическим разнообразием.
Список литературы:
1. Антонов Б. И. Малый Кавказ // Геология СССР. Т. XLVII. Азербайджанская ССР. Геологическое описание. Баку: изд-во АН Азерб. ССР, 1959. С. 192-250.
2. Азизбеков Ш. А. Геология и петрография северо-восточной части Малого Кавказа. Изд. АН Азерб. ССР, 1947.
3. Шихлинский Э. М. Климат Азербайджана. Баку, 1968. 341 с.
4. Мамедов М. Гидрография Азербайджана. Баку, 2002. 266 с. (на азерб. яз.)
5. Салаев М. Э. Почвы Малого Кавказа. Баку: изд-во АН Азербайджанской ССР. 1966,
326 с.
6. Звягинцев Д. Г. Современные проблемы почвенной микробиологии // «Микроорганизмы в сельском хозяйстве»: тез. докл. III всесоюз. науч. конф., (Москва, 23-25 дек. 1986) / редкол.: Звягинцев Д. Г. (отв. ред.) и др. М.: Изд-во МГУ, 1986. С. 5-6.
7. Becking J. Studies on nitrogen-fixing bacterial of the genus Beijerinckia // Plant u. Soil. 1961. V. 14. №1. P. 49-81.
8. Stepen M., Pedrosa F. Physiological studies with Azospirillum spp. // Assoc N2- Fix. Eds. P. B. Vose, A. P. Ruschel. CRC Press Boca Raton FL, 1981. P. 7-13.
9. Возняковская Ю. М. Характер взаимоотношения между растениями и соответствующими им микроорганизмами // Агрономическая микробиология. СПб.: Колос, 1976. С. 144-190.
10. Мишустин Е. Н. Ассоциация почвенных микроорганизмов. М.: Наука, 1972. 106 с.
References:
1. Antonov, B. I. (1959). Small Caucasus. Geology of the USSR. 47. Azerbaijan SSR. Geological description. Baku, Academy of Sciences of Azerbaijan. SSR, 192-250. (in Russian)
2. Azizbekov, Sh. A. (1947). Geology and petrography of the north-eastern part of the Caucasus. Baku, Academy of Sciences of Azerbaijan. SSR. (in Russian)
3. Shikhlinsky, E. M. (1968). The climate of Azerbaijan, Baku, 341. (in Russian)
4. Mamedov, M. (2002). Hydrography of Azerbaijan, Baku, 266. (in Azeri)
5. Salaev, M. E. (1966). Soils of the Lesser Caucasus. Baku, Academy of Sciences of Azerbaijan SSR, 326. (in Russian)
6. Zvyagintsev, D. G. (1986). Modern problems of soil microbiology. Tez.dok.3 Vsesoyuz. nauch. konf. M., December 23-25, Moscow State University, 5-6. (in Russian)
7. Becking, J. (1961). Studies on nitrogen-fixing bacterial of the genus Beijerinckia. Plant u. Soil, 14, (1), 49-81
8. Stepen, M., & Pedrosa, F. (1981). Physiological studies with Azospirillum spp. Assoc Fix. Eds. P. B. Vose A. P. Ruschel. CRC Press Boca Raton FL, 7-13
9. Voznyakovskaya, Yu. M. (1976). The nature of the relationship between plants and their corresponding microorganisms. Agronomical microbiology. St. Petersburg, Kolos, 144-190. (in Russian)
10. Mishustin, Ye. N. (1972). Association of soil microorganisms. Moscow, Nauka, 106. (in Russian)
научный журнал (scientific journal) Т. 4. №2. 2018 г.
http://www.bulletennauki. com
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 18.01.2018 г. 25.01.2018 г.
Ссылка для цитирования:
Мустафаев З. Х. Динамика численности микроорганизмов в агрофитоценозах в почвах северо-восточного склона Малого Кавказа Азербайджана // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. №2. С. 162-168. Режим доступа: http://www.bulletennauki.com/mustafayev (дата обращения 15.02.2018).
Cite as (APA):
Mustafaev, Z. (2018). Microorganisms quantity dynamics of agrophytocenosis on the northeastern slope of the Lesser Caucasus in Azerbaijan. Bulletin of Science and Practice, 4, (2), 162-168
