CC BY
0УДК: 631.461.51:575:576.6 СИМБИОЗ РАСТЕНИЕ И МИКРООРГАНИЗМОВ В АРИДНЫХ ЗОНАХ
УЗБЕКИСТАНА Хакимова С.Х, Турсунова Н.А, Умаров Б. Р.
Денауский институт предпринимательства и педагогики (Денау) https://doi.org/10.5281/zenodo.11186111 Аннотация. Нами собраны данные бобовых растений Onobrychis. chorassanica и Onobrychis transcaucasica растущих в аридных территориях Узбекистана. Поступающие азотфиксирующие симбиоз из клубеньковых бактерий и образуют в корнях клубеньковые бактерии. Эти бактерии обладают способностью вступать в симбиоз с другими культурными бобовыми растениями. Применение и каких бактерий дает возможность получения экологически чистых продуктов.
Annotation. We collected data from the legume plants Onobrychis. chorassanica and Onobrychis transcaucasica growing in arid areas of Uzbekistan. Incoming nitrogen-fixing symbiosis from nodule bacteria forms nodule bacteria in the roots. These bacteria have the ability to enter into symbiosis with other cultivated legumes. The use of which bacteria makes it possible to obtain environmentally friendly products.
Введение. Рациональное использование человеком симбиотической азотфиксации, этого уникального биологического феномена, позволяет повышать плодородие почв и получать высокий стабильный урожай сельскохозяйственных культур на экологически чистом биологическом азоте. Но при этом, не загрязняя почву, как в случае использования минерального азота в растениеводстве в достаточно больших дозах и на постоянной основе. Бобовые растения являются самым большим семейством цветковых растений, более 90% изученных видов обладают способностью к азотфиксации [1]. Способность бобовых растений фиксировать атмосферный азот с помощью ризобий, переводить его в доступную для растений минеральную форму (аммоний), делает бобово-ризобиальный симбиоз объектом пристального внимания биологов разных специальностей. Изучение физиолого-биохимических механизмов взаимодействия симбиотических организмов, способствует повышению эффективности симбиоза, проявляющегося в увеличении интенсивности азотфиксации и существенном росте продуктивности растений. Использование бактериальных препаратов на основе симбиотрофных бактерий, способных к фиксации атмосферного азота, является наиболее экономичным и экологически чистым способом повышения плодородия почвы [2]. Симбиоз также обладает огромными преимуществами для развития растительномикробных ассоциаций в изменяющихся условиях окружающей среды (засоление и засухи), чему способствуют высокий природный адаптационный потенциал партнеров и их эволюционно закрепленное взаимовыгодное сосуществование [1,2]. Увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур, эффективное и ограниченное использование удобрений и средств защиты растений, а также повышение адаптации растений к неблагоприятным агроклиматическим условиям и антропогенным воздействиям являются актуальными для сельского хозяйства, а также для решения экологических проблем и охраны окружающей среды. Данные вопросы привлекают внимание многих ученых, работающих в различных областях науки: растениеводстве, почвоведении, агрономии, агрохимии, экологии, микробиологии и других. Особенно важными для решения этих задач являются микробиологические подходы и приемы, которые основаны на использовании потенциала растений и почвенных микроорганизмов
и биологических механизмов взаимодействия компонентов растительно-микробных систем. Известно, что почвенные микроорганизмы активно взаимодействуют с растениями и могут оказывать положительное влияние на их рост и питание. Они проявляют гибкий углеродный и азотный метаболизм, который делает их хорошо адаптированными, чтобы упрочиться в конкурентоспособной окружающей среде ризосферы при неблагоприятных условиях [2]. Среди симбиотических процессов между почвенными микроорганизмами и растениями особое место занимает бобово-ризобиальный симбиоз, происходящий в корнях бобовых растений в тесном взаимодействии с азотфиксирующими клубеньковыми бактериями - Rhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Mesorhizobium. В бобово-ризобиальном симбиотическом сообществе клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений образуют клубеньки и во внутрь клубенька фиксируют молекулярный азот (N2) из атмосферы и передают его растению в доступной для него минеральной форме, а также обогащают почву естественным азотом. Бактерии, в свою очередь, защищены от неблагоприятных условий окружающей среды (клубенёк - растительное образование, содержащее бактерии) и обеспечены источником питания (за счет поступающих в клубенёк ассимилятов растения) [1]. В связи с этим, симбиоз бобовых растений с ризобиями существенно расширяет экологические возможности как микросимбионта, так и растения-хозяина. Микросимбионт уходит от конкуренции с сапрофитной микрофлорой и получает доступ к легко усвояемым источникам питания. Для растения-хозяина же открывается возможность жить в условиях дефицита азота или даже полного отсутствия связанного азота в почвенной среде [1]. В неблагоприятных условиях, таких как засоление, засуха и ограничение по питанию, ризобии и азоспириллы могут превращаться (переходить) в увеличенные цистоподобные формы для выживания в неблагоприятных условиях [2]. При определенных условиях окружающей среды эти микроорганизмы могут положительно влиять на рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Этот стимулирующий эффект, оказываемый бактериями, по-видимому, происходит за счет биологической азотфиксации и продукции фитогормонов. Несмотря на интенсивность проводимых в последние годы исследований, механизмы, обусловливающие процессы адсорбции бактерий и деформации корней, остаются до конца не выясненными, что требует дальнейшего накопления экспериментальных данных. Анализы данных полевых экспериментов за последние 20 лет показали, что 60- 70 % всех опытов по использованию биологических удобрений, созданных на основе азотфиксируюших микроорганизмов были удачными с повышением урожая в пределах от 5 до 30 %. В настоящее время 80% территории Республики Узбекистан занимают пустыни, полупустыни и более 50% орошаемых земель подвержено вторичному засолению, и поэтому борьба с опустыниванием и засолением занимает первостепенное значение. Ввиду нерациональной ирригации и агротехники орошаемых земель, расширения влияния солевых выносов из Аральского региона происходит увеличение засоления сельхозугодий и водных ресурсов республики, обострение экологической ситуации на экологически-благоприятных землях. Подвижные пески на территории Узбекистана занимают более одного миллиона гектаров, в последнее время они возникают по периферии орошаемых массивов, что представляет собой серьезную угрозу активизации процессов опустынивания. Перевыпас скота, вырубка лесов на топливо и другие цели привели к значительному сокращению трав и древесно-кустарниковой растительности в пустынной зоне, а это в свою очередь привело к снижению плодородия пустынных почв. Если учесть постепенное сокращение ареала сообществ
бобовых растений пустыни, полупустыни и такыры, которые обогащают почву биологическим азотом, то возникает естественная необходимость изучения бобоворизобиального симбиоза и обеспечения их нормального функционирования, сохранения продуктивности эндомичных ксерофитных пустынных бобовых растений Onobrychis transcaucasica, Onobrychis chorasanica. В настоящее время проводятся многочисленные исследования изучения эффективности симбиоза некоторых сельскохозяйственных бобовых растений (люцерна, арахис, соя и др.), но отсутствуют данные: по изучению клубенькооброзования с дикими пустынными бобовых растений (многолетние травы Onobrychis transcaucasica, Onobrychis chorassanica) бактериями рода Rhizobium, усиление адаптации бобоворизобиального симбиоза растений к засолению, аккумуляции элементов Na, K, Mg, Fe, Mg, P растениями Onobrychis transcaucasica и Onobrychis chorassanica. Проблема биовосстановления засоленных земель приобретает широкий масштаб во всем мире. Одним из основных классических методов освоения засоленных почв является способ промывки почвы с последующим удалением промывных вод с помощью дренажно-коллекторной сети. Недостатки этих способов: большие нормы промывной воды, которая расходуется не только непроизводительно, но и является источником большого количества засоленных дренажных вод, которые сбрасываются в естественные водоприемники, что приводит к загрязнению последних и ухудшению экологической обстановки на орошаемых территориях. В связи с этим наиболее близким техническим решением биовосстоновления засоленных почв является способ рассоления почвы, включающий подачу воды в корневую зону и удаление солей из верхнего слоя почвы, которое осуществляют с помощью растений-галофитов [2]. Засоленность почвы стимулирует рост галофитов, т. е. они обращают себе на пользу отрицательный экологический фактор. Быстрый рост галофита на засоленной почве способствует увеличению солеемкости растения, а отсюда - уменьшению концентрации солей в клеточном соке [1]. Однако чрезмерное повышение концентрации соли в почве постепенно угнетает рост и развитие даже галофитных растений. На сильно просыхающих солончаках растут, например, кокпек, лебеда и тамарикс [1]. Наконец, на еще более просыхающих солончаках растет, например, биюргун (Anabasis salsa) [3], имеющий сросшиеся со стеблем листья, двухслойный эпидермис с погруженными устьицами. Перечисленные морфологические параметры прежде обычно связывали с так называемой ксероморфной структурой галофитов. Наиболее общим признаком всех галофитов является высокое осмотическое давление их клеточного сока, который приспосабливает растение к получению необходимой воды из засоленных почвенных растворов [1]. Одним из новых направлений освоения среднезасоленных земель является посадка на них многолетних ксерофитных бобовых трав, многочисленные укосы надземной части которых приводят к обессоливанию и восстановлению плодородия почв за счет фиксации молекулярного азота из атмосферы [3].
Таким образом, собранные данные дают нам возможность определить наиболее эффективные штаммы O. chorassanica и O. transcaucasica в качестве инокулянта, с целью увеличения урожая злаковых растений естественным путем, и особенно в условиях низко плодородных засоленных почв.
Список литературы:
1. Н.А.Проворов. Адаптивная макроэволюция бобово-ризобиального симбиоза. Сельскохозяйственная биология, 2015, том 50, стр.323-331
2. Б.Р. Умаров, Т.С. Хусанов Симбиоз клубеньковых бактерий диких сородичей бобовых растений с люцерной. Вестник Прикаспия .5-7№1, (8). февраль 2015 г. с.5-7
3. Z.Shakirov. S.Khakimov. K.Shomuradov.B.Umarov. Nodulation in Onobrychis Perennial Legume Plants American Journal of Plant Sciences, 2010, 1, 119-130 doi:10.4236/ajps.2010.12016
