Роль полевой мыши в циркуляции возбудителей туляремии и других природно-очаговых инфекций в Омской области

Одним из возможных путей снижения расходования азотных удобрений, а также повышения коэффициента их использования является применение микробиологических препаратов, способствующих сохранению природных экологических систем и реализации потенциальной продуктивности растений за счет адаптивных свойств [1].

Применение биологических препаратов позволяет мобилизовать природные источники азота для питания растений, снизить агрохимическую нагрузку на почву и повысить производство экологически чистой продукции растениеводства [2].

В проведенных ранее исследованиях [3] нами выявлено действие биопрепарата на основе ассоциативных диазотрофов на микробиологическую активность лугово-черноземной почвы в ризосфере различных сортов яровой мягкой пшеницы .

Целью работы являлось изучение влияния диазотрофной бактеризации на численность и соотношение микроорганизмов в ризосфере яровой мягкой пшеницы.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования послужили сорта яровой мягкой пшеницы селекции ФГБНУ СибНИИСХ трех групп спелости: среднеранней (сорт - стандарт Памяти Азиева), среднеспелой (сорт - стандарт Дуэт), среднепоздней (сорт - стандарт Омская 35); биопрепарат «Ризоагрин» (ФГБНУ ВНИИСХМ, Санкт-Петербург – Пушкин); почва опытного участка представлена лугово-черноземной почвой с пахотным горизонтом А пах = 25 см, содержанием гумуса 6,4 %, суммой поглощенных оснований 31 мг экв/100 г, рН сол = 6,7 (по данным лаборатории агрохимии ФГБНУ СИБНИИСХ).

Исследования проведены на полях отдела семеноводства и в лаборатории микробиологии ФГБНУ СибНИИСХ в 2011–2013 гг. Отбирали образцы для микробиологического анализа в фазу колошения и перед уборкой. Обработка семян биопрепаратом проводилась в день посева.

Полевые опыты закладывались на делянках площадью 3 м ² , повторность опыта – 5-кратная. Посев делянок осуществлялся сеялкой ССФК-7,0 с нормой высева 5 млн всхожих зерен на га, уборка – комбайном «Хеге-125». Предшественник – зерновые (вторая культура после пара). Перед посевом в почве определяли запасы продуктивной влаги в слое 0–20 и 0–100 см, а также содержание основных элементов питания [4].

Отбор почвенных проб проводился в периоды колошения (первый срок) и налива зерна (второй срок). Численность почвенных микроорганизмов определяли в лаборатории микробиологии ГБНУ «СибНИИСХ» путем высева на твердые питательные среды: мясопептонный агар (МПА) для бактерий, утилизирующих органические соединения азота; крахмало-аммиачный (КАА) для микроорганизмов, потребляющих минеральный азот; олигонитрофилы – на среде Мишустиной; водный выщелоченный агар с добавлением двойной аммонийно-магниевой соли фосфорной кислоты использовали для нитрификаторов, подкисленную среду Чапека – для грибов [5].

Результаты исследований

Запасы продуктивной влаги перед посевом зерновых культур в пахотном слое почвы (0–20 см) по шкале увлажнения А.М. Ильина соответствовали градации «недостаточно влажная» в 2011 г. и «умеренно влажная» в 2012–2013 гг. Метровый слой почвы в годы исследований охарактеризован как умеренно влажный (табл. 1).

Обеспеченность почвы нитратным азотом в слое 0–40 перед посевом, в соответствии с градацией А.Е. Кочергина, была низкой в 2012 г. и очень низкой в 2013 г. Обеспеченность пахотного слоя почвы перед посевом во все годы изучения подвижным фосфором была высокой, а обменным калием – очень высокой.

Осеннее обследование поля после уборки пшеницы показало, что обеспеченность почвы нитратным азотом в слое 0–40 см стала низкой в 2012 г. и 2013 г. Обеспеченность почвы по-

Таблица

Запасы продуктивной влаги в почве перед посевом зерновых культур, мм

Слой почвы, см	Продуктивная влага
	2011 г.	2012 г.	2013 г.
0–20	15,7	20,71	27,5
0–100	104, 4	133,62	129,2

движным фосфором была высокой в 2013 г. и очень высокой в 2012 г., а обменным калием – очень высокой в 2012–2013 гг.

Итогом деятельности почвенной микрофлоры является накопление в почве подвижных элементов питания для растений. Так, содержание нитратного азота и подвижного фосфора повысилось осенью 2012 г. и 2013 г., а содержание обменного калия – осенью 2012 г.

В 2011 г. численность сапрофитных бактерий на МПА у всех исследуемых сортов была выше в фазу колошения, это объясняется тем, что во второй декаде июля выпало наибольшее количество осадков за месяц – 55,2 мм (r = 0,50), превысили контрольный вариант сорта: Памяти Азиева (22,2 млн КОЕ/г) и Омская 35 (17,3 млн КОЕ/г). В 2012 г., во второй срок отбора проб (налив зерна), когда после июльской засухи в первой декаде августа прошли дожди, отмечено увеличение бактерий, утилизирующих органические соединения азота, инокуляция в этот период оказала положительное влияние: прибавка к контролю составила у сорта Памяти Азиева – 2,3 млн КОЕ/г, Дуэт – 11,9 млн КОЕ/г, Омская 35 – 9,2 млн КОЕ/г.

В 2013 г. численность бактерий, определяемых на мясопептонном агаре увеличилась в фазу колошения, скорее всего это связано с тем, что в первой десятидневке июля прошли дожди (24 мм), которых не было в последней декаде июня (0 мм). У сорта Памяти Азиева превышение отмечено в варианте с инокуляцией – 22,8 млн КОЕ/г; у сортов Дуэт и Омская 35 количество аммонифицирующих микроорганизмов в ризосфере было выше в контрольном варианте.

В среднем за 3 года исследований количество бактерий на МПА выше в первый срок отбора проб (фаза колошения). При обработке биопрепаратом наибольшая численность аммонификаторов, превысившая контроль на 18,0%, наблюдалась в ризосфере сорта Памяти Азиева (рис. 1). Вместе с тем, отмечена отрицательная зависимость между количеством бактерий на МПА с элементами питания в ризосфере сорта Памяти Азиева: нитратным азотом и подвижным фосфором (r = –0,89).

В 2011 г. по количеству амилолитических микроорганизмов на КАА в фазу колошения выделены обработанные сорта: Памяти Азиева и Омская 35 и сорт Дуэт в обоих вариантах. В этот период выпало наибольшее количество осадков – 55,2 мм (r = –0,70), скорее всего чис-

Рис. 1. Численность бактерий на МПА, в среднем за 2011–2013 гг.

ленность микроорганизмов зависела от влажности почвы, которая в 1-й срок отбора проб была выше, чем во второй, как в контрольном варианте (r = 0,96), так и в варианте с инокуляцией (r = 0,99). В 2012 г. численность микроорганизмов на КАА повысилась в ризосфере всех сортов к наливу зерна: у Памяти Азиева и Дуэт количество бактерий на КАА было выше в контрольном варианте, а в фазу колошения – в варианте с инокуляцией. В этот период в ризосфере этих сортов наблюдалась положительная связь бактерий на КАА с нитратами (r = 0,79). Во второй срок отбора проб отмечено снижение содержания азота нитратов вследствие использования его растени- ями. В 2013 г. во второй срок отбора проб при увеличении содержания влаги в почве по данному показателю с прибавкой к контролю (18,9 млн КОЕ/г) выделены сорта Дуэт и Памяти Азие-ва в обоих вариантах.

Количество микроорганизмов, растущих на крахмально-аммиачном агаре (КАА), увеличилось в среднем за 3 года к фазе колошения, это связано с ускорением мобилизационных процессов. Заслуживает внимания сорт Омская 35, у него численность микроорганизмов, потреб- ляющих минеральный азот, превысила контроль на 2,18 млн КОЕ/г (рис. 2). Количество бактерий в ризосфере сорта Омская 35 положительно коррелировало с нитратным азотом и подвижным фосфором (r = 0,97), обменным калием (r = 0,19). В результате процессов минерализации азотсо- держащих органических соединений в почве образуется конечный продукт разложения – аммиак, поэтому возрастает численность нитрификаторов [3].

В 2011 г. количество нитрификаторов в ризосфере всех сортов было выше по сравнению с контролем в фазу колошения. Достаточно тесная зависимость этой группы бактерий обнаружена с влажностью почвы в варианте с инокуляцией (r = 0,98). В ризосфере сорта Памяти Азиева превышение – 0,49 тыс. КОЕ/г также отмечено к наливу зерна. В 2012 г. численность нитрифика-торов увеличилась в ризосфере всех сортов во второй срок отбора проб, повышение связано с прошедшими дождями после долгой засухи, т. е. этот период оказался наиболее благоприятным для развития бактерий, питающихся неорганиче-

Рис. 2. Численность бактерий на КАА, в среднем за 2011–2013 гг.

скими соединениями. Выявлено наибольшее влияние влажности почвы в ризосфере сортов

(r = 0,56). Сорт Дуэт превысил контроль в оба срока, а в ризосфере сорта Памяти Азиева количество нитрификаторов было выше в контрольном варианте также в обе фазы развития растений. Прибавка к контролю у сорта Омская 35 составила 0,51 тыс. КОЕ/г.

В 2013 г. к наливу зерна установлено превышение нитрификаторов в ризосфере сортов Памяти Азиева и Дуэт в обоих вариантах, Омской 35 – в контрольном варианте. В ризосфере сорта Памяти Азиева численность нитрификаторов была выше в сравнении с контролем на 0,12 тыс. КОЕ/г.

В среднем за годы исследований наибольшее количество микроорганизмов, участвующих в окислении восстановленных форм азота, наблюдалось в ризосфере сорта Дуэт, превышение по показателю над контролем составило 0,28 тыс. КОЕ/г, или 19 % (рис. 3).

Главной особенностью олигонитрофилов, фиксирующих атмосферный азот, является способность развиваться при очень низком содержании азота в субстрате [6]. В условиях 2011 г. количество олигонитрофилов в ризосфере исследуемых сортов увеличилось к фазе колошения, в этот период во вторую декаду июля прошли дожди ливневого характера (r = –0,07). У сорта Памяти Азие-ва превышение олигонитрофилов над контролем составило 187 млн КОЕ/г в фазу колошения, а у Омской 35 оно отмечено в обе фазы развития.

Рис. 3. Численность нитрификаторов, в среднем за 2011–2013 гг.

В засушливых условиях 2012 г. в ризосфере всех сортов наблюдалось значительное увеличе- ние (в 3,5–8 раз) олигонитрофилов к наливу зерна как на контроле, так и в варианте с обработ- кой. Инокуляция оказала стимулирующее влияние, так как численность олигонитрофилов в ризосфере всех сортов превысила контрольный вариант в обе фазы развития растений. Говорит это о том, что при инокуляции олигонитрофилы сформировали способность адаптироваться к неблагоприятным условиям внешней среды. Эти микроорганизмы растут на бедных средах, поэтому можно предположить, что в ризосфере пшеницы при инокуляции сложились более благоприятные условия по плодородию и питанию растений.

В 2013 г. численность олигонитрофилов повысилась в ризосфере всех сортов в фазу колошения, повышение связано с прошедшими дождями в начале июля, которых не было в конце июня. По количеству олигонитрофилов превысили контроль сорта Памяти Азиева (19,8 млн КОЕ/г) в фазу колошения и Дуэт (7,0 млн КОЕ/г) – в фазу налива зерна.

В среднем за 3 года численность этой группы микроорганизмов увеличилась в фазу колошения в ризосфере инокулированных сортов Омская 35 и Памяти Азиева на 6–34 % соответ- ственно (рис. 4).

0 колошение □ налив зерна

Рис. 4. Численность олигонитрофилов, в среднем за 2011–2013 гг.

тыс.

выделены сорта Памяти Азиева (2,3 (6,8 тыс. КОЕ/г) – во вторую.

Реакция почвенных грибов на обработку биопрепаратом зависела как от гидротермических условий в годы исследований, содержания основных элементов питания в почве, так и от генотипов сортов. В 2011 г. в ризосфере исследуемых сортов наблюдалось превышение количества грибов в варианте с инокуляцией в фазу колошения, которое связано с прошедшими во второй декаде июля дождями (r = 0,68). Сорт Памяти Азиева превысил контрольный вариант в обе фазы развития. В 2013 г. также по количеству грибов, увеличившемуся в ризосфере сортов к наливу зерна, выделены сорта Памяти Азиева и Омская 35 в обоих вариантах и сорт Дуэт в варианте с инокуляцией. С прибавкой к контролю КОЕ/г) в первую фазу развития и Омская 35

В среднем за годы исследований численность грибов в ризофере сортов увеличилась к фазе налива зерна. Этот период оказался наиболее благоприятным для развития данной группы почвенного населения, так как выпало достаточное количество осадков и в почву поступили дополнительные источники питания в виде корневых выделений, корневого и листового опада и т. д. В среднем по годам при инокуляции численность грибов увеличилась в ризосфере сортов

Рис. 5. Численность грибов, в среднем за 2011–2013 гг.

Дуэт и Памяти Азиева на 2,13 тыс. КОЕ/г и 9,16 тыс. КОЕ/г соответственно (рис. 5). Общее количество микроорганизмов в почве свидетельствует об интенсивности биохимических процессов, протекающих в ней [6].

В 2011 г. в ризосфере всех сортов общая численность микроорганизмов была выше в первую фазу развития, повышение было связано с увлажнением почвы в контрольном варианте (r = 0, 61). Общее количество микроорганизмов при инокуляции увеличилось в ризосфере сортов: Памяти Азиева на 249, 6 млн КОЕ/г. в фазу колошения и Омской 35 на 12,7 млн КОЕ/г к наливу зерна. В 2012 г. общая численность микроорганизмов повысилась к наливу зерна, в этот период отмечена высокая положительная связь с количеством нитратов у исследуемых сортов в вариантах контроля (r = 0,93) и инокуляции (r = 0,98); выявлена средняя отрицательная связь с количеством осадков (r = – 0,46). В ризосфере сортов Памяти Азиева, Дуэт при инокуляции общая численность микроорганизмов была выше в фазу колошения на 2,3 млн КОЕ/г и на 18,8 млн КОЕ/г соответственно, а у Омской 35 – на 76,5 млн КОЕ/г к наливу зерна. В 2013 г. общее количество микроорганизмов увеличилось в первый срок (колошение) в ризосфере сортов: Дуэт и Омская 35 в обоих вариантах и у Памяти Азиева в варианте с инокуляцией. Превышение к контролю у сорта Памяти Азиева составило 68,4 млн КОЕ/г в фазу колошения, а у сорта Дуэт – 23,1 млн КОЕ/г к наливу зерна.

В среднем за годы исследований инокуляция оказала стимулирующее действие на общую численность микрооорганизмов, которая повысилась у всех исследуемых сортов в период налива зерна (рис. 6). В ризосфере инокулированных растений сортов Памяти Азиева и Омская 35 общая численность микроорганизмов в среднем по годам выше в сравнении с контролем без инокуляции на 11 и 40 % соответственно.

Положительная корреляция наблюдалась между содержанием азота в почве и микроорганизмами на КАА в варианте с инокуляцией (r = 0,80). Общее количество микроорганизмов у инокулированных сортов зависело от содержания N - NO 3 (r = 0,70).

Соотношение отдельных групп микроорганизмов изменялось в зависимости как от условий выращивания, генотипа, так и от действия ризоагрина. По изучаемому показателю выделены: на 1-м месте – олигонитрофилы, на 2-м – микроорганизмы на КАА, на 3-м – бактерии на МПА, часть нит-рификаторов и грибов незначительна.

Рис. 6. Общее количество микроорганизмов, в среднем за 2011–2013 гг.

26,67        16,77 I

24,70    '1 19,76 i

36.34

31.60

контроль инокуляция контроль инокуляция контроль инокуляция контроль инокуляция контроль инокуляция контроль

ИНОКУЛЯЦИЯ

■ Бактерии на KtTIA

43.39

44.98

20,18      19,05 (

20,16 I

34,09

19,42 Г

32,76

Грибы

49,28

45,12

42,29

Нитрификаторы

Рис. 7. Соотношение микроорганизмов в ризосфере сортов яровой мягкой пшеницы, 2011–2013 гг., %

Наблюдения показали, что у сорта Памяти Азиева в среднем за годы изучения при инокуляции увеличилось процентное отношение бактерий на МПА в фазу налива зерна и микроорганизмов, растущих на КАА в фазу колошения на 2,99 %; грибов в обе фазы развития на 0,44 и 0,16 %. У сорта Дуэт отмечалось увеличение процентного соотношения микроорганизмов на КАА на 3,94 % в фазу колошения и на 4,72 % в фазу налива зерна; нитрификаторов на 1,37 % в фазу налива зерна. У сорта Омская 35 выявлено увеличение процентного соотношения олигонитрофилов на 6,29 % в фазу колошения и на 2,82 % – в период налива зерна (рис. 7).

Выводы

Таким образом, инокуляция семян яровой мягкой пшеницы биопрепаратом ассоциативных азотфиксаторов способствовала увеличению численности отдельных групп микроорганизмов в ризосфере культуры. Так, в среднем за три года по количеству бактерий-сапрофитов на МПА выделен сорт Памяти Азиева, по количеству микроорганизмов на КАА – сорт Омская 35, по численности нитрификаторов со значительным превышением над контролем – сорт Дуэт. Олигонитрофилы хорошо размножались в ризосфере таких сортов, как Памяти Азиева и Омская 35, эти же сорта выделены по общему количеству микроорганизмов; инокуляция повысила численность грибов в ризосфере сортов Дуэт и Памяти Азиева на 2–9 тыс. КОЕ/г соответственно.

Содержание микроорганизмов в почве зависело от влажности почвы, количества осадков, основных элементов питания.

Численность бактерий на МПА и микроорганизмов на КАА положительно коррелировала с содержанием N - NO 3^– как в контрольном варианте, так и в варианте с инокуляцией. Между общим количеством микроорганизмов и нитратным азотом связь была положительной в варианте с инокуляцией.