Спросить
Войти
УДК 579(571.5)
ВЛИЯНИЕ АЗОТФИКСИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ НА ПРОРОСТ СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUSSYLVESTRIS)
© Банзаракцаева Туяна Геннадьевна
кандидат биологических наук,
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: tuyana_banz@mail.ru
© Цыренова Дулма Доржиевна
кандидат биологических наук,
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: baldanovad@rambler.ru
© Дамбаев Вячеслав Борисович
кандидат биологических наук,
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: slavadmb@rambler.ru
© Бархутова Дарима Дондоковна
кандидат биологических наук,
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: darima_bar@mail.ru
Одной из важнейших экологических проблем современности является деградация почвенного покрова, в том числе и процесс опустынивания. В Забайкалье и Прибайкалье ареал опустынивания представляет собой северную окраину единой субширотной полосы опустынивания Евразии. Для экологической реставрации деградированных земель наиболее пригодным методом является метод фитомелиорации. Также для восстановления плодородия почв исключительную роль играют азотфиксирую-щие микроорганизмы. В связи с этим было изучено распространение азотфиксирую-щих микроорганизмов в поверхностных слоях почвы двух ключевых участков Селен-гинского Среднегорья. Полученные накопительные культуры азотфиксирующих прокариот были использованы для исследования влияния различных азотфиксирую-щих микробных комплексов на пророст семян сосны обыкновенной. Показано, что наиболее эффективными были смеси на основе цианобактерий.
Одной из важнейших экологических проблем современности является деградация почвенного покрова. К деградации почв относится и процесс опустынивания — процесс необратимого изменения почвы и растительности, снижения биологической продуктивности, процесс, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню. В Забайкалье и Прибайкалье ареал опустынивания представляет собой северную окраину единой субширотной полосы опустынивания Евразии [1].
Одним из методов экологической реставрации деградированных земель является фитомелиорация. При фитомелиоративном подходе задействуется природный потенциал растений, которые исторически являлись главным фактором почвообразования. Также для восстановления плодородия почв исключительную роль играют азотфиксирующие микроорганизмы. Их значение в почвообразовании чрезвычайно велико. Только благодаря их деятельности другие живые организмы могут использовать атмосферный азот в виде нитратов [2].
Целью данной работы было изучение распространения азотфиксирующих микроорганизмов в почве и влияния микробных комплексов на пророст семян сосны обыкновенной (Pinussylvestris).
Для микробиологических исследований были отобраны пробы с верхних слоев почвы двух ключевых участков Селенгинского Среднегорья под подростом сосны обыкновенной (Pinussylvestris). Выделение накопительных азотфиксиру-ющих бактерий проводили методом посева на жидкие элективные культураль-ные среды [3]. Определение таксономической принадлежности цианобактерий на основе морфологических признаков проводили по Еленкину и Голлербаху [4, 5]. Для определения влияния микробных комплексов на пророст семян сосны обыкновенной использовали метод определения энергии прорастания семян [6].
В ходе исследований была установлена численность азотфиксирующих микроорганизмов из образцов почвы при температуре инкубации равной 20 °С.
Численность аэробных азотфиксаторов в исследуемых образцах почвы составила 107 — 1010 кл/г. Численность анаэробных азотфиксаторов была в пределах 107 — 109 кл/г. Полученные результаты свидетельствуют о широком распространении азотфиксирующих бактерий в исследуемых экосистемах.
Изучение цианобактерий в исследуемых образцах показало, что накопительные культуры цианобактерий представлены родами: Anabaena, Calothrix, Phor-midium. По видовому разнообразию среди родов доминирует Phormidium, представленный 6 видами: Phormidiumfragile, Ph. foveolarum, Ph. tenuissimum, Ph. molle, Ph. tenue. В пробах почвы часто встречаемыми видами являются Calotrixsp, Anabaenavariabilis, Ph. molle.
Известно, что наиболее приспособленными к условиям жизни на бедных песчаных почвах являются хвойные растения. А. С. Манаенков (1993) считает, что облесение низкопродуктивных песчаных земель является важнейшим компонентом ландшафтно-системного обустройства территории. В ряде случаев, облесение выступает единственным дешевым и экологичным средством повышения эффективности землепользования [7]. Прогнозные исследования показывают, что к 2090 году на опустыненных территориях немногим более благоприятными будут условия для развития сосны обыкновенной [8].
В связи с имеющимися литературными данными в качестве испытуемых семян были выбраны семена Pinussylvestris. Был поставлен ряд опытов по влиянию микробных комплексов из выделенных нами культур на пророст семян.
Для исследования были подготовлены следующие микробные комплексы:
После 7-дневной инкубации при естественном освещении и комнатной температуре невысокие значения всхожести семян были отмечены в опыте с аэробными азотфиксирующими бактериями, процент прорастания не превышал 27%. Использование накопительной культуры анаэробных азотфиксаторов показало более высокий результат, процент прорастания достигал 37%. В этих же пределах (40%) были получены результаты с комплексом аэробных и анаэробных ди-азотрофов. Максимальные значения были установлены в опытах с накопительной культурой цианобактерий, здесь всхожесть семян составила 83%.
Анализ полученных данных показал, что наиболее эффективными были микробные комплексы на основе цианобактериальных культур. Подобные результаты были получены и китайскими учеными из Внутренней Монголии [9, 10, 11. 12]. Они провели серию работ на посадках ивы с использованием смеси из нескольких видов цианобактерий (Microcoleus vaginatus — нитчатая, не азотфикси-рующая цианобактерия, но с высокой скоростью роста, способная формировать корку и Scytonema javanicum нитчатая азотфиксирующая цианобактерия). Оба вида часто встречаются в засушливых областях.
Таким образом, проведенные исследования показали, что в образцах поверхностного слоя почвы контрольных участков Селенгинского Среднегорья широко распространены азотфиксирующие прокариоты, представленные как бактериями, так и цианобактериями. Полученные результаты свидетельствуют о значительном потенциале азотфиксирующего комплекса, а особенно цианобактериальных сообществ, что немаловажно для получения биодоступного азота и соответственно восстановлению деградированного почвенного покрова и повышению продуктивности экосистем.
Работа выполнена при финансовой поддержкебюджетного проекта ФАНО
№ 0337-2016-0004 и гранта РФФИ № 15-44-04302.
INFLUENCE OF NITROGEN-FIXING MICROORGANISMS ON THE GROWTH OF SEEDS OF SCOTS PINE (PINUS SYLVESTRIS)
Tuyana G. Banzaraktsaeva
Cand. Sci. (Biol.), Senior reseacher
Institute of General and Experimental Biology SB RAS,
E-mail: tuyana_banz@mail.ru
Dulma D. Tsyrenova
Cand. Sci. (Biol.), Senior reseacher
Institute of General and Experimental Biology SB RAS,
E-mail: baldanovad@rambler.ru
Vyacheslav B. Dambaev
Cand. Sci. (Biol.), Senior reseacher
Institute of General and Experimental Biology SB RAS,
E-mail: slavadmb@rambler.ru
Darima D. Barkhutova
Cand. Sci. (Biol.), Senior reseacher
Institute of General and Experimental Biology SB RAS,
Sakhyanovoy St., Ulan-Ude 670047, Russia
E-mail: darima_bar@mail.ru
The degradation of the soil cover, including the process of desertification is one of the most important environmental problems of our time. In Transbaikalia and the Pribaikalsky area, the area of desertification is the northern outskirts of a single sublatitudinal strip of desertification of Eurasia. The method of phytomelioration is the most suitable method for the ecological restoration of degraded lands. Also, nitrogen-fixing microorganisms play an exceptional role in restoring soil fertility. In this regard, the proliferation of nitrogen-fixing microorganisms in the surface layers of the soil of two key areas of the Selenga Middle Highlands has been studied. The accumulating cultures of nitrogen-fixing prokaryotes were
used to study the effect on the seeds of scots pine. It was shown that complexes of cyanobacteria cells were most effective.
desertification.
References
