Реферат на тему:
Активність мікроорганізмів-азотфіксаторів у ґрунті західного лісостепу
України
Несимбіотичні азотфіксатори – це комплекс вільноіснуючих та асоціативних
мікроорганізмів, життєдіяльність яких пов’язана з кореневою системою
рослин, водоростями і ціанобактеріями. Вільноіснуючі азотфіксатори
трапляються серед хемотрофів і фототрофів, аеробів і анаеробів [1].
Відомо близько 130 родів вільноіснуючих бактерій-азотфіксаторів і понад
100 таксонів синьозелених водоростей. Для життєдіяльності
вільноіснуючих азотфіксаторів важливе значення мають рослинні організми.
Зокрема, бобові можуть у 10-100 разів збільшувати в ризосфері кількість
клітин анаеробів із роду клостридій, що пов’язано із виділеннями їхньої
кореневої системи.
В. Кудеяров [3] з’ясував, що для різних ґрунтових зон рівень
несимбіотичної азотфіксації коливається в межах 30-40 кг·га-1·рік-1.
Подібні дані отримали співробітники Ротамстедської станції в Англії [7].
Мікроорганізми у разі надходження до ґрунту нітрогенних добрив
сповільнюють процес фіксації атмосферного азоту і для побудови своїх тіл
використовують мінеральні форми цього елемента. Виявлено [2, 6, 9], що
надходження понад 60-120 кг·га-1 нітрогенних добрив пригнічує
несимбіотичну азотфіксацію у ґрунті. Проте в дослідах Ротамстедської
дослідної станції довготривале застосування нітрогенних добрив у дозі
144 кг·га-1 посилювало азотфіксацію від 34,5-35,7 (варіант РК) до 47,6
кг·га-1·рік-1 [8]. Щорічне внесення 120 кг нітрогенних добрив до сірого
лісового ґрунту супроводжувалося надходженням 107 кг·га-1
несимбіотичного N, що було на 30 кг·га-1 більше, ніж у варіанті РК [3].
Можливо, що вплив Нітрогену мінеральних добрив на несимбіотичну
азотфіксацію залежить від співвідношення Cорг:Nminmin у ґрунті, яке
визначає спрямованість масового потоку додатково внесеного Nmin у процес
мікробної чи рослинної іммобілізації.
Розходження результатів досліджень впливу нітрогенних добрив на
інтенсивність несимбіотичної азотфіксації пояснють також різними
підходами до оцінювання активності нітрогенази – ферменту процесу
азотфіксації. Як звичайно, нітрогеназна активність інгібується у
ранні терміни внесення нітрогенних добрив, тоді як
продуктивніша азотфіксація відбувається у другій половині вегетаційного
періоду, коли вміст мінеральних форм Нітрогену в ґрунті зменшується до
мінімуму, а нагромаджена коренева маса починає відмирати і стає
додатковим джерелом енергії для ґрунтових мікроорганізмів [3].
На наш погляд, реакція азотфіксаторів на надходження нітрогенних добрив
залежить від вмісту біологічно доступних форм Нітрогену в ґрунті та
енергетичного забезпечення гетеротрофної біоти. У разі порушення
співвідношення Сорг:Nmin, відбуватиметься посилення або послаблення
біологічної фіксації молекулярного азоту. З огляду на це активізація
процесів біологічної азотфіксації на фоні надходження нітрогенних
добрив свідчить про дефіцит біологічно доступних форм Нітрогену в
ґрунті.
Дослідження виконані на агроекологічному полігоні, організованому на
базі довготривалого польового стаціонарного досліду Інституту
землеробства і тваринництва західного регіону. Наявний травостій
створений шляхом перезалуження в 1980 р. Ґрунт травостанів темно-сірий,
опідзолений легкосуглинковий. Для досліджень вибрані найбільше
агроекологічно інформативні чотири варіанти досліду: варіант 1(0) – без
удобрення, варіант 2 (РК) – Р90К120, варіант 3 (N1PK) – Р90К120 N240
(60+60+60+60) і варіант 4 (N2PK) – Р90К120 N240 (0+30+90+120).
Мінеральні добрива вносили у вигляді суперфосфату, калійної солі й
амонійної селітри. Потенційна активність азотфіксації визначена
ацетиленовим методом за допомогою газорідинної хроматографії [1].
Розрахунок активності азотфіксації виконано на підставі того, що
співвідношення між кількістю утвореного етилену і відповідною кількістю
азоту становить 3:1, тобто результат, отриманий для етилену ділили на 3,
щоб отримати значення фіксації азоту. Потенційну активність азотфіксації
виражено у міліграмах фіксованого азоту на кілограм ґрунту за годину
(мг/кг/год).
Активність азотфіксації (10-3 мгN·кг–1·год-1) за профілем темно-сірого
лісового ґрунту травостанів залежно від удобрення і сезону року
Варіанти Глибина шару, см M±m
травень липень
Контроль
(без добрив) 0-10 1,44±0,03 28,13±4,95
10-20 – 38,93±4,24
20-40 0,51±0,12 –
40-60 0,32±0,12 –
Р90К120 0-10 1,25±0,08 11,48±2,06
10-20 – 37,43±5,54
20-40 0,14±0,01 –
40-60 0,05±0,00 –
N240 (60+60+60+60) Р90К120 0-10 1,62±0,17 20,78±4,10
10-20 – 23,34±2,21
20-40 1,40±0,14 –
40-60 0,20±0,04 –
N240 (0+30+90+120) Р90К120 0-10 3,78±0,12 12,97±2,30
10-20 – 25,09±3,77
20-40 0,96±0,16 –
40-60 0,29±0,10 –
Примітка. Температура ґрунту на глибинах 0–20 і 20–40 см була такою, оС:
15.05.92 – 14,1 і 11,9, 7.07.92 – 19,7 і 18,0.
a
gdU$i
gdU$i›kd
gdU$i›kdE
????біотичної азотфіксації у контрольному, тривало не удобрюваному
ґрунті характерна для верхніх кореневмісних шарів ґрунту, причому в шарі
10–20 см потенціал азотфіксації у 1,4 раза вищий, ніж у шарі 0–10 см,
що пояснюють сприятливішою для азотфіксації кисневою ситуацією.
Тривале застосування фосфорно-калійних добрив, яке зумовило збільшення
частки бобових у травостані від 9,4 до 31,3 % у першому циклі скошування
і від 30,0 до 36,2 % – у третьому [4], призвело до зменшення потенціалу
несимбіотичної азотфіксації у шарі 0–10 см на 14% навесні і на 59%
улітку, тоді як у шарі 10–20 см цих змін не відбулося.
Регулярне тривале застосування нітрогенних добрив на фоні РК порівняно з
контролем зумовило зменшення влітку потенційної здатності ґрунту до
азотфіксації. Залежно від способу застосування нітрогенних добрив
потенціал азотфіксації у шарі ґрунту 0–10 см зменшився на 27–55% , а в
шарі 10–20 см – на 36–41%.
Навесні максимальна здатність до несимбіотичної фіксації виявлена у
верхньому шарі ґрунту, який збагачували нітратом амонію. Зокрема, на
час досліджень була внесена мінімальна доза N – 30 кг·га-1, яка не
забезпечувала потреби рослин у цьому елементі живлення, що підтверджено
різким зменшенням продуктивності травостану в цей період (у 1,4–1,5
раза) порівняно з рівномірним способом розподілу нітрогенних добрив,
коли вносили 60 кг·га-1N. Можливо, що дефіцит біологічно доступних форм
Нітрогену у весняний період зумовив компенсаторне посилення процесів
біологічної азотфіксації. Влітку, коли на цьому варіанті травостану
внесли 90 кг/га N, простежено зворотний ефект – у шарі ґрунту 0–10 см
азотфіксувальна здатність була на 38% меншою, ніж у варіанті, де внесли
60 кг·га-1 N і в 2,2 раза меншою порівняно з контролем.
Послаблення процесу несимбіотичної азотфіксації під впливом мінеральних
добрив не варто пов’язувати тільки зі специфічним інгібуванням процесу
азотфіксації Нітрогеном, оскільки за цих умов удобрення зменшувались
також інші показники біологічної активності ґрунту [5].
За цих умов нітрогенного удобрення травостанів відбувається повна
елімінація бобових культур, які забезпечують симбіотичну фіксацію N.
Регулярне надходження до ґрунту Nmin. у дозі 240 кг протягом
вегетаційного періоду цілком блокує діяльність бульбочкових бактерій і
унеможливлює ріст конюшини. Несимбіотичні азотфіксатори є стійкішими до
дії Nmin., оскільки представлені досить широким спектром аеробних та
анаеробних мікроорганізмів, і фіксація молекулярного азоту для них не є
обов’язковим процесом, а за наявності мінеральних або органічних форм N
вони засвоюють їх [1].
Отже, застосування мінерального удобрення старосіяних травостанів
зменшує здатність ґрунту до несимбіотичної азотфіксації. Зокрема,
тривале фосфорно-калійне удобрення (Р90К120) пригнічує активність тільки
верхнього шару ґрунту травостану – дернини, а застосування 240
(60+60+60+60) кг/га N на фоні РК, особливо влітку, пригнічує активність
діазотрофів у шарах ґрунту 0-10 і 10-20 см. В удобрюваних N травостанах
збільшується товщина азотфіксувального шару ґрунту до глибини 40 см
порівняно з контролем і особливо варіантом РК, що можна пояснити ліпшим
розвитком кореневої системи трав.
Використана література
Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. – М.: Изд-во Москов. ун-та,
1989. – 335 с.
Домрачёва Л.И., Маркова Г.И. Влияние различных доз азотных удобрений на
альгофлору дерново-подзолистой почвы // Тез. VП съезда Всесоюз.
микробиол. о-ва “Достижения микробиологии – практике”. – Алма-Ата:
Наука, 1985. – Т.7. – С. 21.
Кудеяров В.Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений. – М.: Наука,
1989. – 215 с.
Ярмолюк М.Т. Агроекологічні основи створення і використання культурних
пасовищ у західному регіоні України. – Оброшино, 2001. – 247 с.
Цимбалюк В.М. Агротехнічне обґрунтування технологічних заходів
інтенсивного використання старосіяних травостоїв в умовах західного
Лісостепу України: Автореф. дис. … канд. с-г. наук.– Вінниця: Вісн.
аграр. ун-ту, 2001. – 20 с.
App A.A., Watanabe I., Ventura T.S., BravoM., Jurey C.D. The effect of
cultivated and wild rice varieties on the nitrogen balance of flooded
soil // Soil Sci. – 1986.– Vol.141. – N 6. – P. 448-451.
Powlson D.S., Pruden G., Johnston A.E., Jenkinson D.S. The nitrogen
cycle in the Broadbalk Wheat Experiment recovery and losses of 15N-
labeled fertilizer applied in spring and inputs of nitrogen from the
atmosphere // J. Agr. Sci. – 1986. – Vol.107. – N.4. – P. 591-609.
Powlson D.S., Jenkinson D.S. Non-fertilizer inputs of nitrogen to arable
and grassland systems // Advances in nitrogen cycling in agricultural
ecosystems: Intern. Symp. Brisbane (Austral.), 1987. – P. 59-61.
Watanabe I., Crasswall E.T., App A.A. Nitrogen cycling in wetland rice
fields in South-East and East Asia // Nitrogen cycling in South-East
Asian Wet monsoonal ecosystems. – Canberra: Austral. Acad. Sci, 1981. –
P. 4-17.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
