Жизнедеятельность азотфиксирующих бактерий зависит от факторов среды, в которой они живут: наличие кислорода, температурный режим, влажность и кислотность почвы, обеспеченность питательными веществами, влияние других организмов.
В почве существуют зоны, в которых возникают взаимные влияния микроорганизмов и корней растений. Растения поставляют в почву прикорневой зоны вещества при жизни и после отмирания. Частицы почвы, взятые из этих зон, существенно отличаются по химическому составу от проб почвы, взятых в других местах. В микробиологическом отношении эта разница существенна [4]. Поэтому важно определить состояние азотфиксирующих бактерий в прикорневых зонах растений (далее — ризосфера) и оценить их приспособительные возможности.
Цель исследования: изучение бактерий р. Azotobacter в ризосфере дикорастущих растений луга, их ростовой активности при экстремальных воздействиях.
Задачи:
1. Определить виды растений, из ризосферы которых будут взяты пробы.
2. Узнать особенности почвы, на которой произрастают данные растения.
3. Сделать посевы, провести сравнительную характеристику колоний азотфиксирующих бактерий и установить зависимость встречаемости бактерий р. Azotobacter от вида растения.
4. Исследовать действие пестицидов на активность роста колоний бактерий р. Azotobacter.
Объект исследования: почвы луга окрестностей рабочего поселка Коченево
Предмет исследования: штаммы бактерий р. Azotobacter Гипотезы: ризосферы разных видов растений действуют на развитие бактерий р. Azotobacter; пестициды оказывают влияние на рост колоний бактерий р. Azotobacter.
Сбор образцов почвы произведен в естественной экосистеме — луг, расположенной в окрестностях рабочего поселка Коченево, антропогенное воздействие — слабое.
Выбор растений . Для начала выделили пробную площадку с однородной растительностью, которая располагалась на ровном месте (размером, примерно, 10x10 метров) и определили флористический состав преобладающих растений, из ризосферы которых будут взяты пробы [1,3]. Это однодольные растения семейства Злаки (Костер безостый, Мятлик луговой) в состоянии вегетации после цветения и высыпания семян и двудольные растения семейств Астровые (Тысячелистник обыкновенный) и Зонтичные (Бедренец обыкновенный) в состоянии возобновившегося роста после полного отмирания надземных побегов данного сезона. Обилие — cop.
Отбор проб почвы. На площадке сделали три поверхностных почвенных разреза глубиной от 0,40 до 0,50 метра [5]. Всеони имеют сходные показатели: горизонты, глубина расположения корневых систем. Почвы сходны и по механическому составу — среднесуглинистые; рН среды = 6 (близка к нейтральной); незначительное количество карбонатов (Рис. 1).
Рис. 1. Почвенный разрез
Изучение бактерий р. Azotobacter в ризосфере дикорастущих растений луга . Для исследования брали почву, прилегающую к поверхности корней, которую отделяли встряхиванием, остатки корней удаляли пинцетом. В качестве контрольных образцов использованы почвы, взятые из разрезов на глубине 10 см. и 20 см., вне зоны корневых систем.
В работе было исследовано 6 проб почв:
№ 1 Контроль, глубина 10 см.
№ 2 Контроль, глубина 20 см.
№ 3 Ризосфера Тысячелистника обыкновенного, глубина от 1 до 10 см.
№ 4 Ризосфера Костра безостого, глубина от 1 до 10 см.
№ 5 Ризосфера Мятлика лугового, глубина от 1 до 10 см.
№ 6 Ризосфера Бедренца обыкновенного, глубина от 1 до 10 см.
|
А |
Б |
|
В |
Г |
Рис. 2. Ризосферы исследуемых растений (А — Тысячелистник обыкновенный Б — Бедренец обыкновенный, В — Костер безостый, Г — Мятлик луговой)
Для выявления микроорганизмов рода Azotobacter брали комочки почвы диаметром 3–4 мм. и помещали в чашки Петри на питательную среду Эшби, в трехкратной повторности [5]. Развитие колоний происходило при комнатной температуре 20 -22°С.
На шестые сутки провели сравнительную характеристику колоний по следующим критериям: морфология колоний (окраска, край, блеск), микроскопический анализ, процент обрастания.
Выявлены морфологические отличия колоний: по окраске, форме края, блеску. Все клетки выделенных образцов были шаровидной формы, расположены поодиночке, парами, в коротких цепочках; некоторые имеют образования в виде капсул. По морфологическим особенностям клеток и колоний установлено, что они относятся к роду Azotobacter. Их наличие выявлено в ризосфере всех исследуемых растений и контрольной пробе № 1 (67 %). Из контрольной пробы № 2, штаммов р. Azotobacter не выявлено.
При сравнении процента обрастания почвенных комочков, взятых из ризосферы растений луга, установили зависимость встречаемости бактерий р. Azotobacter от вида растения.
Рис. 3. Встречаемость бактерий р. Azotobacter в ризосфере растений
Наибольший процент обрастания почвенных комочков колониями бактерий у Костра безостого, наименьший — Бедренца обыкновенного.Отмечается превосходство обрастания у Злаков на 6–14 %.
Известно, что растительные ткани Бедренца обыкновенного содержат дубильные вещества с выраженным кислотным характером и фурокумарины; растительные ткани Тысячелистника обыкновенного содержат кислоты: салициловую (обладает выраженным противовоспалительным действием) и муравьиную (является антибактериальным «агентом») [2]. Все эти вещества могут подавлять развитие азотобактера
Изучение действия пестицидов на активность роста колоний бактерий р. Azotobacter . Выбрали пестицид Танрек: действующее вещество имидаклоприд (входит в состав многих пестицидов) с концентрацией 200 г/л, обладает высокой устойчивостью в почве (период полураспада 50–100 дней), стабилен при pH от 5 до 7. Для эксперимента сделали разведение:
− Раствор № 1 : рекомендуемая концентрация (0,25 мл. имидаклоприда на 600 мл водопроводной воды)
− Раствор № 2 : концентрация вещества в два раза, превышающая норму (0,25 мл. вещества — на 300 мл. водопроводной воды).
Для эксперимента взяли колонии азотобактера из ризосферы Мятлика лугового и Бедренца обыкновенного, в возрасте трое суток, размером не более 2 мм. в диаметре, пересадили на свежую среду Эшби и произвели опрыскивание — 0,5 мл. раствора на одну чашку Петри. В качестве контрольного образца колонии опрыскали водопроводной водой такого же объема. Наблюдение происходило в комнатных условиях при температуре 20–22°С. Поставили по три параллельных опыта.
Через 24 часа зафиксировали результаты наблюдений: в растворе № 1 размер колоний меньше контрольной на 2–3 мм., в растворе № 2 — колонии разрослись по всей чашке Петри, слабовыпуклые по краям, с неровной (зернистой) поверхностью; после воздействия пестицида в рекомендуемой концентрации, динамики роста колоний по сравнению с контролем не происходило; в концентрации, превышающей рекомендуемую в два раза — рост колоний активнее по сравнению с контрольной.
Выводы:
1.При выборе растений остановились на растениях, образующих фон, — Костер безостый (с. Злаки), либо встречающиеся в больших количествах — Мятлик луговой (с. Злаки), Бедренец камнеломковый (с. Зонтичные), Тысячелистник обыкновенный (с. Астровые). Их них, растения семейства Злаки находились в состоянии вегетации после цветения и высыпания семян, растения семейств Астровые и Зонтичные в состоянии возобновившегося роста после полного отмирания надземных побегов данного сезона.
2.Исследуемая почва обладает свойствами, подходящими для обитания бактерий р. Azotobacter.
3.Установлена зависимость частоты встречаемости бактерий р. Azotobacter от ризосфер растений. Гипотеза о действии ризосферы разных видов растений на развитие бактерий р. Azotobacter подтвердилась.
4.Обнаружена взаимосвязь между концентрацией пестицида и активностью роста колоний. Гипотеза о влиянии пестицидов на рост колоний бактерий р. Azotobacter подтвердилась.
Литература:
- Алехин В. В., Сырейщиков Д. П. Методика полевых ботанических исследований — Вологда: «Северный печатник», 1926
- Википедия. https://ru.wikipedia.org/
- Королева А. С., Красноборов И. В., Пеньковская Е. Ф. Определитель растений Новосибирской области — Н-ск: «Наука» — Сибирское отделение, 1973
- Руссель С. Микроорганизмы и жизнь почвы. Пер. с польского Г. Н. Мирошниченко. М., «Колос», 1977.
- Охотник за микробами. Методические рекомендации и инструкции по применению набора.
