Содержание к диссертации
Введение
Глава І. Роль аэробных и анаэробных азотфиксирующих., бактерий в обеспечении азотом почв под рисом 10
I. Методы, применяемые для оценки азотфиксирующеи активности почв под рисом 10
2.Аэробные азотфиксирующие бактерии в почвах под рисом 16
3.Анаэробные азотфиксирующие бактерии в почвах под рисом 24
Глава II. Влияние внешних условии на .активность комплекса азотфиксаторов почв под рисом . 30
I .Дополнительные источники углерода 20
2.Рисовая солома и продукты ее микробного разложения 31
3.Растения риса 34
4.Минеральный азот удобрений 36
5.Аэрация и влажность 38
6.Окислительно-восстановительный потенциал . 39
7.Реакция среды и содержание растворимых солей , 40
Глава III. Водород и метан как источники энергии для азотфиксирующих бактерий почв рисовых полей 43
I. Превращения водорода в почвах под рисом 43
2.Фиксация атмосферного азота,связанная с окислением водорода 44
3.Превращения метана в почвах под рисом . 47
4.Метан как источник углерода и энергии для азот фиксации 50
Глава IV .Превращения азота,связанного диазотрофами почв под рисом, в системе почва-растение . 53
I. Превращения азота, связанного цианобактериями 53
2.Превра щения азота,связанного гетеротрофными бактериями 54
Глава V .Материцы и методы исследования:
I.Объекты исследования 57
2.Изучение азотфиксирующей активности почвенных образцов с помощью ацетиленового метода 59
а)Азотфиксирующая активность почвенных образцов с внесением дополнительных источников углерода 60
б)Азотф)Иксирующая активность почвенных образцов с внесением соломы и целлюлозы 61
в)Определение количества целлюлозы в почвенных образцах с помощью антронового метода 61
г)Азотфиксирующая активность почвенных образцов при инкубации в атмосфере водородной газовой смеси 62
3.Определение азотфиксирутощей активности почвенных образцов с , помощью изотопного метода 63
а)Изучение влияния метана на азотфиксирующую актішность образцов почв 65
4.Определение количества аэробных азотфиксирующих бактерий в почвах под рисом 66
а) Учет количества азотобактера 66
б)Учет количества диазотрофов на среде с глюкозой и .дрожжевым автолизатом 66
в)Учет количества азотфиксаторов на полужидкой среде с манатом 67
г)Учет количества водородокисляющих азотфиксаторов 68
д)Учет количества метилотрофных азотфиксаторов 70
е)Учет количества водородокисляющих и метилотрофных микроорганизмов 70
5.Определение количества анаэробных азотфиксаторов 71
а)Учет количества анаэробов на среде с картофелем 72
б)Учет количества клостиридий на дифференциальных средах по Ещеву 72
в)Определение азотфиксирующей активности облигатных анаэробов 73
6.Методы изучения чистых культур азотфиксаторов 74
7.Изучение превращений азота,связанного почвенными бактериями 75
Результаты исследований и их обсуждение
Глава VІ . Азртфиксируїощая активность образцов почв под рисом , 72
І.Азотфиксирутощая активность образцов почв под рисом без внесения дополнительных источников углерода и энергии 76
2.Влияние соломы и целлюлозы на азотфжсирующую активность образцов почв под рисом 82
3.Органические кислоты,образующиеся при микробном разложении соломы, как источник углерода и энергии для почвенных азотфиксаторов 90
4.Использование метана азотфиксаторами почв под рисом в качестве истччника утл еро да и энергии 96
5.Использование метанола азотфиксаторами почв под рисом ., , 104
6.Водород как источник энергии для комплекса азот фиксаторов почв под рисом .. 106
Глава VII. Азотфиксирующие бактерии в почвах под рисом 107
I.Аэробные азотфикоирущие бактерии на средах с глюкозой и манатом 108
2.Водородокисляющие аэробные азотфиксирующие бактерии ИЗ
З.Метилотрофные азотфиксирующие бактерии 116
4.Анаэробные азотфиксирующие бактерии 123
5.Структура комплекса азотфиксирующих бактерий в почвах под рисом 129
б.Азотфиксіфующие бактерии,выделенные из почв под рисом 144
Глава VIII. Превращения азота,фиксированного почвенными бактериями, в почве 158
Заключение 167
Выводы 170
Список литературы 172
- Методы, применяемые для оценки азотфиксирующеи активности почв под рисом
- .Дополнительные источники углерода
- Превращения водорода в почвах под рисом
- Превращения азота, связанного цианобактериями
Методы, применяемые для оценки азотфиксирующеи активности почв под рисом
В практике отечественного и зарубежного культивирования риса известны опыты многолетнего бессменного выращивания этой культуры без внесения азотных удобрений ( ВНИИриса, Краснодар, ІШІ, Филиппины ).
Анализы почвы показали, что не наблюдается существенного снижения содержания азота в почве ( Де, 1936). Наиболее вероятным источником пополнения азотного фонда почв под рисом следует признать деятельность почвенных диазотрофов (Мишустин, I972;Toshida, 1972).
В последние годы для оценки азотфиксирующей активности в почвах под рисом стали широко использоваться методы, основанные на применении стабильного изотопа % и газово-хроматографичес-ком количественном оцределении продукта восстановления ацетилена нитрогеназой - этилена. Уже первые работы, выполненные с помощью этих методов, показали, что для образцов почв под рисом характерна довольно высокая активность фиксации азота, достигающая 20-30 кг на I га за вегетационный сезон (Mac Rae, Castro, 1967; Xoshi-da, Ancajas, 1971» 1973$ Калининская, 1971; Калининская с соавт , 1973; Dommergues е. а., 1973)«
Оценка азотфиксирующей активности почвенных образцов по включению г является прямым методом оценки деятельности азот-фиксаторов и в этом заключается его несомненное преимущество. Однако, он является,по сравнению с ацетиленовым методом,менее чувствительным, более трудоемким и требует наличия такого сложного оборудования как масс-спектрометр.
Высокая чувствительность, большая скорость анализа, относительная простота в инструментальном оформлении несомненно являются важным достоинством ацетиленового метода, что привело к тому, что он широко используется в настоящее время для оценки азотфиксирующей активности различных природных объектов. Однако, использование ацетиленового метода применительно к почвам под рисом имеет некоторые ограничения.
Во-первых, деятельность определенных групп азотфиксаторов, например, метанокисляющих, ингибируется ацетиленом (de Bont, Mulder, 1976). Поэтому оценка азотфиксирующей активности почвенных образцов с помощью ацетиленового метода не включает в себя вклад метанокисляющих азотфиксаторов, роль которых в затопленных почвах под рисом может быть значительна .
США Глинистая почва под рисом, 5,7 мг азота на г Eeddy, Patrick 1979 лабораторное определение почвы за год - 16 держащей ацетилен, должна идти по возможности более короткое время, так как длительная инкубация может исказить получаемые результаты (Hardy е. а., 1975)»
В настоящее время в экологических исследованиях широкое распространение получил разработанный на основе ацетиленового метода полевой способ определения азотфиксирувдей активности почвы (Balandreau , 1974; Баландро с соавт., 1977). С его помощью получен обширный и интересный материал ; :о активности процесса азотфиксации в агроценозах, в луговом биогеоценозе ( Мошкова, Ума-ров, 1979; Рыжова, Умаров, 1979) , лесных ценозах ( Кононков, Ума-ров, 1982), В зарубежной литературе имеются сообщения об использовании этого метода для оценки азотфиксирующей активности затопленных почв под рисом (Lee, Yoshida, 1977; Balandreau, 1974; Watanabe e# a,, 1978). Однако, поверхностный слой воды препятствует диффузии ацетилена и этилена между воздушной фазой и почвой» Транспорт газов идет через проводящую систему риса и в силу этого определяется физиологическим состоянием растения. По существу, результаты, полученные для затопленных почв под рисом с помощью полевого ацетиленового метода,отражают азотфиксирующую активность в ризосферной почве ( табл. I)
В последние годы оба вышеназванных метода широко используются в нашей стране и за рубежом для оценки азотфиксирующей активности почв под рисом. Некоторые из полученных результатов щщд-ставлены в табл. I. Перспективным представляется использование метода баланса азота для азотфиксирующей активности почв под рисом, но данные о его применении пока довольно ограничены. (Коуата, Арр, 1979 ).
Основную часть вегетационного периода почвы под рисом нахо - 17 дятся в условиях затопления. Однако, и в затопленной почве создаются условия для развития и активной деятельности аэробных микроорганизмов. Аэробный слой образуется на разделе водной фазы и почвы за счет диффузии растворенного кислорода воздуха т толщина его зависит от активности аэробных организмов в водном слое и содержания в почве органического вещества, которое подвергается микробному окислению. Кроме того, образование аэробных зон в затопленной почве под рисом связано с диффузией кислорода по проводящей системе риса в корни и окружающую почву (Алешин с со-авт., 1973; Mitsui, 1955$ Barber е. а., 1962).В результате этого в почвах под рисом наблюдается активное развитие аэробных форм азотфиксаторов ( Сорокина, 1940; Чулаков, 1969) .
По мнению некоторых авторов, активность азотфиксации в поверхностном аэробном слое затопленной почвы значительно выше, чем в нижележащих анаэробных слоях (Magdoff, Bouldin, 1970). Высказано предположение, что основной вклад в азотфиксируюшую активность образцов почв под рисом вносят гетеротрофные аэробные азотфиксаторы, например, представители рода Azotobacter , которые используют продукты разложения органического вещества ( в данном конкретном случае целлюлозы ) анаэробными микроорганизмами. Напротив, в работах Раиса (Rice е. а., 1967; Rice, Paul, 1972) высказано предположение о том, что основная роль в процессе азотфиксации в затопленной почве принадлежит анаэробным диазотрофам рода Clostridium , которые используют продукты разложения органического материала аэробными микроорганизмами.
Более правильным, на наш взгляд, представляется заключение о том, что процесс азотфиксации в затопленной почве под рисом осуществляется как аэробными, так и анаэробными микроорганизмами, а доля их вклада в суммарную активность почвы определяется спе - 18 цификой почвенной разности и внешних условий в моменты изучения. В литературе имеются расчеты количественного вклада аэробных азотфиксаторов в активность затопленной почвы. Для затопленной колонки тропической почвы количество азота, связанное бактериями p. Bejerinkia , составило 45 кг на I га за год (Becking, 1978). Полученная величина, представляя несомненный интерес, кажется нам несколько завышенной, так как автор исходил из расчета, что весь азот, заключенный в биомассе этих бактерий, берет начало из атмосферного воздуха. Аналогичный расчет для бактерий p. Azoto-bacter дал величину 0,3 кг на га за год (Evans, Barber, 1977).
Рассматривая данные о составе комплекса гетеротрофных азот-фиксаторов в почвах под рисом, необходимо отметить, что их изучение было начато лишь в последние годы. До этого основными агентами биологической фиксации азота в почвах под рисом считали ци-анобактерии, считая вклад гетеротрофных азотфиксаторов незначительным (De, 1956} Mshigaki, Shiori, 1959} Kobayashy е. a., 1967). Однако, в последние годы была показана важная роль гетеротрофных азотфиксаторов в процессе биологической фиксации азота в почве. Причем, исследования показали, что именно гетеротрофные азотфик-саторы являются наиболее распространенными формами в почве, ризосфере и филлосфере растений, что может служить косвенным показателем их роли ( Умаров, 1982) . Кроме того, в настоящее время деятельность цианобактерий в почвах под рисом значительно подавлена за счет внесения большого количества пестицидов (Мишустин с соавт;, 1977 )
.Дополнительные источники углерода
Изучение свойств азотфиксируїощих ассоциаций показало, что одной из причин высокой активности и устойчивости может быть образование стш. гулирующим организмом доступного источника углерода для азотфиксаторов ( Кононков,1979).Чистые культуры Xanthobacter flavus не утилизируют глюкозу, а в ассоциации с другими гетеротрофными бактериями они входят в состав большинства активных азотфикспрующих ассоциаций,выделяемых из почв под рисом на глю-козо-автолизатной среде,связывая 3,1 - 16,1 мг азота на I г глюкозы ( Феторов,Калининская,1959).Другой возможной причиной является синтез бактериями-спутниками необходимых для диазотро-фов факторов роста.Было показано, в частности,что чистые культуры Bacillus polymyxa И Xanthobacter flavus нуждаются Б биоти-не( Федоров,Калининская,IS6la).И, наконец,развитие в составе ассоциаций обеспечивает благоприятные физико-химические условия. Фиксация азота бактериями, активно растущими на связанном азоте в условиях интенсивной аэрации,осуществляется лишь в микроаэро-фильных условиях ( Калининская,1968).
Б литературе имеется много данных о распространении в почвах под рисом бактерий рода Azotobacter .Уже в ранних работах ;. по изучению микрофлоры почв под рисом было показано, что в них в значительных количествах присутствует Azotobacter chroococcum ( Елкина,1937;Сорокина,1940; Чулаков,1957).Высокую численность Azotobacter отмечали в почвах под рисом УССР -10-30 тыс.клеток на I г воздушно-сухой почвы( Дебривная,1969)Дзбекистана-14-39 тыс.( Семенова,I960), Краснодарского края- 2,5 тыс.( Калининская, 1967) .Казахской ССР- 9,2 тыс. ( Мамилов с соавт., 1974).
Б почвах под рисом РІндии численность Azotobacter составля - 21 ла 10 -10 клеток на I г почвы. Обычно встречали виды A. chroococ-cum, A. be jeriackii, A. vinelandii (Pao, 1978 ). Численность азотобактера остается высокой во время всего вегетационного периода (Дебривная, 1969), что, возможно,связано с оптимальными условиями по влажности в затопленной почве. Показано, что на численность и активность бактерий рода Azotobacter существенно влияет влажность почвы (Карагуйшиева, 1961).
Значительная часть почв под рисом представлена засоленными разностями и частоУдовольно низким содержанием органического вещества. По мнению некоторых авторов распространение азотобактера в почвах под рисом в силу этого ограничено, поэтому его роль в процессе азотфиксации незначительна (Jensen, 1965).
Бактерии рода Azotobacter чувствительны к изменению реакции почвенной среды. Если рост их может наблюдаться в диапазоне рН 4,5-9,0, то для азотфиксирующей активности необходим рН в пределах 5,5-7,2 (Киракосян с соавт., 1966). При увеличении содержания растворимых содей в почве наблюдается снижение количества бактерий рода Azotobacter (Квасников, 1951 ),особенно чувствительны они к содовому засолению ( На-сырова, 1966 ).Исследованиями арабских ученых было показано, что на распространение Azotobacter значительно влияют содержание растворимых солей и щелочность, если содержание органического вещества в почве низко. В этом случае при содержании 3-4# солей наблюдали его полную элиминацию (Mahmoud е. а., 1978). Однако, по мнению некоторых авторов ( Сушкина , 1949) , засоление почв не оказывает отрицательного воздействия на Azotobacter.
Нагл представляется, что отрицательное влияние растворимых солей сказывается на распространении Azotobacterв том случае, если содержание органического вещества в почве мало. Содержание органического вещества в значительно большей степени влияет на численность и активность этой группы азотфиксаторов.
В последние годы внимание исследователей привлекает изучение азотфиксаторов, отнесенных к роду Azospirillum (Tarrand е. a., І97в). В настоящее время показано распространение азоспирилл в почвах как тропического (Dobereiner е. а,, 1976; Hegazi е., а., 1980) , так и умеренного климата ( Калининская с соавт., 1981; їуіег е. а., 1979; Vlassak, Reynders, 1979; Haantela е., а., 1981). Особый интерес вызывает изучение этой группы азотфиксаторов в связи с тем, что они образуют тесные ассоциации с корнями тропических растений (Purushothaman, 1980) и растений; умеренного климата (Tilak, Murthy, 1981), являясь, по существу, истинно ризосферними азотфиксаторами. Количество азоспирилл на корнях риса может составлять ІІ-ІІ0 млн. на г сырых корней в зависимости от сорта ( Редькина, Калининская, 1981а). Приуроченность азоспирилл к корневой системе растений связана с тем, что в непосредственной близости от нее создаются оптимальные условия для роста и фиксации азота, а в состав корневых выделений входят соединения, например, яблочная и янтарная кислоты, которые являются прекрасными источниками углерода и энергии для азоспирилл ( Долгих, Грачева, 1977 ).
В литературе имеются данные о том, что штаммы азоспирилл, выделенные из ризосферы растений риса, обладают более высокой азотфиксирующей активностью, чем выделенные из почвы под рисом (Nayak е. а., 1981). Органические вещества, выделяемые корнями риса, служат ат-трактантами для азоспирилл, развивающихся в почве. В лабораторных условиях наблюдали хемотаксис азоспирилл на пептон, триптон, дрожжевой экстракт, арабинозу, галактозу, ряд органических и аминокислот (Окоп е. а,, 1980).
Использование аминокислот, обнаруженных в корневых выделениях злаковых, в виде аттрактантов показало, что подвижность Azospirillum lipoferum значительно увеличивается по направлению к таким аминокислотам как аланин, аспарагиновая, глутаминовая, лизин, валин, серии в концентрациях 10 -I0 М в литре (Ariel, Lemos-Pastrana, 1980). Наибольшая активность была получена при использовании не отдельных аминокислот, а комплексных органических соединений корневых эксудатов. Подвижность A. brasilense и A. lipoferum увеличивалась по направлению к ним более чем в два раза (Ariel, Lemos-Pastrana, 1980а). В последние годы появилось большое количество работ по инокуляции сельскохозяйственных растений, в том числе и риса, чистой культурой азоспирилл(БоЬегеіпег, 1978$ Smith е. а., 1978; Vlassak, Reynders, 1978; Dewan, Subba-Rao, 1979; Maskey, 1977).
Однако, значительный и достоверный эффект был получен лишь при инокуляции стерильных растений в стерилизованной почве. В ряде работ не было отмечено положительного эффекта при инокуляции (Tyler е. а., 1979; Barber е. а., 1979). В опытах на йе-стерилизованной почве различия между инокулированными и неиноку-лированными вариантами были слабыми или недостоверными (Kapul-nik, 1981).
Превращения водорода в почвах под рисом
Изучение бактериальной трансформации газообразного водорода в настоящее время, в основном, связано с перспективами использования водородных бактерий в качестве продуцентов белка и компонентов замкнутых экологических систем.Однако,значительный интерес к этой группе микроорганизмов связан с экологическими проблемами.Поэтому пристального изучения требует не только технологические штамглы, но и многообразие распространение и роль в природных процессах водородных бактерий.
Образование водорода в природе происходит либо за счет микробного разложения органического вещества,либо антропогенным путем.Выделение водорода за счет деятельности микроорганизмов в анаэробных условиях затопленной почвы под рисом может быть связано с деятельностью облигатных анаэробов p. Clostridium и DE-sulfovibrio ,факультативно-анаэробных гетеротррфов( Gray,Gest, 1965;Кондратьева,Гоготов,І98І).Содержание водорода в почвенном воздухе такыровидной почвы под рисом может достигать 1%, а при внесении соломы увеличивается до 3,6 (Мишустин,Нелидов,в печати ). Почва характеризуется высокой активностью микробного окисления водорода и большой поверхностью контакта с воздухом, поэтому на ее долю приходится до 80% глобального потребления водорода (Schmidt, 19743. Ежегодно окисление водорода почвой может составлять IxIO14 г (Conrad, Seiler, 1979). Микроорганизмы, окисляющие водород, сосредоточены на поверхности или в верхнем слое почвы. Наиболее вероятно, что основную роль в процессе окисления водорода в почве играют хемолитотрофные бактерии. При изучении накопительных культур водородокисляющих бактерий было высказано предположение, что они, находясь в верхнем слое затопленной почвы, окисляют водород, поступающий из нижележащих анаэробных почвенных слоев (Schiegel, 1974). При инкубации почвы в атмосфере газовой смеси, содержащей 5-10$ водорода, наблюдали его активное окисление и возрастание количества водородокисляющих бактерий от Ю2 до I011 клеток на I г почвы (Conrad, Seiler, 1979). Изучение соотношения потребленных количеств водорода и кислорода, которое оказалось равным 3,3:1, указывало на то, что имел место хемолитотрофный рост (Bongers, 1970). Авторами было высказано предположение,-что интенсивное развитие водородокисляющих бактерий может идти в аэробных микрозонах с достаточно высоким содержанием водорода, например, сообщающихся с анаэробными микрозонами, где происходит его образование (Conrad, Seiler, 1979).
Наличие в природе водородокисляющих азотфиксирующих бактерий представляет большой интерес. Впервые азотфиксирующая активность у водородокисляющего организма в условиях автотрофного роста бы - 45 ла показана для почвенной бактерии, описанной согласно определителю Красильникова, как corynebacterium flavum( Федоров, Калининская, 1961; Калининская, Ножевникова, 1977; Ножевнжова, Калининская , 1978 ). В лаборатории Шлегеля аналогичная культура была описана как Corynebacterium autotrophicum (Gogotov, Schlegel, I974;Wiegel, Schlegel, 1976), В 70-х годах был описан ряд штаммов коринеформных, образующих желтый пигмент, водородокисляющих бактерий, способных к фиксации атмосферного азота (Sneath et al., 1973J Tinail, Schlegel, 1974? Andreesen, Schlegel, 1974$ Benrdt et al., 1976; Baumgarten, Schlegel, 1974). В результате изучения большого количества штаммов в 1978 г. водородокислянцик азот-фиксирующие бактерии были выделены в новый род Xanthobacter с двумя видами X. autotrophicus и X, flavus (Y/iegel, et al., I978j Malik, Claus, 1979).
Бактерии рода Xanthobacter представляют из себя небольшие 0,4-1,0x0,8-6 мкм плеоморфные, грамотрицательные неподвижные палочки, содержащие в качестве запасных веществ полифосфаты и поли- оксибутират. Клеточная стенка содержит пептидогликан и липо-полисахариды, отсутствуют тейхоевые кислоты и тейхуроновые. Способны к автотрофному росту в присутствии Н2 и СО2 в микроаэро-фильных условиях и гетеротрофному на питательных средах со спиртами и органическими кислотами. Использование Сахаров ограничено. Продуктивность азотфиксации составляет 10-20 мг її на I г источника углерода, %Т+Ц в ДНК - 69-70. X. flavus отличается от х. autotrophicus тем, что не использует сахара и нуждается в биотине (Biggins, Postgate, І9б9).
В последние годы в литературе появилось сообщение о водородокисляющих азотфиксаторах, не принадлежащих к p.Xanthobacter (Malik, Schlegel, 1980). Однако, приведенные описания выделен - 46 ных культур очень неопределенны: напоминающие Azospirillum, Azo tobacter, Rhizobium. Особенно осторожно нужно рассматривать это сообщение в связи с тем, что в литературе имеются данные о возможности автотрофного роста на водороде в качестве донора электронов таких важнейших гетеротрофных азотфиксаторов как Rhizobium japonicum (Simpson et al., 1979ЬRhizobium sp. (Dixon, 1972), Derxia gummosa (Ped-rosa et al., 1980), Azospirillum (Pedrosa et al., 1981), Azoto-bacter chroococcum (Walker, Yates, 1978).
В обзоре Шлегеля (Schlegel, 1981) сообщается о новом во-дородокисляющем азотфиксаторе, описанном как Alcaligenes latus, однако характеристики его свойств не приводится. Из почв под рисом Краснодарского края были выделены культуры азотфиксирующих бактерий, способных к автотрофному росту за счет окисления водорода, которые были определены как Achromobacter superficialis var. azotohydrogenovorans (Калининская с соавт., 1981а) Данные о роли водорода в качестве источника углерода и энергии в почвах под рисом и распространении водородокисляющих диазо-трофов в настоящее время весьма ограничены. При инкубации образцов такыровидной почвы в атмосфере газовой смеси, содержащей А0% водорода, 10$ С02 и 50% воздуха, азотфиксирувдая активность составляла 448 нм С2Н4 на г, а при инкубации на воздухе - 65 нм (Калининская с соавт., 1980 ).
Превращения азота, связанного цианобактериями
Изучение превращений азота, связанного почвенными бактериями, связано с использованием стабильного изотопа азота. Это позволяет дать ясную картину распределения этой формы азота в системе почва-растение.
Для почв под рисом показано быстрое включение азота, связанного цианобактериями;, в растения риса (Stewart, 1967). Изучение усвоения растениями риса азота, связанного цианобактериями Uosoc linckia, Anabaena cylindrica и A. variabilis в модельных опытах на лугово-черноземогидной почве показало, что в среднем рис усваивал за первый год 10-12% азота, а за два года - 17-19%. В отдельных случаях эта величина достигала 30%. Усвоение фиксированного азота было выше в почвах с высоким плодородием и активностью микрофлоры, что указывает на то, что растения усваивают азотсодер - 54 жащие соединения, образуемые цианобактершми после их трансформации почвенными микроорганизмами ( Калининская, Миллер, 1979 » Калининская с соавт., 1977). Изучение включения азота, связанного цианобактериями рода Aulosira , в растения риса показало, что количество используемого азота зависит от того, в какой слой затопленной почвы вносили биомассу цианобактерий. При поверхностном внесении в растения за вегетационный период включалось 37% азота, содержащегося в биомассе цианобактерий, а при внесении на глубину 5-7 см - до ЪЧ% (Wilson et ai., 1980). Превращения азота, связанного гетеротрофными бактериями
Применение стабильного изотопа позволило изучить распределение азота, связанного гетеротрофной микрофлорой почв под рисом, между растениями и органическим веществом почвы. Результаты экспериментов на лугово-черноземовидной почве показали, что за первый вегетационный сезон растения риса усваивали 20-30$ азота, фиксированного почвенными диазотрофами ( Калининская с соавт;, 1977; Калининская, Миллер, 1979 ) , а за второй год наблюдения - 5-6%,
На такыровидной почве растения усваивали в первый год 20,4$, а во второй - 4$ азота, связанного почвенными диазотрофами. В опытах японских исследователей (Jto, Watanabe, 1981) за вегетационный период в растения риса включалось 34% биологического азота. Включение азота, связанного бактериями,в состав органичес- ; кого вещества почвы происходит в виде биомассы микробных клеток и подвергается быстрой минерализации (Teruo, 1972). Минерализация азота, связанного почвенными бактериями, идет значительн более высокими темпами, чем азота почвы, а значит он более доступен для растении риса. За вегетационный сезон минерализации подвергается 4,6$ почвенного азота и 23,4$ азота, связанного почвенными бактериями (jto, /atanabe, 1981). В работах отечественных авторов минерализации за вегетационный сезон подвергалось 30-45$ биологического азота ( Калининская о соавт., 1977 ).
По скорости и эффективности усвоения растениями риса азот, связанный почвенными диазотрофами, приближается к минеральным удобрениям (Cheng, Kuzz» 1963). Если для минеральных азотных удобрений коэффициент использования азота растениями составляет 20-50$ (Broadbent, Tusneem, 1972), то для азота, связанного диазотрофами, он достигает 26-29$ ( Калининская с соавт., 1977 )
Изучение распределения азота, связанного почвенными бактериями между фракциями органического вещества почры показало, что примерно половина его закрепляется в виде трудногидролизу-емых соединений гумуса ( Калининская с соавт., 197 7 Калининская, Миллер, 1979). Распределение по фракциям почвенного азота показало, что 13,7$ входит во фракцию минерального азота, 6,8$ -в легкогидролизуемую фракцию почвенного гумуса, 32$ - в трудно-гидролизуемую, а 46,6$ - в негидролизуемый остаток ( Калининская с соавт., 1977 ).
В работе японских исследователей в кислоторастворимую фракцию гуминовых кислот включалось 6$ азота, связанного почвенными бактериями (Jto, Watanabe, 1981). Закрепление биологического азота в составе почвенного гумуса представляется очень ценным, так как создает тенденцию к его накоплению, что в итоге ведет к повышению плодородия почвы. Таким образом, азот, связанный почвенными микроорганизмами, высокоэффективно используется в системе почва-растение. До 30$ его количества включается в биомассу растений риса и до 50$ закрепляется в составе почвенного гумуса.
