Введение к работе
Актуальность темы. Рис - древнейшая продовольственная культура является незаменимым пищевым продуктом для двух третей населения Земного иара, потребность в котором в настоящее время полностью не удовлетворяется,, Высокие урожаи риса можно получить только на окультуренных почвах, уровень плодородия которых определяется юс физико-химическими свойствами и биологической активностью.
В условиях периодического затопления и высушивания в почва:» рисовых полей формируется контрастный окислительно-восстановительный (ОВ) режим (Кауричев и др., 1982; Костенков,1987). Направленность ОВ-процессов в значительной степени влияет на почвообразование, форму и подвижность питательных элементов в почве, их доступность для растений. Основная неорганическая ОВ-система в рисовниках - система Fe +-^ Р^ (Poimanperuna, 1981), поэтому оценка состояния соединений железа в почве под рисом и прикорневой зоне растений имеет первостепенное значение.
Важная роль в трансформации железа в затопленных почвах принадлежит микроорганизмам. Условия избыточного увлажнения благоприятствуют интенсивному развитию сблигатко- и факультативно-анаэробных бактерий, использующих элементы с переменной валентностью, в частности железо, в качестве акцепторов электронов при разложении органического вещества (Дуда и др.,1976; Аристовская, 1980; Илялетдинов, 1984; Сидоренко и др., 1990). В настоящее время установлено, что наиболеэ представительными среди железоредуцирующих микроорганизмов в почвах рисовых полей ЯВЛЯЮТСЯ бактерии рода Bacillus, Clostridium П Desulfoto-
- I -
macuiuai (Мишустин и др., 1974; ottow, 1968). Дана количественная оценка процесса восстановления железа, определены масштабы и механизм мобилизации этого элемента микроорганизмами (Плеханова, 1986; Зайцева и др., 1989).
Однако, состав и численность бактерий, принимающих участие в процессе окисления железа в рисовых почвах, изучены крайне недостаточно. Отсутствуют сведения относительно количественных аспектов биологического окисления железа-и его механизма, не ясна роль железоокисляющих бактерий в почвах рисовых полей, характер их влияния на растения.
Изучение процессов биологической трансформации железа в рисовых почвах необходимо для разработки биотехнологических приемов регулирования состояния соединений этого элемента в системе "почва-растение", которые позволили бы целенаправленно и эффективно влиять на плодородие почвы и урожай.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучение распространения и свойств железоокисляющих микроорганизмов и выяснение их роли в лугово-черноземной почве рисовых полей.
Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:
оценить состояние соединений железа в системе "почва-растение" ;
изучить распространение железоокисляющих бактерий в почве под рисом;
выделить из почвы чистые культуры железоокисляющих микроорганизмов и изучить их морфологические и физиологические свойства;
дать количественную оценку биологического окисления железа, выяснить механизм этого процесса;
определить влияние железоокислягадах бактерий на подвижность железа в почве и рост растений риса;
установить взаимосвязь ОВ-состояния, подви:хности железа в почве с активностью железоокисляющих бактерий.
Научная новизна работы. Впервые оценено состояние соединений железа в "нивой" системе: "лугово-черноземная почЕа-рис" во взаимосвязи с ее ОВ-состоянкем и активностью железоокисляющих бактерий. Из почвы под рисом выделено II шташоз микроорганизмов, окисляющих железо, ранее не известных, 8 из которых идентифицированы как микоплазмоподобные организьты; изучены их морфологические и физиологические свойства.'Для выделения и культивирования желе-зоокисляющих бактерий впервые использована питательная среда, приготовленная на основе отвара сена. Выявлена комплексообразую-щая способность изучаемых бактерий по отношению к железу, определено их влияние на подвижность поливалентных катионов и фосфатов в почвах, а также на рост растений риса.
Практическое значение работы. Полученные данные о состоянии соединений железа в изучаемой почве, о взаимосвязи ОВ-услознй,, подвижности соединений железа с активностью окисляющих и восстанавливающих железо микроорганизмов могут служить теоретической основой для разработки приемов регулирования плодородия почв рисовых полей. Рекомендована питательная среда для выделения, культивирования и максимального учета в почве микоплазмоподобных желе з оокисляюцих микроорганизмов. Результаты исследования чистых культур железоокисляющих бактерий могут быть использованы в курсе почвенной микробиологии.
Апробация работы.и публикации. Основные положения диссертационной работы били доложены на конференциях молодых ученых ТСХЛ по секции биотехнологии (Москва, 1907,1988 гг.), на ВсессшкоП
конференции молодых ученых и специалистов (Краснодар, 1989) и на совещании "Микоплазмоз люцерны" {Саратов, 1990).
По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Содержание диссертации изложено на /эО страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, обзора литературы, 6 глав экспериментальной части, основных выводов, списка использованной литературы, включающего ^ наименований, в том числе 4/3- зарубежных. В тексте помещено ЛІ таблиц и 13 рисунков.