Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время биологическая фиксация азота рассматривается как важный фактор-формирования плодородия пахотных почв. Среди широкого спектра диазотрофных микроорганизмов наиболее разносторонними по биохимическому потенциалу являются цианобактерии. Способность к фотосинтезу позволяет им фиксиро^ вать азот атмосферы в тех условиях, когда сапротрофные микроорганизмы испытывают дефицит энергии. Осуществляя азотфиксациго, цианобактерии не только не расходуют органическое вещество почвы, но служат, наряду с высшими растениями, его первичными продуцентами.
Цианобактерии часто образуют массовые разрастания на почвенной поверхности в самых различных регионах мира, но их вклад в накопление азота в почве наиболее исследован в тропических зонах» Последнее послужило основой их практического использования при технологии возделывания риса (Venkatareaian.I98IfRogejr,Watanabe, І982;Чан Ван Ни, 1990;Кучнарова, 1990; и др.).
Вместе с тем формируется мнение, что и в умеренном климате эти организмы являются одной из основных групп диазотрофов (Stewart, 1977). Для целинных почв Нечернозёмной зоны СССР их роль в накоплении азота показана В.М.Паннратовой ( 1973;1979; I98I;I989 ). Однако до сих пор имеется мало сведений об участии цианобактерии в накоплении азота в пахотных почвах умеренней зоны ( Jahnke,I967jHenriJcsson et al,, 1975{Witty et al. ,1979 ; Панкратова,1987). В то же время необходимость исследования размеров накопления в пахотных почвах азота биологическим путём, в том числе и за счёт деятельности цианобактерии, стала очевидна в последнее время,.когда выявились отрицательные последствия многих интенсивных технологий,особенно связанных с использованием высоких доз шшерального азота, на плодородие почвы и здоровье лодей ' . .- ЦЕНТРАЛЬНАЯ/. . - . НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА* і j;:t. сельскохсз ачадзмии и:л. К. А» Ъ:-.:ирязева
Иир.Ы9Л&0&г-' ,
и обострился общественный и научный интерес к "биологическому" сельскому хозяйству, предусматривающему систему агромероприятий для создания в почве благоприятных условий, агрономически полезным организмам и ограничение применения агрохимикатов.
Поэтому изучение экологии цианобактерий в агрофитоценозах и выяснение роли этих диазотрофов в пахотных почвах должно дать представление, об ещё одной малоизученной возможности накапливать азот.биологическим путём и увеличивать потенциальное плодородие, что особенно интересно для бедных органическим веществом ПОЧВ.
Основной целью настоящей работы было выяснение участия циа- нобактерий в накоплении азота в пахотных почвах Нечернозёмной. зоны.
Решались следующие задачи:
— Изучить условия, ведущие к массовому размножению цианобак
терий на поверхности пахотных почв, и выяснить возбудителей это
го процесса;
- Модифицировать экспериментальные методы изучения цианобак
терий для более точного определения вклада этих микроорганизмов '
. в накопление азота в пахотных почвах;'" .
— Определить размеры азотонакопления цианобактериями в раз
личных агрофитоценозах; ,'
- Выяснить результаты, воздействия минеральных удобрений, ис
следовать влияние некоторых приёмов обработки почвы, на развитие
цианобактерий и осуществляемое ими азотонакопление.
Научная новизна. Выяснены возбудители "цветения" пахотных почв, являющегося следствием массового размножения цианобактерий. Показана регулярность этого явления в конце лета и осеїшие месяцы в региона Нечернозёмной зоны. Ваарвые установлена связь инициации
"цветения" с состоянием влажности почвы в предшествующие периоды и определены сроки активного функционирования цианобактерий.
Впервые определены размеры накопления азота цианобактериями ' в различных агрофитоценозах. Изучено влияние систематического применения возрастающих доз азотных удобрений на азотфиксаиию и развитие цианобактерий, установлены дозы, ограничивающие эти прс^-" цессы в почве. Показано воздействие некоторых широко распространённых приёмов обработки почвы на развитие и функционирование азотфиксирущих цианобактерий.,
Проведён ряд методических разработок, которые позволили правильнее и точнее, по сравнению с ранее применявшимися методами, проводить полевые и лабораторные исследования. Сконструированы экспозиционные камеры для изучения азотфиксации и фотосинтеза цианобактерий газохроматографическим методом, усовершенствована методика измерений. Предложены новые технические решения уст- . ройств для отбора газовых проб. Их новизна подтверадена авторскими свидетелъствовами СССР: ;*№ 949497, 1000904, 1045057, 1260854. На основе этих разработок создана исследовательская установка.
Практическая ценность. Полученные количественные данные, ' характеризующие участие цианобактерий в накоплении азота, могут служить теоретической основой при калькуляции азотного баланса почв умеренной зоны для разработки приёмов рационального использования азотных- удобрений.
Новые методические разработки могут быть.использованы при изучении азотфиксации и газообмена биологических объектов.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: научной конференции Кировского СХИ (1983); Конференции молодых учёных и специалистов сельского хозяйства (Тюмень,1983); 1-ой
менвузовокой научной конференции "Совремешше методы физико-химических исследований и аналитического контроля в сельском хозяйстве" (Тшень,1984); конференции "Лкробиологические методы защиты окружающей среды" Шуцино,1988); 3-м Всесоюзном симпозиуме "Биодинамика почв" (Таллинн, 1988); конференции "ііаучно-твхничеокиа потенциал вузов - народному хозяйству" (Киров,1989).
Дозатор для газового хроматографа ііо а.о. 1000904 экспонировался на ВДНХ СССР на выставке "Изобретательство и рационализация 88", где бил отмечен поощрительной премией.
.Летодика определения содержания Си, била внедрена в НИИСХ Северо-Зостока (Киров) 1990 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 191 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы. Работа содержит 23 рисунка, 18 таблиц, II приложений. Список литературы включает 168 отечественных а 129 иностранных работ.