Отбор эффективных штаммов клубеньковых бактерий Rhizobium trifolii для инокуляции семян клевера лугового - Дипломная работа

В современных условиях повышение урожайности сельскохозяйственных культур можно достичь на основе высокой культуры земледелия путем научно-обоснованного экологически безопасного применения биологических удобрений, широкого внедрения прогрессивных технологий с минимальным использованием средств химизации (Израильский и др., 1982). Использование на протяжении многих лет в сельском хозяйстве химических средств защиты растений и минеральных удобрений в большом количестве отрицательно повлияло на почечную микрофлору и повлекло за собой изменение свойств почв, накопление токсических веществ, нарушение биоценоза в целом (Лазарев и др., 2003). Основным поставщиком биологического азота являются бобовые растения, обладающие уникальной способностью вступать в симбиоз со специфическими для каждого вида растений клубеньковыми бактериями, образовывать азотфиксирующие клубеньки и усваивать за вегетацию до 125-480 кг/га азота воздуха (Хотянович, 1991).В результате общий дефицит протеина в рационах животных составляет 25-30 %, что приводит к недобору животноводческой продукции на 30-35 %, повышению ее себестоимости в 1,5 раза, значительному увеличению расхода кормов на единицу продукции, в том числе дорогостоящих концентрированных (Слесаравичус и др., 2001). Возделывание последних в значительной степени обеспечивает решение проблемы азота в земледелии, сохранение и повышение плодородия почвы. Введение в севооборот бобовых культур, способных обеспечить себя азотом благодаря азотфиксации в симбиозе с клубеньковыми бактериями, вносит значительный вклад в обеспечение азотного питания последующих сельскохозяйственных культур за счет фиксированного азота из атмосферы. По данным РУП «Институт почвоведения и агрохимии НАН Беларуси», наибольший интерес как азотфиксаторы представляют многолетние бобовые травы, которые усваивают 250-350 кг азота на гектар, а однолетние зернобобовые культуры за сезон могут связывать 150-200 кг азота на гектар. Среди культур, возделываемых на корм, большое значение имеют многолетние травы.Получение высокой продуктивности бобовых культур обусловлено формированием эффективного симбиоза с клубеньковыми бактериями. При влажности ниже этого предела клубеньковые бактерии не размножаются, но длительное время сохраняются в неактивном состоянии. Нередко в районах с недостаточным увлажнением многие бобовые растения развиваются, не образуя клубеньков. Повышенное содержание кислорода в почве приводит к снижению степени азотфиксирующей активности клубеньковых бактерий. Продуктивность бобовых культур зависит от эффективности формирующегося симбиоза с клубеньковыми бактериями.Создавая основу для длительного и устойчивого эффективного функционирования клевера травостоев, а также рационального использования пахотных и пастбищных земель, учитывается не только имеющийся сортовой фонд макросимбионтов, но и конкурентоспособность и эффективность микросимбионтов (Сеги, 1993). В Институте микробиологии НАН Беларуси разработан микробный препарат Сапронит на основе эффективных конкурентоспособных клубеньковых бактерий. Он предназначен для предпосевной инокуляции семян люпина, гороха, клевера, люцерны, галеги восточной и других бобовых культур. За счет использования малозатратных приемов: обработка семян клевера микроэлементами, внесение малых доз удобрения, оптимизация ширины междурядий, рациональный выбора вида и сроков уборки, послевсходового уничтожения сорняков, усиливает эффективность используемого инокулянта. Ризофос марки «Клевер» на основе азотфиксирующих и фосфатфиксирующих бактерий снижает дозы N, P и способствует повышению урожайности клевера в климатических условиях Беларуси.Повышения стабильности, снижения энерго-и ресурсозатрат в сельском хозяйстве и уменьшения глобальных нарушений процессов круговорота основных биогенных элементов в искусственных агроценозах можно достичь путем экологизации сельскохозяйственного производства. В этой связи мобилизация биологических факторов приобретает все большую актуальность и, являясь одним из основных звеньев экологизации сельскохозяйственного производства, позволяет получать высокие урожаи, обеспечивая при этом воспроизводство почвенного плодородия. Со времен обнаружения и изучения симбиоза стало развиваться направление искусственной инокуляции бобовых растений клубеньковыми бактериями, выращиваемыми в лабораторных и промышленных условиях. При этом оказалось, что искусственная инокуляция обеспечивает повышение урожайности и качества бобовой продукции не только на почвах, не содержащих природных вирулентных культур клубеньковых бактерий, но так же и на почвах, где такие бактерии имеются, и существует естественный симбиоз. Микроорганизмы, являющиеся основой этих биопрепаратов, тесно взаимодействуют с растениями (образуя «ассоциативный симбиоз») и способны выполнять ряд функций, полезных для растений: - усиливать фиксацию атмосферного азота на корнях растения, заменяя при этом 30-50 кг/га минеральных азотных удобрений;Микробиологические объекты: - изоляты клубеньковых бактерий R.

Содержание

Перечень условных обозначений

Введение

Обзор литературы

1. Бобово-ризобиальный симбиоз при возделывании клевера

1.1 Универсальность клевера и его кормовая ценность

1.2 Создание эффективного симбиоза - основа высокой продуктивности клевера

1.3 Биопрепараты на основе клубеньковых бактерий клевера

1.4 Эффективность применения биопрепаратов при возделывании бобовых культур

2. Материалы и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Среды и растворы

2.3 Методы исследования

3. Результаты и обсуждение

3.1 Выделение и отбор наиболее эффективных изолятов клубеньковых бактерий клевера

3.2 Отбор эффективного и наиболее технологичного штамма клубеньковых бактерий R. trifolii

3.3 Оптимизация параметров роста и условий культивирования штамма R. trifolii 9

3.4 Эффективность инокуляции семян клевера клубеньковыми бактериями R. trifolii в лабораторных и полевых условиях

Выводы

Литература

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Число колониеобразующих единиц - КОЕ

Кормовые единицы - КОРМ. ЕД.

В современных условиях повышение урожайности сельскохозяйственных культур можно достичь на основе высокой культуры земледелия путем научно-обоснованного экологически безопасного применения биологических удобрений, широкого внедрения прогрессивных технологий с минимальным использованием средств химизации (Израильский и др., 1982).

Использование на протяжении многих лет в сельском хозяйстве химических средств защиты растений и минеральных удобрений в большом количестве отрицательно повлияло на почечную микрофлору и повлекло за собой изменение свойств почв, накопление токсических веществ, нарушение биоценоза в целом (Лазарев и др., 2003).

Практика показала, что решить задачи улучшения питательного режима почв массовым применением средств химизации не удается (Мильто, 1982). Это связано с ростом затрат на производство продукции, нарушением биологического равновесия агроландшафтов, увеличением загрязнения окружающей среды, а также получаемой продукции (Изральский и др., 1982).

Основным поставщиком биологического азота являются бобовые растения, обладающие уникальной способностью вступать в симбиоз со специфическими для каждого вида растений клубеньковыми бактериями, образовывать азотфиксирующие клубеньки и усваивать за вегетацию до 125-480 кг/га азота воздуха (Хотянович, 1991). Это обеспечивает высокие урожаи дешевого растительного белка без применения дорогостоящих и экологических небезопасных минеральных азотных удобрений. С пожнивно-корневыми остатками многолетних бобовых трав в почве остается в среднем около 50 % фиксированного из воздуха азота, который на 2-3 года существенно повышает плодородие почвы и урожай последующих культур (Колешко, 1981).

Чрезвычайно актуальной задачей является разработка теоретических и методических основ селекции бобовых культур на повышение интенсивности азотфиксации, что позволит создать формы растений, способные максимально использовать потенциал симбиотического взаимодействия (Жученко, 1995).

Актуальность данной проблемы возрастает в связи с новой парадигмой, возникшей в сельском хозяйстве Белоруссии, связанной с резким снижением производства азотных удобрений, с одной стороны, и, с другой, - выявлением неблагоприятных экологических последствий высоких доз их применения. Это обуславливает расширение посевов бобовых культур, что связано с необходимостью создания сортов с гарантированным созреванием семян и активной симбиотической активностью (Новикова, 1996).

В связи со стратегией развития кормопроизводства в Республике Беларусь до 2020 года требуется восстановить площади многолетних трав на пашне на уровне 840 тыс. га и оптимизировать их структуру, в которой 85-90 % должны составлять бобовые и бобово-злаковые травы (т.ч. и клевер).