Культуропригодность почв для Кукурузы: Микробиология – биота ризосферы

Культуропригодность почв для Кукурузы: Микробиология – биота ризосферы

Елена Соколова
179

Сегодня мы продолжаем  серию постов  о  культуропригодности  почвы для кукурузы.                 В почве можно выделить два основных типа микробных ценозов .

Первый удален от влияния корней и биота  меньше влияет на растения , его существование связано с наличием органических остатков в основном растительного происхождения; второй - ризосфера – непосредственно примыкает к поверхности корней, его существование   определяется метаболической активностью корневой системы.             Под ризосферой понимают зону почвы от поверхности последней до той точки, где микрофлора не подвержена влиянию корней.

Границы ризосферы зависят от типа почвы, влажности и ряда других факторов. При хорошей влагообеспеченности на корнях образуется «муфточка» из мелких комочков почвы, налипших на корневые волоски, которая рассматривается большинством авторов как зона ризосферы. Физическая протяженность ризосферы до сих пор не определена   количественно вследствие трудности разграничения, собственно, ризосферной

почвы и почвы, свободной от влияния корней растения. По данным различных авторов, протяженность ризосферы составляет от 0,1 до 4 мм от поверхности корня.

Для микрофлоры ризосферы и ризопланы характерно наличие грамотрицательных бактерий родов Azospirillum, Azotobacter, Аgrobacterium, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas, Xantomonasи др., грамположительных бактерийродаBacillus, актинобактерий родов Nocardia, Micromonospora, Streptomycesи др., микроскопических грибов родов Penicillium, Gliocladium, Talaromyces, Humi-cola и др.

Разнообразие ризосферных микробных сообществ определяется как качественным и количественным составом корневых выделений, который зависит от вида, возраста и условий выращивания растений, так и почвенно-климатическими условиями (тип почвы, освещенность, температура воздуха, осадки, географическая зона и др.) ( см. приложенный файл) .

Положительное влияние на растения

Азотфиксация -  продемонстрировано широкое распространение ассоциативной азотфиксации в ризосфере кукурузы  и в различных почвенно-климатических условиях: этот процесс протекает практически во всех почвах в ризосфере растений самых разных мест обитания и осуществляется многими представителями родов Azospirillum, Azotobacter, Agrobacterium, Acetobacter, Klebsiella, Enterobacter, Flavobacterium, Pseudomonas, Bacillus, Clostridiumи др. . Зависимость ассоциативной азотфиксации от фотосинтетической активности растений свидетельствует о тесном сопряжении двух уникальных биологических процессов –фотосинтеза и азотфиксации.

Положительное действие ризосферных ассоциативных азотфиксирующих бактерий на растения основано на комплексе взаимосвязанных свойств: азотфиксации, выделении физиологически активных веществ –стимуляторов роста, антагонизме по отношению к фитопатогенным грибам и бактериям . Такие ризосферные бактерии, обладающие совокупностью полезных для растений свойств, получили название PGPR (от Plant Growth-Promoting Rhizobacteria–ризобактерии, способствующие росту растений).

Еще одна важная форма почвенно-ризосферных взаимодействий  –

везикулярно-арбускулярная микориза (ВАМ), которую растения образуют с

гломусовыми грибами (Glomeromycota) . Благодаря этому симбиозу подавляющее большинство (до 90 %) растений получают основную часть минерального (в первую очередь фосфорного) питания. Важная роль принадлежит АМ-грибам и в скорости потребления NH4 +, увеличении поглощения меди, цинка, никеля и др. Известно, что микориза улучшает адаптацию растений к стрессовым ситуациям . АМ-грибы участвуют в развитии клубеньков, в формировании ризосферных ассоциаций, а также в защите от патогенов и т.д. ; т.е. взаимодействуют со всеми организмами микоризосферы («зоны влияния» микоризного корневого окончания), включая полезную микробиоту, растительные патогены, сапрофиты и даже микрофауну, формируя сложный мультитрофный симбиотический комплекс .

Кроме микоризы, к многокомпонентным симбиотическим сообществам в

ризосфере можно отнести эндофитные микроорганизмы , основные функции

которых заключаются в биоконтроле патогенов и вредителей. Для ризосферы кукурузы часто встречается упоминание эндофитного вида Klebsiella pneumoniae.

Особая роль отводится ассоциативным микроорганизмам, способным синтезировать фитогормоны (ауксины, цитокинины и гиббереллины), повышать фотосинтез, обеспечивать растение азотом, защищать от фитопатогенов. Примером

могут служить бактерии рода Pseudomonas и Azotobacter. Наиболее широко среди ризобактерий распространено продуцирование индолил- 3-уксусной кислоты (ИУК), которая инициирует удлинение корня, развитие боковых корней и

корневых волосков, что может иметь значение для ускоренного роста, потребления питательных элементов и устойчивости растения к стрессам.

Отрицательное влияние -  взаимодействия  растений с микроорганизмами

корневой зоны включает: образование фитотоксинов, развитие  фитопатогенных процессов, ингибирование развития полезных PGPR, а также возможную конкуренцию между корнями растений и микроорганизмами за питательные элементы, продиктованную, преимущественно, потребностью в минеральных формах азота . Есть основания считать, что растения способны применять ряд стратегий, направленных на минимизацию негативных эффектов потери углерода, например, за счет выделения антимикробных и антифунгальных компонентов  или повышенной экссудации

отдельных компонентов, как отклик на дефицит минеральных элементов.

 

Оптимальное соотношение -  при выращивании кукурузы  в системе севооборота в почве преобладает микробиота, разлагающая легкогидролизуемые органические остатки (аммонифицирующие, нитрифицирующие и целлюлозоразрушающие бактерии).                          Проблемное соотношение - при бессменном возделывании кукурузы — автохтонная микробиота, разлагающая гумусовые вещества почвы и трудноразлагаемые соединения растительных остатков (автотрофные бактерии, актиномицеты, микромицеты, спорообразующие бактерии).

 

При подготовке поста о культуропригодности почвы для кукурузы были использованы литературные источники, находящиеся в отрытом доступе:

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИКОРНЕВОЙ ЗОНЫ РАСТЕНИЙ,  ШИРОКИХ А.А., 2007

 РИЗОСФЕРНЫЕ БАКТЕРИИ,  Феоктистова Н.В.,2016

ВЛИЯНИЕ РИЗОСФЕРНЫХ БАКТЕРИЙ НА РОСТ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ КУКУРУЗЫ В УСЛОВИЯХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТРЕССА Ибрагимова С.А., 2016

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МИКРОБОЦЕНОЗА ПОЧВ В РИЗОСФЕРЕ ZEA MAYS В УСЛОВИЯХ МОНОКУЛЬТУРЫ И В СЕВООБОРОТЕ НА РАЗНЫХ АГРОХИМИЧЕСКИХ ФОНАХ, Романычева А.А., 2017

Буду благодарна за обратную связь – что из изложенного материала представило наибольший интерес. Вопрос не праздный – в ближайшее время я планирую выпуск постов о культуропригодности почв для других культур -мне важно понимать, на чем сделать акценты.

Опубликовано: 08 июля, 2024 в 07:55
Тэги:
Похожие посты
Здоровье почв на повестке дня – от понятийного аппарата к технологиям
Природоподобные технологии/здоровье почв – репортаж с конференции 6.2024 Самара
Как оценить здоровье почвы по «мета-омикам» («meta-omics»)?
Ризосферный индекс/эффект как показатели влияния факторов на здоровье почв
Способность корней поддерживать здоровье почв и растений – микробные комплексы

Нет комментариев