Ризосферный индекс/эффект как показатели влияния факторов на  здоровье почв

Ризосферный индекс/эффект как показатели влияния факторов на здоровье почв

Елена Соколова
354

Сегодня мне бы хотелось обратить внимание на еще одну группу показателей, которые можно использовать для оценки влияния факторов на здоровья почв – ризосферный эффект  и ризосферный индекс .

Ризосферный эффект  - изменение состава сообщества микроорганизмов под действием корневой экссудации растений.

Ризосферный индекс (РИ) – соотношение содержания различных химических элементов и рНKCl в ризосфере и вне ризосферы.                                                                                                                                         Формула расчета ризосферного индекса: РИ = А / В, где А – содержание элемента питания (или рНKCl) в ризосферной почве, В – содержание элемента питания (или рНKCl) в неризосферной почве

Данный показатель позволяет выявить общую направленность почвенно-ризосферных процессов у растений  в прикорневой зоне и вне ее .

Методика подготовки почвы: ризосферную и неризосферную почву разделяли, используя механическое встряхивание корней растений. Почву, которая свободно отряхивается с поверхности корней в течение 5 минут  (с целью устранения вариаций между образцами) считали неризосферной, а почву, прилипшую к сегментам корня после встряхивания, – ризосферной.

 

Пример прикладного использования ризосферного эффекта для оценки влияния типа почвы и вида сельскохозяйственных растений на статус здоровья почв

А.О. ЗВЕРЕВ, Е.В. ПЕРШИНА, Н.А. ПРОВОРОВ использовали явление  ризосферного эффекта для оценки влияния типа почвы на формирование биоты  ризосферы. 

В работе использовались две контрастные по агрохимическим показателям почвы — чернозем (Воронежская обл.) и дерново-подзолистая почва (Псковская обл.). Семена ржи (Secale cereale L., к-6469 по каталогу ВИР, местный сорт, используемый в Псковской области) и пшеницы (Triticum aestivum L., сорт Волшебница, к-54609 по каталогу ВИР)  выращивали в вегетационном домике на обеих почвах в течение 42 сут. Используя NGS-секвенирование V4 вариабельного участка гена 16S-рДНК, проанализировали состав сообществ  микроорганизмов исходных почв и сформированных на них ризосфер. Несмотря на небольшую длительность эксперимента, в обеих почвах был выявлен выраженный ризосферный эффект. Наиболее сильным фактором оказался тип почвы. Сообщества

исходных почв, а также различные ризосферные сообщества, сформированные на этих почвах, достоверно отличались друг от друга. Для обеих почв показано сохранение этой закономерности при формировании ризосферных сообществ микроорганизмов у ржи и пшеницы. Вид растения был вторым по значимости (после типа почвы) фактором, определяющим таксономический состав ризосферного микробиома. У ржи сообщества ризосферы в целом оказались несколько ближе к сообществам исходных почв, чем у пшеницы. Также сообщества ризосфер ржи на дерново- подзолистой почве, по данным кластерного анализа, близки по структуре к сообществам исходной почвы. Таксономический микробиомный анализ сообществ на уровне фил позволил выявить группы, в наибольшей степени ответственные за ризосферный эффект. Формирование ризосферных сообществ сопровождалось увеличением количества последовательностей, характерных для класса Betaproteobacteria, при снижении числа представителей филы Verrucomicrobia. Сочетание особенностей дерново-подзолистой почвы и выращиваемой на ней пшеницы приводит к значительным изменениям в сообществе. По результатам всех анализов эти сообщества существенно отличаются от сообществ исходной почвы и ризосферы ржи на дерново-подзолистой почве.  Возможно, это связано с увеличением доли бактерий из рода Flavobacterium (фила Bacteroidetes) в указанных сообществах.

 

Пример прикладного использования  ризосферного индекса агрохимических показателей.                                                                                                                                                   Думачева Е.В. и Чернявских В.И. использовали ризосферный индекс  одним из критериев отбора конкурентоспособных и долголетних форм для конструирования устойчивых агрофитоценозов на карбонатных почвах.

 Опыты проводились в Ботаническом саду НИУ «БелГУ». Склон северо-восточной экспозиции 30. Почва чернозем типичный карбонатный мало-гумусный тяжелосуглинистый слабосмытый на лессовидном суглинке, подстилаемом элювием мела. Содержание гумуса 3,93–4,01 %, рНKCl 7,31–7,33. Опыт был заложен по двухфакторной схеме методом организованных повторений и включал 10 вариантов: 5 – одновидовые посевы бобовых трав и 5 – злаково-бобовые травосмеси. В исследования были включены многолетние бобовые травы (Medicago varia, Medicago falcata, Lotus corniculatus). Травосмесь злаковых трав: райграс пастбищный (Lolium perenne) + овсяница красная (Festuca rubra) + овсяница овечья (Festuca ovina), смешанных равными долями.

В результате обобщения полученных данных были рассчитаны корреляции между основными показателями и ризосферными индексами для всех изучаемых многолетних бобовых трав в целом. Большинство изученных признаков оказались достаточно тесно связаны с показателями ризосферных индексов. При коэффициенте корреляции r= 0,5–0,6 связь считается средней, при r<0,5 –на слабая связь, и лишь при r≥0,7 можно судить о сильной связи .

Показатель плотности агроценопопуляций бобовых трав имел сильную положительную связь с РИNобщ (+0,836) и РИК2О (+0,745) и отрицательную с РИрН (-0,839). Связь признака с РИР2О5(+0,631) и РИNлг.(+0,649) была средней силы. Для репродуктивного усилия была уста-новлена сильная положительная корреляция с РИК2О(+0,836) и РИрН (+0,747), средней силы – с РИNлг.(+0,637) и РИNобщ(+0,604). Связь признака с РИР2О5 была несущественной.

Общие тенденции были выявлены при изучении зависимости между общей фитомассой и семенной продуктивностью особей. Как для общей фитомассы, так и для семенной продук-тивности особи установлена сильная положительная связь с РИрН (+0,861 для фитомассы и +0,756 для семян) и отрицательная – с РИК2О(–0,862 для фитомассы и –0,669 для семян).

Фактически выявленные тенденции указывают на выживание в смешанных посевах долголетних конкурентоспособных форм, обладающих смешанным типом адаптивной стратегии – конкурентно-стресс-толерантной. Особенности проявления того или иного типа адаптивных стратегий в сложных условиях региона во многом зависят от почвенных особенностей. Физико-химические свойства карбонатных почв (рНKCl до 8,0, высокий окислительно-восстановительный потенциал, высокое содержание карбонатов и особенно их мелкой фракции, так называемой активной извести с диаметром частиц менее 20 мкм) определяют своеобразие поглощения и распределения в тканях растений многих элементов питания, влияя на развитие как подземной, так и надземной сферы.

Проведенный анализ позволил выявить общие тенденции в направленности почвенно-ризосферных процессов и взаимоотношений в прикорневой зоне и вне нее. Изменение реакции почвенной среды в ризосферной зоне указывает на сдвиг рНKCl в щелочную сторону и снижение в ризосферной почве содержания доступных форм азота, фосфора и калия по срав-нению с неризосферной почвой. Складывающиеся в подземной сфере условия затрудняют проникновение в ризосферную зону корневой системы злаковых культур, что делает такие особи более устойчивыми и конкурентоспособными в смешанных посевах.

Полученные данные свидетельствуют о том, что ризосферные индексы отражают отличия, проявляющиеся у конкурентоспособных особей, а также направленность их жизненной стратегии на адаптацию к экотопическим факторам карбонатных почв и смешанных посевов. У конкурентоспособных форм происходит сдвиг реакции среды в щелочную сторону, при этом уровень содержания в прикорневой зоне доступных форм азота, фосфора и калия по сравнению с неризосферной почвой практически не меняется, о чем свидетельствуют низкие ризосферные индексы.

 

При подготовке поста использованы следующие литературные источники, находящиеся в открытом доступе:

РИЗОСФЕРНЫЙ ИНДЕКС КАК ПОКАЗАТЕЛЬ  КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ БОБОВЫХ ТРАВ В СМЕШАННЫХ ПОСЕВАХ НА КАРБОНАТНЫХ ПОЧВАХ , Думачева Е.В., Чернявских В. И., 2016

ПОЧВЕННО-РИЗОСФЕРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ FABACEAE ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ В КУЛЬТУРЕ НА КАРБОНАТНЫХ ПОЧВАХ, Думачева Е.В., Чернявских В.И., 2012

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ

ВИДОВ FABACEAE В АГРОФИТОЦЕНОЗАХ С ОДНОВИДОВЫМ И СМЕШАННЫМ ТРАВОСТОЕМ НА КАРБОНАТНЫХ ПОЧВАХ , Думачева Е.В., Чернявских В.И., 2012

МЕТАГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РИЗОСФЕРНОГО ЭФФЕКТА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР В ЧЕРНОЗЕМНОЙ И ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ, А.О. ЗВЕРЕВ, 2016

 

Представленные данные расширяют методические возможности для оценки влияния технологических приемов ( тип обработки почв, биологический препарат, предшественник, промежуточный сидерат) на состояние здоровья почв  - представленность биоты и ее  функционирование.

 

Опубликовано: 01 апреля, 2024 в 10:26
Тэги:
Похожие посты
Культуропригодность почв для Кукурузы: Микробиология – биота ризосферы
Связь урожайных свойств семян со здоровьем и состоянием почв в превегетацию
Здоровье почв: реальный вклад в контроль эпифитотий склеротиниоза двудольных
Способность корней поддерживать здоровье почв и растений – микробные комплексы
Солонец - негативное влияние на здоровье почв

2 комментария

Елена, спасибо за материал.Вы фокусируетесь в описании на почве ризосферы. А есть ли например данные - сравнение ризосферы/ризопланы?
01.04.2024
Кичатая Ольга,  
Ольга, спасибо за вопрос. есть данные по биоте. в ближайших постах их представлю
01.04.2024