УДК 633:579.64
DOI: 10.25230/2412-608Х-2023-4-196-97-109
Александр Сергеевич Бушнев
Дина Александровна Курилова
Ирина Алексеевна Котлярова
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
Тел.: 8 (861) 275-85-03
vniimk-agro@mail.ru
Аннотация. Приведен обзор литературных источников, показывающий значимость ризосферы, являющейся определённым биологическим буфером, регулирующим взаимоотношения высших растений с почвой и населяющими её микроорганизмами. Рассмотрены основные факторы, влияющие на показатели активности ризосферной микробиоты, обладающей комплексом полезных для растений свойств (перевод в доступные формы элементов питания, разложение органических материалов, повышение устойчивости к абиотическим факторам, стимуляция роста, антагонизм к фитопатогенам и т.д.). Нарушения во взаимоотношениях между растениями и их ассоциативными микроорганизмами, вызванные различными факторами, в том числе и регулируемыми человеком – технологиями возделывания, могут значительно снизить потенциал урожайности сельскохозяйственных культур, в числе которых находится и подсолнечник. Проведенный аналитический обзор свидетельствует о перспективности проведения исследований, позволяющих установить влияние агротехнических приёмов (срок посева, норма высева семян, удобрение, химическая и биологическая защита растений) на изменение качественного и количественного состава микробиоты в ризосфере подсолнечника, а также определить их влияние на урожай и качество получаемой продукции.
Ключевые слова: почвенная микрофлора, ризосфера, микробиота, ассоциативный симбиоз, подсолнечник, технология возделывания, почва
Для цитирования: Бушнев А.С., Курилова Д.А., Котлярова И.А. О ризосфере полевых культур и факторах, влияющих на динамику ее микробиоты (обзор) // Масличные культуры. 2023. Вып. 4 (196). С. 97–109.
Список литературы
1. Енкина О.В., Коробской Н.Ф. Микробиологические аспекты сохранения плодородия чернозёмов Кубани. – Краснодар, 1999. – 150 с.
2. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. – М., 2005. – 444 с.
3. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И. Микроорганизмы и самоочищение почвы. – М.: Изд-во Академии наук СССР, 1954. – С. 72–83.
4. Starkey R.L. Microorganisms and plant life // Perspectives and horizons in microbiology, a symposium / Edited by Selman A. Walksman. – Rutgers University Press, 1955. – P. 179.
5. Красильников Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. – М.: Изд-во Академии наук СССР, 1958. – 463 с.
6. Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. – М.: Наука, 1972. – 343 с.
7. Жизнь растений / Под ред. Н.А. Красильникова, А.А. Уранова. – М.: Просвещение, 1974. – Т. 1. – С. 320–323.
8. Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза / Под ред. Е.Н. Мишустина. – М.: Наука, 1984. – 247 с.
9. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии. – М., 1983. – 295 с.
10. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. – М.: Колос, 1972. – 199 с.
11. Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. – М., 1989. – 175 с.
12. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. – М.: Изд-во «Дрофа», 1991. – 304 с.
13. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология: учебник для вузов. – М.: Изд-во «Дрофа», 2005. – С. 325–335.
14. Ulrich D. Stability, elasticity and resilience of terrestrial ecosystems with respect to matter balance // Ecological Studies. – 1987. – Vol. 61. – P. 11–49.
15. Raynaud Xavier. Soil properties are key determinants for the development of exudate gradients in a rhizosphere simulation model // Soil Biology & Biochemistry. – 2010. – Vol. 42. – P. 210–219.
16. Dinesh R., Srinivasan V., Hamza S., Parthasarathy V.A., Aipe K.C. Physico-сhemical, biochemical and microbial properties of the rhizospheric soils of tree species used as supports for black pepper cultivation in the humid tropics // Geoderma. – 2010. – Vol. 158. – Р. 252–258.
17. Dessaux Yves, Hinsinger Philippe, Lemanceau Philippe. Rhizosphere: so many achievements and even more challenges // Plant and Soil. – 2009. – Vol. 321. – P. 1–3.
18. Гордеева Т.Х., Масленникова С.Н., Гажеева Т.П. Формирование микробно-растительных сообществ ризосферы в онтогенезе зерновых культур // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 81. – С. 611–620.
19. Евдокимова Г.А. Продуктивность микроорганизмов в ризосфере многолетних злаков в Заполярье // Закономерности развития почвенных микроорганизмов (сборник научных трудов). – Ленинград, 1975. – С. 87–104.
20. Соколова Т.А. Специфика свойств почв в ризосфере: анализ литературы // Почвоведение. – 2015. – № 9. – С. 1097.
21. Мишустин Е.Н. Ассоциация почвенных микроорганизмов. – М.: Наука, 1975. – С. 18–33.
22. Красильников Н.А. Антагонизм микробов и антибиотические вещества. – М.: Советская наука, 1958. – 340 с.
23. Иванов В.П. Корневые выделения и их значение в жизни фитоценозов. – М.: Наука, 1973. – 193 с.
24. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология: учебник. – М.: Изд-во МГУ, 1988 – 220 с.
25. Беззубенкова О.Е., Юхлимова М.Н., Нестерова Н.И. Микрофлора ризосферы и ризопланы и её влияние на растительный организм // Естественные и технические науки. – 2012. – Т. 4. – С. 99–102.
26. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. – М.: Наука, 2004. – 348 с.
27. Красильников Н.А. Роль микроорганизмов в дополнительном питании растений // Успехи современной биологии. – 1951. – № 31 (3). – С. 346.
28. Красильников H.A., Крисс А.Е., Литвинов Т.А. Микробиологическая характеристика ризосферы культурных растений // Микробиология. – 1936. – Т. 5. – № 1. – С. 87–97.
29. Разницина Е.А. Микроорганизмы в почвах Вахшской долины и их роль в плодородии почв // Тр. Вахш. почв.-мелиор. ст. АН Тадж. ССР. – 1947. – С. 173.
30. Ремпе Е.Х. Основные факторы накопления и отбора микроорганизмов в зоне корневой системы высшего растения: автореф. дис. … канд. биол. наук / Елизавета Христиановна Ремпе. – М., 1952. – 11 с.
31. Igiehon N.O., Babalola O.O., Aremu B.R. Genomic insights into plant growth promoting rhizobia capable of enhancing soybean germination under drought stress // BMC Microbiol. – 2019. – No 19 (1). – Р. 1–22.
32. Balandreau J. Microbiology of the association // Can. J. Microbiol. – 1983. – V. 29. – No 8. – P. 851–859.
33. Dobereiner J. Dinitrogen fixation in rhizosphere and phyllosphere associations // Inorganic Plant Nutrition / Ed. by A Lauchli and R.L. Bieleski. – Berlin: Springer-Verlag, 1983. – P. 330–350.
34. Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. – М.: ГЕОС, 2007. – 137 с.
35. Кириллова Н.П. Динамика численности микробных популяций в системе почва – растение в условиях модельных опытов: автореф. дис. … канд. биол. наук / Наталья Петровна Кириллова. – М., 1983. – 21 с.
36. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. – 136 с.
37. Гельцер Ф.Ю. Симбиоз с микроорганизмами – основа жизни растений. – М.: Изд-во МСХА, 1990. – 135 с.
38. Экология микроорганизмов / Под. ред. А.И. Нетрусова. – М: Академия, 2004. – 272 с.
39. Берестецкий О.А. Роль культурных растений в формировании микробных сообществ почв: дис. … д-ра биол. наук / Олег Александрович Берестецкий. – Л.: ВНИИ сельскохоз. микробиологии, 1982. – 543 с.
40. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. – 282 с.
41. Кацы Е.И. Молекулярно-генетические процессы, влияющие на ассоциативное взаимодействие почвенных бактерий с растениями / Под ред. проф. В.В. Игнатова. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003. – 167 с.
42. Turner T.R., James E.K., Poole P.S. The plant microbiome // Genome Biol. – 2013. – V. 14. – No 6. – Art. 209. – P. 1–10.
43. Каменева С.В., Муромец Е.М. Генетический контроль процессов взаимодействия бактерий с растениями в ассоциациях // Генетика. – 1999. – Т. 35. – № 11. – С. 1480–1494.
44. Djordjevic M.A., Mond-Radzman N.A., Imin N. Small-peptide signals that control root nodule number, development, and symbiosis // J. Exp. Bot. – 2015. – Vol. 66. – No 17. – P. 5171–5181.
45. Isobe K., Ohte N. Ecological perspectives on microbes involved in N-cycling // Microbes Environ. – 2014. – Vol. 29. – No 1. – P. 4–16.
46. Шапошников А.И., Белимов А.А., Кравченко Л.В., Виванко Д.М. Взаимодействие ризосферных бактерий с растениями: механизмы образования и факторы эффективности ассоциативных симбиозов (обзор) // Сельскохозяйственная биология. – 2011. – № 3. – С. 16–22.
47. Sharma S.B., Sayyed R.Z., Trivedi M.H., Gobi T.A. Phosphate solubilizing microbes: sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils // Springer-Plus. – 2013. – Vol. 2. – Art. 587. – P. 1–14.
48. Panhwar Q.A., Naher U.A., Jusop S., Othman R., Latif Md.A., Ismail M.R. Biochemical and molecular characterization of potential phosphate-solubilizing bacteria in acid sulfate soil and their beneficial effects on rice growth // PLoS One. – 2014. – Vol. 9. – No 10. – Art. e97241.
49. Starkey R. Some influences of the developments of higher plant upon the microorganisms in the soil // Soil Sci. – 1929. – Vol. 27. – Р. 319–335.
50. Weinstein L., Purvis E., Meiss A., Uhler R. Absorption and translocation of ethylenediami-netetraacetic acid by sunflower plants // J. Agr. Food Chem. – 1954. – Vol. 2. – P. 421.
51. Weller D.M., Raaijmakers J.M., Gardener B.B., Thomashow LS. Microbial populations responsible for specific soil suppressiveness to plant pathogens // Ann. Rev. Phytopathology. – 2002. – No 40. – Р. 309–348.
52. Кирюшин В.И., Данилова А.А. Биологическая активность выщелоченного чернозема Приобья в связи с интенсификацией возделывания зерновых культур // Агрохимия. – 1990. – № 9. – С. 79–86.
53. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. – М.: Колос, 1978. – 194 с.
54. Николаев В.А., Мазиров М.А., Зинченко С.И. Влияние разных способов обработки на агрофизические свойства и структурное состояние почвы // Земледелие. – 2015. – № 5. – С. 18–20.
55. Иванов Н.С. Биологическая активность ризосферы различных сельскохозяйственных культур, выращенных в условиях поля и фитокамеры // Пути повышения плодородия почв Нечернозёмной зоны РСФСР. Мат-лы зон. семинара. – Л., 1982. – С. 21.
56. Мергель А.А., Тимченко А.В., Кудеяров В.Н. Роль корневых выделений растений в трансформации азота и углерода в почве // Почвоведение. – 1996. – № 10. – С. 1234–1239.
57. Веселов С.Ю., Архипова Т.Н., Мелентьев А.И. Исследование цитокининов, продуцируемых ризосферными микроорганизмами // Прикл. биохимия и микробиология. – 1998. – Т. 34. – С. 175–179.
58. Жатова Г.А., Троценко В.И. Динамика ризосферной микробиоты подсолнечника // Украинский экологический журнал. – 2017. – № 7 (1). – С. 22–29.
59. Новогрудский Д.М. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения почвенных микроорганизмов и некоторые вопросы применения бактериальных удобрений // Известия АН Казах. ССР. – 1950. – Вып. 6. – С. 109.
60. Chen M., Alexander M. Survival of soil bacteria during prolonged desiccation // Soil Biol. and Biochem. – 1973. – V. 5. – P. 213–221.
61. Власенко А.Н. Научные основы минимализации основной обработки почвы в лесостепи Западной Сибири. – Новосибирск, 1994. – С. 48–49.
62. Турусов В.И., Гармашов В.М. Влияние способов обработки на плодородие чернозема обыкновенного и урожайность ячменя в условиях юго-востока ЦЧР // Достижения науки и техники АПК. – 2019. – Т. 33. – № 12. – С. 20–25.
63. Медведева М.В., Мошкина Е.В., Геникова Н.В. [и др.]. Биологическая активность почвы в условиях изменения режима землепользования в Нечерноземной зоне России // Плодородие. – 2022. – № 3. – С. 71–76.
64. Енкина О.В. Итоги исследований по микробиологии почв // История научных исследований во ВНИИМКе за 90 лет / Составители: Н.И. Бочкарев, С.Д. Крохмаль. – 2-е изд., исправ. и доп. – Краснодар: Сельские зори, 2003. – С. 239–243.
65. Енкина О.В., Ярославская П.Н. Биологическая активность почвы при различных системах ее основной обработки в севообороте // Сб.: Основная обработка и удобрения под масличные культуры. – Краснодар, 1977. – С. 60–66.
66. Енкина О.В. Микробиологическая активность почвенного профиля при осеннем внесении минеральных удобрений // Материалы II симпозиума «Биодинамика почв». – Таллин, 1979. – С. 130–135.
67. Сапожников Н.А. Трансформация азота удобрений в дерново-подзолистых почвах. Динамика микробиологических процессов в почве // Материалы симпозиума 4–5 сентября, 1974. – Таллин, 1974. – Ч. I. – С. 51.
68. Постовалов А.А. Микробиологические процессы в ризосфере гороха при внесении минеральных удобрений // Вестник Курганской ГСХА. – 2014. – № 4. – С. 33–36.
69. Хамова О.Ф., Юшкевич Л.В., Шулико Н.Н. [и др.]. Влияние агротехнологий на состояние почвенной биоты и продуктивность ячменя в лесостепи Западной Сибири // Земледелие. – 2023. – № 2. – С. 18–23.
70. Енкина О.В. Эффективность фосфобактерина и некоторые вопросы биологического превращения фосфора в выщелоченном чернозёме Кубани: автореф. дис. … канд. биол. наук / Ольга Вадимовна Енкина. – Краснодар, 1963. – 20 с.
71. Головлева Л.А., Скрябин Г.К. Эколого-биохимические аспекты микробиологической деградации ксенобиотиков // Изв. АН СССР. Сер. биол. – 1976. – № 3. – С. 345.
72. Костычев П.А. Почвы Черноземной области России. – Ленинград: Сельхозгиз, 1989. – 239 с.
73. Berg G., Smalla K. Plant species and soil type cooperatively shape the structure and function of microbial communities in the rhizosphere // Microbiological Ecology. – 2009. – No 68. – Р. 1–13.
74. Micallef S.A., Shiaris M.P., Colon-Carmona A. Influence of Arabidopsis thaliana accessions on rhizobacterial communities and natural variation in root exudates // Journal of Experimental Botany. – 2009. – No 60. – Р. 1729–1742.
Сведения об авторах
А.С. Бушнев, зав. отд., вед. науч. сотр., канд. с.-х. наук, доцент
Д.А. Курилова, ст. науч. сотр., канд. биол. наук
И.А. Котлярова, эксперт 2-й кат., канд. с.-х. наук