66731

Исследование действия препарата «Байкал ЭМ1» на параметры роста и развития пшеницы на ранних этапах развития в условиях слабого засоления субстрата

Диссертация

Биология и генетика

Современный мир с растущим населением предъявляет природе всё больше требований. Плодородных земель становится всё меньше. Некогда здоровые плодоносящие земли, в результате неграмотного применения орошения засоляются и становятся непригодными для выращивания важных...

Русский

2014-08-26

428 KB

4 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Московский государственный гуманитарный университет

имени М.А. Шолохова

Выпускная квалификационная работа

Студентки 2 курса очного отделения

факультета экологии и естественных наук

магистерской программы «Общая биология»

Бесчастновой Юлии Михайловны

на тему

«Исследование действия препарата «Байкал ЭМ1» на параметры роста и

развития пшеницы на ранних этапах развития в условиях слабого засоления субстрата»

Научный руководитель: д.б.н, проф., акад. РАЕ Аллахвердиев С.Р.

Рецензент: д.б.н., проф. Костина М.В.

Допущена к защите:____________________

Проверено «____»_________20__г. в  системе «Антиплагиат».

Нарушений не обнаружено

Процент оригинального текста - _____%.

Заведующая кафедрой биологии и биотехнологии Н.О. Минькова _________________

Москва, 2013

Содержание

Список сокращений                                                                                                 4

Введение                                                                                                                   5

Глава 1. ЭМ-технология как способ преодоления солевого стресса у растений, в частности, озимой пшеницы                                                                     13

1.1. Происхождение засоленных почв                                                                 13

1.2. Солевой стресс у растений                                                                            14

1.2.1. Повреждающее действие солей                                                         14

1.2.1.1. Эффекты, проявляющиеся на клеточном уровне                  15

1.2.1.2. Эффекты, проявляющиеся на уровне целого растения        17

1.2.2. Адаптации, противодействующие действию солей        18

1.3. Влияние NaCl на физические свойства почвы                                            19

1.4. Микроорганизмы системы почва – растение                                               21

1.4.1. Почва – гетерогенная среда обитания микроорганизмов                21

1.4.2. Микробное население почвы                                                             21

1.4.3. Функциональная роль почвенных микроорганизмов                      22

1.4.4. Почва – гетерохронная среда обитания микроорганизмов             25

1.4.5. Микробно-растительные взаимодействия                                        26

1.4.5.1. Микробно-растительные взаимодействия в ризосфере и ризоплане                                                                                                                    26

1.4.5.2. Состав почвенной и ризосферной микофлоры по фазам развития озимой пшеницы                                                                                         28

1.4.5.3. Микробно-растительные взаимодействия в филлосфере и филлоплане                                                                                                             30

1.4.5.4. Микромицеты филлопланы растений пшеницы                   31

1.4.5.5. Специфические взаимовыгодные формы микробно-растительных взаимодействий                                                                             32

1.5. Влияние NaCl на микроорганизмы почвы                                                   34

1.6. Препарат «Байкал ЭМ1», его влияние на систему растение-почва           35

Глава 2. Материалы и методы исследования                                                      41

2.1. Материалы исследования                                                                              41

2.2. Методы исследования                                                                                    42

Глава 3. Результаты и их обсуждение                                                                 45

Заключение                                                                                                             57

Выводы                                                                                                                   59

Список литературы                                                                                                60


Список сокращений

АФК – активные формы кислорода.

АБК – абсцизовая кислота

ПМ – плазмалемма

АЛГ – N-ацилированный лактон гомосерина

ВАМ – везикулярно-арбускулярная микориза


Введение

Актуальность проблемы. Современный мир с растущим населением предъявляет природе всё больше требований. Плодородных земель становится всё меньше. Некогда здоровые плодоносящие земли, в результате неграмотного применения орошения засоляются и становятся непригодными для выращивания важных сельскохозяйственных культур, в частности, для пшеницы, обладающей средней устойчивостью к засолению. Кроме того, большие площади земли засолены по естественным причинам, не зависящим от человека.

В связи с элементарной нехваткой пригодных земель, перед человечеством стоит задача использования засоленных почв.

Большой научный вклад в проблему солеустойчивости растений внесли учёные Строгонов Б.П., Генкель П.А., Удовенко Г.В..

С 80-х годов прошлого столетия, с целью индуцированного повышения устойчивости растений к различным стрессовым факторам среды, в том числе к солям, исследователи в своих экспериментах использовали фитогормоны (ауксины, цитокинины и гиббереллины), их синтетические аналоги – полистимулины и другие фитоактивные соединения (Аллахвердиев и др., 2003). При исследовании действий экстракта из листьев граната, полистимулина К, полистимулина А6 (PS-A6) на разные культуры в условиях хлоридного засоления почвы выявлены их антистрессовый, стабилизирующий и активирующий эффекты (Allahverdiev et. al., 1996; Ganieva, Allahverdiev, 1998;
Allahverdiev et. al., 1998; Allahverdiev, Kirdar, 1999).

Есть работа, посвящённая влиянию ретардантов, а именно хлорхолинхлорида, на устойчивость к NaCl яровой пшеницы (Лукман, 1991). Доказано, что предпосевная обработка семян яровой пшеницы этим веществом ограничивает поступление ионов Na+ и Cl- в корни и листья растения, уменьшает их содержание в них, в условиях сильного хлоридного засоления значительно увеличивает содержание ионов Ca2+ в листьях проростков.

Повысить солеустойчивость растений можно также физиологическими методами, как это предлагается в работе Захарина А.А. (1994) – метод импульсного засоления среды, метод проточной культуры. Предлагается также готовить растения к экстремальному засолению 0,3%-ным раствором NaCl (Гамбарова, 2008). Такое направление исследований может оказаться перспективным.

Разрабатываются селекционные методы повышения устойчивости растений к засолению. Например, солеустойчивая линия ячменя, выведенная Э. Эпштейном (США), дает урожай в условиях такой засоленности, при которой обычный ячмень погибает.

На Кубе в 80-е годы повысили соле- и засухоустойчивость картофеля и сахарного тростника, используя методы клеточной селекции. Каллусы, полученные из стеблей этих растений, последовательно выращивали на питательных средах, содержавших все большие концентрации NaCl. Выжившие в этих условиях клетки использовали для получения солеустойчивых растений (Половникова, 2010, электронный ресурс).

Ещё один вариант – привнести в геном гликофитов ряд полезных генов солеустойчивости, позаимствованных у галофитов, что возможно в развитых странах с высокоразвитой наукой, однако, не доступно для бедных и вызывает опасения в связи с недоказанностью безопасности трансгенных растений.  Эксперименты в этом направлении несмотря ни на что ведутся, и в качестве примера можно упомянуть работу С.А. Садат-Нури и А. Сохансанж (2008). В растения пшеницы (Triticum aestivum L.) иранского сорта Marvdasht с помощью баллистической пушки ввели интегрированный в бинарный вектор методами генетической инженерии ген осмотина (osm). Было обнаружено усиление солеустойчивости у трансгенной линии сорта Marvdasht: проростки этой линии были способны образовывать корни на среде с высокой концентрацией NaCl (250 мМ). Устойчивость к засолению растений трансгенной линии была значительно выше, чем у нетрансформированного исходного сорта Marvdasht, и практически не отличалась от таковой у солеустойчивого иранского сорта Zarrin.

Стремление к экологизации сельского хозяйства натолкнуло на мысль попробовать применить на засоленных почвах микробиологический препарат «Байкал ЭМ1» и исследовать его действие на параметры роста и развития озимой пшеницы на ранних этапах развития.

Препарат состоит из анабиотических микроорганизмов Байкальской экосистемы, согласно литературным данным не обладает мутагенным, тератогенным, канцерогенным, аллергогенным и пирогенным действием (Блинов, 2008), что вызывает ещё большее доверие. При положительном влиянии его можно было бы использовать в комплексе с мелиорацией засоленных почв.

Степень изученности проблемы.

Первые микробные препараты стали производить после того, как
М. Бейеринк в 1888
году выделил чистую культуру клубеньковых бактерий. В настоящее время препараты активных рас клубеньковых бактерий для бобовых культур широко используются в разных странах под различными названиями.

По предложению академика С.П. Костычева и его сотрудников с 30-х годов XX столетия в СССР начали применять землеудобрительный препарат, содержащий культуру свободноживущего азотофиксатора под названием азотобактерин (Azoto-bacter chroococcum). 

Позднее начали применять препарат фосфоробактерин, содержащий культуру Bacillus mega therium, препарат «силикатных» бактерий
В.Г. Александрова, содержащий культуру Bacillus muci-laginosus. Фосфоробактерин был рекомендован для улучшения фосфорного питания растений, а препарат «силикатных» бактерий В.Г. Александрова – для улучшения калийного питания растений. Однако в производственных условиях эти препараты не дали существенного эффекта.

Препарат АМБ (сокр. от автохтонная микрофлора группы Б), предложенный Н.М. Лазаревым в 30-40 гг. (нынешний его аналог – бактогумин), отличается тем, что в его состав входит большой комплекс микроорганизмов – аммонифицирующие, целлюлозоразрушающие, автохтонные микроорганизмы и др.

В последнее десятилетие разнообразие микробных землеудобрительных препаратов резко возросло как в мире, так и в России. С расширением наших знаний по биологии и систематике микроорганизмов, в частности, составляющих активное начало этих препаратов, дается более полное объяснение механизму их положительного действия.

В 80-х годах XX столетия японский исследователь профессор Теруо
Хига
 предложил концепцию эффективных микроорганизмов (ЭМ) и создал сложный по количественному и качественному составу микроорганизмов ЭМ-препарат. Этот препарат составляет основу ЭМ-технологии, которая находит широкое признание в мире. В частности, применение этого препарата в земледелии улучшает качество почв и, как следствие этого, увеличиваются урожаи возделываемых на них сельскохозяйственных культур (Булгадаева и др., электронный ресурс).

При выращивании озимой пшеницы подтверждена возможность использования штаммов гриба р. Trichoderma и препарата экстрасол 55, активным биоагентом которого являются ризосферные азотофиксирующие бактерии и их метаболиты, для увеличения урожайности. Причём эффективность биопрепаратов зависит от степени удобренности почвы (Застежко и др., 2005).

В плане выяснения роли отдельных микроорганизмов на растения интересна работа Пиголевой С.В. с соавт. (2008). Она была посвящена влиянию колонизации сахарной свеклы штаммами бактерий Pseudomonas aureofaciens и Methylovorus mays на рост, корнеобразование, фотосинтез и устойчивость растений к фитопатогенам Erwinia carotovora и Sclerotinia sclerotiorum. При колонизации метилотрофными бактериями сахарной свеклы наблюдали более интенсивный рост этих растений, яркую окраску и более быстрое корнеобразование. Содержание клеток Methylovorus mays на листовой поверхности составляло от 1 до 3 тыс./см2. При колонизации растений штаммом Pseudomonas aureofaciens стимуляция роста не была отмечена. Локализация бактерий псевдомонад наблюдалась преимущественно в корневой зоне    (Пиголева и др., 2008).

Стимуляция роста и развития растений метилотрофом Methylovorus mays, возможно, объясняется стимуляцией цитокининами, синтезируемыми этими бактериями, фотосинтетического аппарата растений (Муромцев и др., 1987).

Защита от фитопатогенов особенно эффективно проявлялась у растений, колонизированных штаммом Pseudomonas aureofaciens, который является к тому же деструктором ксенобиотиков (Пиголева и др., 2008).

В 1998 г. российский ученый, доктор медицинских наук Шаблин Петр Аюшевич на основе анабиотических микроорганизмов байкальской экосистемы создал отечественный ЭМ-препарат – «Байкал ЭМ1», который по некоторым показателям даже превзошел японский аналог.

«Байкал ЭМ-1» – концентрат в виде жидкости, в котором выращено более 80 штаммов лидирующих анабиотических (полезных) микроорганизмов, в реальности обитающих в почве. Препарат не содержит генетически измененных микроорганизмов. Особенностью ЭМ-препарата является то, что он включает устойчивую ассоциацию как аэробных, так и анаэробных микроорганизмов. Все они, несмотря на различие условий жизнедеятельности, сосуществуют в одной среде в режиме активного взаимообмена источниками питания, когда продукты жизнедеятельности одной группы служат питанием для другой и при этом происходит аккумуляция позитивных свойств объединенных микроорганизмов (ЭМ-технология…, 2006).

Эффективность препарата показана во множестве исследований, как на овощных (Гладышева, 2008; Донмез, Аллахвердиев, 2007; Юрина и др., 2005), так и на полевых культурах (Агапкин, 2005; Зыбалов, 2006; Блинов, 2008; Крымова, 2010). Есть работы, посвящённые влиянию на микробное сообщество почвы (Безлер, Крафт, 2004; Зыбалов, 2006). Работ по влиянию эффективных микроорганизмов на солеустойчивость сельскохозяйственных культур мало.  Было исследовано действие препарата «Байкал ЭМ1» на ростовые процессы яровой пшеницы и фасоли при 0,4%-ом хлоридном засолении почвы и обнаружен его стимулирующий эффект, который проявился в более высокой всхожести и энергии прорастания семян, а также в прибавке урожая (Аллахвердиев и др., 2011). Так же выявлена стабилизирующая роль удобрения в определённой концентрации в условиях засоления среды на фотосистему II и фотосинтетические пигменты саженцев древесных растений (Allahverdiev, Atik, 2011).

Обоснование выбора темы.

В настоящее время изготовляются многочисленные «бактериальные удобрения». Многие препараты обладают комплексным действием. В ряде опытов достоверно установлено, что такие препараты оказывают большой положительный эффект на рост растений и их продуктивность. Однако во многих случаях при проведении полевых исследований препараты оказываются малоэффективными, т. к. микробы погибают уже в самом препарате или не размножаются в ризосфере и ризоплане (Звягинцев и др., 2005).

Поскольку препарат предполагается использовать в условиях солевого стресса, то необходимо провести всестороннее изучение его влияния на выращиваемую культуру и выявить его оптимальную концентрацию.

В ходе индивидуального развития высшие растения наиболее уязвимы на этапе прорастания семян, когда у них наблюдается минимальная устойчивость к неблагоприятным факторам и, соответственно, максимальная чувствительность к различного рода воздействиям. В связи с этим, растения в этой фазе развития представляют собой наиболее привлекательный объект тестирования, и различные параметры прорастания используются в качестве показателей общей токсичности среды обитания (Титова и др., 1999).

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования является система озимая пшеница – засоленная почва – препарат «Байкал ЭМ1».

1. При проведении исследований используется мягкая озимая пшеница (Triticum aestivum L.) сорта «Московская 39».  Авторы: Б.И. Сандухадзе, Е.Т. Вареница, Г.В. Кочетыгов.

2. Почва дерново-подзолистая, суглинистая. Содержание гумуса 2,1-2,5%, pH солевой вытяжки в слое почвы 0-20 см – 5,4, гидролитическая кислотность – 2,51 мг-экв на 100 г почвы. Содержание подвижных P2O – 237 мг, К2О – 134 мг на 1 кг почвы.

3. Микробиологическое удобрение «Байкал ЭМ1» представляет собой водный раствор, содержащий комплекс микроорганизмов, обитающих в природе (в байкальской экосистеме), и продуктов их жизнедеятельности. В этот комплекс входят Lactobacillus casei 21; Streptococcus lactis 47;
Phodopseudomonas palistris 108; Caccaromyces cerevisiae 76. Плотность препарата, относительная и кинематическая вязкость, показатель преломления не отличаются от показателей воды. pH препарата составляет 3,38±0,13, при первом разбавлении – 4,90±0,25 (Р<0,001), при втором – 6,53±0,13 (Р<0,001) (Блинов, 2008).

Цель и задачи исследования.

Цель работы заключается в установлении действия препарата «Байкал ЭМ1» на параметры роста и развития озимой пшеницы на ранних этапах развития в условиях засоления субстрата.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Для выявления концентрации соли, создающей видимый, угнетающий эффект определить энергию прорастания и всхожесть семян пшеницы при следующих концентрациях NaCl (в %): 0; 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4.

2. Выявив 3 концентрации соли с явным угнетающим действием, определить энергию прорастания и всхожесть семян при замачивании их в растворах с соответствующими концентрациями NaCl, c добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100.

3. Определить параметры роста проростков пшеницы в условиях засоления (0,9% NaCl) с добавлением биопрепарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100 на 30 день, при проведении проращивания в коробочках, на бумажных салфетках.

Здесь же определить длину 30-дневных проростков и массу их корней (в сыром и сухом виде).

4. Определить параметры роста проростков пшеницы в условиях засоления (0,9% NaCl) с добавлением биопрепарата «Байкал ЭМ1» в концентрациях 1:1000, 1:500, 1:100 на 30 день, при проведении проращивания в стаканчиках с землёй.

Здесь же определить длину 30-дневных проростков, массу корней  и массу проростков (в сыром и сухом виде).

Методы исследования.

Энергия прорастания и всхожесть семян определялись в соответствии с ГОСТ 12038-84, но с внесением некоторых изменений: вместо чашек Петри применялись более высокие пластиковые коробочки, поскольку необходимо замерять длину проростков и вместо фильтровальной бумаги – бумажные полотенца. Влажность подстилки поддерживалась постоянной в течение всего периода проведения опытов, температура воздуха – 23-24°С. Энергия прорастания определялась на третьи, всхожесть – на седьмые сутки.

Взвешивание проводилось на аналитических весах, измерение длины – обычной линейкой.

Статистистическая обработка данных осуществлялась с помощью программы Microsoft Office Excel 2003.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные результаты могут быть применены при решении проблем повышения солеустойчивости растений и повышения качества засоленной почвы. Технология эффективных микроорганизмов станет альтернативой химических средств воздействия в сельском и лесном хозяйствах. Результаты исследований дадут толчок в разработке новых технологических решений для выращивания растений в условиях засоления.


Глава 1
. ЭМ-технология как способ преодоления солевого стресса у растений, в частности, озимой пшеницы

1.1. Происхождение засоленных почв

Ежегодно по причине заболачивания и засоления выпадает из землепользования около 500 – 600 тыс. га сельскохозяйственных угодий. Подвержены засолению около 50% всех орошаемых земель земного шара
(Шуравилин, Кибека, 2006).

В засоленных почвах из катионов преобладает по массе, как правило, Na+, однако встречаются почвы с высоким содержанием Mg2+ и Ca2+. Из анионов наибольший вклад в почвенное засоление чаще всего вносят Cl- и SO42-, но встречается также засоление карбонатного типа (Физиология растений..., 2005).  

В зависимости от происхождения различают следующие типы засоления: прибрежное, поверхностное, вызванное грунтовыми водами (артезианское) и вторичное. Процессы соленакопления и появления засоленных почв обусловлены рядом исторически сложившихся природно-климатических, историко-социальных, ирригационно-хозяйственных и технических причин. Одной из причин засоления почв является аридность климата. В условиях сухого и жаркого климата, когда годовая величина испарения во много раз превышает количество выпадающих осадков, поступление солей происходит из глубоких слоёв к поверхности земли. При этом вода испаряется, а соли, постепенно накапливаясь, засоляют почву.

Нередко засоление почв происходит в процессе миграции солей из соленосных осадочных пород, являющихся древними морскими отложениями.

Широкое распространение засоление получило в орошаемых районах, это так называемое вторичное засоление, когда сам человек ускорил процесс засоления ранее незасоленных плодородных почв. Его основной причиной является близкое залегание минерализованных грунтовых вод.  Их подъём может быть вызван фильтрацией воды из каналов (Шуравилин, Кибека, 2006).

1.2. Солевой стресс у растений

Растения, эволюционно сформировавшиеся на засоленных почвах и адаптированные к высоким концентрациям солей в почвенном растворе, называют галофитами, а сформировавшиеся на незасоленных почвах – гликофитами. Последние выдерживают лишь слабое засоление и только некоторые из них, такие как хлопчатник, овёс, рожь и пшеница, – среднее (Физиология растений…, 2005).

Неблагоприятное влияние засоления субстрата начинается с момента прорастания семян, что выражается в снижении энергии их прорастания и всхожести, причём на первый показатель ингибирующее воздействие засоления проявляется в большей степени. Уменьшается количество боковых корешков, что, естественно, приводит к снижению водопоглощения и истощению растений. Засоление уже в малых концентрациях тормозит начало митотической деятельности меристемы корешков проростков (Медведев, 2004).

Растения, выращиваемые на засоленных почвах, как правило, относительно невелики. На листьях наблюдаются такие признаки, как побурение верхушек и краёв или внутренних участков листьев, пятнистость, курчавость и начинающийся хлороз (пожелтение). Могут происходить и внутренние анатомические изменения. Например, у томатов уменьшается доля сосудистых или проводящих тканей, а толщина клеточных оболочек проводящих тканей увеличивается. Нередко увеличивается и толщина листьев (Блэк, 1973).

1.2.1. Повреждающее действие солей

У гликофитов при повышенном содержании солей в почве нарушается водный и ионный гомеостаз, как на клеточном уровне, так и на уровне целого растения.


1.2.1.1. Эффекты, проявляющиеся на клеточном уровне

В настоящее время осмотическое и токсическое действия солей признаны главными повреждающими факторами на клеточном уровне.  

При почвенном засолении вода не поглощается корневой системой из-за высокого осмотического давления (низкого водного потенциала) почвенного раствора (Физиология растений…, 2005). Повреждения, вызываемые засолением, сходны с теми, что наблюдаются при засухе (Медведев, 2004).

Снижение содержания воды в клетках и сопутствующее обезвоживанию увеличение концентрации ионов в цитоплазме вызывают различного рода нарушения в структуре и функциях биополимеров, в частности, происходит денатурация белков и подавляется их ферментативная активность, изменяется структура липидного бислоя мембран и нарушается их целостность. Деструктивные изменения в мембранах, в свою очередь, приводят к нарушению внутриклеточной компартментации веществ и подавлению электрогенеза. На клеточном уровне это выражается в потере тургора (Физиология растений…, 2005).

Природа токсического действия ионов, особенно первичных молекулярных повреждений, изучена мало. NaCl в концентрациях выше 0,4 М ингибирует многие ферменты вследствие нарушения гидрофобно-электростатического баланса сил, поддерживающих структуру белковых молекул. Однако, токсические эффекты проявляются уже при гораздо более низких концентрациях соли (меньше 0,1 М), указывая на специфические мишени действия ионов. Практически ничего не известно о мишенях токсического действия ионов хлора. Cl- может конкурировать с РНК и анионными метаболитами, такими, как бикарбонат, карбоксилаты и фосфаты сахаров, за анионные сайты связывания. Ион Na+ может взаимодействовать с катионными сайтами, вовлечёнными в связывание K+, Са2+ и Mg2+ (Физиология растений…, 2005).

Факторами, повреждающими макромолекулы, являются активные формы кислорода (АФК) – синглетный кислород, супероксидный радикал, гидроксил-радикал, пероксид водорода и ряд других форм. Их концентрации в клетках растений при почвенном засолении и засухе возрастают. Наблюдающиеся в этом случае токсические эффекты не связаны с непосредственным действием ионов на молекулярные мишени. Они возникают в результате вторичных процессов – взаимодействий биополимеров с накапливающимися при стрессе АФК (Физиология растений…, 2005).

В ответ на появление АФК возрастает активность антиоксидантных систем: повышается содержание аскорбата, супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы и глутатионредуктазы (Медведев, 2004).

Известно, что дегидрогеназы и пероксидаза необходимы для сохранения жизнеспособности семян, и при запуске процессов, связанных с прорастанием, происходит интенсификация аэробных биоэнергетических процессов, активизация оксидаз, включая пероксидазу. Результаты наблюдений проростков при засолении показали значительное повышение у них активности пероксидазы в корнях, по сравнению с побегам и снижение активности каталазы в корнях (Луценко, 2010).

В условиях засоления NaCl интенсивность дыхания пшеницы возрастает, особенно резко у проростков и в фазу 3-х листьев. По мере развития растений этот показатель снижается (Кузнецова, 2006), что может быть связано, согласно литературным источникам, с токсическим действием NaCl  на дыхательную активность митохондрий (Кун и др., 2001).   

Исследования показали, что в условиях хлоридного засоления субстрата на различных культурах (кукуруза, хлопчатник и высшее водное растение) отмечено снижение функциональной активности хлоропластов и их хлорофилльной флуоресценции, а также повреждение фотосистемы II (Ganieva et. al., 1997; Ganieva et. al., 1998; Allahverdiev et. al.,1998). Результаты аналогичного характера были получены ранее на других культурах (Smillie et. al., 1982; Krishnaraj et. al., 1993). Однако внесение малых количеств NaCl приводит к увеличению термостабильности фотосинтетического аппарата
(
Belkhodja at. al., 1994). Возможно, NaCl инициирует образование веществ, повышающих стабильность мембран тилакоидов (Иванов, 2010).

1.2.1.2. Эффекты, проявляющиеся на уровне целого растения

Высокие концентрации солей ингибируют рост растений. Ингибирование опосредовано уменьшением содержания в растениях гормона цитокинина, стимулирующего рост, и увеличением содержания ингибирующей рост абсцизовой кислоты (АБК). В условиях стресса в растениях увеличивается также содержание 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты – предшественника рост-ингибирующего гормона этилена. Изменения в гормональном статусе растений стимулируют механизмы устойчивости. Многие исследователи считают, что подавление роста при солевом стрессе обусловлено не столько повреждающим действием соли, сколько адаптивными гормональными ответами растения. Медленный рост позволяет растениям выживать при стрессе, так как освобождает множество ресурсов, необходимых для реализации защитной программы (Физиология растений…, 2005).

Один из главных механизмов ингибирования роста – снижение устьичной проводимости. Низкий водный потенциал почвенного раствора при засолении и водном дефиците приводит к потере воды клетками, в частности, замыкающими клетками устьиц, что в свою очередь уменьшает апертуру устьичных щелей и, следовательно, снижает скорость поступления в листья CO2, а также транспирационного тока воды. В снижении тургорного давления замыкающих клеток в этих условиях наряду с непосредственным действием соли участвуют процессы, индуцируемые АБК. При накоплении гормона в замыкающих клетках изменяется активность ион-транспортирующих белков плазмалеммы (ПМ). АБК ингибирует H+-АТФазу, что вызывает деполяризацию ПМ. При этом инактивируются входные и активируются выходные К+-каналы, активируются также выходные анионные каналы. Отток К+ и Cl- из замыкающих клеток сопровождается потерей тургора и закрытием устьиц. Последний эффект сберегает воду для растения, снижает скорость фотосинтеза и ингибирует рост (Физиология растений…, 2005).

Высокие концентрации соли и водный дефицит могут ингибировать рост, влияя на процессы деления и дифференцировки клеток. Подавление роста сопряжено с экспрессией некоторых генов, индуцируемых стрессорным воздействием и не экспрессирующихся в нормальных условиях. К ним относятся, например, гены CBF1, DREB1 и ICK1 у A. thaliana. Продукты этих генов ингибируют процессы клеточного деления и растяжения и таким путём подавляют рост. В частности, продукт ICK1 ингибирует циклинзависимые протеинкиназы, вовлечённые в индукцию клеточного цикла (Физиология растений…, 2005).

1.2.2. Адаптации, противодействующие действию солей

Растения используют различные способы выживания в условиях засоления. Основной стратегией снижения повреждающего эффекта является изолирование меристем (особенно побеговых) и листьев от воздействия солей в высоких концентрациях. Транспорт солей в растение целиком определяется способностью клеток коры корня противостоять засолению. Плазмалемма клеток корней имеет низкую проницаемость для ионов Cl-. Натрий поступает в клетки корней пассивно по градиенту электрохимического потенциала (Медведев, 2004), а также с помощью белков-переносчиков.

Наибольший вклад в поглощение Na+ клетками корней вносят VIC-каналы, которые до настоящего времени не идентифицированы на молекулярно-генетическом уровне. Существенно, что Ca2+, конкурируя за места связывания с Na+, блокирует VIC-каналы и ингибирует поглощение Na+ корнями. Это согласуется с известной способностью солей кальция повышать урожайность некоторых культур на засоленных почвах (Физиология растений…, 2005).

Процесс активного выведения ионов Na+ из корня обеспечивают мембранные переносчики, функционирующие с затратой энергии (Медведев, 2004).

Показано, что у A. Thaliana экспрессия генов SOS1 и AtNHX, кодирующих Na+/H+-антипортеры плазмолеммы и тонопласта соответственно, возрастает в ответ на внесение в почву NaCl. Известно также, что при действии на растение NaCl возрастает активность Н+-АТФаз ПМ и тонопласта. NaCl-индуцированная стимуляция активности АТФаз происходит за счёт увеличения числа молекул фермента в мембранах (Физиология растений…, 2005).

Транспорт солей в сосуды ксилемы и далее в надземную часть растения ограничивают пояски Каспари. Поглощаемые соли могут концентрироваться в вакуолях клеток. Растительные организмы способны корректировать водный потенциал клеток при осмотическом стрессе путём дополнительного синтеза таких веществ, как глицинбетаин, пролин, сорбит, сахароза. Количество этих веществ может достигать 10% веса растения. При засолении начинают экспрессироваться гены, кодирующие ферменты синтеза пролина и бетаина. Осмотический шок активирует гены, кодирующие ферменты САМ-пути углеродного метаболизма и синтеза лигнина, аквапоринов, различных АТФаз и протеаз (Медведев, 2004). В геноме арабидопсиса выявлен локус SOS (salt overly sensitive), который отвечает за ионный гомеостаз и устойчивость к засолению (Zhu, 2000).

В реальных условиях выращивания растений солевой стресс может быть вызван водным стрессом, вследствие концентрирования солей при уменьшении содержания воды в почве. Предполагается, что наличие в субстрате низких концентраций NaCl способствует выживаемости растений во время засухи, в связи с меньшей скоростью потери воды почвой в присутствии соли и активным синтезом растением уже упоминавшегося пролина (Иванов, 2011).

Стоит отметить, что диапазон концентраций соли, оказывающих положительное действие в условиях водного дефицита, узок – от 0,05 до 0,1 М (Иванов, 2010).

1.3. Влияние NaCl на физические свойства почвы

Избыточный обменный натрий отрицательно влияет на физические и химические свойства почвы, и имеются доказательства, что обе эти группы влияний серьёзно сказываются на пригодности почв как среды для роста растений (Блэк, 1973).

Влияние обменного натрия на общие физические свойства почвы связано главным образом с поведением ила и органического вещества, на которые приходится большая часть ёмкости катионного обмена. Большая тенденция к обособлению отдельных частиц в присутствии кальция, предположительно является следствием разного соотношения сил притяжения и отталкивания, связанных с этими двумя ионами. Связывание частиц путём распределения зарядов катионов между соседними частицами должно быть меньшим у одновалентного натрия, чем у двухвалентного кальция, а отталкивание частиц, обусловленное взаимным отталкиванием обменных катионов, должно быть большим у натрия, чем у кальция, вследствие большей толщины атмосферы первого иона вокруг почвенных частиц.

Какой бы ни была истинная природа микроскопических изменений в почве, связанных с высоким содержанием обменного натрия и низким содержанием солей, проницаемость почвы для воды уменьшается (Блэк, 1973).

Было исследовано влияние натрия на перемещение воды в образцах иловато-суглинистой почвы, обработанной в лаборатории до разных уровней насыщения натрием при кислых и щелочных условиях. Водопроницаемость была сведена почти до нуля при доле обменного натрия выше 20% от суммы обменных Ca, Mg, K и Na (из этого состава опущен обменный алюминий в кислых почвах, поскольку при такой методике получают лучшую корреляцию с результатами для щелочных почв) (Блэк, 1973).

Неблагоприятное влияние обменного натрия на рост растений возможно вызвано недостатком других катионов, особенно кальция и магния. Действие натрия видится в конкуренции, при которой поглощение кальция и магния затрудняется, а вместо них поглощается натрий. Некоторые доказательства влияния недостатка кальция были получены в опыте с сахарной свёклой. Её урожаи достоверно возрастали с увеличением доли растворимого кальция в сумме катионов в вакуумной вытяжке независимо от влияния натрия, что имело большее значение (Блэк, 1973).

1.4. Микроорганизмы системы почва-растение

1.4.1. Почва – гетерогенная среда обитания микроорганизмов

Отличительная особенность почвы как местообитания микроорганизмов связана с её гетерогенностью, которая проявляется в разных пространственных масштабах. Почвенные микроорганизмы обитают в трёхфазной полидисперсной среде, представленной твёрдой (минеральные и органические частицы), жидкой (почвенная вода) и газообразной (почвенный воздух) фазами. Жизнедеятельность микроорганизмов в почве осуществляется в основном на почвенных частицах, в определённых микрозонах которых представлены клетки, ресурсы и микробные метаболиты. Поверхность почвенных частиц как жизненное пространство микроорганизмов может составлять несколько десятков квадратных метров в 1 г почвы (Кожевин, 2013).

1.4.2. Микробное население почвы

Масса биоты, включая бактерии, грибы, водоросли, по данным прямых методов микроскопии, может достигать нескольких тонн на гектар почв. В первом приближении по биомассе в поверхностных почвенных образцах (особенно в таёжно-лесной зоне) доминируют грибы. Биомасса бактерий сопоставима по порядку величин с биомассой грибов, а остальные компоненты, включая представителей почвенной фауны, составляют второй план. Вместе с тем сами по себе показатели биомассы, к тому же рассчитанные на основе тотальных количественных учётов (без дифференциации «активной» и «неактивной и мёртвой» биомассы), не дают представления о функциональной роли отдельных представителей почвенной биоты. Более обоснована в этом случае оценка «активной» поверхности (например, с признаками эстеразной активности по расщеплению диацетата флуоресцеина или с признаками дыхания по тесту с люминесцирующими солями тетразоля), через которую осуществляется взаимодействие клеток с окружающей средой. При учёте «активной» поверхности бактерии не уступают грибам в функциональном отношении. Несомненно, также, что бактерии выполняют важнейшие пищеварительные функции в организме почвенных животных (Кожевин, 2013).

1.4.3. Функциональная роль почвенных микроорганизмов

Оценивая роль микроорганизмов, Т.В. Аристовская (1980)   выделила пять важнейших элементарных почвенно-микробиологических процессов: разложение растительного опада, образование гумуса, разложение гумуса, деструкция минералов почвообразующей породы и новообразование минералов.

Ежегодно при фотосинтезе связывается примерно 5∙1010 т атмосферного углерода, а в виде опада в почву поступает приблизительно 4∙1010 т. Основную часть опада почвенные микроорганизмы минерализуют до углекислого газа и воды. Вместе с тем существенная часть опада превращается в гуминовые вещества (от 0,6 до 2,5∙109 т) – особый класс природных соединений, для которых до сих пор нет точных молекулярных формул, и выделение которых задаётся операционально (процедурой). Гуминовые вещества извлекают из почвы раствором щёлочи. Затем осаждают кислотой фракцию гуминовых и гиматомелановых кислот. В растворе остаются фульвокислоты и неспецифические вещества. Нерастворимую часть называют гумином (Кожевин, 2013).

Биохимическая концепция гумусообразования сводится к признанию внеклеточного синтеза гумусовых веществ из первичных структурных единиц с участием микробных ферментов и химических реакций. Первоисточниками гумусовых веществ выступают растительные субстраты. Исходные структурные единицы гумуса образуются в результате микробного разложения составных химических веществ растительных остатков – целлюлозы, лигнина, флавоноидов, таннинов (полифенолов), а также азотсодержащих соединений (белков и их дериватов) с последующим внеклеточным ресинтезом новых продуктов при участии микроорганизмов и микробных ферментов. Далее в процессе формирования гумуса происходит усложнение, конденсация структурных единиц также с включением в реакции ферментов – полифенолоксидаз, главным образом, грибного происхождения. Реакции конденсации осуществляются различными путями, но при всем их разнообразии имеется общая закономерность – повышение устойчивости азота по отношению к кислотному гидролизу. И, наконец, на заключительном этапе наблюдается явление поликонденсации (полимеризации) образующихся конденсатов без участия микроорганизмов. Это процесс чисто химический, механизм его остается невыясненным. Гумус стабилизируется в результате взаимодействия с глинистыми минералами почвы и приобретает устойчивость к микробному разложению (Звягинцев и др., 2005).

Среди продуктов внутриклеточного микробного синтеза имеются соединения, сходные с гуминовыми кислотами – пигменты меланопротеиды, особенно меланопротеиды грибов, содержащие азот в гетероциклах. Эти вещества попадают в почву после отмирания и лизиса грибного мицелия и в силу своей устойчивости к микробной деградации могут накапливаться. Темные пигменты меланинового типа образуют не только грибы, но и многие прокариоты разных таксономических групп. Они найдены у стрептомицетов, целлюлозных бактерий, у Azotobacter chroococcum, у споровых аэробных и анаэробных бацилл (Звягинцев и др., 2005).

Одни авторы признают идентичность темных пигментов микроорганизмов с гумусовыми веществами, другие же полагают, что меланины, поступающие в почву после отмирания клеток, могут служить лишь основой для образования гумусовых веществ (Звягинцев и др., 2005).

Процесс разложения органики в почве существенно зависит от процентного содержания в растительном опаде углеводов (U) и лигнина (L), а также от соотношения C/N. Примером может служить эмпирическое уравнение для индекса дыхания почвы:

CO2 = (U)1/2/((C/N)L).

Отношение C/N для почвенных бактерий варьирует обычно в диапазоне от 3:1 до 8:1. Для биомассы почвенных грибов максимальное значение отношения C/N выше и достигает 16. В этом отношении грибы более конкурентоспособны при разложении соединений с низким содержанием азота (например, лигнина). К тому же мицелиальная организация позволяет осуществлять перенос соединений азота по гифе, как по трубе (транслокация лимитирующего ресурса). Не исключено, что мицелий грибов поставляет азот в подстилку (здесь значение C/N очень высокое: 40-100) из нижележащего почвенного горизонта (Кожевин, 2013).

Для более строгой оценки степени доступности воды для микроорганизмов информативным является определение потенциала влаги как количества термодинамической работы, которая должна быть затрачена организмом на извлечение воды. Чаще всего диапазоны потенциалов воды для почвенных микроорганизмов представлены в барах. Среди других термодинамических показателей используют также показатель активности воды – отношение показателей давления водяного пара в исследуемой системе и чистой воды (Кожевин, 2013).

Развитие микроорганизмов  в почвах обычно проходит не в большом объёме жидкости, а в капиллярах, заполненных водным раствором, или в тонких плёнках. Толщина плёнок и капилляров имеет большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов. Даже толстые капилляры часто заполнены воздухом и только на поверхности их стенок находится плёночная вода. В тонких плёнках микроорганизмы практически не развиваются. По некоторым данным, органическое вещество в капиллярах с диаметром менее 1 мкм недоступно для микроорганизмов. Хорошее развитие микроорганизмов наблюдается в водных плёнках толщиной 10 мкм и более.

Нижний предел водного потенциала для микроорганизмов существенно ниже, чем для растений, и составляет –150 бар и менее для некоторых почвенных грибов, включая Penicillium spp. и Aspergillus spp. В таких условиях активная биота может быть представлена системой, построенной в основном на грибах и их хищниках (некоторых почвенных клещах) (Кожевин, 2013).

При повышении потенциала почвенной влаги примерно до –50 бар и выше биоразнообразие возрастает. В частности, заметную роль в минерализации органического вещества в почве начинают играть актиномицеты – мицелиальные бактерии, которые являются продуцентами основных антибиотиков. Характерный запах почвы определяется некоторыми летучими продуктами жизнедеятельности актиномицетов (геосмин, 2-метилизоборнеол), причём в ряде случаев показана значимость этих соединений в координации процессов в микробном сообществе (например, инициация прорастания спор микоризных грибов).

Рост большинства бактерий обеспечивается при более высоких значениях потенциала почвенной влаги: от –40 до 0 бар, а миграция бактерий возможна в диапазоне –(0,1-0,5) бар и выше. Самая высокая скорость разложения органического вещества микроорганизмами как условия снабжения растений основными минеральными ресурсами обеспечивается примерно при
–0,1 бар (Кожевин, 2013).

1.4.4. Почва – гетерохронная среда обитания микроорганизмов

Выдающийся русский микробиолог С.Н. Виноградский (1949) описал на основе микроскопических наблюдений последовательную смену микробных популяций в ходе разложения внесённых в почву органических веществ. На первом этапе разложения легкодоступной органики доминировали быстрорастущие популяции с банальной морфологией и относительно крупными размерами клеток. Данная микрофлора напоминала формы, учитываемые на богатых питательных средах in vitro, и была названа зимогенной (zume – закваска). Представители второго этапа разложения труднодоступной почвенной органики характеризовались своеобразием морфологии и были названы С.Н. Виноградским автохтонной микрофлорой (khthonos – почва). По существу, учёный описал то, что на языке современной науки называется сукцессией сообщества с последовательным развитием r- и K-стратегов (Кожевин, 2013).


1.4.5. Микробно-растительные взаимодействия

1.4.5.1. Микробно-растительные взаимодействия в ризосфере и ризоплане

Микроорганизмы в жизни растений выполняют функцию средообразования и общего питания (Семёнов, 2013).

В настоящее время под ризосферой понимают пространство вокруг корня от 0 до 2-8 мм в диаметре, в котором имеет место более обильное развитие микроорганизмов из-за стимулирования их роста корневыми экссудатами, а в более широком смысле – корневыми депозитами. Корневые экссудаты представляют собой низкомолекулярные органические вещества, продукты фотосинтеза и метаболизма растения. К ним относятся сахара, органические и аминокислоты, спирты, гормоны, витамины и др.  Эти вещества «утекают» из зоны вблизи кончика корня, точнее зоны «растяжения» корня в процессе его роста и развития. В сравнительных экспериментах с выращиванием стерильных растений в стерильной и нестерильной почве показано, что в ризосфере микробно-растительные взаимодействия выражаются в стимуляции экссудирования растений (Семёнов, 2013).

Бактерии играют ключевую роль в обеспечении экосистем азотом. Активными и наиболее изученными азотфиксаторами являются симбиотические азотфиксирующие бактерии, особенно представители родов Rhizobium,
Bradyrhizobium и Azospirillum. Помимо таких, можно сказать облигатных, компонентов в настоящее время выявлено много бактерий, которые не являются активными азотфиксаторами, но обладают этой способностью. Недавно был изолирован диазотроф Acetobacter diazotrophicus, свободноживущий подобно представителям родов Azotobacter, Azomonas и др. и способный вступать в обоюдно выгодные, мутуалистические отношения с растениями
(Семёнов, 2013).

Существенную роль микроорганизмы, а именно грибы, играют и в обеспечении растений фосфором. Грибами обрастают корни растений с образованием микоризы. В других случаях, например,  поглощая из почвы микроэлемент цинк, микроорганизмы могут способствовать заболеванию растений. Ризосферные микроорганизмы могут оказывать и прямое защитное действие одних растений относительно других. Микроорганизмы из ризосферы пшеницы, например, ингибируют рост растений салата (Семёнов, 2013).

Существуют бактерии – стимуляторы роста растений (plant growth-promoting bacteriaPGPB). Это, например, некоторые штаммы бактерий рода Pseudomonas, которые защищают растения от заморозков, предотвращая кристаллообразование на надземных частях растения при кратковременном резком понижении температуры. Представители родов Bacillus,
Agrobacterium и Pseudomonas  являются «поставщиками» биоконтролирующих агентов (Семёнов, 2013).

Микроорганизмы используют растения в качестве источника питания как пассивно, так и активно, паразитируя на них и часто приводя к гибели, т. е. растения также частично являются средой обитания для микроорганизмов. Растения, несомненно, оказывают какое-то селектирующее влияние на окружающее его и находящееся на нём микробное сообщество. Так, например, С4-растения, к которым, в частности, принадлежат злаковые, с большей эффективностью колонизируются такими азотфиксирующими бактериями, как Azospirillum sp. и Enterobacter sp (Семёнов, 2013).

Следует отметить, что семена растений, попадающие в почву, уже заселены микроорганизмами. Потенциально семя растения может нести на (в) себе бактериальные клетки, их эндоспоры или цисты, конидиоспоры и/или обрывки гиф актиномицетов, обрывки мицелия грибов и/или их конидиоспоры, цисты простейших, а также, возможно, яйца нематод и вирусы. На поверхности и в покровах, а в некоторых случаях и в тканях разных семян можно обнаружить бактерии, принадлежащие к родам Agrobacterium, Arthrobacter,
Bacillus, Burkholderia, Clavibacter, Clostridium, Curtobacterium, Erwinia,
Pseudomonas, Rhizobacter, Rhizomonas, Streptomyces, Xanthomonas и др., грибы родов: Acremonium, Alternaria, Aureobasidium, Aspergillus, Botrytis,
Cephalosporidium, Claviceps, Drechslera, Fusarium, Gibberella,
Helminthosporium, Humicola, Penicillium, Perenospora, Phoma, Phytophthora, Plasmopara, Puccinia, Pythium, Rhizoctonia, Septoria, Trichothecium, Ustilago, Verticillium и др. Среди перечисленных родов бактерий и грибов много истинных фитопатогенов (Семёнов, 2013).  

При исследовании семян озимой пшеницы было обнаружено 16 видов грибов, относящихся к 11 родам. Среди них 11 родов представляли собой поверхностную инфекцию и четыре вида – внутреннюю (Горьковенко и др., 1997).

Поверхностная инфекция Alternaria sp., A. Alternate (Fr.) Keissler;
Acremonium sp. (Syn.: Cephalosporium Corda); Aspergillus sp., Cladosporium sp.; Mucor mucedo Fres; Penicillium sp.; Rhizopus nigricans Ehr.; Trichothecium roseum Link; Trichoderma viridi Pers, Verticillium lateritium Berkeley.

Внутренняя инфекция A. Alternate (Fr.) Keeissler; Fusarium graminearum Schwabe; Dreshslera sorokiniana (Sacc) Subram; Cladosporium herbarum (Pers) Link.                                       

 Среди сапрофитных грибов доминировали Verticillium lateritium, Trichoderma viridi (Горьковенко и др., 1997).

Основное действие на микробное сообщество поверхности семян оказывает «выброс» органических веществ из набухающего и прорастающего семени. Например, при прорастании семян пшеницы обнаруживаются углеводы (главным образом глюкоза и фруктоза, а в целом – до 10 компонентов), органические кислоты (в большинстве своём – сукцинат, фумарат и малат) и до 16 аминокислот, среди которых доминируют аспарагиновая и глутаминовая (Семёнов, 2013).

1.4.5.2. Состав почвенной и ризосферной микофлоры по фазам развития озимой пшеницы

Согласно исследованиям, в различные фазы вегетации растений озимой пшеницы количество микромицетов в их ризосфере и окружающей почве заметно варьирует. Численность микромицетов в ризосферной зоне в период кущения и цветения растений пшеницы выше, чем в окружающей почве, что вызвано, очевидно, выделением корневой системой пшеницы большого количества метаболитов, используемых микроскопическими грибами для своего развития. С заметным снижением физиологической активности у пшеницы в фазе восковой спелости численность пропагул микромицетов в ризосфере резко сокращается (Пономарева, 2005).

Из образцов почвы и ризосферы было выделено 924 штамма микромицетов, принадлежащих к 106 видам 3-х классов: Zygomycetes (13), Ascomycetes (3) и Deuteromycetes (90) (Пономарева, 2005).

Обитающие в почве и ризосферной зоне микроскопические грибы по способу использования органического вещества делятся на сапротрофов и группу грибов с выраженными в той или иной степени фитотрофными свойствами. Между этими группами микромицетов постоянно возникают явления конкуренции или активного антагонизма. Чаще всего явление антагонизма со стороны сапротрофной микофлоры становится подавляющим фактором, который позволяет снять плотность почвенных популяций грибов и тем самым повысить супрессивность почвы (Пикушова и др., 2002).

К сапротрофной эколого-трофической группе, повышающей супрессивность почвенно-ризосферной зоны, отнесены микромицеты родов Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Mucor, Absidia, Rhizopus, Mortierella. Группу патогенных видов, которые в период вегетации озимой пшеницы способны вызывать различные заболевания, составили микромицеты родов Fusarium,
Alternaria, Cladosporium, Drechslera, Helminthosporium, Nigrospora,
Phialophora, Stachybotrys, Acremonium, Verticillium и др. (Пономарева, 2005).

Соотношение патогенной и супрессивной микофлоры в почве и ризосфере озимой пшеницы значительно изменяется в различные фазы развития растений.

Фаза кущения озимой пшеницы характеризуется наибольшей численностью грибов-супрессоров в ризосферной зоне озимой пшеницы, на долю которых приходится 57% от общего количества выделенных пропагул микромицетов, по сравнению с почвой (54%), что, вероятно, связано со значительным поступлением питательных веществ с корневыми выделениями для микромицетов, развивающихся в ризосфере (Пономарева, 2005).

В фазе цветения растений доля патогенной микофлоры в ризосфере повышается, а в почве сохраняется относительно стабильное состояние за счёт незначительно увеличившейся в этой зоне доли супрессивной микофлоры. В период восковой спелости семян наблюдается достаточно низкий процент патогенной группы микромицетов как в почве, так и в ризосфере пшеницы; супрессивная микофлора в этой фазе развития озимой пшеницы достигает максимальной численности. Столь высокая доля микромицетов супрессивной группы (в почве – 74%, в ризосфере – 63%) обеспечила сдерживание роста численности популяции патогенов (Пономарева, 2005).

1.4.5.3. Микробно-растительные взаимодействия в филлосфере и филлоплане

Пространство, окружающее надпочвенную поверхность растения, включая ткани этого растения, называют филлосферой, а поверхность растения – филлопланой (Семёнов, 2013). Эпифитные микроорганизмы – обитатели надземных поверхностей растений. Они питаются органическими выделениями растений и предохраняют растение от болезнетворных микроорганизмов. Эпифиты обычно окрашены в красный, жёлтый или чёрный цвета и содержат каротиноидные или меланоидные пигменты, которые предохраняют их от губительного действия солнечной радиации (Звягинцев и др., 2005).

Количество микроорганизмов, обнаруживаемых на поверхности листьев, иногда может достигать 108 клеток на грамм свежих листьев, или 106 на 1 см2, что вполне сопоставимо с численностью микроорганизмов в грамме почвы. Численность и разнообразие микроорганизмов зависит от вида растения, внешних условий. Это сапрофитные и фитопатогенные представители родов Pseudomonas (P. syringae, P. fluorescens и др.), Erwinia (E. carotovora, E. amylovora), Xanthomonas (X. campestris), Agrobacterium (A. tumefaciens), родов Beijerinckia, Enterobacter, Klebsiella, Methylobacterium и многих других (Семёнов, 2013).

В экспериментах с использованием генетически модифицированных бактерий, способных конститутивно синтезировать зелёный флуоресцирующий белок, было установлено, что одни бактерии (Pantoea agglomerans) преимущественно диссипативно локализуются на поверхностях эпидермальных клеток, тогда как другие (Pseudomonas syringae) группируются преимущественно вокруг устьиц (Семёнов, 2013).

1.4.5.4. Микромицеты филлопланы растений пшеницы   

С поверхности листьев выделено 27 видов микромицетов, принадлежащих к 9 родам: Aspergillus, Alternaria, Chaetomium, Cladosporium, Fusarium, Penicillium, Rhizopus, Stemphylium, Trichoderma (Пономарева, 2005).  

Виды Alternaria alternate и A. triticina (Pras.) обнаружены на неповреждённых листьях здоровых растений озимой пшеницы в фазе кущения, в качестве эпифитов. В фазы цветения и восковой спелости семян микромицеты рода Alternaria проявляют себя в качестве вторичного паразита – их можно наблюдать визуально на стеблях, листьях и колосьях растений, которые к этому времени уже ослаблены из-за потери ими тургора (Пономарева, 2005).

Микромицеты рода Fusarium обнаружены в филлоплане озимой пшеницы во все фазы её развития. Пенициллы также представлены во все фазы вегетации растений, но встречаемость их в фазе кущения выше. Аспергиллы представлены видами Aspergillus niger, A. flavus Link и A. wentii Wehmer
(Пономарева, 2005).  

После завершения цветения в филлоплане были обнаружены микромицеты, являющиеся возбудителями следующих листовых заболеваний: мучнистая роса, септориоз, бурая и жёлтая ржавчины.

Таким образом, микроскопические грибы выделяются определённой избирательностью к органам детерминанта: одни предпочитают зону филлопланы, другие – ризосферы, третьи – приурочены только к зерну, а четвёртые, изначально обитающие в почве, обнаружены в ризосфере, в филлоплане, на поверхности и внутри зерна. В посевах озимой пшеницы степной зоны края, узкой приуроченностью к определённой зоне растений отличаются:
Aspergillus parasiticus Speare, обнаруженный только в ризосфере пшеницы в фазы её кущения и цветения; A. оchraceus Wilhelm, выделенный из почвы только в период восковой спелости семян; возбудители листовых болезней – Erysiphe graminis, Puccinia striiformis, P. recondite и P. septoria spp., приуроченные к филлоплане. Как в почве, так и в ризосфере и филлоплане озимой пшеницы обнаружены – Cladosporium cladosporioides (Fres.) de Vries,
Trichoderma koningii. Наиболее широким ареалом отличаются Alternaria
alternate, Fusarium graminearum, F. oxysporum  которые помимо почвенно-ризосферной зоны и филлопланы также приурочены к зерну, встречаясь как в качестве наружной, так и в качестве внутренней инфекции (Пономарева, 2005).  

1.4.5.5. Специфические взаимовыгодные формы микробно-растительных взаимодействий

Растения и ризосферные бактерии (ризобактерии) «обмениваются» химическими веществами, которые позволяют им вступать в мутуалистические взаимоотношения. Это образуемые ризобактериями стимуляторы роста растений – гормоны роста, в частности ауксин (индолил-3-уксусная кислота, ИУК). Активными продуцентами ИУК являются бактерии Aeromonas veronii, Edwardsiella tarda, Listonella anguillarum, Pantoea ananas, Vibrio fluvialis,
Vibrio furnissii, в том числе, типичные почвенные бактерии, представители родов Arthrobacter, Agrobacterium, Pseudomonas и некоторые другие. Кроме ауксина, некоторые ризобактерии продуцируют N-ацилированный лактон гомосерина (АЛГ), который служит аутоиндуктором активности бактериальной популяции и взаимодействия бактерий с окружающей средой и растением-хозяином. Широко известен продуцент АЛГ – Agrobacterium tumefaciens. Помимо низкомолекулярных веществ важную роль играют некоторые высокомолекулярные, в частности лектины. Это углеводсодержащие белки неиммуноглобулиновой природы, обладающие свойством обратимо и избирательно связывать углеводы и углеводные детерминанты биополимеров без изменения их ковалентной структуры (Семёнов, 2013).

Разные виды бактерий рода Azospirillum синтезируют лектины, участвующие в адгезии соответствующих штаммов к корням пшеницы и, в конечном счёте, в формировании азотфиксирующей ассоциации. Помимо адгезии, эти вещества выполняют и другие функции. Лектины Azospirillum brasilense избирательно влияют на прорастание семян, подавляя прорастание семян пшеницы при концентрации 0,5 мг/мл раствора и, наоборот, стимулируя при концентрации 10 мкг/мл. Лектины, синтезируемые растениями, могут выполнять для них защитную роль: в частности, лектины пшеницы способны подавлять рост некоторых грибов. Лектин связывается с апикальной частью гифы и ингибирует синтез хитина (Семёнов, 2013).

Некоторые бактерии выделяют вещества антибиотической природы. Pseudomonas fluorescens продуцирует 2,4-фтороглюцинол, который подавляет рост гриба Gaeumannomyces graminis, вызывающего болезнь «увядания» растений пшеницы (Семёнов, 2013).

Грибы, как и бактерии, вступают с растениями в симбиотические отношения – образуют микоризу. Различают много вариантов микориз. Рассмотрим эндотрофную везикулярно-арбускулярную (ВАМ), характерную для большинства сельскохозяйственных культур, в том числе злаков и бобовых. Её формируют представители зигомицетов, чаще всего виды родов Endogone, Pythium.

ВАМ характеризуется тем, что гифы проникают вглубь корня, образуют дихотомически ветвящиеся структуры (арбускулы), формируют также шаровидные структуры (везикулы). Гифы идут во все стороны от корня, на их концах возникают покоящиеся споры (Звягинцев и др., 2005).

Согласно исследованиям микориза озимой пшеницы образуется при недостатке для растений элементов минерального питания, в частности фосфора, и способствует лучшему их усвоению из почвы (Ширинкина, 1981). По-видимому, постоянное внесение фосфорно-калийных удобрений способствует тому, что растения озимой пшеницы в условиях степной зоны Краснодарского края не испытывают недостатка в элементах минерального питания, подтверждением чему является отсутствие микоризной инфекции в корнях растений пшеницы. Исключением стал конец фазы кущения: на свежих корнях растений наблюдалось вхождение в единичные корневые волоски тонких, без перегородок, слабо ветвящихся гиф. Дальнейшего утолщения и ветвления гиф, способствующих образованию арбускулов не было отмечено, что, вероятно, обусловлено быстрым лизисом мицелия эндофита в корнях растений (Пономарева, 2005).

1.5. Влияние NaCl на микроорганизмы почвы

Солевой режим  играет большую роль в обмене веществ микроорганизмов. Помимо участия в метаболизме микробной клетки, соли поддерживают определённое осмотическое давление, от которого зависит нормальная жизнедеятельность организма. Известно, что осмотическое давление в клетках актиномицетов довольно высокое, что позволяет им выживать в почве при недостатке влаги и высокой засоленности (Современная микробиология…, 2005). О высокой галотолерантности актиномицетов может свидетельствовать их высокая численность в солончаках (Звягинцев, Зенова, 2001).

В актиномицетном комплексе засоленных почв обнаружены представители родов Streptomyces и Micromonospora. Представители последнего проявляли меньшую, чем стрептомицеты, приспособленность к высокой концентрации соли (Зенова и др., 2011).

Культуры, выделенные из засоленных почв и по фенотипическим и генетическим признакам, идентифицированные как Streptomyces noboritoensis штамм 1, S. pluricolorescens штамм 2 и S. prunicolor штамм 3, оказались галоалкалофильными. Оптимальная радиальная скорость роста колоний этих культур отмечена при 5%-ной концентрации NaCl и значении pH 8.0 (Зенова и др., 2011).

В лабораторных опытах изучали влияние различных концентраций NaCl от 3% до 50% на рост и размножение местных активных штаммов фосформобилизующих бактерий, выделенных из ризосферы различных сельскохозяйственных растений. Результаты показали, что 2 культуры фосформинерализующих бактерий, выделенных из ризосферы хлопчатника, хорошо росли при концентрации NaCl 30% в мясо-пептонной среде, а концентрация соли 40-50% немного подавляли рост культур. Изучение влияния высоких концентраций NaCl на рост и развитие местных активных штаммов фосформобилизующих бактерий, выделенных из ризосферы озимой пшеницы, показало, что все 5 культур выдерживали высокие концентрации хлорида натрия в мясо-пептонной среде от 30% до 50% NaCl, что указывает на возможность использования этих культур даже на солончаковых почвах. Таким образом, на основании проведённых экспериментов сделаны выводы, что впервые в Узбекистане из ризосферы различных сельскохозяйственных культур (хлопчатник, озимая пшеница и сахарная свёкла) выделены штаммы бактерий, способные выживать, размножаться и активно функционировать в экстремальных условиях существования – засоленности и зафосфаченности почв (Юсупов и др., 2006).

1.6. Препарат «Байкал ЭМ1», его влияние на систему растение-почва

В настоящее время всё интенсивнее изучается роль непатогенных микроорганизмов в сохранении плодородия почвы, повышении урожайности различных сельскохозяйственных культур, получении экологически безопасной продукции и, в конечном счёте, в нормализации и улучшении жизнеобеспечения людей (Блинов и др., 2008).

Перспективным в этом отношении является использование эффективных микроорганизмов, составляющих основу ЭМ-технологии, внедрённой во многих странах мира как технологии биологического земледелия. Эта инновация встречает определённое противодействие и скепсис, хотя многочисленные отечественные и зарубежные исследования практически однозначно свидетельствуют о позитивной роли ЭМ-технологии в различных областях сельского хозяйства (Блинов и др., 2008).

Для выяснения роли эффективных микроорганизмов в фундаментальных процессах азотфиксации  были исследованы образцы каштановой и чернозёмной почвы. Установлено, что под влиянием ряда разбавлений препарата «Байкал ЭМ1» (1:100, 1:1000) в каштановой почве существенно повышается содержание нитратного азота, особенно к 8-12 неделям опыта. В опытных образцах почвы возрастает содержание подвижного фосфора, а также магния, ионов хлора, сульфатов, сухого остатка, незначительно – обменного кальция. Остальные исследованные показатели изменяются менее определённо, кроме уровня аммиачного азота, который либо снижался, либо даже не определялся (Блинов и др., 2008).

Полученные данные свидетельствуют о том, что эффективные микроорганизмы способны целенаправленно вмешиваться в кругооборот азота, а именно во второй этап азотфиксации – нитрификацию аммиака. Усиленная трансформация аммиака в нитриты и нитраты под влиянием препарата «Байкал ЭМ1» отражает возрастание плодородия почвы. Аналогичные данные получены и при исследовании чернозёмной почвы (Блинов и др., 2008).

Опыты по изучению влияния препарата «Байкал ЭМ1» на микробное сообщество почвы проводились в зерносвекловичном севообороте с 2001 по 2003 год. Эффективность биопрепарата изучалась на двух фонах минерального питания: с удобрением и без него. Препарат вносили под предпосевную культивацию (Безлер, Крафт, 2004).

Трансформация органических остатков, поступающих в почву, под воздействием биохимической деятельности микроорганизмов протекает по двум основным направлениям: минерализация до конечных продуктов с освобождением минеральных элементов, CO2 и воды и разложение с прохождением стадии гумификации, обеспечивающее синтез биологически устойчивых органических соединений гумусовой природы (Туев, 1989).

Численность бактерий, использующих минеральные формы азота, указывает на активность минерализационных процессов в почве. При использовании микробиологического препарата «Байкал ЭМ1» она увеличилась почти в 2 раза на фоне без удобрений в июле, а с удобрениями – в сентябре (Безлер, Крафт, 2004).

Аммонифицирующая микрофлора почвы – самая многочисленная и разнообразная по своему составу физиологическая группа почвенных микроорганизмов. В аммонификации азотсодержащих органических соединений могут участвовать аэробные и анаэробные бактерии, плесневые грибы и актиномицеты. «Байкал ЭМ1» снизил численность этой группировки на неудобренном фоне на протяжении всего вегетационного периода, а на удобренном повысил только в сентябре (Безлер, Крафт, 2004).

Отношение численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, к общему количеству аммонификаторов, называется коэффициентом минерализации и отражает относительную величину этого параметра.

С учётом снижения численности аммонификаторов при внесении в почву «Байкал ЭМ1», коэффициент минерализации увеличился на фоне без удобрений в июле на 1,82, а в сентябре – на 0,75 (Безлер, Крафт, 2004).

Зимогенная микрофлора разлагает органические соединения и поставляет структурные фрагменты для синтеза гумуса (Безлер и др., 2003). Автохтонная – активно участвует в деструкции гумуса, разрушая не только периферическую, но и центральную, стабильную её часть. На неудобренном фоне «Байкал ЭМ1» снизил её численность на 0,63-3,52 млн. шт. на протяжении всего периода вегетации, а на удобренном фоне только в июле (Безлер, Крафт, 2004).

Низкие значения численности автохтонной микрофлоры по сравнению с зимогенной говорят о положительном направлении процесса гумусообразования в почве. Это подтверждается расчётной величиной коэффициента гумификации (Безлер, Крафт, 2004).

Второе место после азота по значению в питании растений занимает фосфор. Питание растений фосфором, как правило, происходит за счёт солей ортофосфорной кислоты. Последняя образуется при трансформации фосфобактериями органического фосфора. «Байкал ЭМ1» увеличил численность фосфобактерий на неудобренном фоне в мае на 0,83 млн. шт., а в июле – на 0,74 млн. шт., что особенно благоприятно в начальные периоды вегетации, так как достаточная обеспеченность фосфатным питанием необходима для нормального темпа прохождения растением фаз развития (Безлер, Крафт, 2004).

Большое значение в почвообразовании играют микроорганизмы, разлагающие полимерные соединения. К ним относятся микромицеты, актиномицеты и целлюлозоразрушающая микрофлора.

Численность микромицетов зависит от наличия в почве соответствующего субстрата и от создания условий, способствующих их развитию. Повышенное распространение почвенных грибов было обусловлено тем, что сахарная свёкла выделяет в почву сахарозу – основной субстрат для их развития. Однако внесение в почву микробиологического препарата «Байкал ЭМ1» понизило численность микромицетов почти на 20%, что снижает вероятность распространения фитопатогенных грибов (Безлер, Крафт, 2004).

Большое значение в почвообразовательном процессе имеет развитие и численность микроорганизмов, разрушающих клетчатку, так как продукты её полураспада используются при синтезе гумуса. «Байкал ЭМ1» стимулировал развитие целлюлозоразрушающей группировки в мае и сентябре на обоих фонах удобренности. Её численность увеличилась в среднем на 0,29 млн. шт. (Безлер, Крафт, 2004).

Препарат «Байкал ЭМ1» может оказывать стимулирующее воздействие на развитие семян. Под его влиянием возрастает энергия прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы и озимой ржи на 6-12%, масса проростков – на 36-57%, содержание сухого вещества в проростках – на 31-34%; отмечается более интенсивное развитие корневой системы растений – длина корней увеличивается в 1,2-3,0 раза. По совокупности изученных показателей был сделан вывод, что наиболее оптимальной степенью разведения препарата по влиянию на ростовые характеристики изучаемых культур является концентрация 1:2000 (Крымова, 2010).

Опытами установлено также, что «Байкал ЭМ1» оказывает положительное влияние на полевую всхожесть и прорастание яровой пшеницы. Всходы на участках, засеянных семенами, обработанными этим препаратом, появились на 3-5 дней раньше, чем на участках, где были высеяны необработанные семена, и имели более интенсивную окраску (Зыбалов, 2006).

Применение препарата в разные сроки играет определённую роль в формировании элементов структуры урожая. При возделывании в опыте яровой мягкой пшеницы количество зёрен в колосе на контрольном варианте было равно 23 шт. с массой 0,9 г. При обработке семян и подкормке в фазу кущения – 29 шт. Масса зерна с одного растения увеличилась на 0,3 г (Агапкин, 2005).

Урожайность изменялась следующим образом: контроль – 2,9 т/га, обработка семян – 3,0 т/га. При двукратном использовании «Байкал ЭМ1» (семена + обработка в фазу кущения) – 3,2 т/га. На содержание белка и показатель стекловидности препарат не повлиял, но способствовал повышению показателя клейковины с 29 до 35%. Максимальное её значение (35%) отмечено при дополнительной обработке препаратом в фазу кущения (Агапкин, 2005).

Установлено, что при внесении препарата «Байкал ЭМ1» в тепличный грунт в нём повышается содержание подвижных форм азота, фосфора и калия, возрастает биологическая активность. Всё это оказывает положительное влияние на рост и развитие растений томата, улучшается качество плодов и снижается содержание в них нитратов (Юрина и др., 2005).

Удобрения «Сила ЭМ1» и «Сила ЭМ2», производящиеся путём ферментации свиного навоза и других наполнителей микроорганизмами препарата «Байкал ЭМ1», снижали патогенность почвы, что повлияло на поражаемость Fusarium и Phitium молодых растений (Юрина и др., 2005).

Обработка препаратом «Байкал ЭМ1» увеличивала число цветков и завязей томатов. При этом наиболее отчётливо выраженные позитивные результаты получены при предпосевной обработке семян препаратом в разбавлении 1:1000. Здесь число завязей увеличилось на 43% (Блинов и др., 2008).

Удобрение «Байкал ЭМ1» стимулирует синтез протеинов и нуклеиновых кислот в листьях амаранта, что говорит о высокой физиологической активности эффективных микроорганизмов (Донмез, Аллахвердиев, 2007).


Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Материалы исследования

2.1.1. Работа выполнена на кафедре биологии и биотехнологии МГГУ им. М.А. Шолохова.

       Объектом исследования являлась  мягкая озимая пшеница сорта «Московская 39».

Авторы: Б.И. Сандухадзе, Е.Т. Вареница, Г.В. Кочетыгов.

Систематическое положение. Отдел Magnoliophyta (Цветковые, Магнолиофиты, Покрытосеменные), класс Liliopsida (Лилиопсиды, Лилиевые, Однодольные, Односемядольные), порядок Poales (Мятликоцветные, Злаки, Злакоцветные), семейство Poaceae (Мятликовые, Злаковые), подсемейство Мятликовидные, род Triticum (Пшеница), вид Triticum aestívum L. (Пшеница мягкая), разновидность eryhtrospermum, сорт «Московская 39» (Плантариум …, электронный ресурс).

Колос белый, остистый, неопушённый, веретеновидный, средней длины (8-9 см) и плотности (18-20 колосков на 10 см стержня). Ости белые, прямые или слегка изогнутые, длиной 5-6 см, зазубренные. Колосковая чешуя овально-яйцевидная, зубец заострённый, плечо прямое, среднее, киль выражен сильно. Зерно красное, яйцевидное, стекловидное, средней крупности (масса 1000 зёрен 40-45 г), бороздка средняя, узкая.

Форма куста в период кущения полупрямостоячая. Флаговый лист отклоняющийся. Стебель средней толщины, прочный, устойчивый к полеганию. Высота растений 90-105 см.

Характеризуется высокой зимостойкостью.

Сорт «Московская 39» устойчив к твёрдой головне, слабо поражается мучнистой росой (5-15%), бурой (5-25%) и жёлтой ржавчиной (0-5%), стеблевой ржавчиной и септориозом – на уровне стандарта (Сандухадзе и др., 2000).

Семена для опыта подбирались приблизительно одного размера 7×4 мм.

2.1.2. Почва взята с опытного поля МосНИИСХ «Немчиновка».

Почва дерново-подзолистая, суглинистая. Содержание гумуса 2,1-2,5%, pH солевой вытяжки в слое почвы 0-20 см – 5,4, гидролитическая кислотность – 2,51 мг-экв на 100 г почвы. Содержание подвижных P2O – 237 мг, К2О – 134 мг на 1 кг почвы.

2.1.3. Микробиологическое удобрение «Байкал ЭМ1» представляет собой водный раствор, содержащий комплекс микроорганизмов, обитающих в природе (в байкальской экосистеме) и продуктов их жизнедеятельности. В этот комплекс входят Lactobacillus casei 21; Streptococcus lactis 47;
Phodopseudomonas palistris 108; Saccaromyces cerevisiae 76. Плотность препарата, относительная и кинематическая вязкость, показатель преломления не отличаются от показателей воды. pH препарата составляет 3,38±0,13, при первом разбавлении – 4,90±0,25 (Р<0,001), при втором – 6,53±0,13 (Р<0,001) (Блинов, Сазонова, 2008).

2.1.4. Материалы для проведения опытов: пластиковые коробочки, стаканчики для рассады, бумажные полотенца, пластиковые бутылки на 0,5 л, мерные шприцы на 10 и 2 мл, мерные цилиндры на 1000 мл и 200 мл, алюминиевая фольга, плёнка пищевая полиэтиленовая, дистиллированная вода, NaCl.

2.1.5. Инструменты для проведения опытов: аналитические весы, сушильный шкаф, линейка (40 см).

2.2. Методы исследования

Готовились растворы NaCl с разными концентрациями. Для определённой концентрации делалась своя навеска соли.

Так, для приготовления 0,5 л раствора с процентным содержанием NaCl 0,3% необходимо растворить в 0,5 л 1,5 г соли, с 0,6% – 3 г, с 0,9% – 4,5 г, с 1,2% – 6 г, с 1,5% – 7,5 г, с 1,8% – 9 г.

Разведения «Байкал ЭМ1» готовились следующим образом. Разведение 1:1000 – к 200 мл жидкости (солевой раствор или дистиллированная вода) добавлялось 0,2 мл препарата. Разведение 1:500 – к 200 мл жидкости (солевой раствор или дистиллированная вода) добавлялось 0,4 мл препарата. Разведение 1:100 – к 200 мл жидкости (солевой раствор или дистиллированная вода) добавлялось 2 мл препарата.

Энергия прорастания и всхожесть семян определялись в соответствии с ГОСТ 12038-84, но с внесением некоторых изменений: вместо чашек Петри применялись более высокие пластиковые коробочки, поскольку необходимо замерять длину проростков и вместо фильтровальной бумаги – бумажные полотенца. Влажность подстилки поддерживалась постоянной в течение всего периода проведения опытов, температура воздуха – 23-24°С. Энергия прорастания определялась на третьи, всхожесть – на седьмые сутки.

Высушивание растений проводилось в сушильном шкафу в течении 1-2 часов при 95°С до установления постоянной массы, для чего через 1 час сушки проводилось промежуточное взвешивание каждые 30 минут.

Взвешивание проводилось на аналитических весах, измерение длины – обычной линейкой.

Статистическая обработка данных осуществлялась с помощью программы Microsoft Office Excel 2003.

Был принят уровень доверительной вероятности P = 0,95 (уровень значимости α = 0,05).

Все данные в таблицах представлены в виде М±tm, где М – средняя арифметическая измерений, m – ошибка средней арифметической, t – квантиль распределения Стьюдента при данном числе степеней свободы (df) и уровне значимости (α = 0,05). t берётся из таблицы.

Общая формула для определения величины средней арифметической – это отношение суммы значений всех вариант (xi) выборки к их числу (объему выборки, n):

.

Ошибка средней: , где S – стандартное отклонение (вычисляется программой Excell) .

Смысл стандартного отклонения (вариант от средней) выражает формула:

.


Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Определение энергии прорастания, всхожести и степени поражения семян пшеницы плесневыми грибами в зависимости от процентного содержания NaCl  в воде.

Эксперимент проводился в однократной повторности для выявления концентраций соли, которые явно влияют на изучаемые параметры. В каждом варианте опыта проращивалось 100 семян.

Полученные данные представлены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1.

Энергия прорастания, всхожесть и степень поражения семян пшеницы при концентрациях NaCl (в %): 0; 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4.

Вариант опыта

Энергия прорастания, %

Всхожесть, %

Степень поражения семян

Семена, покрытые плесневыми грибами, %

Дистиллят

98

100

средняя

7

0,3% NaCl

97

99

средняя

9

0,6% NaCl

88

99

средняя

13

0,9 NaCl

64

95

средняя

22

1,2% NaCl

43

85

сильная

31

1,5% NaCl

0

43

сильная

26

1,8% NaCl

0

0

средняя

18

2,1% NaCl

0

0

сильная

28

2,4% NaCl

0

0

средняя

25


Рисунок 1. Сравнительная диаграмма показателей «энергия прорастания» и «всхожесть» семян пшеницы при разных концентрациях NaCl.

Из таблицы 1 и рисунка 1 видно, что концентрация NaCl 0,3% не оказывает влияния на энергию прорастания  и всхожесть семян пшеницы, при сравнении с дистиллированной водой. 0,6% NaCl незначительно уменьшает энергию прорастания.

Начиная с концентрации 0,9%, проявляется явное угнетающее действие соли на семена. При 1,5% NaCl энергия прорастания снижается до нуля. Всхожесть становится равной нулю при концентрации соли 1,8%.

Сильная степень поражения семян плесневыми грибами характерна для концентраций NaCl – 1,2; 1,5; 2,1%.

Из рисунка 1 также видно более сильное влияние засоления на энергию прорастания.

Выявили 3 концентрации соли с явным угнетающим действием – 0,9; 1,2; 1,5%, но с которыми можно поработать в плане уменьшения подавляющего эффекта.

3.2. Определение энергии прорастания, всхожести и степени поражения семян пшеницы плесневыми грибами при концентрациях NaCl 0,9; 1,2; 1,5%, c добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100.

Эксперимент проводился в 4 повторах, в каждом варианте опыта проращивалось 100 семян. Данные представлены в таблице 2 и на рисунке 2. P = 0,95; α = 0,05.

Таблица 2.

Энергия прорастания, всхожесть и степень поражения семян пшеницы в условиях засоления, с добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100.

Вариант опыта

Энергия прорастания, %

Всхожесть, %

Степень поражения семян

Семена, покрытые плесневыми грибами, %

Дистиллят

98,0±1,3

99,8±0,8

средняя

8±2

0,9% NaCl

73±7

92±3

средняя

20±4

0,9% NaCl + 1:1000

87±5

96±4

средняя

9±3

0,9% NaCl + 1:500

80±8

96±4

средняя

10±3

0,9% NaCl + 1:100

73±8

91±5

средняя

12±4

1,2% NaCl

53±7

84±7

средняя

12±5

1,2% NaCl + 1:1000

46±10

69±8

средняя

22±3

1,2% NaCl + 1:500

46±9

66±9

средняя

7±3

1,2% NaCl + 1:100

62±8

85±7

сильная

31±5

1,5% NaCl

4±3

15±3

сильная

32±6

1,5% NaCl + 1:1000

12±5

28±3

средняя

19±6

1,5% NaCl + 1:500

7±3

29±4

средняя

14±4

1,5% NaCl + 1:100

8±3

27±7

сильная

56±13

Рисунок 2. Сравнительная диаграмма показателей «энергия прорастания» и «всхожесть» пшеницы при концентрациях NaCl 0,9; 1,2; 1,5%, с добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100.

Из таблицы 2 и рисунка 2 можно выявить ряд интересных тенденций:

  •  В опытах с концентрацией 0,9% NaCl препарат сильнее повлиял на энергию прорастания семян, причём в концентрации 1:1000 – увеличил её по сравнению с контролем на 19%.
  •  В опытах с концентрацией 1,2% NaCl применение препарата в концентрациях 1:1000 и 1:500 дало худшие результаты по анализируемым показателям, по сравнению с контролем. Концентрация «Байкала ЭМ1» 1:100 даёт незначительное увеличение энергии прорастания (в пределах ошибки средней арифметической), а всхожесть осталась на том же уровне.
  •  В опытах с концентрацией 1,5% NaCl применение препарата увеличивает как энергию прорастания, так и всхожесть. По влиянию на энергию прорастания самые высокие данные получены при концентрации препарата 1:1000 – здесь наблюдается увеличение показателя в 3 раза, по сравнению с контролем. Всхожесть семян во всех вариантах разведения препарата увеличивается приблизительно в 2 раза.

3.3. Изучение влияния биопрепарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100 на длину стебля и листьев, а также на сухой и сырой вес корней в условиях засоления  (0,9% NaCl) на 30 день при проведении проращивания в коробочках, на бумажных салфетках.

Каждый из вариантов опыта проводился на 10 семенах. Результаты измерений представлены в таблице 3 и на рисунке 3. P = 0,95; α = 0,05.

Таблица 3.

Средние значения длины частей растений пшеницы (в коробочках) на 30 день проращивания (в мм).

Дистиллят

1:1000

1:500

1:100

0,9% NaCl

0,9% NaCl+1:1000

0,9% NaCl + 1:500

0,9% NaCl + 1:100

Стебель

79±6

86±5

90±6

99±3

87±7

82±13

87±10

88±6

1 лист

199± 14

214± 14

224± 10

201± 11

135± 19

143± 11

148±8

129±9

2 лист

265± 13

269± 21

276± 16

295± 16

91±58

85±42

160± 45

172± 29

Рисунок 3. Сравнительная диаграмма средних значений длины частей растений пшеницы (в коробочках) на 30 день проращивания.

Из таблицы 3 и рисунка 3 видно, что препарат «Байкал ЭМ1» повлиял на среднюю длину второго листа, причём это влияние тем сильнее, чем выше концентрация препарата. Концентрация 1:1000 по всем показателям даёт те же результаты, что и контроль (0,9% NaCl). Концентрации препарата 1:500 и 1:100 дают увеличение средней длины 2-го листа на 69 мм (76%) и 81 мм (89%) соответственно. Прослеживается линейная зависимость.

В опыте проводилось исследование действия препарата, разведённого в дистиллированной воде, для подтверждения его активности. И получены положительные результаты. При повышении концентрации препарата наблюдается увеличение средней длины 2-го листа. Длина 1-го листа самая большая при разведении препарата 1:500.

Здесь же определили вес корней растений (в сыром и сухом виде) – таблица 4 и рисунок 4. P = 0,95; α = 0,05.

Таблица 4.

Средние значения сырого и сухого веса корней растений пшеницы (в коробочках) на 30 день проращивания (в мг).

Дистиллят

1:1000

1:500

1:100

0,9% NaCl

0,9% NaCl+1:1000

0,9% NaCl + 1:500

0,9% NaCl + 1:100

Сырой вес корней

23±3

20±4

27±13

58±27

27±11

35±12

48±17

61±26

Сухой вес корней

17±2

15,4±

1,0

16,1±

1,9

19±3

10±2

12±2

11,8±

1,4

14±2

Рисунок 4. Сравнительная диаграмма средних значений сырого и сухого веса корней растений пшеницы (в коробочках) на 30 день проращивания.

Из таблицы 4 и рисунка 4 видно, что 0,9%  NaCl приводит к уменьшению сухого веса корней на 41%, по сравнению с контролем (дистиллят). Сырой вес корней при этом, наоборот, увеличивается на 17%, что говорит об увеличении обводнённости тканей корня в условиях засоления.

Как в случае с чистым удобрением, так и в случае удобрения в сочетании с условиями засоления при увеличении концентрации препарата наблюдается значительное увеличение сырого веса корней. Сухой вес корней в условиях засоления при добавлении препарата незначительно увеличивается по мере увеличения его концентрации и можно сказать недостоверно.

3.4. Изучение влияния биопрепарата «Байкал ЭМ1» в разведениях 1:1000, 1:500, 1:100 на длину стебля и листьев, а также на сухой и сырой вес корней и проростков в условиях засоления  (0,9% NaCl) на 30 день при проведении проращивания в стаканчиках с землёй.

Каждый из вариантов опыта проводился на 10 семенах. (п) означает, что земля была обработана за 5 месяцев до проведения эксперимента указанным раствором и теперь обрабатывается повторно лишь удобрением в том же разведении. Результаты измерений представлены в таблице 5 и на рисунке 5. P = 0,95; α = 0,05.

Таблица 5.

Средние значения длины частей растений пшеницы (в земле) на 30 день проращивания (в мг).

 

Дистиллят

0,9% NaCl

0,9% NaCl+ 1:1000 (п)

0,9% NaCl + 1:500 (п)

0,9% NaCl + 1:100 (п)

1:100

0,9% NaCl + 1:100

Стебель

175±21

187±20

205±18

208±16

193±13

191±16

185±16

1 лист

117±24

94±16

114±12

110±14

108±14

132±36

95±24

2 лист

272±28

208±26

233±27

208±27

226±19

297±31

184±34

(п) – повторное применение удобрения.

Рисунок 5. Сравнительная диаграмма средних значений длины частей растений пшеницы (в земле) на 30 день проращивания.

Из таблицы 5 и рисунка 5. видно, что при проращивании семян в земле влияние препарата «Байкал ЭМ1» на длину разных частей растения сглаживается. Более заметные положительные результаты даёт разведение препарата 1:1000. Здесь наблюдается увеличение длины стебля и 2-го листа по сравнению с контролем (0,9% NaCl) на 12%.

Активность препарата показана в варианте опыта «1:100». По сравнению с вариантом «Дистиллят» здесь наблюдается увеличение всех параметров растения. Длина стебля увеличивается на 9%, длина 1-го листа – на 13%, длина 2-го листа – на 9%.

Интересно сравнить варианты «0,9% NaCl + 1:100 (п)» и «0,9% NaCl + 1:100». В первом случае по сравнению со вторым параметры роста растений выше: 1-й лист – на 22%, 2-й лист – на 31% , что говорит о большей эффективности препарата при повторном применении. Причём первое применение препарата дало к тому же отрицательный эффект: 1-й и 2-й листья значительно меньше, чем в варианте с дистиллированной водой, лишь длина стебля находится на том же уровне.

Здесь же определили вес корней растений (в сыром и сухом виде) – таблица 6 и рисунок 6. P = 0,95; α = 0,05.

Таблица 6.

Средние значения сырого и сухого веса корней растений пшеницы (в земле) на 30 день проращивания (в мг).

Дистиллят

0,9% NaCl

0,9% NaCl+ 1:1000 (п)

0,9% NaCl + 1:500 (п)

0,9% NaCl + 1:100 (п)

1:100

0,9% NaCl + 1:100

Сырой вес корней

30±6

64±10

61±6

59±6

52±6

35±5

43±7

Сухой вес корней

7,2±1,4

14±3

17±5

13±2

10,3±

1,2

6,3±1,0

11±2

(п) – повторное применение удобрения.

Рисунок 6. Сравнительная диаграмма средних значений сырого и сухого веса корней растений пшеницы (в земле) на 30 день проращивания.

Из таблицы 6 и рисунка 6 наблюдается та же тенденция, что и с длиной разных частей растений. Лучшим показателем по сухому весу обладает вариант «0,9% NaCl+1:1000 (п)» – 17±5 мг, и он больше контроля (0,9% NaCl) на 21%. Причём сухой вес корней во всех вариантах опыта выше, чем в контроле (дистиллят), кроме «1:100», где сухой вес чуть меньше контрольного, но и этот результат нельзя считать достоверным.

Судя по диаграмме, соль сама по себе оказывает стимулирующее воздействие на корни. Удобрение в чистом виде (вариант «1:100») даёт увеличение сырой массы корней по сравнению с дистиллированной водой на 17%, а соль, если сравнить «Дистиллят» и «0,9% NaCl» – на 113%. Поэтому о положительном влиянии удобрения можно судить в большей степени по сухому весу корней и в меньшей степени по сырому.

Интересно сравнить варианты «0,9% NaCl + 1:100 (п)» и «0,9% NaCl + 1:100». В первом случае по сравнению со вторым выше лишь сырой вес корней (на 21%), сухой вес остаётся на том же уровне, что говорит о более позитивном влиянии повторного использования удобрения на параметры роста растения и о наличии влияния микроорганизмов на степень оводнённости тканей корня.

Здесь же было проведено взвешивание 30-дневных проростков растений пшеницы – таблица 7 и рисунок 7. P = 0,95; α = 0,05.  

Таблица 7.

Средние значения сырого и сухого веса проростков растений пшеницы (в земле) на 30 день проращивания (в мг).

Дистиллят

0,9% NaCl

0,9% NaCl+ 1:1000 (п)

0,9% NaCl + 1:500 (п)

0,9% NaCl + 1:100 (п)

1:100

0,9% NaCl + 1:100


Таблица 7 (продолжение).

Сырой вес корней

183±34

214±15

212±18

190±21

202±15

218±49

142±30

Сухой вес корней

20±4

23,6±

1,4

24±2

21±2

23±2

22±4

19±4

(п) – повторное применение удобрения.

Рисунок 7. Сравнительная диаграмма средних значений сырого и сухого веса проростков растений пшеницы (в земле) на 30 день проращивания.

Из таблицы 7 и рисунка 7 видно, что по сухому весу проростков достоверных отличий нет.

Стоит обратить внимание на то, что при сравнении вариантов «0,9% NaCl+1:100 (п)» и «0,9% NaCl+1:100» опять-таки наблюдается позитивное влияние повторного внесения удобрения: сырой вес проростков в варианте «0,9% NaCl+1:100 (п)» выше, чем в «0,9% NaCl+1:100»,  на 42%, сухой вес – на 21%.


Заключение

В ходе работы по литературным источникам изучены основные механизмы влияния засоления на растения; виды взаимодействий в системе почва – растение; видовой состав микроорганизмов, обитающих на поверхности пшеницы, и данные по влиянию препарата «Байкал ЭМ1» на систему почва – растение.

В работе изложены результаты исследований действия препарата «Байкал ЭМ1» на параметры роста и развития пшеницы сорта «Московская 39» на ранних этапах развития в условиях слабого засоления субстрата NaCl.

Предварительно был сужен диапазон уровня засоления до 3-х концентраций, с которыми в дальнейшем работали для определения влияния препарата на энергию прорастания и всхожесть семян – 0,9; 1,2; 1,5%. Здесь было выявлено положительное действие «Байкал ЭМ1», в первую очередь, на энергию прорастания. Причём наилучшие результаты при концентрациях соли 0,9 и 1,5% дало разведение препарата 1:1000, при концентрации 1,2% NaCl –  изменения энергии прорастания незначительны. Всхожесть семян под действием препарата увеличилась лишь в опыте с концентрацией NaCl 1,5% (практически в 2 раза).

Далее были проведены опыты по влиянию «Байкал ЭМ1» на длину различных частей растения, сырой и сухой вес корня пшеницы на 30 день проращивания. Было поставлено 2 варианта опыта.

Первый вариант заключался в проращивании семян в пластиковых коробочках на бумажных полотенцах, второй – в стаканчиках с землёй, которая уже была обработана удобрением в той же концентрации.

В первом варианте было выявлено положительное влияние препарата «Байкал ЭМ1» на параметры роста и развития пшеницы при уменьшении его разведения, которое выражалось в увеличении средней длины проростков и сырого веса корней.

Во втором варианте с землёй положительное влияние препарата, наоборот, выявлено при самом большом разведении 1:1000. Здесь наблюдается увеличение по сравнению с контролем (0,9% NaCl) длины стебля, 2-го листа и сухой массы корня. При бóльших концентрациях происходит постепенное подавление роста растений.

Обнаружено, что вторичное применение удобрения даёт лучший результат по длине второго листа и сырому весу корней.


Выводы

1. Результаты опыта по определению энергии прорастания и всхожести семян при 3-х концентрациях NaCl с добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в 3-х разведениях свидетельствуют о положительном влиянии препарата «Байкал ЭМ1» в бóльшей степени на энергию прорастания семян, чем на всхожесть. Максимальное увеличение этого параметра даёт разведение 1:1000.

2. Проращивание семян в коробочках, на бумажных полотенцах, в условиях 0,9%-ного засоления, с добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в 3-х разведениях, выявило положительное влияние препарата на такие параметры роста, как длина второго листа и сырой вес корней, которые возрастают с увеличением концентрации препарата. Максимальный эффект даёт разведение препарата 1:100.

Результаты по сырому весу корней указывают на то, что именно биопрепарат «Байкал ЭМ1» стимулирует увеличение обводнённости тканей корня, хотя и в меньшей степени, чем соль сама по себе.

3. Проращивание семян в земле в условиях 0,9%-ного засоления, с добавлением препарата «Байкал ЭМ1» в 3-х разведениях, выявило положительное действие препарата на длину стебля, длину второго листа и сухую массу корней только при разведении 1:1000. Бóльшие концентрации препарата либо не влияют, либо оказывают подавляющее воздействие на указанные выше параметры.

Обнаружено также, что вторичное применение удобрения даёт лучший результат по длине второго листа и сырому весу корней, чем первичное.


Список литературы

  1.  Агапкин Н.Д. Применение нетрадиционного микробиологического удобрения при возделывании яровой мягкой пшеницы // Образование, наука, медицина: эколого-экономический аспект / Пенз. гос. с.-х. акад. – Пенза, 2005. – с. 36-37.
  2.  Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. и др. Физиология растений: учебник для студ. вузов / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; под ред. И.П. Ермакова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 640 с.
  3.  Аллахвердиев С.Р., Атик А., Расулова Д.А., Аббасова З.И., Гани-заде С.И., Зейналова Э.М. Солеустойчивость растений и эффективные микроорганизмы // Роль физиологии и биохимии в интродукции и селекции овощных, плодово-ягод. и лекарств. растений / Всерос. науч.-исслед. ин-т селекции и семеноводства овощных культур. – Москва, 2011. – с. 4-9.
  4.  Аллахвердиев С., EKEN Nuran, Гадимов А., Аббасова З., Зейналова Э., Расулова Д., Гусейнова Н., Ганизаде С. Метаболизм гликофитов при солевом стрессе // V Междунар.симп. "Новые и нетрадиц. растения и перспективы их использ.": Материалы. – М., 2003; Т. 2. – c.480-482.
  5.  Аль-Карим Лукман Влияние ретардантов на продуктивный процесс и устойчивость к NaCl яровой пшеницы: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Аль-Карим Лукман;  ТСХА. – М., 1991. – 16 с.
  6.  Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования / Т.В. Аристовская. – Л.: Наука, 1980. 187 с.
  7.  Безлер Н.В., Крафт А.В., Сумская М.А., Петров А.М. Взаимодействие микробиологического препарата "Байкал ЭМ1" с микрофлорой чернозема выщелоченного в системе зерносвекловичного севооборота // Модели и технологии оптимизации земледелия. – Курск, 2003. – с. 308-310.
  8.  Безлер Н.В., Крафт А.В. Влияние микробиологического препарата "Байкал ЭМ-1" на микробное сообщество чернозема выщелоченного // Материалы международной научно-практической конференции "Научные и практические основы сохранения плодородия почв земель с.-х. назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии" / Белгор. науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва. – Белгород, 2004. – с. 31-35.
  9.  Блинов В.А., Буршина С.Н., Шапулина Е.А. Биологическое действие эффективных микроорганизмов (обзорная статья) // Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: практика применения / сост.: Т.А. Костенко, В.К. Костенко; под ред. П.А. Кожевина – Москва: ЭМ-Кооперация, 2008. – с. 30-65. 
  10.  Блинов В.А., Сазонова И.А. Физико-химические характеристики микробиологических препаратов "Байкал ЭМ1" и "Тамир" // Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: практика применения / сост.: Т.А. Костенко, В.К. Костенко; под ред. П.А. Кожевина. – Москва: ЭМ-Кооперация, 2008. – с. 65-67.
  11.  Блэк К.А. Растение и почва: пер. с англ. канд. с.-х. наук Э.И. Шконде / К.А. Блэк, под ред. и с предисл. д-ра биол. наук Т.А. Работнова. – М: «Колосс», 1973. – 503 с.
  12.  Булгадаева Р.В., Нечесов И.А., Дранишникова О. И., Шаблин П.А. К истории применения микробных землеудобрительных препаратов в сельском хозяйстве [Электронный ресурс] / Р.В. Булгадаева, И.А. Нечесов, О. И. Дранишникова, П.А. Шаблин. – Режим доступа: http://argo-tema.ru/article-9498.html . Дата обращения: 09.05.2013.
  13.  Влияние препарата "Байкал ЭМ1" на основные показатели продуктивности озимой пшеницы, размещенной по чистым и занятым парам. – Режим доступа: http://argo.geval.ru/primenenie/vliyanie-preparata-baykal-em1-na-osnovnie-pokazateli-produktivnosti-ozimoy-pshenitsi-razmeschennoy-po.html. Дата обращения: 16.04.2013.   
  14.  Гамбарова Н.Г. Влияние предобработки 0,3% раствором NaCl в устойчивости ячменя к последующему действию экстремального засоления // Актуальные проблемы биоэкологии / Моск. гос. обл. ун-т, Естеств.-экол. ин-т. – Москва, 2008. – с.100-102.
  15.  Гладышева Т.И. Выращивание огурца с применением «Байкал ЭМ1» // Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: практика применения / сост.: Т.А. Костенко, В.К. Костенко; под ред. П.А. Кожевина. – Москва: ЭМ-Кооперация, 2008. – с. 67-69.
  16.  Горьковенко В.С., Шаповалова О.А., Синявская О.В. Видовой состав микофлоры семян озимой пшеницы // Тр. / Кубан. гос. аграр. ун-т, 1997; Вып. 356. – с. 12-17.
  17.  ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. – Введ. 1986-07-01. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://standartgost.ru/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2012038-84. Дата обращения: 16.04.2013. 
  18.  Донмез Ш., Аллахвердиев С.Р. Исследование действия препарата «Байкал ЭМ1» и Биогумус на синтез протеинов и нуклеиновых кислот в листьях двух видов амаранта // VII Международный Симпозиум «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» / Москва, 18 – 22 июня 2007, том II. – с. 128-133.
  19.  Застежко Н.Н., Феденко Л.В., Грачева Н.П., Кравченко В.Г. Использование биологических препаратов при выращивании озимой пшеницы // Удобрения и урожай / Кубан. гос. аграр. ун-т. – Майкоп, 2005. – с. 226-233.
  20.  Захарин А.А. Водно-солевой обмен растений при солевом стрессе: дис. ... д-ра биол. наук в форме науч. докл. / А.А. Захарин; ТСХА. – М., 1994. – 46 с.
  21.  Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М., Бабьева И.П. Биология почв : учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению 510700 "Почвоведение" и специальности 013000 "Почвоведение" / Д.Г. Звягинцев, И.П. Бабьева, Г.М. Зенова; МГУ им. М.В. Ломоносова. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва: Изд-во МГУ, 2005. – 445 с.
  22.  Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Экология актиномицетов / Д.Г. Звягинцев, Г.М. Зенова. – М.: ГЕОС, 2001. – 256 с.
  23.  Зенова Г.М., Манучарова Н.А., Звягинцев Д.Г. Экстремофильные и экстремотолерантные актиномицеты в почвах разных типов // Почвоведение. 2011. – N 4. – с. 457-478.
  24.  Зыбалов В.С. Влияние препарата Байкал ЭМ1 на всхожесть яровой пшеницы и биологическую активность почвы // Земледелие. – 2006. – N 2. – с. 16-17.
  25.  Иванов А.А. Изменение чувствительности листьев проростков пшеницы на разных стадиях развития к совместному водному и солевому стрессу // Новые и нетрадиц. растения и перспективы их использования / ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур, ВНИИ овощеводства. – Москва, 2011. – Т. 1. – с. 166-168.
  26.  Иванов А.А. Функциональные изменения фотосинтетического аппарата у растений пшеницы при водном стрессе на фоне NaCl // С.-х. биология. Сер. Биология растений. – 2010. - № 3. – с. 88-93.
  27.  Кожевин П.А.  Экология почвенных микроорганизмов // Экология микроорганизмов: учебник для бакалавров / А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М. Горленко [и др.]; под общ. ред. А.И. Нетрусова. – 2-е изд. – М.: Издательство Юрайт, 2013. – 268 с.
  28.  Крымова Е.А. Влияние биологического препарата "Байкал-ЭМ1" на урожай и качество зеленой массы кукурузы // Агрохимия и экология: история и современность / Всерос. науч.-исслед. ин-т агрохимии им. Д.Н. Прянишникова. – Нижний Новгород, 2008. – Т. 2. – с. 118-121.
  29.  Крымова Е.А. Оценка влияния биологического препарата "Байкал-ЭМ1" на ростовые показатели озимых зерновых культур // Проблемы агрохимии и экологии. – 2010. – N 2. – с. 50-54. 
  30.  Кун И., Чжоу Г., Би Ю., Лян Х. Физиологические характеристики и альтернативный путь дыхания у двух сортов пшеницы, различающихся по солеустойчивости // Физиология растений. – 2001. – Т. 48, №5. – с. 692-698.
  31.  Кузнецова С.А. Участие гормональной системы в процессах адаптации пшеницы к засолению NaCl // Вестн. Моск. гос. обл. ун-та. Сер. "Естеств. науки". – Москва, 2006. – № 4. – с. 96-104.
  32.  Ленгелер Й., Древс Г., Шлегель Г. Современная микробиология. В 2-х томах. Том 2. Прокариоты: пер. с англ. / Под ред. Й. Ленгелер, Г. Древс, Г. Шлегель. – М.: Мир, 2005. – Т. 2. – 449 с.
  33.  Луценко Э.К. Влияние засоления субстрата на некоторые цитофизиологические показатели и активность свободнорадикальных процессов в проростках пшеницы // Интродукция нетрадиционных и редких растений / Всерос. НИИ селекции и семеноводства овощных культур. – Мичуринск, 2010. – Т. 2. – с. 73-74.
  34.  Медведев С.С. Физиология растений: Учебник / С.С. Медведев. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. – 336 с.
  35.  Муромцев Г.С., Чканников Д.И., Кулаева О.Н., Гамбург К.З. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений / Г.С. Муромцев, Д.И. Чканников, О.Н. Кулаева, К.З. Гамбург. – М.: Агропромиздат, 1987. – с. 383.
  36.  Пиголева С.В., Пиголев А.В., Захарченко Н.С., Снисаренко Т.А. Колонизация растений ассоциативными микроорганизмами – экологически чистый метод повышения устойчивости растений к фитопатогенам // Актуальные проблемы биоэкологии / Моск. гос. обл. ун-т, Естеств.-экол. ин-т. – Москва, 2008. – с. 174-176.
  37.  Половникова М.Г. Экофизиология стресса / Марийский государственный университет, кафедра экологии, 2010. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://marsu.ru/science/libr/resours/ecofisiologia%20stressa/pages/4.4.htm.  Дата обращения: 16.04.2013.
  38.  Пономарева Ю.В. Микромицеты в составе консорция озимой пшеницы в степной зоне Краснодарского края : автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. биол. наук: спец. 03.00.16 / Пономарева Юлия Владимировна; Кубан. гос. аграр. ун-т. –Краснодар, 2005. – 21 с.
  39.  Садат-Нури С.А., Сохансанж А. Растения пшеницы, содержащие ген осмотина, проявляют повышенную способность к образованию корней при высоких концентрациях NaCl // Физиология растений. – 2008. – Т. 55, N 2. – с. 279-282.
  40.  Сандухадзе Б.И., Вареница Е.Т., Кочетыгов Г.В. Озимая пшеница Московская 39 // Селекция и семеноводство. – 2000. – N 3. – с. 14-15.
  41.  Семёнов А.М. Микробно – растительные взаимодействия // Экология микроорганизмов: учебник для бакалавров / А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М. Горленко [и др.]; под общ. ред. А.И. Нетрусова. – 2-е изд. – М.: Издательство Юрайт, 2013. – 268 с.
  42.  Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В. Сельскохозяйственная экология: учебн. Пособие / В.И. Титова, М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова. – Н. Новгород: Нижегородская ГСХА, 1999. – 91 с.
  43.  Туев Н.А. Микробиологические процессы гумусообразования / Н.А. Туев. – М.: Агропромиздат, 1989. – 239 с.
  44.  Шуравилин А.В., Кибека А.И. Мелиорация: учебное пособие / А.В. Шуравилин, А.И. Кибека. – М.: ИКФ «ЭКМОС», 2006. – 944 с. 
  45.  ЭМ-технология – биотехнология 21 века. Сборник материалов по практическому применению препарата «Байкал ЭМ-1» / сост. С. А. Сухамера. – г. Алматы, 2006. – 68 с.
  46.  Юрина А.В., Кивелева Т.В., Мамонова Л.Г., Зимина В.И., Костенко В.К. Результаты испытания микробиологического препарата "Байкал ЭМ1" и удобрений на его основе "Сила ЭМ1" и "Сила ЭМ2" при выращивании томата и огурца в защищенном грунте // Гавриш. – 2005. – N 5. – с. 15-18.
  47.  Юсупов Б.Ю., Джуманиязова Г.И., Норбаева Х.С. Выделение и изучение полифункциональных штаммов ризосферных бактерий для повышения плодородия засоленных почв // Материалы Международной научно-практической конференции молодых учёных «Молодые учёные – возрождению агропромышленного комплекса России» / Брян. гос. с.-х. акад. – Брянск, 2006. – с. 247-251.
  48.  Allahverdiev S., Vurdu N., Stoyanov I. Effects of salinity and synthetic hormone on physiological activity of leaves and plant growth of the cotton (Gossypium hirsutum L.) // Journal Plant Physiology and Biochemistry, 10th FESPP Congress, Florence, Italy, September 9-13, 1996. – p. 24.
  49.  Allahverdiev S.R., Mavituna M., Ganieva R. Effects of salt stress and synthetic hormone polystimuline K on photosynthetic activity of Trianea bogotensis Karst. // Turkish Journal of Botany. – 1998. – volume 22, number 1. – p. 19-23.
  50.  Allahverdiev S., Kirdar E. Physiological and biochemical reaction of forest and agricultural plants on the environmental stresses // The 3d International symposium «New and nontraditional plants and prospects of their utilization» / Moscow-Pushino, June 21-25, 1999. – p. 176-178.
  51.  Allahverdiev S.R., Atik A. The response of photosystem II and photosynthetic pigments to salt and Baikal I in tree seedlings // African Journal of Biotechnology. – 2011. – Vol. 10(4). – p. 535-538.
  52.  Belkhodja R., Morales F., Abadia A., Gomez-Aparisi J., Abadia J. Chlorophyll fluorescence as a possible tool for salinity tolerance screening in barley (Hordeum vulgare L.) // Plant Physiol., 1994, 104: 667-673.
  53.  Ganieva R., Allahverdiev S. Effect of salt stress and synthetic hormone polystimuline K on the photosynthetic activity of cotton (Gossypium hirsutum L.) // Turkish Journal of Botany. – 1998. – volume 22, number 4. – p. 217-221.