ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Характеристика полигидроксиалканоатов 6
1.2 Биодеградация ПГА 12
1.3. Азотные удобрения и их депонирование в полимерную основу 15
1.4 Использование полимерной основы из ПГА для депонирования сельскохозяйственных препаратов 22
Глава 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1 Общий план эксперимента 25
2.2 Методы микробиологического анализа почвы 27
Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
3.1 Микробиологический анализ полевой почвы 30
3.2 Микрофлора почвы при использовании традиционных и депонированных
форм карбамида 31
3.3 Микрофлора почвы при использовании традиционных и депонированных
форм аммиачной селитры 35
3.4 Ризосферная микрофлора при использовании традиционных и
депонированных форм аммиачной селитры с растениями пшеницы 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А 55
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 56
ПРИЛОЖЕНИЕ В 57
Переход сельского хозяйства на интенсивные технологии ведет к применению разнообразных химических веществ, в том числе препараты для борьбы с вредителями, сорняками, возбудителями болезней культурных растений, а также органические и минеральные удобрения. Эти вещества, попадая в окружающую среду, вызывают гибель полезных организмов, аккумулируются в биологических объектах и нарушают равновесие в природных экосистемах [21]. Биологическую опасность могут представлять также минеральные удобрения, без применения которых невозможно современное интенсивное землепользование. Однако не все количество удобрений, вносимых на поля для повышения урожайности, поглощается растениями; значительная его часть (до 30 % и более) накапливается в почве и вместе с талыми и дождевыми водами выносится в водоемы. Возрастающие объемы применения минеральных удобрений могут нарушать природные циклы элементов, вызывать эвтрофикацию водоемов, обострять проблему повышенных концентраций нитратов в сельскохозяйственной продукции.
Новое направление исследований, ориентированное на снижение риска неконтролируемого распространения химических препаратов в биосфере, заключается в использовании биоразрушаемых полимеров в качестве платформы (основы) для депонирования и адресной доставки препаратов сельскохозяйственного назначения [29, 63]. Такие формы позволяют сократить объемы вносимых в почву препаратов и обеспечить их длительную и контролируемую доставку в течение вегетационного сезона. Ключевым моментом для разработки долговременных форм препаратов такого типа является наличие полимерного материала в качестве основы для депонирования действующего вещества. Известны немногочисленные примеры депонирования удобрений в полимерную основу из биоразрушаемых полиэфиров - полисульфона, поливинилхлорида, полистирола, этилцеллюлозы или полиакрилонитрила [28, 34, 59].
Полигидроксиалканоаты (ПГА) - разрушаемые полимеры микробиологического происхождения, активно изучаемые в настоящее время, перспективны для различных сфер, включая конструирование долговременных и адресных препаратов [5]. Изученные закономерности биоразрушения ПГА в почвах и доказанное медленное течение процесса [9] позволяют приступить к использованию полимеров этого класса для конструирования долговременных форм сельскохозяйственных препаратов нового поколения.
Целью данной работы являлось изучение микрофлоры почвы при внесении азотного удобрения (аммиачной селитры и карбамида), депонированного в полимерную основу, содержащую поли-3-гидроксибутират (П3ГБ). В задачи исследования входило:
1. Сравнительный анализ общей численности и таксономического разнообразия бактерий в контрольных образцах почвы и при внесении депонированных форм карбамида.
2. Определение численности эколого-трофических групп микроорганизмов в контрольных образцах почвы и при внесении аммиачной селитры депонированной в основу П3ГБ и П3ГБ с наполнителем (опилки).
3. Оценка влияния различных форм депонированной аммиачной селитры на ризосферную микрофлору пшеницы.
1. Внесение карбамида в почву в виде депонированных в полимерную основу форм достоверно увеличивало общую численность органотрофных бактерий по сравнению с контрольной почвой в большинстве случаев. Соотношение таксономических групп в микробном сообществе при этом также изменилось: доля грамотрицательных палочек увеличилась в 1,5-2 раза, доля бактерий рода Streptomyces - в 2 -3 раза по сравнению с контрольной почвой.
2. Использование депонированных форм аммиачной селитры без дополнительной оболочки из П3ГБ привело к незначительному росту микрофлоры, а в некоторых случаях и ее снижению в опытных вариантах по сравнению с контролем, что может быть связано с быстрой деградацией полимерной основы вследствие активной минерализации под действием микроорганизмов и возвращению численности эколого-трофических групп микроорганизмов к контрольным значениям.
3. При использовании депонированных форм с дополнительным полимерным покрытием П3ГБ был зарегистрирован рост всех исследуемых групп микроорганизмов в образцах почвы по сравнению с контролем.
4. Сравнительный анализ микробиоценозов ризосферы пшеницы при внесении аммиачной селитры, депонированной в полимерную основу П3ГБ или П3ГБ с добавлением опилок, не выявил каких-либо четких закономерностей изменения численности эколого-трофических групп микроорганизмов, но в большинстве случаев численность органотрофных бактерий достоверно не отличалась от контрольной.
