БИОКОРРЕКЦИЯ РИЗО- И ФИЛОСФЕРЫ CAMELINA SATIVA L. ДЛЯ ПРОДУКТИВНОГО РАСТИТЕЛЬНО-МИКРОБНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В АГРОЦЕНОЗЕ

BIOCORRECTION RIZO- AND PHILOSPHERE CAMELINA SATIVA L. FOR EFFICIENT PLANT-MICROBIAL INTERACTION IN AGROCENOSIS

Tatiana Gorgulko

junior  scientist FSB Scientific Institution «Research Institute of Agriculture of Crimea»,

Russia, Republic of Crimea, Simferopol',

АННОТАЦИЯ

В мелко-деляночном опыте на черноземе южном показана возможность формирования эффективного растительно-микробного взаимодействия в агроценозе рыжика посевного (Camelina sativa L.) путем интродукции микроорганизмов полифункционального действия. Использование предпосевной бактеризации штаммом Rhizobium radiobacter 204 обеспечило повышение урожайности семян на 93,6 г/м² (23,2%) в сравнении с контролем. Биологическая активность в ризосфере зависела от фазы развития растений и применяемых инокулянтов. Ферментативная активность растений в фазу цветения рыжика посевного зависела от бактеризации.

ABSTRACT

The possibility of formation of an effective plant-microbial interactions in the agrocenoses Camelina sativa L. by introduction of microorganisms polyfunctional action shows in microplot trial experience on the southern black soil. The use of pre-sowing bacterization by Rhizobium radiobacter strain 204 has allowed increase seed yield by 93,6 g/m² (23,2%) in comparison with control. Biological activity in the rhizosphere depended on the phase of plant development and use of inoculants. The enzymatic activity in plants in the phase of flowering Camelina sativa L. depended on the bacterization.

Ключевые слова: штаммы; бактеризация; биологическая активность; ферментативная активность; продуктивность; Camelina sativa L.

Keywords: strains; bacterization; biological activity; enzymatic activity; productivity; Camelina sativa L.

Camelina sativa L. (рыжик посевной) является ценной масличной агрокультурой, хотя в прошлом считался сорным растением [1, с.59; 2, с.152; 3, с.69]. Масло рыжика посевного используется в пищевой промышленности как диетический продукт, в лакокрасочной – для приготовления олифы, в мыловаренной, парфюмерно–косметической и медицинской промышленности для изготовления мыла, кремов, в лечебной косметике, для энергетической промышленности растительное сырье этой культуры используется как биотопливо. Для корма скота и птицы применяют жмых после тепловой обработки, в 100 кг которого содержится 115 кормовых единиц, в 1 кг – 170 г перевариваемого протеина.

В связи с этим, перспективным является направление разработки экологически безопасных технологий выращивания этой культуры для применения в пищевых и кормовых целях. Решением данного вопроса может стать использование микробных препаратов [4, с. 17; 5, с. 729] как альтернатива пестицидам и путь к созданию эффективных растительно-микробных систем, воссоздающих  естественные взаимосвязи в агро - и фитоценозах [6, с. 154].

Целью нашей работы стало изучение в полевых условиях влияния бактеризации штаммами агрономически полезных микроорганизмов на биологическую активность в ризосфере и продуктивность Camelina sativa L.

Материалы и методы исследований. В эксперименте использовали семена Camelina sativa L., микроорганизмы из коллекции отдела сельскохозяйственной микробиологии ФГБУН «НИИСХ Крыма» (https://niishk.ru/innovacionnye-razrabotki/kollekciya-mikroorganizmov/): штамм Bacillus sp. 01-1 – антагонист фитопатогенов; штамм Rhizobium radiobacter 204 – азотфиксирующая бактерия; штамм Enterobacter. nimipressuralis 32-3 – фосфатмобилизирующая бактерия. Все используемые штаммы еще обладают стимулирующим на рост и развитие растений действием, в связи, с чем полифункциональны.

Бактеризацию семян проводили суспензией 3-суточной культуры штамма микроорганизмов из расчета 10⁶ бактерий / семя. Плотность суспензии для дозирования инокуляцинной нагрузки определяли на фотоэлектроколориметре (КФК-2) в кюветах с рабочей длиной 30,110 мм при зеленом световом фильтре с длиной волны – 315 нм, контролем была дистиллированная вода. Рыжик посевной выращивали на черноземе южном, уборку урожая проводили вручную. Повторность опыта – 4-х кратная.

Отборы почвенных образцов для оценки биологической активности проводили для рыжика посевного в фазы стеблевания, цветения и созревания; растительных образцов для оценки физиологического статуса растений – в фазу цветения культур.

Учет численности ризосферной микрофлоры, ферментативную активность, определение коэффициентов минерализации (К_МИН.), олиготрофности (И_ОЛГ) микробиологической трансформации органического вещества (К_МТОВ) проводили по общепринятым методикам [7 – 9].

Статистическую обработку полученных данных анализировали, используя компьютерные программы Excel и Statistica 7,0.

Результаты и их обсуждение. Установлено влияние бактеризации полифункциональными штаммами на биологическую активность в ризосфере растений рыжика посевного. Численность аминотрофных, амонифицирующих и олиготрофных микроорганизмов снижалась в 2-25 раза к концу вегетации агрокультуры. В контрольном варианте в ризосфере к фазе созревания растений установлено максимальное снижение количества аминотрофов с 13,3 до 1,0 млн  колониеобразующих единиц (КОЕ)/г абсолютно сухой почвы (а.с.п.). Численность азотфиксаторов в ризосфере в начале развития и в фазу созревания растений во всех вариантах была на уровне 20-61 млн КОЕ/г а.с.п., т.е. в пределах одного порядка, а в фазу цветения их количество снижалось в контроле в 10-25 раз и составляло 2,4 млн КОЕ/г а.с.п.. Численность фосфатмобилизирующих микроорганизмов снижалась до 1,0 млн. КОЕ/г а.с.п. к концу вегетации растений в варианте с бактеризацией штаммом R. radiobacter 204.

Результаты опыта свидетельствуют о том, что в ризосфере рыжика посевного в период вегетации активно проходили процессы минерализации органического вещества (К_МИН  = 0,05-0,48) (табл. 1).

Таблица 1.

Направленость микробиологических процессов в ризосфере Camelina sativa L., (чернозем южный, 2017 г.)

Примечания: К_МИН – коэффициент минерализации, И_ОЛГ – индекс олиготофности, К_МТОВ – микробиологический коэффициент трансформации органического вещества,  УКГ – условный коэффициент гумификации.

Высокий индекс олиготрофности (И_ОЛГ > 1) в период вегетации растений указывал на повышение способности микробных сообществ ассимилировать из рассеянного состояния зольные элементы, уменьшение поступления растительных остатков и о существовании различий в концентрации и скорости потребления микроорганизмами мономерных веществ. Выявлено, что при выращивании рыжика посевного в фазу созревания семян в ризосфере проходит процесс окисления органического вещества почвы (УКГ > 1), высокая интенсивность которого установлена в варианте с использованием инокуляции штаммом R. radiobacter 204.

Изучали влияние бактеризации на ферментативную активность в растениях Camelina sativa L. Установлена высокая активность полифенолоксидаз, участвующих в регуляции окислительных процессов, которая была в 1,5 раз выше в варианте с бактеризацией R. radiobacter 204 в сравнении с контролем и в 5,7 – 9,5 раза в сравнении с остальными вариантами опыта. Активность пероксидаз, контролирующих адаптационный потенциал растения, при бактеризации была выше на 0,32–0,40 мкмоль гваякола/г/мин в сравнении с контролем. Активность каталаз, катализирующих реакцию разложения токсичных перекисей и участвующих в дыхании, снижалась при бактеризации на 10-17  мкмоль Н₂О₂/г/мин.

Интегрирующим показателем эффективности применения бактеризации является урожайность семян, которая имела тенденцию к повышению в вариантах с бактеризацией. В варианте с предпосевной обработкой семян штаммом  R. radiobacter 204 получена существенная прибавка 93,6 г/м² (23,2%) в сравнении с контролем.

Таким образом, в условиях мелко-деляночного опыта на черноземе южном показана возможность биокоррекции ризосферы при выращивании рыжика посевного для получения высокопродуктивного растительно-микробного взаимодействия путем бактеризации микроорганизмами полифункционального действия. Биологическая активность в ризосфере зависела от фазы развития растений и применяемых инокулянтов. Ферментативная активность растений в фазу цветения рыжика посевного зависела от бактеризации. Семенная продуктивность растений повышалась на 93,6 г/м² (23,2%) при использовании предпосевной бактеризации штаммом R. radiobacter 204 в сравнении с контролем.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта 16-34-00365 мол_а.

Список литературы:

1. Прахова Т.Я., Бражников В.Н. Озимый рыжик – ценная масличная культура // Основы рапсоведения: Сб. трудов. – Запорожье. – 2006. – С. 59-62.
2. Турина Е. Л., Кулинич Р. А. Опыт выращивания рыжика озимого в центральной степи Крыма // Сб. тр. конф. «Актуальные вопросы инновационного развития агропромышленного комплекса». ‒ Курск, 2016. ‒ С. 152-156.
3. Долженко Д.О., Прахова Т.Я. Альтернативные масличные культуры - рыжик посевной и крамбе абиссинская // Агромир Поволжья. ‒ 2013. ‒ № 1. ‒ С. 69.
4. Grego Stefano Toward a sustainable agriculture // ESNA Meeting 2012 and the Recent Advances in Plant Biotechnology Workshop. Stara Lesna, Slovak Republic. 2012. P. 17.
5. Вashan, Y. Inoculants of plant growth-promoting bacteria for use in agriculture // Biotechnology Advances. - 1998.; 16: 729-770.
6. Биопрепараты в сельском хозяйстве. Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве / под. ред. И. А. Тихоновича, Ю. В. Круглова. М., 2005.154 с.
7. Волкогон В.В., Надкернична О.В., Токмакова Л.М. та ін.; Експериментальна ґрунтова мікробіологія / За ред.. В.В. Вокогона. К.: Аграрна наука, 2010. ‒ 464 с.
8.  Муха В.Д. О показателях отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов // Сб. тр. Харьков. с.-х. ин-та. ‒ 1980. ‒ Т. 273. – С. 13–16.
9.  Методи біологічних і агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів / З.М. Грицаєнко, А.О. Грицаєнко, В.П. Карпенко. – К.: ЗАТ „НІЧЛАВА”, 2003. – 320 с.
10. Дидович С.В., Дидович А.Н. Влияние бактеризации семян на микробиологические процессы и продуктивность бобовых культур в агроценозах Крыма // Инновации в науке: сб. ст. по матер. XLII межднар. науч.-практ. конф. ‒ Новосибирск: СибАК, 2015. ‒№ 2 (39). – С. 66-72.
11. Курдіш І.К. Бактеріальні препарати як засіб корекції мікробних процесів в агроекосистемах // ХПІ з’їзд Товариства мікробіологів України (Ялта, 1-5 жовтня 2013 р.): тез. доп. – Сімферополь, 2013. – С. 178.
12. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. – Введ. 1986-06-01.-Изд. офиц. - М.: Стандартинформ, 2011. – 120 с.