ВЛИЯНИЕ  БАКТЕРИЗАЦИИ  СЕМЯН  НА  НАПРАВЛЕННОСТЬ  МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССОВ  И  ПРОДУКТИВНОСТЬ  БОБОВЫХ  КУЛЬТУР  В  АГРОЦЕНОЗАХ  КРЫМА

Дидович  Светлана  Витальевна

старший  научный  сотрудник,  канд.  с.-х.  наук,  ГБУ  РК  «Научно-исследовательский  институт  сельского  хозяйства  Крыма»,  заведующая  лабораторией  растительно-микробного  взаимодействия,  РФ,  Республика  Крым,  г.  Симферополь,

E-mail:  sv-alex.68@mail.ru

Дидович  Александр  Николаевич

заведующий  отделом  механизации  производства  и  изготовления  новых  образцов  техники,  ГБУ  РК  «Научно-исследовательский  институт  сельского  хозяйства  Крыма»,  РФ,  Республика  Крым,  г.  Симферополь

E-mail:  sv-alex.68@mail.ru

Исследования  в  2014  году  выполнены  при  финансовой  поддержке  РФФИ  и  Республики  Крым  по  проекту  14-44-01621  «р_юг_а».

Современный  отечественный  и  мировой  опыт  по  вопросам  использования  полезных  микроорганизмов  в  биотехнологии  подтверждает  возможность  создания  высокопродуктивных  растительно-микробных  систем  [3;  6;  7].  В  связи  с  чем,  необходимо  изучение  условий  их  эффективного  функционирования  в  агроценозах.  Известно,  что  управление  биологическими  процессами  в  агроэкосистемах  возможно  через  интродукцию  агрономически  ценных  штаммов  микроорганизмов  в  ризосферу  растений,  при  этом  усиливается  полезное  действие  или  ослабляется  /ликвидируется  /  негативное  влияние  нежелательных  факторов  [1;  4].  В  зависимости  от  изменения  условий  окружающей  среды  можно  наблюдать  различную  динамику  структуры  микробиома  почвы,  в  том  числе,  и  изменения  в  формировании  различных  эколого-трофических  групп  микроорганизмов.  Однако  теоретическая  суть  таких  механизмов  изучена  недостаточно,  особенно  в  условиях  современных  агроценозов.

В  связи  с  этим  целью  нашей  работы  стало:  исследовать  направленность  микробиологических  процессов  в  почве  и  оценить  продуктивность  бобовых  культур  в  агроценозах  применяя  предпосевную  бактеризацию  семян  полифункциональными  микробными  препаратами.

Материалы  и  методы  исследований.  Почвенно-климатические  условия  проведения  исследований  были  типичными  для  степного  эколого-географического  района  Крыма,  для  которого  характерна  зима  со  значительными  колебаниями  температуры.  Весна  в  этом  районе  наступает  рано,  за  две  декады  марта  средняя  многолетняя  температура  воздуха  повышается  до  3,4⁰  С,  но  потепление  часто  меняется  низкими  температурами,  заморозками.  В  марте-апреле  ветры  достигают  наибольшей  скорости,  что  приводит  к  быстрому  испарению  влаги  и  высушиванию  почвы.  Лето  жаркое  и  засушливое  с  максимальной  температурой  35—39⁰  С,  часто  отмечаются  суховеи.  Осадков  выпадает  мало  —  400—450  мм  в  год.  Основным  лимитирующим  фактором  в  этой  зоне  является  недостаток  влаги.  В  2011—2014  годах  вегетация  бобовых  культур  проходила  в  экстремальных  условиях,  особенно  неблагоприятными  можно  отметить  условия  2012,  2013  и  2014  года  с  максимально  высокими  и  частыми  температурами  воздуха  (до  +38⁰  С),  сопровождающиеся  длительными  суховеями.

Полевые  опыты  проводили  в  четырехкратном  повторении  с  учетной  площадью  делянки  25  м²  на  черноземе  южном,  пахотный  слой  которого  содержал  2,3—2,6  %  гумуса,  легкогидролизуемого  азота  —  110  мг/кг  и  подвижного  фосфора  —  34—36  мг/кг  сухой  почвы,  обменного  калия  –  253—422  мг/кг  сухой  почвы.  Предшественниками  были  озимые  зерновые  культуры. 

Бобовые  культуры  украинской  селекции:  нут  сортов  Розана,  Буджак  и  Одиссей  выращивали  на  суходоле;  сою  сорта  Берегиня,  горох  сорта  Девиз,  чину  сорта  Сподиванка,  чечевицу  сорта  Линза  выращивали  на  орошении.  Перед  посевом  семена  обрабатывали  микробным  препаратом  Ризобофитом  (Р)  —  на  основе  специфических  клубеньковых  бактерий;  препаратами  полифункционального  действия:  Фосфоэнтерином  (Ф)  —  на  основе  фосфатмобилизурующей  и  ростостимулирующей  бактерии  Enterobacter  nimipressuralis,  Биополицидом  (Б)  —  на  основе  ростостимулирующей  бактерии  Paenibacillus  polymyxa  —  антагониста  фитопатогенов,  цианоризобиальным  консорциумом  (ЦРК)  —  на  основе  цианобактерии  Nostoc  linckia  и  ассоциированных  с  ней  клубеньковых  бактерий  и  других  микроорганизмов  различного  доминирующего  действия,  а  также  фосфатмобилизирующими  и  ростостимулирующими  арбускулярно-микоризными  грибами  рода  Glomus  (АМГ).  Последние  вносили  в  дозе  50  г/м².  Остальные  препараты  при  комплексной  инокуляции  применяли  в  соотношении  1:1  их  гектарных  норм,  и  также  как  и  при  монообработке,  готовили  рабочий  раствор  препаратов  с  водой  в  разведении  1:10,  обрабатывая  семена  в  дозах  согласно  рекомендациям  их  применения  [6].  Схема  опыта  была  следующей:  1)  инокуляция  Ризобофитом  —  контроль  (нитрагинизация);  2)  комплексная  инокуляция  Р+Ф+Б;  3)  моноинокуляция  ЦРК;  4)  нитрагинизация  и  внесение  вместе  с  семенами  АМГ. 

Анализ  симбиотических  показателей  у  бобовых  культур,  учет  численности  ризосферной  микрофлоры,  определение  коэффициентов  минерализации  (к_мин.),  олиготрофности  (к_олг.)  микробиологической  трансформации  органического  вещества  (к_мтор)  проводили  по  общепринятым  методикам  [2;  4].

Урожай  семян  убирали  механизировано  с  пересчетом  на  100  %  чистоту  и  14  %  влажность  семян  [5].  Статистическую  обработку  полученных  результатов  проводили  методом  дисперсионного  анализа  с  использованием  компьютерных  программ  Statistica  6,0,  Excel  2003.

Результаты  и  их  обсуждение.  За  годы  исследований  анализ  показателей  симбиоза  бобовых  и  клубеньковых  бактерий  показал,  что  применяя  предпосевную  инокуляцию  микробными  препаратами  во  всех  вариантах  на  корнях  нута,  сои,  чины,  гороха  и  чечевицы  формировались  азотфиксирующие  клубеньки,  что  свидетельствовало  о  симбиотрофном  питании  растений  азотом  воздуха.

Исследование  изменения  численности  эколого-трофических  групп  микроорганизмов  показало,  что  на  формирование  и  функционирование  микробоценоза  в  ризосфере  почвы  бобовых  растений  влияла  фаза  развития  растений  и  вид  бобового  растения.

Оценивая  интенсивность  минерализационных  процессов  в  почве  можно  констатировать,  что  в  условиях  применения  полифункциональных  препаратов  в  ризосфере  сои  и  гороха  в  фазе  цветения  наблюдали  накопление  минеральных  веществ  (к_мин.  18,7—24.2  и  1,3—4,3),  способствующее  улучшению  питания  растений.  Уменьшение  этого  показателя  в  конце  вегетации  данных  культур  (к_мин.  0,4—0,8  и  0,5—1,3)  свидетельствовало  о  снижении  интенсивности  минерализации  органического  вещества  и  минеральных  форм  азота,  чем  в  предыдущие  фазы  развития  растений.  На  нуте  и  чине  отмечено  повышение  коэффициента  минерализации  с  фазы  цветения  и  до  конца  вегетации  растений. 

Минерализация  органического  вещества  в  ризосфере  зависела  и  от  интродукции  микроорганизмов  —  биоагентов  микробных  препаратов.  Минерализационные  процессы  в  ризосфере  чечевицы  проходили  стабильно  в  период  всей  вегетации  растений  при  использовании  ЦРК  (к_мин.  2,0—2,3),  в  ризосфере  чины  максимальной  минерализация  была  в  фазе  созревания  бобов  (к_мин.  3,6)  при  использовании  Ризобофита,  а  на  сое  —  в  период  цветения  в  варианте  с  обработкой  Р+Ф+Б  (к_мин.  24,2),  минимальной  —  к  концу  вегетации  чечевицы  в  варианте  с  нитрагинизацией  (к_мин.  0,01).

Оценивая  коэффициент  олиготрофности  в  ризосфере  растений,  установлено,  что  в  фазе  цветения  чины  и  чечевицы  данный  показатель  увеличивался  в  1,6—2,8  и  1,3—3,5  раза  соответственно.  Это  указывало  на  повышение  способности  микробного  сообщества  ассимилировать  из  рассеянного  состояния  зольные  элементы,  уменьшение  поступления  растительных  остатков,  существование  различий  в  концентрации  и  скорости  потребления  микроорганизмами  мономерных  веществ.  В  фазу  зрелости  бобов  гороха  (только  в  варианте  с  Р+Ф+Б),  чины  и  чечевицы  выявлено  значительное  снижение  данного  показателя,  а  в  ризосфере  нута  (в  варианте  с  ЦРК)  и  сои  коэффициент  олиготрофности  увеличивался  к  концу  вегетации.

Активизацию  микробиологической  трансформации  органического  вещества  ризосферной  почвы  наблюдали  в  конце  вегетации  сои  (кроме  варианта  с  Р+Ф+Б),  чины  (кроме  варианта  с  ЦРК),  чечевицы,  гороха  и  в  начале  вегетации  нута,  но  интенсивность  этого  процесса  была  различной  по  вариантам  бактеризации. 

Интегрированным  показателем  эффективности  бактеризации  является  урожайность  семян.  Установлено,  что  предпосевная  обработка  семян  полифункциональными  препаратами  в  среднем  за  годы  исследований  позволила  повысить  урожайность  семян  сои  на  0,6—0,8  т/га  (42,9—57,1  %),  нута  —  на  0,07—0,33  т/га  (6,1—24,8  %),  чины  —  на  0,2—0,4  т/га  (11,1—22,2  %),  чечевицы  —  на  0,2—0,4  т/га  (10,5—21,1  %),  увеличить  содержание  «сырого»  протеина  в  семенах  чечевицы  и  гороха  —  на  0,5—1,3  %  в  сравнении  с  вариантом,  где  семена  перед  посевом  обрабатывались  Ризобофитом. 

Таким  образом,  показана  возможность  интенсификации  микробиологических  процессов  в  ризосферной  почве  на  разных  этапах  онтогенеза  растений  сои,  нута,  гороха,  чины  и  чечевицы  в  условиях  применения  препаратов  полифункционального  действия,  которая  зависела  от  фазы  развития  и  вида  бобового  растения,  а  также  от  интродукции  микроорганизмов  —  биоагентов  применяемых  микробных  препаратов.  Бактеризация  семян  полифункциональными  препаратами  обеспечила  получение  прибавки  урожайности  семян  сои  0,6—0,8  т/га  (42,9—57,1  %),  нута  —  0,07—0,33  т/га  (6,1—24,8  %),  чины  —  0,2—0,4  т/га  (11,1—22,2  %),  чечевицы  —  0,2—0,4  т/га  (10,5—21,1  %)  и  позволила  повысить  содержания  «сырого»  протеина  в  семенах  чечевицы  и  гороха  на  0,5—1,3  %  в  сравнении  с  нитрагинизацией. 

Список  литературы:

1. Влияние  инокуляции  штаммами  Bradirhizobium  japonicum  на  содержание  белка  /  Р.Д.  Магомедов,  С.С.  Рябуха,  В.А.  Шелякин  и  др.  //  Масличные  культуры.  Научно-технический  бюллетень  Всероссийского  научно-исследовательского  института  масличных  культур.  —  2012.  —  №  2  (151—152).  —  С.  175—178.
2. Муха  В.Д.  О  показателях  отражающих  интенсивность  и  направленность  почвенных  процессов  //  Сб.  тр.  Харьков.  с.-х.  ин-та.  —  1980.  —  Т.  273.  —  С.  13—16.
3. Grego  Stefano  Toward  a  sustainable  agriculture  //  ESNA  Meeting  2012  and  the  Recent  Advances  in  Plant  Biotechnology  Workshop.  Stara  Lesna,  Slovak  Republic.  2012.  —  P.  17.
4. Експериментальна  ґрунтова  мікробіологія  /  В.В.  Волкогон,  О.В.  Надкернична,  Л.М.  Токмакова  та  ін.;  за  ред.  В.В.  Вокогона.  К.:  Аграрна  наука,  2010.  —  464  с. 
5. Методи  біологічних  і  агрохімічних  досліджень  рослин  і  ґрунтів  /З.М.  Грицаєнко,  А.О.  Грицаєнко,  В.П.  Карпенко.  К.:  ЗАТ  „НІЧЛВА”,  2003.  —  320  с.
6. Методологія  і  практика  використання  мікробних  препаратів  у  технологіях  вирощування  сільськогосподарських  культур  /  В.В.  Волкогон,  А.С.  Заришняк,  І.В.  Гриник  та  ін.;  за  ред.  В.В.  Волкогона.  К.:  Аграрна  наука,  2011.  —  156  с. 
7. Шерстобоєва  О.В.,  Чайковська  В.В.,  Чабанюк  Я.В.  Комплексні  мікробні  препарати  для  інтегрованих  систем  землеробства  //  Мікробіологія  і  біотехнологія.  —  2007.  —  №  1.  —  С.  75—81.