ABSTRACT
In field experiments (2011—2014) shows the influence of the introduction of microorganisms — biological agents of polyfunctional microbial preparations on microbial processes in the rhizosphere of southern Chernozem at different stages of ontogenesis legumes. Application of microbial preparations increased the yield seeds of legumes by 0,07—0,80 t/ha (6,1—57,1 %) and the content of crude protein in seeds by 0,5—1,3 %.
Ключевые слова: микробные препараты; бобовые культуры; почвенные микробиологические процессы; продуктивность.
Keywords: microbial preparations; legumes; soil microbiological processes; productivity.
Современный отечественный и мировой опыт по вопросам использования полезных микроорганизмов в биотехнологии подтверждает возможность создания высокопродуктивных растительно-микробных систем [1; 4; 7; 8]. 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; 2; 5]. В зависимости от изменения условий окружающей среды можно наблюдать различную динамику структуры микробиома почвы. 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. В период посева зернобобовых культур (до середины марта) средняя многолетняя температура воздуха повышается до 3,40 С, но потепление часто меняется низкими температурами, заморозками. Основным лимитирующим фактором в этой зоне является недостаток влаги. Осадков выпадает мало — 400—450 мм в год. В период посева бобовой культуры сои (конец апреля — начало мая) наблюдается быстрое испарение влаги и высушивание почвы, в связи с чем, необходимо использование орошения при её выращивании.
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, также как и при монообработке, готовили рабочий раствор препаратов с водой 1:10 и обрабатывали семена в день посева [7]. Схема опыта была следующей: 1) инокуляция Ризобофитом — контроль (нитрагинизация); 2) комплексная инокуляция Р+Ф+Б; 3) моноинокуляция ЦРК; 4) нитрагинизация + внесение с семенами АМГ.
Анализ симбиотических показателей у бобовых культур, учет численности ризосферной микрофлоры, определение коэффициентов минерализации (кмин.), олиготрофности (колг.) микробиологической трансформации органического вещества (кмтор) проводили по общепринятым методикам [3; 5].
Урожай семян убирали механизировано с пересчетом на 100 % чистоту и 14 % влажность семян [6]. Статистическую обработку полученных результатов проводили методом дисперсионного анализа с использованием компьютерных программ Statistica 6,0, Excel 2003.
Результаты и их обсуждение. В 2011—2014 годах вегетация бобовых культур проходила в экстремальных условиях. Особенно неблагоприятными можно отметить условия 2012—2014 годов с максимально высокими температурами воздуха (до +380 С), сопровождающиеся длительными суховеями в период вегетации растений.
За годы исследований анализ показателей симбиоза бобовых растений 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 биопрепаратов в ризосфере сои и гороха в фазе цветения наблюдали накопление минеральных веществ (кмин. 18,7—24,2 и 1,3—4,3), способствующее улучшению питания растений. К концу вегетации наблюдали уменьшение этого показателя (кмин. 0,4—0,8 и 0,5—1,3), что свидетельствовало о снижении интенсивности минерализации органического вещества и минеральных форм азота, чем в предыдущие фазы развития данных культур. 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 (кмин. 2,0—2,3), в ризосфере чины максимальной минерализация была в фазе созревания бобов (кмин. 3,6) при использовании Ризобофита, на сое — в период цветения в варианте с обработкой Р+Ф+Б (кмин. 24,2), минимальной — к концу вегетации чечевицы в варианте с нитрагинизацией (кмин. 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 почвы, 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 начале вегетации нута, в конце вегетации сои (кроме варианта с Р+Ф+Б), чины (кроме варианта с ЦРК), чечевицы, гороха, но интенсивность этого процесса была различной по вариантам бактеризации.
Интегрированным показателем эффективности бактеризации является урожайность семян. Установлено, что предпосевная обработка семян полифункциональными микробными 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 %) и 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 гороха и чечевицы на 0,5—1,3 % в сравнении с нитрагинизацией.
Список литературы:
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.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
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.
Муха В.Д. О показателях отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов // Сб. тр. Харьков. с.-х. ин-та. — 1980. — Т. 273. — С. 13—16.
Grego Stefano Toward a sustainable agriculture // ESNA Meeting 2012 and the Recent Advances in Plant Biotechnology Workshop. Stara Lesna, Slovak Republic. 2012. — P. 17.
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.
Методи біологічних і агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів /З.М. Грицаєнко, А.О. Грицаєнко, В.П. Карпенко. К.: ЗАТ „НІЧЛВА”, 2003. — 320 с.
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.
Шерстобоєва О.В., Чайковська В.В., Чабанюк Я.В. Комплексні мікробні препарати для інтегрованих систем землеробства // Мікробіологія і біотехнологія. — 2007. — № 1. — С. 75—81.