ВЛИЯНИЕ  БАКТЕРИЗАЦИИ  СЕМЯН  НА  МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ  ПРОЦЕССЫ  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»,  РФ,  Республика  Крым,  г.  Симферополь

E-mail:  sv-alex.68@mail.ru

Дидович  Александр  Николаевич

ГБУ  РК  «Научно-исследовательский  институт  сельского  хозяйства  Крыма»,  РФ,  Республика  Крым,  г.  Симферополь

E-mail: 

THE  INFLUENCE  OF  SEEDS  BACTERIZATION  ON  MICROBIOLOGICAL  PROCESSES  AND  LEGUMES  PRODUCTIVITY  IN  CRIMEAN  AGROCENOSЕS

Didovich  Svetlana

senior  scientist,  Ph.  Doctor  of  Agricultural  Sciences,  State  Budget  Institution  of  Republic  of  Crimea  “Research  Institute  of  Agricultural  of  Crimea”,  Russia,  Republic  of  Crimea,  Simferopol

Didovich  Aleksandr

state  Budget  Institution  of  Republic  of  Crimea  “Research  Institute  of  Agricultural  of  Crimea”,  Russia,  Republic  of  Crimea,  Simferopol

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

АННОТАЦИЯ

В  полевых  опытах  (2011—2014  гг.)  показана  возможность  влияния  интродукции  микроорганизмов  —  биоагентов  полифункциональных  микробных  препаратов  на  микробиологические  процессы  в  ризосфере  чернозема  южного  на  разных  этапах  онтогенеза  бобовых  культур.  Применение  микробных  препаратов  повышало  урожайность  семян  бобовых  на  0,07—0,80  т/га  (6,1—57,1  %)  и  содержание  сырого  протеина  в  семенах  на  0,5—1,3  %. 

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  (к_мин.),  олиготрофности  (к_олг.)  микробиологической  трансформации  органического  вещества  (к_мтор)  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  (к_мин.  18,7—24,2  и  1,3—4,3),  способствующее  улучшению  питания  растений.  К  концу  вегетации  наблюдали  уменьшение  этого  показателя  (к_мин.  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  (к_мин.  2,0—2,3),  в  ризосфере  чины  максимальной  минерализация  была  в  фазе  созревания  бобов  (к_мин.  3,6)  при  использовании  Ризобофита,  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  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:

1. 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.
2. 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.
3. Муха  В.Д.  О  показателях  отражающих  интенсивность  и  направленность  почвенных  процессов  //  Сб.  тр.  Харьков.  с.-х.  ин-та.  —  1980.  —  Т.  273.  —  С.  13—16.
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. 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. 
6. Методи  біологічних  і  агрохімічних  досліджень  рослин  і  ґрунтів  /З.М.  Грицаєнко,  А.О.  Грицаєнко,  В.П.  Карпенко.  К.:  ЗАТ  „НІЧЛВА”,  2003.  —  320  с.
7. 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. 
8. Шерстобоєва  О.В.,  Чайковська  В.В.,  Чабанюк  Я.В.  Комплексні  мікробні  препарати  для  інтегрованих  систем  землеробства  //  Мікробіологія  і  біотехнологія.  —  2007.  —  №  1.  —  С.  75—81.