CC BY
144
БАКТЕРИЗОВАННЫЕ УДОБРЕНИЯ ДЛЯ
ЦВЕТОЧНО-ДЕКОРАТИВНЫХ РАСТЕНИЙ
Аннотация. Разработана технология получения и применения отечественных бактеризованных гранулированных удобрений, которые сочетают в себе достоинства отдельно взятых органических и минеральных составляющих, усиливают и продлевают действие каждого из компонентов. Ключевые слова: бактеризованные удобрения, трепел, бактерии Bacillus, рост, развитие, декоративные растения.
Жанна Калацкая,
заместитель директора по научной и инновационной работе Института экспериментальной ботаники НАН Беларуси, кандидат биологических наук
Николай Ламан,
заведующий лабораторией Института экспериментальной ботаники НАН Беларуси, академик
Анна Шутова,
ведущий научный сотрудник Центрального ботанического сада НАН Беларуси, кандидат биологических наук, доцент
Светлана Шиш,
научный сотрудник
Центрального ботанического сада НАН Беларуси
Эмилия Коломиец,
генеральный директор ГНПО «Химический синтез и биотехнологии», директор и завотделом биотехнологии средств биологического контроля Института микробиологии НАН Беларуси, член-корреспондент
Марина Мандрик-Литвинкович,
заведующая лабораторией молекулярной диагностики и биологического контроля фитопатогенных микроорганизмов отдела биотехнологии средств биологического контроля Института микробиологии НАН Беларуси, кандидат биологических наук
В современном мире особое значение приобретает экологизация агропроизводства на фоне глобальных нарушений круговорота основных биогенных элементов в искусственных агроце-нозах, значение которой состоит в том числе в реализации потенциальной продуктивности растений за счет проявления у них новых адаптивных свойств [1]. Сформулированы приоритетные практические задачи по сокращению объемов применения азотных и фосфорных удобрений при выращивании растений, защите их от стресса, в том числе и создаваемого загрязнением почв, замене пестицидов на микробиологические препараты [2]. Существует принципиальное отличие воздействия на растения и, соответственно, на формирование их продуктивности именно микробиологических удобрений. Полезные
микроорганизмы с момента вступления в контакт с развивающимися органами растения сопровождают его на протяжении всего последующего цикла роста, образуя различные типы взаимодействия - симбиотические, сим-биотрофные, биоконтрольные, трофические, сигнальные и др. Кроме того, часть полезных бактерий из микробиологических препаратов, что доказано на примере бактерий рода Bacillus, закрепляются и зимуют в ризосфере многолетнего растения, создавая положительный эффект последействия, проявляющийся в санации почвы и пожнивных остатков в отношении патогенных грибов и бактерий, а также в обогащении микробоценоза грунта полезной микрофлорой [3]. К производству таких препаратов предъявляются определенные требования, в том числе высокий титр активных клеток, транспортабельность, технологичность, экономичность
Вариант опыта Высота растения, см в середине в конце вегетации вегетации см Величина прироста % к контролю % к эталону в середине в конце в середине в конце вегетации вегетации вегетации вегетации
1. Контроль 19,7±4,3 29,7±3,5 10 100,0 100 - -
2. Эталон 22,7±4,5 33,6±1,0 10,9 115,2 113,1 100 100
3. Марка А 33,4±5,2 45,5±0,9 12,1 169,5 153,2 147,1 135,4
4. Марка Б 34,1±5,6 45,5±0,8 11,4 173,1 153,2 150,2 135,4
НСР05 2,44 2,63
Таблица 1. Влияние гранулированного бактеризованного удобрения на рост и развитие растений многоколосника фенхельного
производства. В Государственном реестре средств защиты растений и удобрений, разрешенных к применению на территории Республики Беларусь, подавляющее большинство микробиологических удобрений представлено в недостаточно технологичных товарных формах (жидкость или сыпучая масса), что ограничивает масштабы их использования.
Значительное число научных отечественных и зарубежных публикаций и патентов свидетельствует о большом интересе и практической значимости исследований, направленных на совершенствование товарных форм биопрепаратов для повышения приживаемости интродуцентов в биоценозах, устойчивости их к физико-химическим воздействиям окружающей среды, стабильности конечного продукта. С этой целью обычно применяют различные методы иммобилизации микроорганизмов-антагонистов, предусматривающие адсорбцию клеток в гелях или на твердых носителях. Перспективным в таком случае может стать природный минерал - трепел [4] из месторождения «Стальное» Хотимского района Могилев-ской области, который относится к известковому типу с достаточно равномерным распределением
Рис. 1. Влияние гранулированного бактеризованного удобрения на развитие растений многоколосника фенхельного (А - контроль, Б - эталон, В - Марка А, Г - Марка Б)
кремниевой (опал-кристобали-товой), глинистой и карбонатной составляющих и широким распространением цеолитов (до 25%), тонко рассеянных в матрик-се. В породе встречаются глауконит, обломки кварца, слюды алевритовой размерности и другие примеси. До 70% массы породы представлены пятью дисперсными фазами: опал-кристоба-лита, рентгеноаморфного опала, кальцита, глинистых минералов (монтмориллонит, гидрослюда) и цеолитов (клиноптилолит).
Трепел содержит макро- и микроэлементы, а также обладает сорбционными и ионообменными свойствами [5].
Внесение трепела в торфосмесь, содержащую биопрепарат на основе спорообразующих бактерий рода Bacillus, в значительной степени ускоряет ростовые процессы салата листового (Lactuca sativa var. crispa L.) гибрида «афицион». Формирующиеся растения по массе надземной части на 44,8% превосходят растения на бактеризованной торфосмеси без трепела [6].
Сотрудники Института экспериментальной ботаники совместно с работниками Института микробиологии и Центрального ботанического сада НАН Беларуси при поддержке ОДО «Трепел-М» в ходе реализации Государственной программы «Наукоемкие технологии и техника» на 2016-2020 гг. разработали технологию получения и применения отечественных бактеризованных гранулированных удобрений (ТУ 100029064.008-2018, свидетельство о госрегистрации №3786 от 22.12.2018 г.)
Эти удобрения удобно транспортировать и хранить, равномерно вносить на больших площадях при помощи стандартной техники. Гранула - специфическая экологическая ниша для бактерии интродуцента штамма Bacillus amyloliquefaciens, где ее сохранению способствует торф высокой степени разложения. С другой стороны, она является стабильным источником полезной микрофлоры в постоянно меняющихся в ризосфере условиях. Основная минеральная составляющая гранул трепела - тонкопористая опаловая осадочная порода, относящаяся к карбонатным породам, в нем взаимно и равномерно
распределены практически на на-норазмерном уровне несколько минералов (аморфный кремнезем, глина, слюда, цеолит, карбонат кальция).
Разработанные удобрения сочетают в себе достоинства отдельно взятых органических и минеральных составляющих, усиливают и продлевают действие каждого из компонентов. Вследствие уникальных ионообменных и адсорбционных свойств трепела, наличия легко усваиваемого растениями кремния бактеризованные удобрения повышают эффективность использования макро- и микроэлементов из минеральных солей, физиологически активных веществ, вырабатываемыех микроорганизмами, стимулируют физиологические процессы, укрепляют иммунную систему растения, ускоряют его рост и развитие. Благодаря повышенному содержанию кальция трепел способствует нормализации кислотности почв, активизирует деятельность полезных микроорганизмов, обеспечивает формирование хорошо развитой корневой системы, также улучшает водный и воздушный режимы почвы, совершенствует структуру верхнего плодородного горизонта, проявляет себя как мелиорант.
При исследовании эффективности удобрений установлено, что марка А при двукратном применении (первое внесение в почвосмесь при посеве семян, норма расхода 5,4 г/кг или 5,4 кг/т и второе - при пересадке на постоянное место произрастания, норма расхода 10 г/кг или 10 кг/т) и марка Б (первое внесение, норма расхода - 4,4 г/кг или 4,4 кг/т и второе - норма расхода 8 г/кг или 8 кг/т) оказали эффективное действие при выращивании растений многоколосника
фенхельного (Agastache foeniculum «Golden Jubilee») и тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium «вишневая королева») в сравнении с контролем и эталоном - органоминеральным удобрением марки Д (Россия). Статистическую обработку данных осуществляли общепринятыми методами [7]. В работе приведены средние значения и их отклонения, указывающие на величину стандартной ошибки средней арифметической, проведен однофактор-ный дисперсионный анализ и рассчитана наименьшая существенная разность (НСР) при р = 0,05.
В варианте внесения удобрения гранулированного бактеризованного марки А прирост растений многоколосника фенхельного составил 12,1 см. В опытном варианте марки А растения на 69,5% превышали контрольные (19,7 см) и на 47,1% - показатель эталона в середине вегетации, на 53,2% были выше контрольных и на 35,4% -выше эталона в конце вегетации. Для удобрения гранулированного бактеризованного марки Б прирост составил 11,4 см. Растения на 73,1% превышали контрольные (19,7 см) и на 50,2% - эталон в середине вегетации, на 53,2% были выше контрольных и на 35,4% -выше эталона в конце вегетации (табл. 1, рис. 1).
Двукратное внесение удобрения марки А привело к улучшению декоративных качеств Agastache foeniculum (табл. 2). Через 2 месяца количество сформировавшихся бутонов и цветков на 215,7% превышало контрольные показатели (7,0 шт./раст.) и на 160,0% - эталонные для марки А, на 118,6 и 80,0% соответственно - для марки Б (табл. 2).
В варианте двукратного внесения удобрения марки А прирост количества листьев в розетке растений тысячелистника составил 131,4 шт., в сравнении с 21,2 шт. в контрольном опыте и 28,7 шт. в эталонном варианте. В опытном варианте число сформировавшихся листьев на 188,9% превышало контрольный показатель и на 53,8% - эталон в середине вегетации, на 421,2% - контрольный показатель и на 245,2% эталон в конце вегетации. При применении удобрения гранулированного бактеризованного марки Б у растений сформировалось в розетке на 74,8 шт. листьев больше, в контрольном варианте - 21,2 шт. листьев, а в эталонном - 28,7 шт. листьев. В опытном варианте с удобрением марки Б количество листьев в розетке на 261,1% превышало контрольные показатели и на 92,3% - эталон в середине вегетации, на 255,3% - контрольный
Вариант опыта шт. Количество бутонов, цветков/растение % к контролю % к эталону
1. Контроль 7,0 100,0 -
2. Эталон 8,5 121,4 100
3. Удобрение гранулированное бактеризованное марки А 22,1 315,7 260,0
4. Удобрение гранулированное бактеризованное марки Б 15,3 218,6 180,0
НСР05 0,36
Таблица 2. Влияние двукратного внесения удобрения гранулированного бактеризованного на продуктивность цветения многоколосника фенхельного
Кол-во листьев в розетке, шт. Величина прироста
Вариант опыта в середи- в конце % к контролю % к эталону
не вегета- вегета- шт. в середине в конце в середине в конце
ции ции вегетации вегетации вегетации вегетации
1. Контроль 9,0±1,8 30,2±8,3 21,2 100,0 100 - -
2. Эталон 16,9±3,6 45,6±9,4 28,7 187,8 151,0 100 100
3. Марка А 26,0±4,4 157,4±13,4 131,4 288,9 521,2 153,8 345,2
4. Марка Б 32,5±6,5 107,3±4,4 74,8 361,1 355,3 192,3 235,3
НСР05 2,26 8,27
Таблица 3. Влияние гранулированного бактеризованного удобрения на формирование листьев в розетке у растений тысячелистника обыкновенного
Рис. 2. Влияние гранулированного бактеризованного удобрения на развитие растений тысячелистника обыкновенного в фазу активного роста и развития растений. Слева направо - марка Б, марка А, эталон, контроль
показатель и на 135,3% - эталон в конце вегетации (табл. 3, рис. 2).
Двукратное внесение удобрения гранулированного бактеризованного марки А оказало влияние
на габитус растений тысячелистника обыкновенного. Было отмечено увеличение длины и ширины листьев, а также наземной массы растения (табл. 4).
Отмечено стимулирующее действие двукратного внесения гранулированного бактеризованного удобрения марок А и Б на длину и ширину листьев, а также - массу наземной части. В вариантах с применением первой группы получилась большая наземная масса, на 292,5% превышающая показатели в контроле (20 г) и на 163,4% выше уровня эталона. Вторая группа также оказывала стимулирующее действие на прирост биомассы наземной части тысячелистника, на 94% превышающий показатели в контроле (20 г) и на 30,2% - выше уровня эталона (табл. 4). В опыте выявлены существенные различия между вариантами по длине и ширине листовой пластинки тысячелистника. Отмечено увеличение ее длины для вариантов с маркой А на 93,8% по сравнению с контролем (12,8 см), с маркой Б -на 98,4%. Данный показатель был выше и относительно эталона -на 18,7% и 21,5% соответственно. Установлено, что в варианте двукратного внесения удобрения
Вариант опыта Длина листа, см Величина % к контролю прироста, % к эталону Ширина листа, см Величина прироста, % к контролю % к эталону Масса надземной части растения,г Величина прироста, % к контролю % к эталону
1. Контроль 12,8±2,1 100,0 - 2,3±0,5 100,0 - 20,0±2,4 100,0 -
2. Эталон 20,9±4,4 163,3 100 3,9±0,9 171,3 100 29,8±6,2 149,0 100
3. Марка А 24,8±4,7 193,8 118,7 4,7±0,9 204,3 120,5 78,5±7,6 392,5 263,4
4. Марка Б 25,4±0,7 198,4 121,5 4,3±0,9 186,9 110,2 38,8±4,5 194,0 130,2
НСР05 | 2,64 - -| 0,56 - -| 4,97 - -
Таблица 4. Влияние гранулированного бактеризованного удобрения на рост и развитие надземной части растений тысячелистника обыкновенного
Рис. 3. Влияние удобрения на развитие растений тысячелистника обыкновенного в конце вегетационного периода. Слева направо - марка Б; марка А, эталон, контроль
марки А ширина листовой пластинки тысячелистника была на 104,3% выше контрольной (2,3 см) и на 20,5% - выше эталона. Для марки Б прирост ширины листа был на 86,9% выше контрольных показателей (2,3 см); на 10,2% - выше показателей эталона (3,9 см). В опыте выявлены существенные различия между вариантами (табл. 4, рис. 3).
Таким образом, применение отечественных бактеризованных гранулированных удобрений на основе трепела - тонкопористой опаловой осадочной породы Хотимского месторождения
и бактерий-антагонистов Bacillus amyloliquefaciens - способствуют улучшению питательного режима почв, являются стабильным источником полезной микрофлоры в процессе роста растений,
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
укрепляют их иммунную систему, ускоряют рост и развитие. В планах разработчиков - провести испытания эффективности созданных удобрений на других сельскохозяйственных культурах.
1. Кожемяков А. П. Создание и анализ базы данных по эффективности микробных биопрепаратов комплексного действия / А. П. Кожемяков, С. Н. Белоброва, А. Г. Орлова // С.-х. биология. Сер. Биология растений. 2011. №3. С. 112-115.
2. Биопрепараты в сельском хозяйстве: методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве / И. А. Тихонович [и др.]; Всерос. науч.-исслед. ин-т с.-х. микробиологии. - М., 2005.
3. Чеботарь В. К. Эффективность применения биопрепарата экстрасол / В. К. Чеботарь, А. А. Завалин, Е. Н. Кипрушкина. - М., 2007.
4. КоломиецЭ.И. Новые подходы к созданию биологических средств защиты растений / Э.И. Коломиец// Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук, 2016.№2.С.62-68.
5. Москальчук Л. Н. Сорбционные свойства основных типов почв, природного сырья и промышленных отходов / Л. Н. Москальчук. - Минск, 2008.
6. Влияние трепела в составекорнеобитаемой среды на ростстимулирующеедействиеинтродуцированногобактериального препарата / Ж. Н.Калац-кая [и др.] // Biotechnology for agriculture and environmental protection: Proceedings - Odessa: I. I. Mechnikov / Odessa National University, 2016. P. 105-106.
7. Рокицкий П. Ф. Биологическая статистика: учеб. пособие. 3-е изд., испр. - Минск, 1973.
http://innosfera.by/2019/03/plants
Новые почвоулучшающие добавки для загрязненных радиоактивным цезием земель
Аннотация. Исследовано влияние почвоулучшающих добавок на основе биоугля и комплекса микроорганизмов (молочнокислые и пурпурные бактерии, дрожжевые грибы) на снижение перехода радиоактивного изотопа цезия в растения. Показано, что данные добавки снижают биодоступность ,37С$ и его переход в надземную массу растений, а также положительно влияют на их рост и развитие. Ключевые слова: цезий, биоуголь, пшеница, овощные культуры. Для цитирования: Чешик И, Никитин А. Новые почвоулучшающие добавки для загрязненных радиоактивным цезием земель //Наука и инновации. 2019. №3. С. 21-25. ЬПр$:/Ш. огд/10.29235/1818-9857-2019-3-21-25
Игорь Чешик,
директор Института радиобиологии НАН Беларуси, кандидат медицинских наук, доцент; [email protected]
Глобальное изменение климата, загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, радиоактивными веществами, ксенобиотиками, сокращение площадей и падение плодородия сельскохозяйственных угодий относят к числу наиболее
Александр Никитин,
заведующий лабораторией радиоэкологии Института радиобиологии НАН Беларуси, кандидат сельскохозяйственных наук; [email protected]
острых экологических проблем. Поиск средств и способов их решения является актуальной задачей. Но преодоление одной из этих проблем не должно сопровождаться обострением других, а в идеале - могло бы снизить напряженность комплексно.
