CC BY
134
УДК 633.31/37: 631.461
БИОЛОГИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ БОБОВЫХ КУЛЬТУР
Турина Е.Л., к.с.-х. н., зав. лабораторией растениеводства Дидович С.В., к.с.-х. н., зав. лабораторией биологического азота и фосфора Абдурашитов С.Ф., н.с., Кулинич Р.А., м.н.с.
Государственное бюджетное учреждение Республики Крым «Научно-исследовательский Институт сельского хозяйства Крыма»
Показана возможность интенсификации микробиологических процессов в ризосфере чернозема южного на разных стадиях онтогенеза бобовых культур за счет интродукции гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов. Применение полифункциональных микробных препаратов влияет на коэффициенты минерализации, олиготрофности и
микробиологической трансформации
органического вещества, но интенсивность этих процессов зависела от инокулятов. Применение микробных препаратов повышает
продуктивность семян бобовых на 0,2-0,6 т/га (29-78 %).
Ключевые слова: микробные препараты, бобовые растения, почвенные
микробиологические процессы, структура урожая, семенная продуктивность.
Possibility of an intensification of soil microbiological processes in the rhizosphere of the chernozem southern at different stages of ontogenesis of legumes at the expense of an introduction the heterotrophic and phototrophic microorganisms were proved. Application of polyfunctional microbial preparations affect on ratios of a mineralization, oliogotrophic and microbiological transformation of organic substance, but intensity of these processes was different depending on preparations. Besides, application of microbial preparations increases seed productivity of legumes by 0,2-0,6 t/ha (29-78%).
Keywords: microbial preparations, legumes, soil microbiological processes, structure of a yield, seeds productivity.
ВВЕДЕНИЕ
В мировой практике наблюдается тенденция снижения доз применяемых минеральных удобрений, возрастает роль их интегрированного использования по экономическим и экологическим соображениям. Без принятия срочных мер по сохранению и повышению плодородия почв оно уже в ближайшем будущем может быть необратимо утрачено на обширных земледельческих территориях [1]. Наиболее эффективное и экологически безопасное применение минеральных удобрений возможно только при удовлетворении потребности растений в широком спектре других
компонентов, обеспечивающих развитие растений без ущерба для плодородия почв. Одним из них является инокуляция («заражение») комплексом полезных почвенных микроорганизмов. Анализ современного отечественного и мирового опыта по вопросам применения полезных микроорганизмов в агробиотехнологии [2-4] подтверждает возможность создания производительных растительно-микробных ассоциативных и симбиотических систем и указывает на необходимость изучения условий для их эффективного функционирования в почве.
Цель исследований - выявить направленность микробиологических процессов в ризосфере почвы чернозема южного при
25,3-42,2 мг/100 г сухой почвы. В целом почвенный покров обладает довольно высоким естественным плодородием, благоприятными
внесении различных биопрепаратов и оценить продуктивность бобовых растений в зоне Центральной степи Крыма.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Полевые опыты были заложены на полях ГБУ «Институт сельского хозяйства Крыма», находящегося в селе Клепинино Красногвардейского района Республики Крым. Опыты закладывались в 4-кратной повторности систематическим методом. Площадь учетной делянки 25 м2. Исследования проводили согласно зональной технологии возделывания,
предшественник - озимый ячмень. Перед посевом семена бобовых культур обрабатывали микробиологическими препаратами на основе высокоэффективных азотфиксирующих штаммов микроорганизмов Ризобофит (Р) - контрольный вариант, и препаратами полифункционального действия: Фосфоентерином (Ф) - на основе микроорганизмов, мобилизующих
труднодоступные фосфаты, благодаря чему увеличивается коэффициент использования фосфорных удобрений и почвенных фосфатов; Биополицидом (Б) - на основе микроорганизмов, подавляющих рост фитопатогенных
микроорганизмов; Арбускулярно-микоризными грибами (АМГ), препаративная форма которых представлена в виде субстратно-кореневой смеси; используются для повышения семенной продуктивности за счет обеспечения растения влагой, фосфорными соединениями почвы и снижения поражения корней патогенными грибами; Цианоризобиальным консорциумом (ЦРК) - на основе азотфиксирующей почвенной водоросли N08100, ассоциированных с ней микроорганизмов, которые характеризуются разными доминирующими функциями (фосфатмобилизация, ростстимуляция) в ризосфере растений согласно рекомендациям применения [5]. Данные биопрепараты созданы коллективом отдела микробиологии ГБУ «Институт сельского хозяйства Крыма». Учет численности ризосферной микрофлоры, определение коэффициента минерализации и олиготрофности проводили по общепринятым методикам [6], коэффициент
микробиологической трансформации
водно-физическими и химическими свойствами.
Территория Института сельского хозяйства Крыма относится к так называемому Степному агроклиматическому району, климат здесь умеренно-жаркий, засушливый. Для района характерно сравнительно жаркое лето с температурой июля +23-24°С, которая в отдельные годы может повышаться до +35-39°С. По усредненным параметрам температурные условия в годы проведения исследований были близки к средним многолетним. Большая засушливость климата зоны определяется малым количеством осадков (среднемноголетнее значение 403 мм), большой сухостью воздуха, значительной величиной испарения. Весной сильные восточные ветры вызывают пыльные бури, летом часто дуют горячие суховеи.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
За два года исследований изменение численности эколого-трофических групп микроорганизмов показали, что на формирование и функционирование микробоценоза в ризосфере почвы зернобобовых растений влияла фаза развития растений, вид бобового растения и интродукция полифункциональных инокулятов.
Оценивая интенсивность минерализационных процессов в почве по коэффициенту минерализации можно констатировать, что в условиях применения полифункциональных препаратов в ризосфере гороха, чины и чечевицы в фазу цветения наблюдали накопление минеральных веществ в ризосфере, что способствовало лучшему питанию растений (табл. 1). Уменьшение данного показателя в конце вегетации свидетельствовало о низком уровне интенсивности минерализации органического вещества и минеральных форм азота.
Увеличение коэффициента (индекса) олиготрофности в ризосфере в фазу цветения бобовых растений указывало на повышение способности микроорганизмов ассимилировать из рассеянного состояния зольные элементы, уменьшение поступления растительных остатков, что свидетельствовало о существовании различий в концентрации и скорости потребления микроорганизмами мономерных
органического вещества определяли по Мухе
В.Д. [7].
Почвы представлены южными
слабогумусированными черноземами на желто -бурых лессовидных легких глинах. Гидролизируемого азота в пахотном слое около 11 мг/100 г сухой почвы, подвижного фосфора (P2O5 по Мачигину) - 3,4-3,6 мг/100 г, запасы валового и подвижного калия высокие -соответственно 1,14-1,46% и
Ризобофит + Фосфоэнтерин + Биополицид и АМ - грибов с Ризобофитом, в ризосфере гороха - при бактеризации Цианоризобиальным комплексом, в ризосфере чечевицы - по всем вариантам.
В 2014 году направленность микробиологических процессов имела аналогичные тенденции в ризосфере в процессе вегетации бобовых культур. Активизацию микробиологической трансформации
органического вещества ризосферы почвы наблюдали в конце вегетации бобовых культур и с большей интенсивностью в условиях применения полифункциональных препаратов.
Анализ показателей симбиоза за два года исследований показал, что на корнях чины, гороха и чечевицы сформировалось от 8 до 20 мелких азотфиксирующих клубеньков с биомассой в соответственно 0,28-0,37; 1,25-2,27 и 0,28-0,43 мг/растение, что свидетельствовало о симбиотрофном питании растений азотом воздуха.
Интегрированным показателем
эффективности применения бактеризации является урожайность, которая по всем культурам была выше в условиях применения полифункциональных препаратов по сравнению с нитрагинизацией. Урожайность семян чины увеличена на 0,20-0,30 т/га (28,6-42,9%), чечевицы - на 0,30-0,61 т/га (38,5-78,2%), гороха -в варианте с применением ЦРК - до 0,06 т/га (16,7%) по сравнению с нитрагинизацией (табл. 2).
веществ. В фазу зрелости бобов гороха, чины и чечевицы выявлено значительное уменьшение данного показателя, что свидетельствовало об обогащении ризосферы на элементы органического вещества.
Активизацию микробиологической
трансформации органического вещества ризосферы почвы наблюдали в конце вегетации бобовых культур, но интенсивность процесса была разной по вариантам бактеризации, большей в ризосфере чины в вариантах с применением вариантов
ВЫВОДЫ
Таким образом, показана возможность интенсификации микробиологических процессов в ризосфере почвы чернозема южного на разных этапах онтогенеза растений гороха, чины и чечевицы в условиях применения препаратов полифункционального действия, которая зависела от фазы развития и вида бобового растения, а также от интродукции гетеротрофных и автотрофных микроорганизмов. За счет применения бактеризации
полифункциональными препаратами увеличилась высота прикрепления нижнего боба бобовых растений на 26,7%, масса 1000 семян на 2,114,0%, урожайность семян чины и чечевицы на 0,2- 0,6 т/га (28,6-78,2%) при выращивании в условиях Центральной степи Крыма.
«Исследование в 2014 году выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Республики Крым в рамках научного проекта 14-4401621 «р_юг_а»
Таблица 1 - Направленность микробиологических процессов в ризосфере зернобобовых культур
(полевые опыты на черноземе южном, 2013 г.)
Вариант опыта Горох Чина Чечевица
КМИН. 1ОЛГ. КМТОВ. КМИН. 1ОЛГ. КМТОВ. КМИН. 1ОЛГ. КМТОВ.
фаза - ветвления
Р 1,7 3,0 96,6 3,1 7,5 44,1 2,3 3,7 78,2
Р+Ф+Б 1,0 5,4 92,5 1,1 0,5 134,6 1,6 16,3 58,6
ЦРК 3,7 5,7 37,8 1,1 16,9 70,9 4,3 14,8 32,3
Р+АМГ 2,0 6,3 51,3 0,9 5,0 78,4 4,3 10 23,7
фаза - цветения растений
Р 1,4 18,9 83,3 0,6 6,5 464,0 1,1 17,7 107,5
Р+Ф+Б 8,1 12,3 87,4 1,2 17,1 107,6 1,1 12,8 98,7
ЦРК 9,4 11,7 78,6 1,3 15,7 79,1 1,0 6,8 202,6
Р+АМГ 12,0 17,1 68,2 0,9 24,7 118,0 1,0 10,6 229,2
фаза - созревания бобов
Р 1,1 6,2 145,0 4,1 12,6 60,3 1,5 6,6 134,4
Р+Ф+Б 1,4 5,3 98,9 3,0 13,5 56,3 1,7 11,2 108,4
ЦРК 2,0 10,3 113,4 1,4 11,3 144,5 2,2 11,1 92,7
Р+АМГ 1,0 7,4 132,2 1,5 6,1 141,5 2,1 6,0 132,5
Примечания: КмиН. - коэффициент минерализации, 1ОЛГ. - индекс олиготрофности, КшОВ -
коэффициент трансформации органического вещества
Таблица 2 - Влияние полифункциональных биопрепаратов на урожайность и ее структуру, а также содержание сырого протеина в зерне бобовых культур (полевой опыт на черноземе южном 2013-2014 гг.)
Высота растени й, см Высота Площадь Количество Масса Содержани
Вариант опыта прикрепления нижнего боба, см листовой поверхности тыс. м2/га бобов на растение, шт. 1000 семян, г е сырого протеина, % Урожайност ь, т/га
горох сорта Девиз
Р 16 8,5 51 2,0 235 26,9 0,36
Р+Ф+Б 18 10,1 71 2,0 243 28,8 0,37
ЦРК 16 9,7 52 2,0 245 28,6 0,42
Р+АМГ 13 9,6 49 2,0 240 28,0 0,38
НСРе,5 (2013/2014 гг.) 0,97/1,26 0,85/1,4 0,88/1,2 8,90/6,2 1,34/1,24 1,17/0,61
чина сорта Сподиванка
Р 47 18 156 9 149 29,7 0,70
Р+Ф+Б 55 20 157 14 164 29,2 1,00
ЦРК 50 19 193 12 163 30,2 0,90
Р+АМГ 49 19 217 11 170 29,3 0,80
НСР 0,5 (2013/2014 гг.) 2,68/2,7 1,23/1,3 1,38/2,8 0,95/3,6 1,37/0,78 1,19/0,27
чечевица сорта Линза
Р 25 15 28 10 50 29,9 0,78
Р+Ф+Б 30 19 29 17 50 30,0 1,39
ЦРК 25 16 26 14 49 31,4 1,35
Р+АМГ 26 17 28 13 49 30,7 1,08
НСР0,5 (2013/2014 гг.) 1,14/1,0 0,92/0,9 1,65/1,8 0,79/1,4 0,67/0,77 0,86/0,27
ЛИТЕРАТУРА
1. Парахин Н.В. Роль биопрепаратов в повышении симбиоза и продуктивности фасоли / Н.В. Парахин, Т.С. Наумкина, А.А. Осин, ВС. Осина // Вестник Орел ГАУ. - 2008. №4. С. 2-4.
2. Методолопя i практика використання мшробних препара^в у технолопях вирощування
сшьськогосподарських культур / [Волкогон В.В., Заришняк А.С., Гриник 1.В., Бердников О.М.та íh.] - К.: Аграрна наука, 2011. - 156 с.
3. Шерстобоева О. В. Комплексш мшробт препарати для iнтегрованих систем землеробства / О.В. Шерстобоева, В.В. Чайковська, Я.В. Чабанюк // Мшробюлопя i бютехнолопя. - 2007. - №1. - С. 75-81.
4. Nelson L. M. 2004. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): Prospects for new inoculants. /L. M. Nelson - Online. Crop Management doi:10.1094/CM-2004-0301-05-RV.
5. Мельник С.I., Жилкш В.А., Гаврилюк М.М. и др. Рекомендацп з ефективного застосування мшробних препараив у технологiях вирощування сiльськогосподарських культур. К., 2007. 54 с.
6. Експериментальна грунтова мшробюлопя / В.В. Волкогон, О.В. Надкернична , Л.М. Токмакова та íh. // За ред.. В.В. Вокогона. - К.: Аграрна наука, 2010. - 464 с.
7. Муха В.Д. О показателях отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов / В.Д. Муха // Сб. тр. Харьков. с.-х. инта. Харьков, 1980. - Т. 273. - С. 13-16.
