CC BY
41
ТЕМА НОМЕРА
ПРЕПАРАТ
ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА
ЛЕСНОГО ПОСАДОЧНОГО^ МАТЕРИАЛА
И ДЕКОРАТИВНЫХ РАСТЕНИЙ
Тл
Зинаида Алещенкова,
главный научный сотрудник лаборатории взаимоотношений микроорганизмов почвы и высших растений Института микробиологии НАН Беларуси, доктор биологических наук
Галина Сафронова,
ведущий научный сотрудник лаборатории взаимоотношений микроорганизмов почвы и высших растений Института микробиологии НАН Беларуси, кандидат биологических наук
Вероника Тимофеева,
ведущий научный сотрудник лаборатории защиты растений Центрального ботанического сада НАН Беларуси, кандидат сельскохозяйственных наук
Людмила Головченко,
заведующая лабораторией защиты растений Центрального ботанического сада НАН Беларуси, кандидат биологических наук
Аннотация. В результате проведенных исследований установлено существенное влияние микробного препарата «Бактопин» на рост и развитие хвойных растений, декоративных деревьев и кустарников, однолетних цветочных растений. Ключевые слова: микробный препарат, удобрение,лесной посадочный материал, декоративные культуры, цветочное растение.
В нашей стране и за рубежом разработаны биопрепараты на основе микроорганизмов, обладающих комплексом хозяйственно ценных свойств, при этом среди них мало рекомендованных для лесного хозяйства [1-3].
Известно, что в адаптации растений к внешним воздействиям существенное значение имеют ростостимулирующие ризобак-терии [4], обитающие в ризосфере (зона почвы, непосредственно соприкасающаяся с корнями), которая служит их основной экологической нишей с наиболее благоприятными условиями, и на поверхности корней. В ризосферу активно поступают смеси легкодоступных органических
соединений, что обусловливает ее высокую микробиологическую активность. В свою очередь рост и размножение микроорганизмов в ризосфере приводит к накоплению продуктов их жизнедеятельности, биологически активных по отношению к растению. Важную роль для последних в неблагоприятных условиях окружающей среды играют арбускулярные микоризные грибы (АМГ), развивающиеся в корнях растений и выступающие посредниками между ними и почвой, обеспечивая хозяев фосфором из минеральных и органических соединений.
Актуальной задачей современной биотехнологии лесо-восстановления является поиск высокоэффективных штаммов
26 наука и инновации №3 (193) | Март 2019 | http://innosfera.by
азотфиксирующих и фосфатмо-билизирующих микроорганизмов, а также получение на их основе биопрепаратов, увеличивающих обеспеченность азотом и фосфором растений и их устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам. Положительный результат может быть достигнут путем введения в технологию возделывания древесных культур биологических препаратов комплексного действия.
Их создание и применение -важная составляющая технологии получения качественного лесного посадочного материала с открытой корневой системой. Многие ризобактерии также способны подавлять или ограничивать развитие фитопатогенных грибов и бактерий, вызывающих заболевания растений, что и делает их перспективными объектами биотехнологических исследований.
В рамках ГНТП «Промышленные биотехнологии» сотрудники лаборатории взаимоотношений микроорганизмов почвы
и высших растений Института микробиологии и лаборатории генетики и биотехнологии Института леса НАН Беларуси для стимуляции роста лесного посадочного материала с открытой корневой системой создали микробный препарат «Бактопин» (ТУ BY100289066108-2013). Его основу составляют эффективные штаммы ризобактерий Rahnella aquatilis БИМ В-704Д (азотфик-сатор), Pseudomonas putida БИМ В-702Д (фосфатмобилизатор), обладающие хозяйственно ценными свойствами, и штамм ар-бускулярных микоризных грибов рода Glomus. Нитрогеназная активность штамма R. aquatilis БИМ В-704Д в чистой культуре составляла 438,0 нМ С2Н4/фл./ сут, азотфиксация в ассоциации с сеянцами сосны - 443,5 нМ С2Н4/раст./сут, фосфатмобили-зующая активность - диаметр зон растворения фосфатов кальция 10,1 мм; синтез индолил-3-уксус-ной кислоты (ИУК) - 157,0 мкг/мл культуральной жидкости, штамм
ингибировал развитие фитопа-тогенов - Fusarium sporotrichiella, Fusarium oxysporum, Fusarium moniliforte, Alternaria alternata, Alternaria sp., Pseudomonas syringae, Pseudomonas cerasi, Erwinia carotovora. Штамм P. putida БИМ В-702Д отличает высокая фосфат-мобилизующая активность - диаметр зон растворения фосфатов кальция 15,4 мм; синтез ИУК составляет 136,0 мкг/мл культуральной жидкости. АМГ рода Glomus, выделенные из корней однолетних сеянцев сосны, обеспечивают ассимиляцию фосфорсодержащих веществ из почвы, а также способствуют выживанию растений в неблагоприятных условиях окружающей среды.
Испытание эффективности влияния микробного препарата «Бактопин» на грунтовую всхожесть семян сосны и ели обыкновенной, рост и развитие сеянцев проводили в посевных отделениях стационарных лесных питомников Кореневской и Двинской экспериментальных лесных баз
Института леса НАН Беларуси. Семена обрабатывали препаратом перед посадкой (200 мл жидкого или 200 г торфяного на 5 кг семян), а также сеянцы сосны и ели - после появления массовых всходов (2%-ной рабочей жидкостью).
Изучение эффективности применения «Бактопина» при выращивании однолетних цветочных растений, декоративных деревьев, кустарников и хвойных пород проведено на территории Центрального ботанического сада согласно «Методическим указаниям...» [5]. Опыты заложены на фоне рекомендованной для данной зоны агротехники
возделывания культур. В качестве эталона выступило комплексное водорастворимое минеральное удобрение «Лифдрип Универсал». «Бактопин» использовали для полива растений в концентрации 2%, нормы расхода рабочего раствора препарата составили для цветочных - 200 мл/м2 (двукратно), для хвойных - 300 мл/растение (двукратно), древесно-кустарниковых -100 мл/растение (двукратно). Эффективность применения изучали по морфологическим и биометрическим показателям растений.
Математическая обработка данных - общепринятая для биологических исследований [6],
анализ данных выполнен в программах STATISTICA 6.0 (StatSoft, Inc. 2001) и MS Excel [7].
При проведении модельных и полевых экспериментов совместно с лабораторией генетики и биотехнологии Института леса НАН Беларуси установлено, что исследуемый препарат стимулирует энергию прорастания и всхожесть семян сосны и ели, интенсифицирует процесс биологической фиксации азота и трансформации фосфора, стимулирует рост лесного посадочного материала с открытой корневой системой, повышает его выход и обеспечивает частичную замену минеральных удобрений.
Такая предпосевная обработка семян и вегетирующих растений положительно влияет на грунтовую всхожесть, высоту, количество и приживаемость сеянцев в конце вегетационного периода. Первый показатель возрастает на 55% по сравнению с контролем (без внесения удобрения) и в 4,6 раза - по сравнению с эталоном (внесение полной дозы минерального удобрения), ели - на 38 и 80% соответственно.
Высота сеянцев ели при обработке превышает контроль и эталон на 15%. При предпосевной обработке семян и по вегетации средняя высота стволиков сеянцев сосны превышает контроль на 22,5%, а фон (снижение дозы NPK-удобрения «Азофоска» на 30%) - на 11,4%. Среднее количество сеянцев сосны в 2 и 5,1 раза, ели - на 53 и 43% больше, чем в контроле и эталоне соответственно; приживаемость сосны в конце вегетационного периода превышает контроль на 11%, а ели - на 7%.
Совместно с сотрудниками лаборатории защиты растений
Рис. 1. Влияние микробного препарата«Бактопин» на развитие растений сосны обыкновенной
Рис. 2. Влияние микробного препарата«Бактопин» на развитие растений Salvia splendens cv. Scarlet Piccolo
БИОТЕХНОЛОГИИ
Высота растения Величина прироста, через 6 недель
до внесения, после 2-го мм внесения мм % к контролю
Центрального ботанического сада НАН Беларуси были проведены испытания эффективности применения «Бактопина» на хвойных, декоративных древесно-кустар-никовых и однолетних цветочных растениях. Установлено, что его двукратное внесение оказало значительное влияние на рост и развитие саженцев сосны обыкновенной (рис. 1).
В варианте внесения микробного препарата годичный прирост главного и боковых побегов был выше на 25,5 и 23,2% контрольных
Без внесения удобрений (контроль) 20,9±0,4 189,6±28,0 168,7 100,0
«Бактопин» 31,7±5,0 397,9±26,6 366,2 217,1
«Лифдрип Универсал» (эталон) 21,1±2,3 284,4±43,1 263,3 156,1
НСР05 13,4 80,7
Таблица. Влияние двукратного внесения микробного удобрения «Бактопин» на рост растений тагетеса
показателей соответственно. Позитивное влияние микробный препарат оказывает и на развитие корневой системы сосны: длина главного корня была на 53,6% больше, чем в контроле, и соответствовала показателям эталона.
Интродукция компонентов «Бактопина» в ризосферу сосны обыкновенной также стимулирует развитие азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов в прикорневой зоне, что приводит к повышению био-генности почвы, и как следствие, к стимуляции роста и развития хвойных растений. Отмечено, что в микробном сообществе преобладают микроорганизмы, участвующие в превращении органических форм азота, их численность увеличивается в 1,7 раза. Доля оли-гонитрофилов в варианте с обработкой микробным препаратом «Бактопин» возрастает в 2,2 раза по отношению к контролю.
Рис. 3. Влияние двукратного внесения микробного удобрения «Бактопин» на развитие растений тагетеса. А: слева - контроль, справа - «Бактопин»; Б: слева - «Бактопин», справа - контроль
Установлено, что двукратное внесение препарата оказывает положительное влияние на рост и развитие саженцев декоративного кустарника вейгелы. В этом варианте годичный прирост главного побега растения, количество и длина боковых побегов превышают показатели контроля (без внесения удобрений) на 89,9%, 75,0% и 148,7% соответственно. Двукратное внесение оказало положительное влияние на развитие корневой системы вейгелы: длина корней превысила контроль на 109,1%.
Таким образом, применение «Бактопина» эффективно при выращивании вейгелы и приводит к достоверному увеличению годичного прироста главного и боковых побегов, кустистости, длины и количества корней.
Двукратное внесение препарата позитивно влияет и на развитие сальвии (Salvia splendens cv. Scarlet Piccolo) (рис. 2). Ее высота увеличивается на 13,2% по сравнению с контролем и оказывает значительное влияние на формирование листвы растений Salvia: количество вновь образовавшихся листьев на 212,5% превосходит контрольные показатели и на 170,3% - показатели растений в варианте внесения эталонного удобрения.
«Бактопин» стимулирует и развитие корневой системы растений
Рис. 4. Влияние микробного препарата «Бактопин» на развитие растений Tagetes erecta cv. Discovery Orange
Salvia - она в 7,6 раза превосходит показатели в контроле. Заметно его позитивное влияние на продуктивность цветения Salvia. Количество сформировавшихся цветоносов и их высота в варианте внесения удобрения на 42,9 и 149,1% превышают контрольные показатели.
Исследование эффективности действия микробного препарата на рост и развитие тагетеса показало, что уже через 2 недели после второй обработки прирост растений увеличился на 56,5% по сравнению с применением эталонного удобрения «Лифдрип Универсал» и на 92,8% - с контрольными показателями. А через 6 недель после применения «Бактопина» прирост растений превышал эталон и контроль на 61 и 117,1% (таблица, рис. 3).
Продуктивность цветения тагетеса после внесения «Бактопина» была в 9 раз выше, чем в контроле, и в 1,3 раза - чем при внесении эталонного «Лифдрип Универсал».
Сравнение эффективности влияния двух-, трех- и четырехкратного внесения микробного препарата «Бактопин» на рост
растений тагетеса показало, что двух- и трехкратное способствует повышению продуктивности цветения в 9 раз, четырехкратное - в 12 раз по сравнению с контролем. Установлено, что при увеличении кратности внесения увеличивается сырая масса корневой системы: на 85,6% ■ 121,3% ■ 183,4% соответственно.
Оценка эффективности применения «Бактопина» для стимуляции роста и развития однолетних цветочных растений в условиях городских насаждений показала, что его двукратное внесение позитивно влияет на Tagetes erecta cv. Discovery Orange: прирост - на 45,7% выше показателей
контроля и на 25,7% - показателей эталона (рис. 4).
В фазе массового цветения количество сформировавшихся бутонов на 49,3% превосходит показатели растений в контроле; диаметр цветков во всех вариантах опыта был на одном уровне. Обработка растений данным препаратом положительно сказывается на развитии корневой системы растений Tagetes erecta cv. Discovery Orange. В варианте внесения удобрения длина и масса корней на 21,6 и 104,2% выше, чем в контроле, на 10,2 и 32,9% - чем в эталоне,соответственно.
В результате проведенных исследований установлено, что применение микробного препарата «Бактопин» существенно улучшает рост и развитие хвойных древесных растений, декоративных деревьев и кустарников, посадочного материала однолетних цветочных растений и развития однолетних цветочных растений в городских насаждениях.
«Бактопин» зарегистрирован Главной государственной инспекцией по семеноводству, карантину и защите растений и внесен в Государственный реестр средств защиты растений и удобрений, разрешенных к применению на территории Республики Беларусь.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Vessey J. K. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers / J. K.Vessey // Plant and Soil. 2003. Vol. 255. P. 571-586.
2. Кожемяков А. П. Биопрепараты для земледелия / А. П. Кожемяков, В. К. Чеботарь // Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве). - М., 2005.
3. Чеботарь В. К. Эффективность применения биопрепарата экстрасол /В.К. Чеботарь, А. А. Завалин, Е. Н. Кипрушкина. - М., 2007.
4. Моргун В. В. Ростстимулирующие ризобактерии и их практическое применение / В. В. Моргун, С. Я. Коць, Е. В. Кириченко // Физиология и биохимия культ. растений. 2009. Т. 41, №3. С. 187-207.
5. Методические указания по проведению регистрационных испытаний макро-, микроудобрений и регуляторов роста растений в посевах сельскохозяйственных культур в Республике Беларусь / В. В. Лапа [и др.]; РУП «Институт почвоведения и агрохимии». - Минск, 2008.
6. Теория вероятностей и математическая статистика. Математические модели. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В. Д. Мятлев [и др.]. - М., 2009.
7. Боровиков В. П. S TAT I ST I CA: Искусство анализа данных на компьютере / В. П. Боровиков. - СПб., 2001.
http://innosfera.by/2019/03/growth_stimulation
