Научная статья на тему 'Растительномикробные сообщества (РМС) в аспекте ресурсосбережения и экоустойчивости гороха'

Растительномикробные сообщества (РМС) в аспекте ресурсосбережения и экоустойчивости гороха Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
112
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГОРОХ ПОСЕВНОЙ / РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ / ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ / РАСТИТЕЛЬНОМИКРОБНЫЕ СООБЩЕСТВА / GARDEN PEA / RESOURCE SAVING / ECOLOGICAL SUSTAINABILITY / PLANTS AND MICROBE ASSOCIATIONS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Парахин Николай Васильевич, Кузмичёва Юлия Валерьевна

Изучено влияние микробиологических препаратов и минеральных удобрений на формирование эффективных растительномикробных сообществ в агроценозах гороха сорта Спартак. Выявлена наибольшая отзывчивость сорта на биологические факторы интенсификации. Показано, что эффективное использование полезных свойств микроорганизмов при возделывании гороха с учётом сортоспецифичности является важнейшим фактором адаптации культуры к засушливым условиям и реализации её биологического потенциала при снижении ресурсозатрат.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Парахин Николай Васильевич, Кузмичёва Юлия Валерьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PLANTS – MICROBE ASSOCIATIONS (PMA) FROM THE VIEWPOINT OF RESOURCE SAVING AND ECORESISTANCE OF PEA

The effect of microbiological preparations and mineral fertilizers on the formation of effective plants microbe associations in the agrocenoses of Spartak pea has been studied. The highest response of the above pea variety to biological factors of intensification has been revealed. In is shown that efficient utilization of useful qualities of microorganisms in pea planting, taking into account its variety specifications, is an important factor of the above crop adaptation to droughty conditions and realization of its biological potentials alongside with reducing resource costs.

Текст научной работы на тему «Растительномикробные сообщества (РМС) в аспекте ресурсосбережения и экоустойчивости гороха»

Растительно-микробные сообщества (РМС) в аспекте ресурсосбережения и экоустойчивости гороха*

Н.В. Парахин, д.с.-х.н., академик РАСХН,

Ю.В. Кузмичёва, к.с.-х.н, Орловский ГАУ

На единицу ВВП в Российской Федерации тратится больше ресурсов и энергии, чем в развитых странах. Решение данной проблемы особенно актуально для АПК, который является одной из главных сфер производства и одной из самых энергоёмких отраслей народного хозяйства. Не случайно при обеспечении продовольственной безопасности России приоритетная роль отводится ресурсосбережению [1, 2].

С учётом экспоненциального роста затрат исчерпаемых ресурсов на каждую дополнительную единицу сельскохозяйственной продукции стало очевидным, что её конкурентоспособность на мировом рынке зависит от перехода к ресурсоэнергоэкономным и экологически безопасным технологиям, основанным на увеличении биологической компоненты наращивания производства [3].

В связи с этим бесспорную значимость приобретают зернобобовые культуры, которые благодаря присущей им средообразующей функции играют особую роль в мировом земледелии и растениеводстве [4]. При этом горох посевной, имеющий большое продовольственное и кормовое значение, был и остаётся одной из основных высокобелковых культур в России, занимая более 66% посевных площадей в клине зернобобовых [5, 6].

К сожалению, биологический потенциал гороха реализуется далеко не в полной мере и наряду с сортовыми особенностями существенно зависит от абиотических факторов, особенно в условиях меняющегося климата. С этих позиций необходимо внедрение перспективных сортов и адаптивных технологий гороха, с тем чтобы нивелировать природные риски при минимальных экономических затратах.

В решении данной задачи особое значение имеют мутуалистические взаимодействия растений гороха с полезной почвенной микрофлорой, которая является важнейшим фактором адаптации культуры к неблагоприятным условиям среды, получения экологически безопасной высокобелковой и рентабельной продукции растениеводства [7, 8].

Особую актуальность приобретает разработка элементов сортовой ресурсосберегающей агро-

технологии для гороха, предусматривающих использование в сельскохозяйственной практике растительно-микробных симбиозов (азотфикси-рующего, ростстимулирующего и арбускулярной микоризы), способствующих сокращению применения минеральных удобрений и повышению экологической устойчивости культуры.

Методика. Исследования проводили в 2007— 2010 гг. Объектом исследований служил первый районированный в России сорт гороха посевного с гетерофильным типом листьев Спартак, отнесённый к морфотипу «хамелеон». Опытный материал был выращен в полевом селекционном севообороте на делянках площадью 10 м2, повторность четырёхкратная. Размещение делянок — рендомизированное.

Почва опытного участка тёмно-серая лесная среднесуглинистая, подстилаемая лёссовидным суглинком, средней окультуренности (среднее содержание гумуса 5,1%; подвижного фосфора — 23,3, обменного калия — 9,7 мг/100 г почвы; рНсол — 5,3; гидролитическая кислотность — 4,4 мг экв/100 г почвы). Предшественник — ячмень. Микрорельеф участка выровненный.

В опытах изучали влияние применения микробиологических препаратов и минеральных удобрений на формирование эффективных РМС в агроценозах изучаемого морфотипа.

Микробные препараты разработаны во ВНИИ СХМ (г. Санкт-Петербург) и представляют собой: чистую культуру ассоциативных бактерий (PGPR) — БисолбиСан (БиС); препарат на основе гриба арбускулярной эндомикоризы (Glomus intraradices, шт. 7) — АМГ и селективный штамм клубеньковых бактерий (Rhizobium leguminosarum, шт. 263б).

Штаммом Rhizobium leguminosarum инокули-ровали семена из расчёта 200 г на гектарную норму семян. БиС опрыскивали всходы растений (10-процентный раствор). Препарат АМГ вносили в почву перед посевом из расчёта 5 ц/га. Варианты с применением минеральных удобрений включали внесение в почву: N30 в виде аммиачной селитры; К40 в виде сульфата калия — из расчёта на планируемую урожайность 4 т/га.

Вегетационный период 2008 г. в целом характеризовался пониженным количеством осадков и достаточно высокими температурами воздуха, за исключением второй декады июля, когда количество выпавших осадков превы-

* Работа выполнена совместно с ВНИИ ЗБК при поддержке РФФИ (грант офи_ц № 08-04-13565)

1. Эффективность формирования РМС в агроценозах гороха посевного Спартак

(средняя за 2008—2010 гг.)

Показатель Контроль БиС АМГ Штамм 263б N30 К40

Азотфиксация, кг/га 30,19 44,67 32,13 49,11 34,59 30,18

Урожайность, т/га 3,20 4,40 4,14 4,56 3,82 3,22

Доля азота воздуха в урожае, % 17,4 18,4 14,4 19,7 16,1 17,6

Сбор белка, т/га 0,76 1,06 0,98 1,09 0,94 0,75

Снижение материальных затрат, связанных с внесением минеральных азотных удобрений, руб/га — 1645,2 1288,7 1864,5 — —

2. Относительные прибавки урожайности гороха Спартак в разные годы исследований, %

Вариант 2009 г. 2010 г.

1. Контроль - -

2. БиС 41,1 109,6

3. АМГ 39,0 54,3

4. Штамм 263б 41,3 68,1

5. N30 40,4 11,7

6. К40 14,4 0,0

шало среднемноголетнее значение в 3 раза. Условия, сложившиеся в 2009 г., в целом были благоприятны для роста, развития растений и формирования продуктивности. Для 2010 г. была характерна засуха, охватившая практически весь период формирования генеративных органов, что отрицательно сказалось на урожайности. Таким образом, за три года удалось в широком диапазоне метеоусловий оценить эффективность создания РМС в агроценозах гороха Спартак.

Исследования проводили как по общепринятым методикам, так и с использованием современных инструментальных методов анализа.

Результаты. Результаты исследований показали, что сорт гороха Спартак в климатических условиях ЦЧР РФ при естественном плодородии может формировать до 3,19 т/га зерна, а при использовании различных агротехнических приёмов его семенная продуктивность существенно повышается (табл. 1).

Практически все используемые в опытах элементы агротехники были высокоэффективны в хозяйственном плане. Исключение составил вариант с внесением калийных удобрений, когда урожайность оставалась на уровне контроля.

Максимальной прибавки урожайности (на уровне 42,5 и 37,5% соответственно) удалось добиться в результате применения микро-организмов-интродуцентов (штамм 263б и БиС), тогда как внесение техногенного азота было менее эффективным, что говорит о наибольшей отзывчивости Спартака на биологические факторы интенсификации.

Очевидно, улучшение метаболически значимых функций растений данного морфотипа при интеграции с полезными ризосферными микроорганизмами увеличило реализацию по-

тенциала его семенной продуктивности. К тому же азотфиксирующая способность агроценозов сорта в данных условиях возросла в 1,5 раза по сравнению с контролем, что обеспечило сбор более одной тонны высококачественного белка с единицы площади при долевом участии биологического азота в формировании урожая на уровне 18—19%.

Более того, экономия материальных средств, связанных с использованием технического азота, при активизации азотфиксирующей деятельности растений в данных вариантах составила 1645,2-1864,5 руб/га.

Важно отметить, что при формировании эффективного симбиоза с полезной почвенной микрофлорой растения гороха отличались большей экологической приспособленностью. Так, например, в засушливом 2010 г. по сравнению с благоприятным по гидротермическому режиму 2009 г. урожайность гороха снизилась в 2 раза. При этом колонизация корней растений ассоциативными (БиС) и фосфатмобилизующими (АМГ) микроорганизмами способствовала повышению продуктивности агроценозов на 109,6 и 54,3%, соответственно (табл. 2).

Вероятными причинами индукции у гороха стрессовой устойчивости могло быть обеспечение дополнительными ресурсами питания и энергии, продуцирование антагонистов стрессового фитогормона АБК, а также улучшение водоснабжения при симбиотических взаимодействиях с микроорганизмами [9, 10].

Клубеньковые бактерии также играли немаловажную роль в адаптации гороха к условиям выращивания. Биологическая азотфиксация и улучшение минерального питания инокулиро-ванных растений могли снижать возникающий дефицит и ограниченный транспорт питательных элементов. Следовательно, полезные ризо-сферные микроорганизмы, вступая в симбиоз с растением, ослабляют воздействие стрессоров и могут быть особенно важны для растений именно в неблагоприятных условиях.

Таким образом, эффективное использование полифункциональных свойств ризосферной микрофлоры при возделывании гороха с учётом сортовой специфичности является важнейшим фактором адаптации культуры к засушливым

условиям, способствуя наибольшей реализации биологического потенциала вида и сорта и получению экологически безопасного растительного белка при сокращении применения минеральных удобрений.

Литература

1. Ларин Е. Энергетические обследования // Инновации+ Паблисити (1Р). 2010. № 2. С. 16-21.

2. Медведев Д.А. Национальные проекты: максимальная адаптация к модернизации // Советник президента. 2010. № 83. С. 2.

3. Жученко А.А. Биологизация и экологизация интенсифи-кационных процессов в сельском хозяйстве // Вестник ОрелГАУ. 2009. № 3(18). С. 8-12.

4. Зотиков В.И., Наумкина Т.С. Пути повышения ресурсосбережения и экологической безопасности в интенсивном растениеводстве // Вестник ОрелГАУ. № 3. 2007. С. 11—14.

5. Вишнякова М.А. Эколого-географическое разнообразие генофонда зернобобовых ВИР и его значение для селекции //

Экологическая генетика культурных растений: матер, шк. молод, учен. [ВНИИ риса]. Краснодар, 2005. С. 117—133.

6. Наумкина Т.С., Молошонок А.А.Селекция гороха на повышение эффективности симбиоза // Повышение устойчивости производства сельскохозяйственных культур в современных условиях : сб. науч. материалов. Орел: ПФ «Картуш», 2008. С, 260-267.

7. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Симбиозы растений и микроорганизмов: молекулярная генетика агросистем будущего. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2009. 210 с.

8. Парахин Н.В. Основные приоритеты устойчивого развития растениеводства // Вестник ОрелГАУ. 2006. № 2—3. С, 7-11.

9. Белимов А.А. Взаимодействие ассоциативных бактерий и растений в зависимости от биотических и абиотических факторов: автореф. дисс....докт. биол. наук. Санкт-Петербург, 2008. 46 с.

10. Юрков А.П., Якоби Л.М., Степанова Г.В. и др. Эффективность инокуляции грибом Glomus intraradices и внутрипо-пуляционная изменчивость растений люцерны хмелевидной по показателям продуктивности и микоризообразования // Сельскохозяйственная биология. 2007. № 5. С. 67—74.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.