CC BY
49Влияние биопрепаратов на элементный состав и хранение моркови The effect of biological products on the elemental composition and storage of carrots
Ь Л московский
■p ЭКОНОМИЧЕСКИЙ Ч^Я ЖУРНАЛ
УДК 332.3 DOI 10.24411/2413-046Х-2019-10191 Замана Светлана Павловна,
докторбиологических наук, профессор кафедры земледелия и растениеводства, Государственный университет по землеустройству, г. Москва
Федоровский Тарас Григорьевич, кандидат биологических наук, МООО «Научно-технический центр-Устойчивое развитие агроэкосистем», Московская область Соколов Сергей Александрович, МООО «Научно-технический центр-Устойчивое развитие агроэкосистем», Московская область
Уцин Николай Викторович, соискатель, Государственный университет по землеустройству, г. Москва
Zamana Svetlana Pavlovna, State university of land use planning, Moscow
Fedorovsky Taras Grigorjevich, Scientific and technical center - Sustainable development of agroecosystems, Moscow region
Sokolov Sergey Aleksandrovich, Scientific and technical center - Sustainable development of agroecosystems, Moscow region
Utsin Nikolay Viktorovich, State university of land use planning, Moscow
Аннотация. Приведены результаты определения химического элементного состава корнеплодов моркови среднеспелого сорта «Осенний король», выращенной с применением микробиологического препарата, содержащего антагонисты фитопатогенов - гриб Trichoderma harzianum и бактерию Bacillus subtilis, а также бактерию -иммуномодулятор Bacillus megaterium. Показано, что внесение биопрепарата в дерново-
подзолистую среднесуглинистую почву перед посевом моркови способствовало увеличению содержания многих жизненно-важных макро-микроэлементов (фосфора, кальция, магния, железа, меди, марганца, цинка, хрома, кремния, ванадия и других) в выращенной моркови и хорошей сохранности ее корнеплодов при длительном хранении. Summary. The results of chemical elemental composition study of carrot root of "Autumn king" grade fertilized with microbiological product containing phytopathogen antagonists — fungus Trichoderma harzianum, bacterium Bacillus subtilis, as well as the bacterium Bacillus megaterium - are presented in the article. It was revealed that biological product introduced in soddy podzolic medium type loamy soil before carrot sowing contributed to the increased quantity of key important macro-microelements (phosphorus, calcium, magnesium, iron, copper, manganese, zinc, chromium, silicon, vanadium and others) in carrots and more longtime storage of its roots.
Ключевые слова: биопрепарат, морковь, элементный состав, хранение. Key words: biological product, carrot, macro- and microelements, storage.
Введение
Значительный ущерб экономике производства различных сельскохозяйственных культур наносят болезни и вредители, количество которых с каждым годом возрастает.
Растения являются одной из природных сред обитания микроорганизмов, причем в одних случаях взаимоотношения между растениями и микроорганизмами приводят к взаимовыгодному сосуществованию (симбиозу), а в других - к антагонизму (паразитизму). Большинство растений не могут полноценно развиваться, поскольку не способны обеспечивать себя всеми необходимыми элементами питания без симбиоза с микроорганизмами. Поэтому растения образуют на своих поверхностях, во внутренних тканях и клетках ниши для микроорганизмов-партнеров.
Длительное время клубеньковые бактерии и эндомикоризные грибы, обитающие внутри растительных тканей, рассматривались как единственные непатогенные для растений микроорганизмы. В настоящее время сформировалось представление о растениях, как о сложных микроэкосистемах, являющихся местом обитания различных эндофитных микроорганизмов.
Значительное количество разнообразных микроорганизмов находится на участках почвы, соприкасающейся с корнями растений (в ризосфере). Из корней в ризосферу поступают вещества, являющиеся источниками углерода и энергии для микроорганизмов, которые, в свою очередь, способствуют накоплению метаболитов и повышению
доступности питательных элементов из почвы в растения. Все микроорганизмы по отношению к растениям делят на полезные, вредные (патогены) и нейтральные.
В настоящее время роль эффективных почвенных микроорганизмов [1] в создании оптимальных условий почвенного питания растений и защиты их от болезней и вредителей общеизвестна. Благодаря способности увеличивать урожайность и повышать качество растениеводческой продукции при значительном снижении применения минеральных удобрений, гербицидов и инсектицидов использование ростостимулирующих бактерий и арбускулярно-микоризных грибов в практике современного сельского хозяйства должно занимать лидирующие позиции [2-4].
Для роста и развития растений особенно важны эндофитные и ризосферные микроорганизмы, поскольку они влияют на увеличение биодоступности питательных элементов из почвы, на повышение устойчивости растений к воздействию тяжелых металлов, засухе, засолению; на подавление патогенов почвы (продуцируют антибиотики, циановодород, сидерофоры), а также изменяют морфологию корней [5]. Как ризосферные, так и эндофитные бактерии способствуют аккумулированию контаминантов почвы, особенно органических [6]. Инокуляция растений эндофитами может обеспечить защиту от их патогенов и способствовать биофортификации [7 ].
В настоящее время особую актуальность приобретают вопросы биологической защиты сельскохозяйственных культур, которые предусматривают использование для защиты растений от болезней и вредителей других живых организмов или их метаболитов, в частности, непатогенных микроорганизмов. Защита от болезней и вредителей биологическими средствами направлена на подавление роста патогена и его паразитической активности, а также на замещение его в среде сапротрофами. Фундаментальное значение для оптимизации и стабилизации фитосанитарного состояния агроэкосистем приобретает оздоровление почвы посредством обогащения ризосферы растений полезными микроорганизмами путем внесения их непосредственно в почву или посредством обработки биопрепарами семян культурных растений перед посевом.
Против грибных патогенов широко применяются биопрепараты с использованием грибов из рода Trichoderma и им подобных (Aspergillus), которые образуют ряд антибиотиков, токсичных для фитопатогенов, и ферментов, способных гидролизовать клеточные структуры грибов-патогенов, а также обладают способностью к прямому паразитизму на них.
Целью настоящего исследования являлось изучение влияния биопрепарата -почвенного биофунгицида комплексного действия, содержащего споробразующие
бактерии и грибы - антагонисты фитопатогенов, на элементный состав и сохранность корнеплодов моркови.
Морковь - наиболее распространенная и важнейшая овощная культура с высоким содержанием необходимых человеку витаминов (В, РР, С, Е, К), каротина, жизненно-важных макро- микроэлементов (Р, ^ Mg, Fe, Zn, F, № и др.). Морковь
относится к тем овощам, для которых очень сложно подобрать оптимальные условия для длительного хранения, поскольку корнеплоды моркови часто загнивают и засыхают, теряя при этом биологическую и энергетическую ценность, а также вкусовые качества. Для хранения моркови оптимальными условиями считаются температура от 00 С до +30 С при относительной влажности 90 %.
Существует много видов болезней моркови, которые могут поражать растение на всем периоде его произрастания: бурая пятнистость, сухая гниль, белая гниль и др.
Бурая пятнистость поражает морковь на всех стадиях развития и поэтому очень опасна. У молодых растений на нижней части стебля появляются коричневые перетяжки. В таком случае очень часто погибают ростки моркови. На листьях взрослых растений появляются желтые пятна, которые постепенно становятся коричневыми или черными, но первоначальный оттенок сохраняется в виде ореола. При повышенной влажности на пятнах можно увидеть характерный черный налет. Стебли и основания черешков также поражаются таким недугом, на них образуются длинные бурые пятна.
Сухая гниль (фомоз) вызвана опасным грибком, который активно развивается на корнеплодах и продолжает свою активность во время хранения корнеплодов моркови, которые становятся мягкими и постепенно покрываются белым пушистым налетом, особенно в тех случаях, когда урожай находится в помещении с температурой воздуха выше 10 градусов. Завершающим этапом развития недуга будет появление корочки с черными точками.
Белая гниль распространяется через грунт. Данное заболевание образует мокрую гниль на плодах во время хранения и приводит к большой потере урожая. Изначально поверхность моркови размокает, после чего темнеет и покрывает всю площадь плода. Через некоторое время на них появляется серый грибной налет.
Поэтому решение вопроса длительности хранения корнеплодов моркови при сохранении их качественного состава является актуальным.
Материалы и методы
Характеристика применяемого препарата. Исследуемый препарат является почвенным биофунгицидом комплексного действия. Он предназначен для защиты
растений и восстановления почвы, поскольку развивает устойчивость растений к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам и оздоравливает почву.
В состав препарата входят антагонисты фитопатогенов - гриб Trichoderma harzianum и бактерия Bacillus subtilis, а также бактерия - иммуномодулятор Bacillus megaterium. Trichoderma harzianum является эффективным биоагентом для борьбы с корневыми гнилями сельскохозяйственных культур, этот гриб подавляет развитие возбудителей многих болезней растений. Bacillus subtilis - спорообразующая бактерия, которая обладает высокой ферментативной активностью, разлагает различные органические вещества в почве и вытесняет фитопатогены. Bacillus megaterium - бактерия, стимулирующая естественные защитные реакции растений и индуцирующая их иммунитет, она регулирует поступления питательных элементов и развитие растений. Кроме полезных микроорганизмов в состав препарата входит органо - минеральный носитель.
Характеристика сорта моркови «Осенний король». Сорт моркови «Осенний король» является популярным высокоурожайным сортом в России. Это среднеспелый сорт, у которого период от всходов до уборки урожая составляет 110-115 дней. Розетка листьев - полураскидистая. Корнеплоды цилиндрической формы, их длина - 20-23 см, масса 100-250 г. Мякоть насыщенного оранжевого цвета и содержит повышенное количество каротина (провитамина А), а также полезных сахаров. Корнеплоды моркови этого сорта сохраняют питательную ценность практически до нового урожая и помогают восполнить недостаток витаминов и микроэлементов в течение всей зимы. Рекомендуется для употребления не только в свежем виде, но и для консервирования.
Методика проведения опыта. Схемой нашего опыта предусматривалось два варианта: 1) контроль, 2) биопрепарат. Морковь высевали на делянках размером 16 м2, повторность 3-кратная. Биопрепарат вносили в дерново-подзолистую среднесуглинистую почву за 7 дней до посева моркови. Его предварительно растворяли в воде из расчета 4 г на делянку и поливали почву в вечернее время с последующим ее рыхлением. Посев моркови производили в середине мая, а убирали в середине сентября. Средняя урожайность моркови в контрольном варианте составляла 4 кг/м2, а в опытном - 4,76 кг/м2 (увеличилась на 19%).
Перед укладкой на хранение морковь просушивали в течение 10 дней, отбирали только сухие, чистые и неповрежденные корнеплоды и в полиэтиленовых пакетах (по 5 штук) закладывали на хранение в погреб, в котором сохраняется постоянная температура и влажность. Хотя такой способ хранения не является самым длительным, но он
гигиеничен и довольно удобный. Морковь при этом достаточно чистая и ее не приходится долго отмывать.
После хранения моркови таким способом в начале апреля провели ее химический анализ на содержание макро-микроэлементов. Элементный состав определяли с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) на квадрупольном масс-спектрометре Nexion 300 D (Perkin Elmer, США).
Результаты и обсуждение
В корнеплодах моркови определяли содержание 17 макро- и микроэлементов (таблица). Полученные результаты оценивали с позиций отношения изучаемых элементов к живым организмам. Согласно классификации А. Ленинджера [8] необходимые организмам неорганические элементы делятся на макроэлементы (азот, сера, калий, кальций, фосфор, натрий, магний) и микроэлементы (железо, йод, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, селен, ванадий, никель, хром, кремний, мышьяк, олово).
Установлено, что в корнеплодах моркови, выращенной с применением биопрепарата, по сравнению с контрольным вариантом, содержание фосфора увеличилось на 65%, магния - на 32,96%, кальция - на 5,75%, а содержание калия уменьшилось на 1,10%.
Как видно из таблицы, под воздействием вносимого в почву биопрепарата в моркови увеличивалось содержание ванадия - на 100%, цинка - на 78,84%, меди - на 48,75%, никеля - на 39,26%, хрома - на 30,12%, йода - 25%, марганца - на 22,11%, кремния - на 19,49%, бора - на 16,64% и железа - на 13,91%.
Таошща. Содержание химических элементов в корнеплодах моркови
Элемент Среднее содержание в вариантах опыта, мг/кг сухого вещества Изменение в °'Ъ к контролю
Биопрепар ат Контроль
калий 34612 3499(5 -1 = Ю
фосфор 6S06 4125 —65,оа
капьщш: 2 079 1966 —5,75
магний Ю61 793 —32,96
железо 54;78 43,09 — 13,91
ЩШ£ 32, ОЗ 17,91 —73,84
бор 28,53 24,4-6 — 16,64
кр емшш 23,2 23,6 —19,49
марганец 12,59 Ю,31 —22,1 1
недь 5Г34 3,59 -48,75
хроы l7OS О,S3 -30,12
никель 0.7S 0,56 —39,26
ванадий од 0,05 — 100,00
йод 0.05 0,04 —25, ОО
кооальт o7oi 0,01 О
.нигий O.Ol 0,01 О
селен 0,0039 (XG039 О
Содержание кобальта (0,01 мг/кг), лития (0,01 мг/кг) и селена (0039 мг/кг) в моркови из контрольного и опытного вариантов было одинаковым. После того как морковь достали из подвала в апреле месяце было обнаружено значительное различие в сохранности образцов из контрольного и опытного вариантов. Так, морковь из опытного варианта, которая выращивалась на почве, обработанной биопрепаратом, сохранилась полностью, т.е. из заложенных 5 корнеплодов все сохранились в хорошем состоянии (рис. 1), а из 5 штук моркови контрольного варианта осталось всего 1,5 штуки, остальная морковь сгнила (рис.2).
Таким образом, внесение в почву за неделю до посева моркови биопрепарата -почвенного биофунгицида комплексного действия, содержащего антагонисты фитопатогенов - споробразующие бактерии и грибы (Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Trichoderma harzianum), способствовало оздоровлению системы почва - растения,
увеличению содержания в моркови жизненно-важных макро- микроэлементов и отличной сохранности моркови при длительном хранении.
Список литературы
1. Завалин А.А. Применение биопрепаратов при возделывании полевых культур //Достижение науки и техники АПК. - 2011. - №8. - С. 9-11.
2. Карузо Г., Голубкина Н.А., Середин Т.М., Селлитто В.М. Использование арбускулярных микоризных грибов при выращивании луковых культур /Овощи России. -№3 (43.) - 2018. - с. 85-90
3. N. Golubkina, S. Zamana, T. Seredin, S. Sokolov, H. Baranova, L. Krivenkov, G. Caruso Effect of Selenium Biofortification and Beneficial Microorganism Inoculation on Yield, Quality and Antioxidant Properties of Shallot Bulbs /Plants, 2019, 8, 102
4. Замана С.П., Соколов А.В., Федоровский Т.Г., Соколов С.А. Оценка влияния биопрепаратов на морфологические характеристики и содержание эссенциальных элементов в окре / Международный сельскохозяйственный журнал. - Vol. 62. -№1 (367). -2019. - c. 35-37
5. Gupta A., Gopal M., Tilak K.V. Mechanism of plant growth promotion by rhizobacteria// Indian J. Exp. Biol.-2000- Vol.38- P. 856-862.
6. Dowling D. N., Germaine K., Franks A., Ryan R. P., Ryan D. J. Bacterial endophytes: recent developments and applications /FEMS Microbiol. Lett.-2008- Vol.278- P. 1-9. 10.1111/j .1574-6968.2007.00918.x
7. Pilon-Smits E.A.H. Phytoremediation /Annu. Rev. Plant Biol.-2005- Vol.56, P. 15-39. DOI 10.1146/annurev.arplant.56.032604.144214.
8. Ленинджер А. Основы биохимии. - М.: Мир, 1985. - Т.1. - 365 с.
