Стимуляция роста растений. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Арахис (Arachishypogaea L.) — одна из наиболее значимых культур, возделываемых в тропических и субтропических зонах. На засушливую провинцию Белуджистан (Balochistan) в Пенджабе (Punjab) — сельскохозяйственный центр Пакистана приходится более 70 % национального сбора арахиса. Для обеспечения высокой урожайности и в связи с проблемой устойчивости к болезням, засухе, окислительному стрессу рассматривается применение ростостимулирующиъ бактерий PGPR (plant growth promoting rhizobacteria). В летний сезон 2022 года на кафедре агрономии Ласбелааского университета сельского хозяйства, водных и морских наук был проведен вегетационный опыт для определения влияния PGPR (plant growth promoting rhizobacteria) на признаки, характеризующие рост, развитие и урожайность растений арахиса Arachis hypogaea L. (Fabaceae) в условиях сухих тропиков Пакистана. Контролем служили не обработанные PGPR растения V1 (сорт BARI-11), V2 (сорт FAKHARE CHAKWAL), V3 (сорт BARD-479) и V4 (сорт PSIH DWAR). Те же четыре сорта были обработаны PGPR: V5 (BARI-11), V6 (FAKHARE CHAKWAL), V7 (BARD-479) и V8 (PSIHDWAR). В эксперименте использовали 24 16-литровые емкости из ПВХ с внутренним диаметром 0,3 м. Песчано-суглинистая почва была собрана в поле, каждый вегетационный сосуд был заполнен на 2/3 (15 кг почвы) с внесением рекомендованной дозы удобрений. Полив осуществляли отмеренным количеством воды, семена арахиса высаживали в соответствии с вариантами опыта. По результатам эксперимента среди вариантов без обработки максимальные показатели всхожести, урожайности сухой биомассы и сухих стручков, массы 10 семян, числа семян в стручках, индекса длины корней, числа суток до созревания семян и числа стручков на растение были зафиксированы в варианте V4 (PSIH DWAR), в варианте V1 (BARI-11) отмечали минимальное число ветвей на растение, число клубеньков на растение, минимальные значения уборочного индекса и индекса высоты растения в период созревания. При обработке PGSR cорта дали лучшие результаты. При этом максимальную всхожесть семян, максимальные показатели по числу ветвей на растение, числу клубеньков на растение, урожайности сухой биомассы, массе 10 семян, числу семян в стручках, урожайности, высоте растения в период созревания, длине корней и числу суток до созревания выявили в варианте V6 (сорт FAKHARE CHAKWAL). Минимальное число стручков на растение было отмечено при обработке сорта BARI-11 (V5). Значительные эффекты от взаимодействия с PGPR наблюдались для всхожести — при сопоставлении V1—V6, для числа ветвей на растение — в паре V1—V6, для числа клубеньков на растение — в V1—V6, для урожая сухой биомассы — в V4—V8, для урожая сухих стручков — в V4—V5, для массы 10 семян — в V2—V5, для числа семян в стручках — в V4—V6, для высоты растения в фазу спелости — в V1—V5, для длины корня — в V3—V6, для числа стручков на растении — в V4—V5. Применение PGPR существенно повлияло на все сорта арахиса, особенно в отношении морфологических признаков. максимальную урожайность семян показали сорт FAK-HARE CHAKWAL при обработке PGPR (V6) и сорт PSIHDWAR без обработки (V4). Предполагается, что эти два сорта подходят для выращивания арахиса в условиях сухого тропи-ческого климата Ласбелы (Пакистан).
Бесплатно
Статья научная
Картофель — крупнейшая в мире продовольственная культура. Для повышения ее урожайности все чаще используют органические удобрения, которые способны также улучшить качество клубней и повысить почвенное плодородие. Органические удобрения в большинстве случаев получают из отходов животноводства и птицеводства посредством их компостирования. Так, разработана технология получения жидких препаратов для растениеводства, в которой продукт ферментации (ПФ) торфонавозной смеси (Всероссийский НИИ мелиорированных земель — филиал ФИЦ Почвенный институт им. В.В. Докучаева) служит промежуточным звеном. ПФ имеет комплексный состав (содержит агрономически значимую микрофлору, макро- и микроэлементы), поэтому его исследовали в качестве самостоятельного удобрения. В настоящей работе впервые при выращивании картофеля доказана эффективность продукта ферментации, что позволяет считать его новым органическим удобрением и получать в качестве целевого продукта по разработанной технологии наряду с жидкими препаратами. Цель работы — изучить влияние нового органического удобрения ПФ на направленность микробиологических процессов в почве при выращивании картофеля, оценить его продуктивность и отдельные показатели качества. Полевой опыт проводили в 2022-2024 годах в Тверской области. Среднеспелый картофель сорта Скарб выращивали на легкосуглинистой дерново-подзолистой почве агрополигона Губино ВНИИМЗ (Калининский МО). В течение 3 лет полевой опыт закладывали в пределах одного участка, предшественник — яровая пшеница. Продукт ферментации вносили локально при посадке картофеля из расчета 2, 4, 6, 8 т/га. Контролем служили учетные делянки без внесения удобрений (б/у). Для сравнения использовали также учетные делянки с локальным внесением компоста многоцелевого назначения (КМН) (разработчик ВНИИМЗ). Чтобы оценить влияние органических удобрений на почвенную микрофлору под картофелем, из пахотного горизонта (0-20 см) асептически отбирали почвенные образцы в фазы всходов, цветения и начала отмирания ботвы. В образцах методом предельных разведений с высевом на плотные питательные среды учитывали доминирующие для дерново-подзолистой почвы микроорганизмы. Для оценки интенсивности и направленности процессов превращения азота органического вещества почвы использовали микробиологические коэффициенты, которые рассчитывали по соотношению численности определяемых физиологических групп микроорганизмов. Органическое вещество почвы определяли по ГОСТ 26213-2021 (М., 2021), содержание нитратов в картофеле — по ГОСТ 29270-95 (М., 2010), крахмала — весовым методом по удельной массе клубней картофеля в воздухе и воде. Для определения величины вегетационного индекса NDVI (normalized difference vegetation index) растения картофеля в опыте (всего 960 растений) сканировали с помощью портативного прибора PSI PolyPen RP410/UVIS («Photon Systems Instruments», Чехия). Урожайность картофеля оценивали при сборе вручную со всей площади учетной делянки с последующим определением фракционного состава: крупный (> 100 г), средний (50-100 г) и мелкий (< 50 г) картофель. В среднем за 3 года исследований установлено, что наибольшее влияние на формирование урожая оказывали почвенные процессы в фазу всходов: в результате применения ПФ снижалась степень минерализации азота органического вещества почвы на 9-57 %, увеличивался коэффициент трансформации органических соединений в 1,2-3,7 раза (что косвенно свидетельствовало о накоплении органического вещества почвы и сохранении потенциального плодородия), повышалась численность доминирующей почвенной микрофлоры на 17-37 % относительно контроля. Выявлено статистически значимое повышение урожайности картофеля во всех вариантах с внесением ПФ по сравнению с контролем. Максимальная прибавка урожайности (34,4 %) была получена при использовании ПФ в дозе 8 т/га и сформирована за счет большего числа клубней с куста (на 11,3 %), увеличения средней массы одного клубня (на 22,2 %) и доли крупной фракции картофеля (на 31,4 %) по сравнению с вариантом без удобрений. Минимальная доза ПФ (2 т/га) на протяжении 3 лет приводила к получению стабильной прибавки урожайности — 21,7 %, чему способствовали максимальная численность почвенной микрофлоры в фазу цветения и период образования клубней картофеля (увеличение до 83 %), фотосинтетическая активность (индекс NDVI посадок картофеля 0,725±0,015 против 0,690±0,014 в контроле) и формирование наибольшего числа клубней (в среднем 9,8 шт. против 7,9 шт. в контроле) преимущественно семенного картофеля. Оценка экспериментальных данных, включая их математический анализ, позволила установить, что тип и доза органического удобрения определяют направленность микробиологических трансформаций в почве, которую необходимо учитывать при формировании агротехнологий. Выбор оптимальной дозы продукта ферментации зависит от цели выращивания картофеля: получение семенного материала (2 т/га) либо производство товарного картофеля на фоне увеличения почвенного плодородия (8 т/га).
Бесплатно
Статья научная
Аскомицеты рода Trichoderma широко распространены в почвенных микробиомах и способны вступать в сложные и разнообразные взаимоотношения с различными почвенными организмами, в том числе с растениями. Гриб Trichoderma asperellum используется в качестве агента биоконтроля для улучшения роста растений и служит основой многих биофунгицидных препаратов. Однако, принимая во внимание неоднозначность взаимодействия Trichoderma с растениями, необходимы прицельные исследования и широкое тестирование отобранных перспективных штаммов с использованием различных видов растений. В настоящей работе впервые проведена комплексная оценка эффективности инокуляции грибом Trichoderma asperellum широкого круга сельскохозяйственных растений по накоплению биомассы и колонизации корней в стерильных условиях in vitro и в почве. Целью работы была оценка колонизации корней и определение ростостимулирующего эффекта инокуляции сельскохозяйственных растений коммерческим штаммом Trichodermaasperellum. Работу проводили в Институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов, ФИЦ Саратовский научный центр РАН (ИБФРМ РАН) с мая по август 2024 года. Использовали коммерческий штамм T. asperellum OPF-19 (ВКПМ F-1323) и семена рапса Brassica napus L. сорта Визит, сои Glycine max (L.) Merr. сорта Бара, кукурузы Zea mays L. (гибрид РНИИСХ-19), подсолнечника Helianthus annuus L. сорта Саратовский 20, пшеницы яровой Triticum aestivum L. сорта Саратовская 74. Для инокуляции растений T. asperellum получали споры гриба, выращивая его на агаризованной среде BRM в течение 5 сут. Семена растений стерилизовали поверхностно гипохлоритом натрия, раскладывали на поверхность разбавленного (1:1) агара ГРМ и выдерживали в термостате при 29 °С в течение 2-3-сут для контроля стерильности. Для пшеницы использовали глубокую стерилизацию семян диацидом. Процесс колонизации корней грибом T. asperellum изучали, выращивая инокулированные и неинокулированные стерильные растения в агаризованной (0,4 %) минеральной среде Кнопа. Для выявления гриба и определения его локализации на поверхность агаризованной среды BRM раскладывали отрезки опытных нативных и поверхностно стерилизованных этанолом и гипохлоритом корней, полученные из различных зон: роста, всасывания и проведения (боковых корней). Чашки с корнями инкубировали при 29 °С в течение 2 сут, затем отмечали участки корней, в которых выявлялся рост гриба. Дополнительно эффективность колонизации определяли микроскопированием корней в проходящем свете (микроскоп Leica DM2500, «Leica Microsystems GmbH», Германия). Гифы и споры T. asperellum предварительно окрашивали трипановым синим. Эффект инокуляции оценивали по длине побегов и корней растений, в случае стержневой корневой системы определяли длину главного корня, в случае мочковатой — их суммарную длину. Для почвенных экспериментов использовали чернозем южный. В вегетационные сосуды помещали по 1 кг почвы, увлажняли ее до 50 % от полной влагоемкости. В каждый сосуд высевали по 20 семян, после всходов оставляли по 10 проростков. Через 14 сут после посева в горшки вносили споры гриба в количестве 107 клеток/г почвы. Повторную инокуляцию проводили через 1 мес после первой. Продолжительность вегетационного опыта составляла 2 мес. Установлено, что гриб колонизировал поверхность корней всех исследованных растений, не проникая внутрь, выявлялся вегетативный мицелий и конидии. У подсолнечника в 4 раза уменьшалась длина побега и почти в 7 раз — корня, у рапса и сои — примерно на 20 и 50 %, у злаков побеги развивались так же, как и у контрольных растений, а длина корневой системы уменьшалась на 50 и 20 % у кукурузы и пшеницы, соответственно. В почвенном эксперименте с нестерильными растениями инокуляция оказывала положительный эффект на накопление и надземной, и подземной биомассы у рапса (соответственно +26 и 39 %) и подсолнечника (+14 и 17 %). У растений сои присутствие T. asperellum стимулировало развитие лишь корневой системы (+ 40 %), тогда как надземная часть практически не отличалась от контроля. В отношении злаковых обнаруживался выраженный негативный эффект инокуляции: накопление надземной биомассы снижалось на 11 и 24 %, подземной биомассы — на 32 и 64 % соответственно для кукурузы и пшеницы. Полученные результаты свидетельствуют о влиянии условий культивирования на проявление эффекта инокуляции грибом и, как следствие, о необходимости тщательного подбора условий тестирования штаммов, перспективных для стимуляции роста сельскохозяйственных культур.
Бесплатно
Статья научная
Выращивание микрозелени в условиях закрытого грунта — перспективное направление хозяйственной деятельности, поскольку позволяет получать эффективную прибыль для производителя и при этом удовлетворить круглогодичный спрос на продукцию в городских условиях. Развитие технологий выращивания растений в условиях закрытого грунта в настоящее время связано с применением светодиодов (LED). Анализ научной литературы показывает, что изменения спектрального состава света неодинаково влияют на рост и развитие, а также фотосинтетические процессы и продуктивность различных видов растений в условиях in vivo и in vitro. При этом влияние на рост и развитие растений штаммов бактерий совместно с действием света различного спектрального состава практически не рассматривается. Развитие технологии освещения и расширение возможностей использования контролируемых спектров невозможно без точного понимания того, как изменения спектрального состава света могут повлиять на рост, развитие и биохимию пряно-ароматических растений, выращивание которых имеет огромный потенциал. Одной из ключевых проблем, связанных с оценкой совместного действия света и микроорганизмов на растения, остается точная фиксация происходящих в них изменений. В этой связи использование современных инструментальных неинвазивных методов и подходов к анализу фенотипа растений в регулируемых условиях среды служит важной основой быстрого получения больших объемов экспериментальных данных. В настоящей работе впервые выявлен характер влияния комбинаций ростостимулирующих и симбиотических микроорганизмов и спектров света на рост и развитие сортов базилика душистого. Целью исследования была комплексная оценка влияния света различного спектрального состава и процессов биотизации на морфофизиологические параметры роста сортов Ocimum basilicum при культивировании на светодиодных фитостеллажах. Работу проводили с использованием приборной базы УНУ Ботанический сад НИУ БелГУ в период с 19 марта по 29 апреля 2025 года. Объектами исследования были растения O. basilicum четырех сортов, относящихся к двум группам, которые различались по окраске листьев: пурпурные (Пурпурные звезды, Русский гигант) и зеленые (Бутербродный лист, Тонус). Семена высевали в пластиковые сосуды P9 объемом 0,5 л. Чтобы оценить действие микроорганизмов, использовали микробиологические препараты БСка-3 (ООО «Биотехагро», Россия) и БиоАзФК (ООО «НВП «БашИнком», Россия). Растения культивировали на фитостеллажах X-bright Fito Spectr V1.0 (ООО «Электронные системы «БелГУ», Россия), оборудованных светодиодными источниками освещения с возможностью регулировки спектрального состава и интенсивности излучения. Спектральный состав света оценивали с помощью спектрометра UPRtek MK 350D («UPRtek», Тайвань). В эксперименте рассматривали отклик растений на воздействие комбинаций освещения в трех спектральных диапазонах области фотосинтетически активной радиации (ФАР) (синем, зеленом, красном) и совместное действие микробиологических препаратов и режимов освещения. Для оценки морфофизиологических характеристик растений использовали 3D мультиспектральный лазерный сканер PlantEye F500 («Phenospex», Нидерланды). Полученные экспериментальные данные свидетельствовали об увеличении цифровой биомассы растений, показателей нормализованного индекса хлорофиллов (NPCI), индекса старения листьев (PCRI) и их оттенка (Hue) у четырех сортов базилика при воздействии изученных факторов. Установлено, что использование микроорганизмов может снижать темпы набора вегетативной массы растений, однако при этом происходит увеличение активности синтеза пигментов. Воздействие на растения сортов базилика различных спектров света и микроорганизмов в ряде случаев приводило к синергетическому эффекту в отношении роста и развития растений. Установлены различия в реакции пурпурнолистных и зеленолистных сортов на воздействие неодинакового спектрального состава света. Выявлен оптимальный спектральный состав света для сортов с зелеными листьями (PPFD 405,2; PPFD-B 2,5; PPFD-G 2,3; PPFD-R 400,4), который способствует росту значений цифровой биомассы. Повышение содержания пигментов в зеленолистных сортах достигалось с помощью применения следующего спектрального состава света: PPFD 400; PPFD-B 94,1; PPFD-G 202,1; PPFD-R 103,9. У краснолистных сортов базилика душистого набор биомассы происходил интенсивнее при использовании волн синего (сорт Пурпурные звезды — 211,2 см3) и белого спектрального состава света (сорт Русский гигант — 307,0 см3). Полученные данные могут быть использованы в производстве для увеличения массы микрозелени и уменьшения затрат на освещение при культивировании растений Ocimum basilicum в условиях закрытого грунта.
Бесплатно
