Использование микроорганизмов как средство повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур

Использование микроорганизмов как средство повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур

Автор: Рассохина Ирина Игоревна

Журнал: АгроЗооТехника @azt-journal

Рубрика: Общее земледелие и растениеводство

Статья в выпуске: 3 т.4, 2021 года.

Бесплатный доступ

Растениеводство - одна из важнейших отраслей сельского хозяйства, которая, в свою очередь, обуславливает развитие животноводства, так как успех животноводства на 50-60% зависит от качества кормов. В настоящее время в мире использование биологических препаратов вместо или совместно с химическими средствами защиты растений и минеральными удобрениями становится все более популярным и востребованным. Широкое применение биопрепаратов характерно для многих стран Европы, США, Китая, Японии и др. В Российской Федерации, к сожалению, объем биологических средств, используемых в растениеводческой отрасли, существенно уступает количеству химических препаратов. При этом микробные препараты способны повысить биологическую и хозяйственную продуктивность растений путем синтеза микроорганизмами ряда биологически активных соединений (аминокислот, веществ фитогормонального действия и пр.), перевода недоступных форм элементов питания (главным образом азота и фосфора) в формы, доступные растениям, а также выполняя защитную роль в борьбе с патогенными грибами и бактериями. Кроме того, использование биопрепаратов является необходимым условием получения органической продукции. Наибольшую ценность для реального сектора экономики представляют подобранные научно обоснованные пары «штамм микроорганизма и сорт растения», которые позволят достичь наибольшей урожайности и устойчивости растений в конкретных экологических условиях, на конкретном минеральном почвенном фоне. В статье представлен обзор российских и зарубежных исследований относительно действия различных микробных препаратов и штаммов микроорганизмов на рост и продуктивность сельскохозяйственных культур. По мнению ряда авторов, из свободноживущих микроорганизмов наиболее перспективными для использования в практике растениеводства являются микроорганизмы родов Bacillus и Pseudomonas, представители которых способны оказывать на растения как ростостимулирующий, так и протекторный эффекты, что в конечном счете сказывается на продуктивности культур.

Еще

Биопрепараты, микроорганизмы, bacillus, pseudomonas, сельскохозяйственные культуры, рост, продуктивность

Короткий адрес: https://sciup.org/147236309

IDR: 147236309   |   DOI: 10.15838/alt.2021.4.3.2

Список литературы Использование микроорганизмов как средство повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур

  • Буряков Н.П. Кормление стельных сухостойных и дойных коров // Молочная промышленность. 2008. № 4. С. 37–40.
  • Никитин С.Н., Захаров С.А. Влияние микробиологических, биопрепаратов и последействия навоза на биологические свойства почвы и урожайность яровой пшеницы // Вестн. Ульян. гос. с.-х. акад. 2016. С. 37–42.
  • Montesinos E., Bonaterra A., Badosa E., Frances J., Alemany J., Llorente I., Moragrega C. Plantmicrobe interactions and the new biotechnological methods of plant disease control. International Microbiology, 2002, no. 5, pp. 169–175. Available at: https://doi.org/10.1007/s10123-002-0085-9
  • Петров В.Б., Чеботарь В.К. Микробиологические препараты – базовый элемент современных интенсивных агротехнологий растениеводства // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 11–15.
  • Коломиец Э. Вклад микробиологической науки в развитие агротехнологий // Наука и инновации. 2016. № 6 (160). С. 23–25.
  • Рябова О.В. К вопросу разработки микробиологических препаратов (фунгицидов и удобрений) для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2016. № 1 (50). С. 31–40.
  • Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации / Мин-во сельск. хоз-ва Российской Федерации. 2020. Т. 1.
  • Захаренко В.А. Биотехнологии и защита растений // Защита и карантин растений. 2015. № 11. С. 3–6.
  • Исследование эффективности штаммов ассоциативных ризобактерий в посевах различных видов растений / Г.А. Воробейков [и др.] // Изв. Рос. гос. пед. ун-та им. А.И. Герцена. 2011. С. 114–123.
  • Бирюков Е.В. Возможность применения биопрепарата триходермин в качестве микро- биологического удобрения в условиях Тамбовской области // Вопросы современной науки и практики. 2008. № 1 (11). Т. 1. С. 84–92.
  • Moya P., Barrera V., Cipollone J., Bedoya C., Kohan L., Toledo A., Sisterna M. New isolates of Trichoderma spp. as biocontrol and plant growth–promoting agents in the pathosystem Pyrenophora teres-barley in Argentina. Biological Control, 2020, no. 141, pp. 104–152. Available at: https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2019.104152
  • Sabaté D.C., Petroselli G., Erra-Balsells R., Audisio M.C., Pérez Brandan C. Beneficial effect of Bacillus sp. P12 on soil biological activities and pathogen control in common bean. Biological Control, 2020, no. 141, pp. 1–8. Available at: https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2019.104131
  • Эндофитные микроорганизмы в фундаментальных исследованиях и сельском хозяйстве / Е.Н. Васильева [и др.] // Экологическая генетика. 2019. № 17 (1). С. 19–32. URL: https://doi.org/10.17816/ecogen17119-32
  • Бактерии рода Bacillus в регуляции устойчивости пшеницы к обыкновенной злаковой бактерии Schizaphis graminum Rond. / С.В. Веселова [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. № 1 (55). С. 56–63. URL: https://doi.org/10.1134/S0555109919010185
  • Перспективы применения бактерий – продуктов липопептидов для защиты растений (обзор) / И.В. Максимов [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. 2020. № 56 (1). С. 19–34. URL: https://doi.org/10.31857/S0555109920010134
  • Использование биопрепаратов – дополнительный источник элементов питания растений / И.А. Тихонович [и др.] // Плодородие. 2011. № 3 (60). С. 9–13.
  • Влияние комплексного применения удобрений и биопрепаратов на эффективное плодородие чернозема выщелоченного и продуктивность ячменя / Н.Н. Шулико [и др.] // Агрохимия. 2019. № 2. С. 13–20. URL: https://doi.org/10.1134/S0002188119020133
  • Микробные препараты на основе эндофитных и ризобактерий, которые перспективны для повышения продуктивности и эффективности использования минеральных удобрений у ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) и овощных культур / В.К. Чеботарь [и др.] // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 3. С. 335–342.
  • Сытников Д.М. Биотехнология микроорганизмов-азотфиксаторов и перспективы применения препаратов на их основе // Бiотехнологiя. 2012. Т. 5. № 4. С. 34–45.
  • Фатина П.Н. Применение микробиологических удобрений в сельском хозяйстве // Вестн. Астрахан. гос. техн ун-та. 2007. № 4 (39). С. 133–137.
  • Кириченко Е.В., Коць С.Я. Использование Аzotobacter chroococcum для создания комплексных биологических препаратов // Бiотехнологiя. 2011. Т. 4. № 3. С. 74–81.
  • Кожемяков А.П., Тимофеева С.В. Биопрепараты комплексного действия защищают растения от болезней // Аграрный эксперт. 2007. № 2. С. 26–29.
  • Котова З.П., Дроздов С.Н. Влияние биопрепаратов на продуктивность картофеля в Карелии // Аграрная наука. 2006. № 7. С. 13–14.
  • Качество и урожайность культур звена севооборота при применении удобрений и микробиологических препаратов в Вологодской области / О.В. Чухина [и др.] // Плодородие. 2015. № 1. С. 25–29.
  • Биологизация минеральных удобрений как способ повышения эффективности их использования / А.А. Завалин [и др.] // Достижение науки и техники АПК. 2012. № 9. С. 45–47.
  • Avdeenko A., Avdeenko S., Domatskiy V., Platonov, A. Bacillus subtilis based products as an alternative to agrochemicals. Research on Crops, 2020, no. 21 (1), pp. 156–159. Available at: http://dx.doi.org/10.31830/2348-7542.2020.026
  • Falardeau J., Wise C., Novitsky L., Avis T.J. Ecological and mechanistic insights into the direct and indirect antimicrobial properties of Bacillus subtilis Lipopeptides on Plant Pathogens. Journal of Chemical Ecology, 2013, no. 39, pp. 869–878. Available at: https://doi.org/10.1007/s10886-013-0319-7
  • Porcel R., Zamarreño Á.M., García-Mina J.M., Aroca R. Involvement of plant endogenous ABA in Bacillus megaterium PGPR activity in tomato plants. BMC Plant Biology, 2014, no. 14 (36), pp. 1–12. Available at: https://doi.org/10.1186/1471-2229-14-36
  • Xie S.-S., Wu H.-J., Zang H.-Yu, Wu Li-M., Zhu Q.-Q., Gao X.-W. Plant growth promotion by Spermidine-Producing Bacillus subtilis OKB105. Molecular Plant-Microbe Interactions, 2014, vol. 7, no. 27, pp. 655–663. Available at: https://doi.org/10.1094/MPMI-01-14-0010-R
  • Пробиотические препараты на основе микроорганизмов рода Bacillus / О.В. Федорова [и др.] // Вестн. технол. ун-та. 2016. № 15. Т. 19. С. 170–174.
  • Титова В.И., Дабахова Е.В., Сметов Д.Б. Изучение микробиологических и ростстимулирующих препаратов на кормовых культурах // Агрохим. вестн. 2011. № 2. С. 31–33.
  • Продуктивность кормовых трав при использовании микробиологических препаратов в условиях Вологодской области / А.В. Платонов [и др.] // Кормопроизводство. 2021. № 1. С. 21–25. URL: https://doi.org/10.25685/KRM.2021.1.2021.001
  • Rassokhina I.I., Platonov A.V., Laptev G.Y., Bolshakov V.N. Morphophysical reaction of Hordeum vulgare to the influence of microbial preparations. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 2020, no. 11 (2), pp. 220–225. Available at: https://doi.org10.15421/022032
  • Castro R.O., Cantero E.V., Bucio J.L. Plant growth promotion by Bacillus megaterium involves cytokinin signaling. Plant Signaling and Behavior, 2008, no. 3 (4), pp. 263–265. Available at: https://doi.org/10.4161/psb.3.4.5204
  • López-Bucio J., Campos-Cuevas J.C., Hernández-Calderón E., Velásquez-Becerra C., Farías-Rodríguez R., Macías-Rodríguez L.I., Valencia-Cantero E. Bacillus megaterium rhizobacteria promote growth and alter root-system architecture through an auxin-and ethylene-independent signaling mechanism in Arabidopsis thaliana. Molecular Plant-Microbe Interactions, 2007, no. 20 (2), pp. 207–217. Available at: https://doi.org/10.1094/MPMI -20-2-0207
  • Zou C., Li Z., Yu D. Bacillus megaterium strain XTBG34 promotes plant growth by producing 2-pentylfuran. The Journal of Microbiology, 2010, no. 48, pp. 460–466. Available at: https://doi.org/10.1007/s12275-010-0068-z
  • Блинков Е.А., Цавкелова Е.А., Селицкая О.В. Образование ауксина штаммом Klebsiella planticola ТСХА-91 и его влияние на развитие семян огурца посевного (Cucumis sativus L.) // Микробиология. 2014. № 5. Т. 83. С. 543–551.
  • Tsavkelova E.A., Klimova S.Y., Cherdyntseva T.A., Netrusov A.I. Microbial producers of plant growth stimulators and their practical use: A review. Applied Biochemistry and Microbiology, 2006, no. 42 (2), pp. 117–126. Available at: https://doi.org/10.1134/S0003683806020013
  • Pérez-Montaño F., Alías-Villegas C., Bellogín R.A., Del Cerro P., Espuny M.R., Jiménez-Guerrero I., López-Baena F.J., Ollero F.J., Cubo T. Plant growth promotion in cereal and leguminous agricultural important plants: from microorganism capacities to crop production. Microbiological Research, 2014, no. 169 (5-6), pp. 325–336. Available at: https://doi.org/10.1016/j.micres.2013.09.011
  • Chernyad’ev I.I. The protective action of cytokinins on the photosynthetic machinery and productivity of plants under stress. Applied Biochemistry and Microbiology, 2009, no. 45 (4), pp. 351–362. Available at: https://doi.org/10.1134/S0003683809040012
  • Особенности гормонального баланса сортов овса посевного в связи с фотосинтезом и продуктивностью / Э. Смирнова [и др.] // Междунар. с.-х. журн. 2013. № 2. С. 61–64.
  • Бахтенко Е.Ю., Платонов А.В. Влияние 6-бензиламинопурина на устойчивость пшеницы к почвенному затоплению // Агрохимия. 2004. № 7. С. 41–46.
  • Tsavkelova E.A., Cherdyntseva T.A., Klimova S.Yu. [et al.]. Orchidassociated bacteria produce indole3acetic acid, promote seed germination, and increase their microbial yield in response to exogenous auxin. Archives of Microbiology, 2007, vol. 188, no. 6, pp. 655–664. Available at: https://doi.org/10.1007/s00203-007-0286-x
  • Wilkinson K.G., Dixon K.W., Sivasithamparam K. Effect of IAA оn symbiotic germination of аn Australian orchid and its production bу orchidassociated bacteria. Plant Soil, 1994, vol. 159, pp. 291–295. Available at: https://doi.org/10.1007/BF00009292
  • Маракаев О.А., Титова О.В. О возможном участии аминокислот в биосинтезе ауксинов у Dactylorhiza maculata (L.) Soo (Orchidaceae) // Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях: тезисы VI Междунар. конф. М., 2000. С. 49.
  • Образование ауксинов эндофитными бактериями подземных органов Dactylorhiza maculata (L.) Soo (Orchidaceae) / Н.В. Шеховцова [и др.] // Вестн. ОГУ. 2011. № 12 (131). С. 366–368.
  • Эффективность инокуляции семян овса посевного штаммом Рseudomonas sр. GEOT18, перспективным для создания биопрепарата / И.И. Рассохина [и др.] // Междунар. с.-х. журн. 2020. № 5 (377). С. 52–55. URL: https://doi.org/10.24411/2587-6740-2020-15093
  • Rojas-Solís D., Zetter-Salmón E., Contreras-Pérez M., del Carmen Rocha-Granados M., Macías- Rodríguez L., Santoyo G. Pseudomonas stutzeri E25 and Stenotrophomonas maltophilia CR71 endophytes produce antifungal volatile organic compounds and exhibit additive plant growth-promoting effects. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 2018, no. 13, pp. 46–52. Available at: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.11.007
  • Andreolli M., Zapparoli G., Angelini E., Lucchetta G., Lampis S., Vallini G. Pseudomonas protegens MP12: A plant growth-promoting endophytic bacterium with broad-spectrum antifungal activity against grapevine phytopathogens. Microbiological research, 2019, no. 219, pp. 123–131. Available at: https://doi.org/10.1016/j.micres.2018.11.003
  • Oteino N., Lally R.D., Kiwanuka S., Lloyd A., Ryan D., Germaine K.J. Dowling D.N. Plant growth promotion induced by phosphate solubilizing endophytic Pseudomonas isolates. Frontiers in Microbiology, 2015, no. 6, pp. 745. Available at: https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00745
  • Trinh C.S., Lee H., Lee W.J., Lee S.J., Chung N., Han J., Kim J., Hong S.-W., Lee H. Evaluation of the plant growth-promoting activity of Pseudomonas nitroreducens in Arabidopsis thaliana and Lactuca sativa. Plant Cell Reports, 2018, no. 37, pp. 873–885. Available at: https://doi.org/10.1007/s00299-018-2275-8
  • Ortiz-Castro R., Campos-García J., López-Bucio J. Pseudomonas putida and Pseudomonas fluorescens influence Arabidopsis root system architecture through an auxin response mediated by bioactive cyclodipeptides. Journal of Plant Growth Regulation, 2020, no. 39, pp. 254–265. Available at: https://doi.org/10.1007/s00344-019-09979-w
  • Minaeva O.M., Akimova E.E. Effectiveness of applying bacteria Pseudomonas sp., strain b-6798, for anti-phytopathogenic protection of crops in Western Siberia. Tomsk State University Journal of Biology, 2013, no. 3 (23), pp. 19–37.
  • Биологические препараты для защиты и повышения урожая сельскохозяйственных культур / И.Н. Феклистова [и др.] // Биологически активные препараты для растениеводства: мат-лы конф. Минск, 2018. С. 196–198.
  • Золотарев В.Н. Эффективность применения бактериальных биопрепаратов ассоциативных диазотрофов и азотного удобрения в семенных посевах райграса однолетнего // Агрохимия. 2015. № 7. С. 11–16.
  • Куницына В.В., Ступина Л.А. Влияние препаратов ассоциативных азотфиксирующих бактерий на формирование продуктивности ярового ячменя в Приобской зоне // От биопродуктов к биоэкономике: мат-лы II межрегион. науч.-практ. конф. (с междунар. участием) / под. ред. А.Н. Лукьянова; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2018. С. 139.
  • Taylor C.C., Ranjit N.J., Mills J.A., Neylon J.M., Kung Jr.L. The effect of treating whole-plant barley with Lactobacillus buchneri 40788 on silage fermentation, aerobic stability, and nutritive value for dairy cows. Journal of Dairy Science, 2002, no. 85 (7), pp. 1793–1800. Available at: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(02)74253-7
  • Limanska N., Ivanytsia T., Basiul O., Krylova K., Biscola V., Chobert J.-M., Ivanytsia V.O., Haertle T. Effect of Lactobacillus plantarum on germination and growth of tomato seedlings. Acta Physiologiae Plantarum, 2013, no. 35 (5), pp. 1587–1595. Available at: https://doi.org/10.1007/s11738-012-1200-y
  • Kuwaki S., Ohhira I., Takahata M., Hirota A., Murata Y., Tada M. Effects of the fermentation product of herbs by lactic acid bacteria against phytopathogenic filamentous fungi and on the growth of host plants. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2004, no. 98 (3), pp. 187–192. Available at: https://doi.org/10.1016/S1389-1723(04)00264-6
  • Препарат «Биотроф-600» – стимулятор роста томатов / Е.А. Лапицкая [и др.] // Аграрн.вестн. Урала. 2008. № 5. С. 42–44.
  • Gummalla S., Broadbent J.R. Tryptophan catabolism by Lactobacillus casei and Lactobacillus helveticus cheese flavor adjuncts. Journal of Dairy Science, 1999, no. 82 (10), pp. 2070–2077. Available at: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(99)75448-2
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp