Изучение влияния биопрепарата на основе клубеньковых бактерий Rhizobium lupini на бобовые и злаковые культуры

В настоящее время при возделывании полевых культур, в перспективе получения высоких урожаев, большое внимания уделяется проблеме «биологического азота». В связи с экологическим и экономическим кризисом возрастает интерес, который заключается в возможностях естественных экосистем, в частности микроорганизмов – азотфиксаторов. Решение проблемы «биологического азота» связано с деятельностью азотфиксирующих микроорганизмов, усваивающих азот из атмосферы. Среди них выделяются симбиотические азотфиксаторы рода Rhizobium [7, 9, 10].

Фиксация молекулярного азота воздуха биологическим путем – процесс связывания и усваивания азота микроорганизмами. Он имеет большое практическое значение, поскольку промышленное производство химических азотных удобрений требует значительных затрат энергоресурсов, а сами по себе они могут быть вредны с точки зрения экологии [1, 12, 15]. Всестороннее изучение данного вопроса обусловлено в необходимости создания новых препаратов, а именно препаратов на основе азотфиксирующих бактерий. Создание и применение биопрепаратов на основе азотфикси-рующих микроорганизмов – наиболее эффективный прием повышения продуктивности растений и качества их урожая, позволяющий сохранять естественное плодородие почв и экологическое равновесие окружающей среды [1, 5, 14]. Одним из наиболее перспективных микроорганизмов для получения биопрепаратов являются клубеньковые бактерии рода Rhizobium. В род Rhizobium объединены бактерии, вызывающие образование клубеньков на корнях бобовых растений и способные фиксировать азот в условиях симбиоза с ними [3, 11, 13]. Для клубеньковых бактерий (ри-зобий) характерно образование клубеньков на бобовых растениях, в которых они живут как внутриклеточные симбионты. Эффективность бобово-ризобиального симбиоза определяется наличием у штаммов клубеньковых бактерий симбиотических признаков: вирулентности, азотфиксирующей активности, конкурентоспособности, хозяйской специфичности [4, 6, 8]. Главная задача данного исследования -изучение влияния биопрепарата на основе азотфиксирующих бактерий Rhizobium lupini на рост бобовых культур и определение ростостимулирующей активности по вегетативной массе растений

Объекты и методы исследования

Лабораторные исследования проводились в ГБУ «Научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений с опытно-промышленным производством Академии Наук Республики Башкортостан». Объекты исследований: горох посевной сорт «Чишминский 95», рапс посевной сорт «Урал», пшеница сорт «Башкирская красавица», фасоль сорт «Белозерная», клубеньковые бактерии Rhizobium lupini. Эксперимент проводили в условиях лаборатории.

Препарат был получен следующим образом. Культуру Rhizobiumlupini культивировали в бобовой среде 48 ч с постоянным перемешиванием, при температуре 28 °С, 120 об/мин. Титр – 109 КОЕ/мл..После получения культуральной жидкости был приготовлен рабочий раствор в соотношении 1:100. Для сравнения был выбран также коммерческий биопрепарат «Байкал» (OOO «ЭМ-Кооперация»), в качестве контроля – дистиллированная вода.

Семена исследуемых культур вначале дезинфицировались раствором Хлорамина Б, затем промывались дистиллированной водой. После этого семена обрабатывались рабочими растворами препаратов – с Rhizobium lupini и препаратом «Байкал». Время выдержки семян в рабочих растворах препаратов – 60 минут. Затем была произведена посадка семян в грунт, в качестве грунта использовался стерильный песок. Повторность была трехкратная, в каждой повторности по 20 семян. При выращивании культур поддерживался контролируемый режим: освещенность 20 тысяч люкс в течении 16 часов, без освещения – 8 часов в сутки; температура 20 °С; влажность воздуха 70 %; полив через день водопроводной водой на уровне 60 % от полевой влагоемкости.

Результаты исследования

Первоначальной оценкой результатов была всхожесть семян. Всхожесть оценивалась в соответствии с ГОСТ 12038-84 [ 2, 8 ], на седьмые сутки (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1 Всхожесть на седьмые сутки, среднее значение в трех повторностях

С/х культура	Препарат	Всхожесть, %
Горох	Контроль	56
	Rhizobium lupini	68
	«Байкал»	58
Фасоль	Контроль	67
	Rhizobium lupini	80
	«Байкал»	70
Пшеница	Контроль	85
	Rhizobium lupini	90
	«Байкал»	87
Рапс	Контроль	50
	Rhizobium lupini	60
	«Байкал»	47

Рис. 1. Всхожесть на седьмые сутки

Продолжительность вегетационного опыта – 14 дней. По прошествии двух недель, были произведены замеры. Учет результатов осуществлялся путем срезания надземных частей растения и определения их сырой массы, а также вегетативных частей растения. Длина и масса растений рассчитывались как среднее арифметическое во всех трех повторностях. Эффективность препарата определялась в процентах относительно контроля (табл. 2). Была рассчитана эффективность по

Биохимический и пищевой инжиниринг

Таблица 2

Влияние препарата на вегетативную массу

С/х культура Образец Длина растения, см Эффективность по длине, % Вес сырой массы 100 растений, г Эффективность по весу, % Горох Контроль 15 73,3 37,6 50 Rhizobium lupini 26 56,5 «Байкал» 16 6,7 32,9 12,5 Рапс Контроль 5 44 0,5 12 Rhizobim lupini 7,2 0,56 «Байкал» 5 0 0,49 –2 Пшеница Контроль 15 60 6,5 90,9 Rhizobium lupini 24 12,4 «Байкал» 22 46,7 11,2 72,7 Фасоль Контроль 25 12 188,2 14,1 Rhizobium lupini 28 214,7 «Байкал» 24 –8 187,1 –0,6 длине (рис. 2) и эффективность по сырой массе (рис. 3).

Рис. 2. Эффективность по длине по сравнению с контролем

Установлено, что микробиологический препарат на основе клубеньковых бактерий Rhizobium lupini эффективен для роста и развития бобовых и злаковых растений, а именно для гороха, фасоли и пшеницы. Исследования показали, что при обработке семян препаратом перед посевом у растений наблюдалась лучшая всхожесть, по сравнению с необработанными семенами (см. рис. 1). Также в ходе проведенного сравнительного анализа длины побегов установлено, что у растений, семена которых обрабатывались препаратом на основе клубеньковых бактерий R. lupini, размер вегетативного побега больше, чем у контрольных растений: у гороха длина побега больше на 73 %, у рапса на 44 %, у пшеницы на 60 %, у фасоли на 12 % (см. рис. 2). По весу зеленой массы препарат показал также положительный эффект, так, у гороха масса растений на 50 % больше по сравнению с контролем, у рапса на 12 %, у пшеницы на 90 %, у фасоли на 14 % (см. рис. 3).

Рис. 3. Эффективность по весу сырой массы по сравнению с контролем

Выводы

Таким образом, биопрепарат на основе клубеньковых бактерий Rhizobium lupini, оказывает ростостимулирующую активность бобовых и злаковых культур. Данный препарат оказывает положительное воздействие на формирование урожайности в бобово-злаковом агроценозе.