Эффективность взаимодействия сортов люпина узколистного с полезной почвенной микрофлорой

эффективности взаимодействия растений люпина узколистного с различными группами полезной ризосферной микрофлоры.

Материалы и методы исследований

Эксперименты проводили в 2007-2010 гг. в Орловском государственном аграрном университете совместно с Всероссийским НИИ зернобобовых и крупяных культур, на опытном поле лаборатории селекции зернобобовых культур, в рамках совместной научно-исследовательской программы. Работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант РФФИ офи_ц 08-04-13565) и выполнена на оборудовании Центра коллективного пользования ОрёлГАУ «Генетические ресурсы растений и их использование».

Сорта люпина узколистного Кристалл и Орловский сидерат выращивали в полевом селекционном севообороте. Площадь делянки – 10 м2, размещение делянок рендомизированное, повторность четырехкратная.

Почва опытного участка темно-серая лесная среднесуглинистая, с содержанием гумуса 5,1 %, подвижного фосфора – 23,3, обменного калия – 9,7 мг/100 г почвы, рНсол 5,3. Предшественник – ячмень яровой.

В опытах оценивали хозяйственную эффективность создания растительно-микробных симбиозов в агроценозах люпина узколистного при использовании микробиологических препаратов, разработанных и предоставленых ВНИИ СХМ (г. Санкт-Петербург):

Bradyrhizobium sp., шт . 367

Bradyrhizobium sp., шт . 374

Bradyrhizobium sp., шт . 388

АМГ *

PGPR**

АМГ – препарат на основе гриба арбускулярной микоризы ( Glomus intraradices, шт.7)

PGPR – препарат PGPR БисолбиСан ( Artrobacter mycorens 7, Flavobacterium sp. L. – 30, Agrobacterium radiobacter 204, Agrobacterium radiobacter 10, Bacillus subtilis Ч-13, Pseudomonas fluorescens 2137, Azospirillum lipoferum 137)

Ш таммами клубеньковых бактерий проводили предпосевную инокуляцию семян из расчета 200 г на гектарную норму семян. PGPR опрыскивали всходы растений (10% р-р). Препарат АМГ вносили в почву перед посевом из расчета 5 ц/га. На каждом сорте в качестве контроля был заложен вариант без инокуляции (спонтанное заражение).

Метеорологические условия вегетационных периодов 2007-2010 гг. были контрастными. Наиболее благоприятным для роста и развития растений был 2008 год . Засушливые условия отмечены в 2007 и 2010 годах.

Нитрогеназную активность определяли с помощью газового хроматографа «Цвет-4» методом оценки ацетиленредуктазной активности [15] в модификации А.С. Ш аина [16].

Уборку урожая люпина с делянок проводили с помощью селекционного комбайна Сампо-130. Математическая обработка данных осуществлялась с помощью приложения CXSTAT к компьютерной программе Excel.

Результаты и их обсуждение

Особенностью формирования симбиотического аппарата люпина узколистного явилось незначительное межсортовое варьирование по нодуляции корней на фоне существенных различий между сортами по азотфиксирующей способности, которая у сорта Орловский сидерат была в 1,8 раза выше , чем у сорта Кристалл (табл. 1).

Таблица 1 – Основные показатели симбиотической деятельности сортов люпина узколистного, среднее 2007-2010 гг.

Сорта	Варианты
	Контроль	PGPR	АМГ	шт. 367а	шт. 374а	шт. 388а
Количество активных клубеньков, млн.шт./га
Кристалл	30,1	36,1	38,1	39,9	56,9	46,4
Орловский сидерат	38,6	36,4	43,1	57,7	72,7	45,8
Масса активных клубеньков, кг/га
Кристалл	316,77	346,5	450,4	318,2	406,4	405,6
Орловский сидерат	284,46	307,7	441,6	574,7	549,1	368,6
Азотфиксирующая способность, кг/га
Кристалл	79,4	153,2	115,4	126,9	84,3	136,9
Орловский сидерат	98,3	169,5	171,6	171,0	128,0	132,0

Оценка эффективности симбиотического взаимодействия трех штаммов клубеньковых бактерий с двумя сортами люпина узколистного выявила, что наиболее комплементарным для сорта Орловский сидерат (сидерального направления использования) был штамм Bradyrhizobium sp. 367а, тогда как эффективность РМВ в агроценозах сорта Кристалл существенно возрастала при моноинокуляции штаммом Bradyrhizobium sp. 388а (рис. 1). При этом необходимо отметить, что рост зерновой продуктивности сортов люпина при формировании РМС с различными группами и штаммами микроорганизмов был обусловлен активизацией работы нитрогеназного комплекса растений (r=+0,60…0,62).

□ Кристалл □ Орловский сидерат

Рисунок 1 – Урожайность сортов люпина в зависимости от приемов экзогенной регуляции РМВ, т/га (среднее 2007-2010 гг.)

Указанные штаммы не только оказали наибольшее стимулирующее действие на нодуляцию корней, повысив количество и массу клубеньков с леггемоглобином у сорта Кристалл соответственно на

53 и 28%, а у сорта Орловский сидерат – на 44 и 90%, но и активизировали работу нитрогеназного комплекса, по сравнению с неинокулированным контролем. При взаимодействии растений люпина Кристалл со штаммом Bradyrhizobium sp. 388а количество азота воздуха, фиксируемое агроценозами данного сорта возрастало до 137 кг/га, что превышало контроль в 1,7 раза, а варианты с менее активными штаммами клубеньковых бактерий в 1,1 и 1,6 раза. Специфичный, вирулентный и активный Bradyrhizobium sp., шт. 367а в посевах сорта Орловский сидерат улучшал азотфиксирующую способность люпина по сравнению с аборигенными микроорганизмами на 74%, а также относительно производственных штаммов Bradyrhizobium sp. 374а и 388а на 25 и 23% соответственно.

Кроме того, оба сорта положительно реагировали на интродукцию в ризосферу PGPR и грибов АМ, а эффективность этих взаимодействий была сопоставима с инокуляцией комплементарными штаммами р. Rhizobium . Причем отзывчивость сорта Орловский сидерат на данные приемы регуляции РМВ была в 2-2,5 раза выше по сравнению с сортом Кристалл , что вероятно указывает на различия в метаболизме растений данных генотипов. Следовательно, имеются отличия в количестве, качестве и активности флавоноидных соединений, выделяемых корнями растений и являющимися индукторами транскрипции генов клубенькообразования[6, 8]. Также известно, что флавоноиды, индуцирующие активность nod -генов клубеньковых бактерий, также улучают рост гифов АМ-гриба и стимулируют АМ-колонизацию, а интродукция в ризосферу PGPR активизирует бобово-ризобиальный симбиоз [9].

Таким образом, выявлена сортоспецифичность люпина узколистного по отношению к группам и штаммам полезной ризосферной микрофлоры. Наиболее эффективным с хозяйственной точки зрения для сорта Кристалл был препарат на основе Bradyrhizobium sp. 388а, обеспечивший прибавку урожайности 24%. Максимальную зерновую продуктивность люпин Орловский сидерат формировал при взаимодействии со штаммом Bradyrhizobium sp. 367а (+45%), фосфатмобили-зирующими микроорганизмами (+31%), а также ризобактериями (+27%).