Комплексные биопрепараты на основе автохтонных почвенных микроорганизмов
Автор: Кошпаева Т.В., Кириллова Н.И., Дегтярева И.А.
Статья в выпуске: 2 т.250, 2022 года.
Бесплатный доступ
Проведена сравнительная оценка эффективности действия консорциума микроорганизмов, состоящих из автохтонных диазотрофных (Azotobacter chroococcum 5V, Pseudomonas brassicacearum 26W) и фосфатмобилизующих бактерий (Achromobacter xylosoxidans 5F, Sphingobacterium multivorum 6 F), с промышленным биопрепаратом Азолен, основой которого является штамм Azotobacter vinelandii ИБ-4. Установлена максимальная энергия прорастания и всхожести семян яровой пшеницы сорта Казанская 560 при применении консорциума микроорганизмов с цеолитом и наноструктурной водно-цеолитной суспензией. Максимальная длина корешка отмечена при использовании консорциума микроорганизмов, а длина проростка - с наноструктурной водно-диатомитной суспензией. Лучший показатель по биомассе корешка и проростка установлен в варианте с консорциумом микроорганизмов и наноструктурной водно-диатомитной более эффективен для улучшения прорастания и роста яровой пшеницы по сравнению с промышленным биопрепаратом Азолен.
Микроорганизмы, консорциум, биопрепарат, тест-растение, биометрические показатели, диазотрофы, фосфатмобилизующие бактерии, фитотоксичность
Короткий адрес: https://sciup.org/142234472
IDR: 142234472
Текст научной статьи Комплексные биопрепараты на основе автохтонных почвенных микроорганизмов
Интенсивная эксплуатация сельскохозяйственных земель сопровождается постоянным внесением высоких доз минеральных удобрений, что позволяет значительно увеличить урожайность, но при многолетнем применении ведет к снижению качества продукции растениеводства, нарушению естественных механизмов восстановления почв и загрязнению окружающей среды [1, 13].
Одним из направлений защиты окружающей среды является биологизация земледелия, в том числе разработка широкого спектра микробиологических препаратов для повышения плодородия почв и получения экологически чистой растениеводческой продукции [3, 4]. Биопрепараты на основе почвенных микроорганизмов в отличие от минеральных удобрений имеют много преимуществ: эффективны, безопасны для человека и животных, не токсичны [8, 10]. Микроорганизмы, входящие в состав биопрепаратов, сохраняют жизнеспособность в условиях интенсивного земледелия, могут обладать высокой приспособляемостью к почвенноклиматическим условиям [9, 10].
Немаловажным фактором является предпосевная обработка семян жидкими биопрепаратами и биологически активными веществами [4, 5]. Посредством обработки микробиологическими препаратами можно добиться повышения стрессоустойчивости растений в условиях засухи за счет усиления поглощения влаги и питательных элементов [12].
Цель исследования – изучение комплексных биопрепаратов на основе автохтонных почвенных микроорганизмов в условиях вегетационного опыта с кукурузой.
Материал и методы исследований. Из различных почв Республики Татарстана были выделены и изучены диазотрофные и фосфатмобилизующие бактерии, основными критериями при отборе которых служили: значительная скорость накопления биомассы индивидуальных штаммов, высокая нитрогеназная активность, способность подавлять развитие фитопатогенных микромицетов, сохранение жизнеспособности и уровня активности при различных температурных режимах, сроках хранения и т.д.
Объектами исследований стали: консорциум микроорганизмов (Azotobacter chroococcum 5V + Pseudomonas brassicacearum 26W + Achromobacter xylosoxidans 5F + Sphingobacterium multivorum 6F), сформированный из этих четырех штаммов; промышленный биопрепарат Азолен, на основе штамма Azotobacter vinelandii ИБ-4; природные минералы (диатомит, цеолит), тест-растение яровая пшеница сорта Казанская 560.
Вегетационный опыт проводили по схеме: 1) контроль без удобрений; 2)
N 60 P 60 K 60 (фон); 3) консорциум микроорганизмов (КМ); 4) Азолен; 5) диатомит; 6) цеолит; 7) наноструктурная водно-диатомитная суспензия (НВДС); 8) наноструктурная водно-цеолитная суспензия (НВЦС); 9) КМ + датомит; 10) КМ + цеолит; 11) КМ + НВДС; 12) КМ + НВЦС.
Почвенные образцы отбирали в фазе молочной спелости кукурузы сорта Росс 140. Изучали следующее параметры тест-растения: энергию прорастания, всхожесть, длину корешка, проростка и колеоптиля, биомассу корешка и проростка [2].
Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программы Excel (Р<0,05).
Результат исследований. Ранее в лабораторных условиях проведены исследования с инокуляцией яровой пшеницы автохтонными штаммами диазотрофных и фосфатмобилизующих микроорганизмов в отдельности, в составе бинарных ассоциаций и консорциума из четырех штаммов более эффективна для улучшения прорастания и роста этой сельскохозяйственной культуры, чем биопрепарат Азолен [6].
При изучении влияния биопрепаратов и природных минералов на энергию прорастания в контрольном варианте этот показатель составляет 92,0%. Минимальный процент энергии прорастания выявлен в двух вариантах – при использовании Азолена и диатомита (84,0 и 82,0 %, соответственно). Сопоставимые результаты с контрольным вариантом получены в вариантах: фон, при обработке семян цеолитом, НВДС, КМ + диатомит, КМ + НВДС, КМ + НВЦС. Максимальный процент энергии прорастания отмечен в вариантах с НВЦС и КМ + цеолит (96,0 %).
Показатель всхожести в контрольном варианте составляет 96 %. Минимальная всхожесть отмечена в вариантах с Азоленом, диатомитом и КМ + НВЦС (84,0, 84,0 и 92,0 %, соответственно). Сопоставимые результаты с контролем имеют несколько опытных вариантов: фон, КМ, цеолит, НВДС КМ + диатомит и КМ +
НВДС. Максимальный процент всхожести отмечен в вариантах НВЦС и КМ + цеолит (по 98 %).
Итак, именно, как в случае с энергией прорастания эти варианты имеют максимальную энергию прорастания и всхожесть.
Биометрические показатели, а именно длина корешка, длина проростка и длина колеоптиля представлены на рисунке 1. Максимальная длина корешка (15,52 см) выявлена в варианте с фоном и КМ, что выше контрольного варианта на 7,1 %. Достаточно высокие результаты отмечены также в варианте с НВЦС и КМ + цеолит, в которых длина корешка составляет 15,19 и 15,24 см. Это больше, чем в контроле на 4,8 и 5,2 % соответственно. Длина корешка в варианте с Азоленом составляет 13,11 см, что ниже контрольного варианта на 9,5 %.
По длине проростка наибольшие показатели имеют варианты с НСЦС и КМ + НВДС (15,28 и 16,21 см соответственно). Это выше контрольного варианта на 14,5 и 21,5 %. Вариант с Азоленом имеет 12,13 см длину ростка, что ниже контрольного варианта на 9,0 %.
Максимальные показатели длины колеоптиля отмечены в вариантах с НВДС, НВЦС и КМ + НВДС – 4,01, 4,12 и 4,08 см, что выше контрольного варианта на 54,8, 59,1 и 57,5 %. Длина колеоптиля в варианте с Азоленом – 3,56, что выше контрольного варианта на 37,4 %.
Следовательно, по биометрическим показателям (длина корешка, длина проростка и длина колеоптиля) лучшим является вариант с НВЦС и КМ + НВДС.
Биомасса корешка и проростка представлена на рисунке 2. Максимальная биомасса корешка выявлена в варианте с КМ + НВДС и КМ + НВЦС, это выше контроля на 50,1 и 34,9 % соответственно. В варианте с Азоленом биомасса корешка ниже контрольного на 7,6 %.
Максимальная биомасса проростка отмечена в варианте с диатомит и КМ + НВДС, что выше контроля на 30,9 и 38,9 % соответственно. Вариант с Азоленом по биомассе проростка ниже контрольного на 5,5 %.
Рисунок 1 – Влияние биопрепаратов на длину корешка, проростка и колеоптиля тест-растения: 1 – контроль без удобрений; 2 – фон; 3 – КМ; 4 – Азолен; 5 – Диатомит; 6 – Цеолит; 7 – НВДС; 8 – НВЦС; 9 – КМ + диатомит; 10 – КМ + цеолит; 11 – КМ + НВДС; 12 – КМ + НВЦС (Р<0,05)
Рисунок 2 – Влияние биопрепаратов на биомассу корешка и проростка тест-растения (Р<0,05)
По показателю биомассы корешка и проростка лучшим является вариант с КМ + НВДС.
Применение биопрепаратов на основе азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий на различные сельскохозяйственные культуры представлены во многих российских и зарубежных публикациях.
Подобные исследования представлены в статье М.Л. Сидоренко с соавторами [10], где экспериментальные данные по влиянию почвенных микроорганизмов на прорастание семян пшеницы и ячменя. Изучение влияния азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов на рост и развитие пшеницы выявило увеличение длины побега – на 20,9 %, длины корня – на 83,7 %. В большинстве вариантов обработка семян ячменя привела к увеличению длины побега в 1,8 раза, корня – в 2,7 раза. Аналогичные исследования проведены С.И. Кривошеевым и В.А. Шумаковым [7], при применении биопрепаратов Флор Гумат и Радиафарм совместно с микроудобрением Агромикс на проращивание семян озимой пшеницы. При обработке семян Флор Гумат + Агромикс длина корешков увеличилась на 11,1 %, биомасса корня – на 12%, а при обработке, а при обработке Радиафарм + Агромикс на 14,3 и 16 % соответственно.
Заключение. Таким образом, в процессе биотестирования яровой пшеницы проведена сравнительная оценка консорциума микроорганизмов с промышленным биопрепаратом Азолен и с природными минералами, их наноструктурной водной суспензией. Максимальная энергия прорастания отмечена в двух вариантах – с наноструктурной водно-цеолитной суспензией и консорциумом микроорганизмов. Лучший показатель длины корешка выявлен в двух вариантах – с фоном консорциумом микроорганизмов. Наибольшая длина проростка отмечена в варианте с консорциумом микроорганизмов. Максимальная длина колеоптиля установлена в варианте с наноструктурной водно-цеолитной суспензии. Биомасса корешка самая высокая в варианте консорциум микроорганизмов с наноструктурной водно-диатомитной суспензий. Лучший показатель по биомассе проростка имеет вариант, где семена обработаны консорциум микроорганизмов с наноструктурной водно-диатомитной суспензией. Работа выполнена в рамках Государственного задания № FMEG-2021-0003, регистрационный номер 121021600147-1.
Резюме
Проведена сравнительная оценка эффективности действия консорциума микроорганизмов, состоящих из автохтонных диазотрофных (Azotobacter chroococcum 5V, Pseudomonas brassicacearum 26W) и фосфатмобилизующих бактерий (Achromobacter xylosoxidans 5F, Sphingobacterium multivorum 6 F), с промышленным биопрепаратом Азолен, основой которого является штамм Azotobacter vinelandii ИБ-4. Установлена максимальная энергия прорастания и всхожести семян яровой пшеницы сорта Казанская 560 при применении консорциума микроорганизмов с цеолитом и наноструктурной водно-цеолитной суспензией. Максимальная длина корешка отмечена при использовании консорциума микроорганизмов, а длина проростка – с наноструктурной водно-диатомитной суспензией. Лучший показатель по биомассе корешка и проростка установлен в варианте с консорциумом микроорганизмов и наноструктурной водно-диатомитной более эффективен для улучшения прорастания и роста яровой пшеницы по сравнению с промышленным биопрепаратом Азолен.
Список литературы Комплексные биопрепараты на основе автохтонных почвенных микроорганизмов
- Алещенкова, З. М. Азотфиксирующие и фосфатмобилизующие бактерии для стимуляции роста сельскохозяйственных культур / З. М. Алещенкова, Г. В. Сафронова, Н. В. Мельников, А. Е. Есенбаева, О. А. Тен // Вестник Башкирского университета. – 2015. – № 20(1). – С. 82-86.
- ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Метод определения всхожести. – Москва: Стандартин-форм, 2011. – 31 с.
- Градова, Н. Б. Влияние микроэлементного состава почв на функциональную активность биопрепаратов, применяемых для повышения плодородия и биоремидиации почв / Н. Б. Градова, Д. П. Иванова // Актуальная биотехнология. – 2016. – № 3(18). – С. 78.
- Дегтярева, И. А. Предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур диазотрофными и фосфатмобилизующими микроорганизмами / И. А. Дегтярева, А. Х. Яппаров, Д. С. Дмитричева и др. // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – Т. 15, № 7. – С. 133-137.
- Зотиков, В. И. Эффективность применения Флор Гумата универсального на семенах и вегетирующих растениях / В. И. Зотиков, А. И. Ерохин, М. В. Барбашов // Земледелие. – 2011. – № 8. – С. 44-45.
- Кошпаева, Т. В. Эффективность действия штаммов бактерий, аборигенных для почв Татарстана и биопрепарата Азолен при биотестровании на яровой пшенице / Т. В. Кошпаева, Д. Т. Миникаев, И. А. Дегтярева // Агрохимический вестник. – 2021. – № 6. – С. 73-77.
- Кривошеев, С. И. Посевные качества и урожайность озимой пшеницы при предпосевной обработке семян биопрепаратами и микроудобрением / С. И. Кривошеев, В. А. Шумаков // Вестник курс кой государственной сельскохозяйственной академии. – 2019. – № 5. – С. 34-38.
- Мотина, Т. Ю. Оценка консорциума микроорганизмов с высокой биологической активностью и устойчивостью к пестицидному стрессу / Т. Ю. Мотина, И. А. Дегтярева, А. Я. Давлетшина, И. А. Яппаров, А. Х. Яппаров // Агрохимический вестник. – 2019. – № 1. – С. 46-51.
- Муравьев, А. А. Зависимость урожайности яровой пшеницы от обработки биопрепаратом / А. А. Муравьев // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2019. – № 3(23). – С. 142-147.
- Сидоренко, М. Л. Прорастание семян злаков под влиянием композиций азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий из почв, возделываемых в условиях Дальнего востока / М. Л. Сидоренко, Н. А. Слепцова, А. Н. Быковская, В. В. Бережная, А. Г. Клыков // Сельскохозяйственная биология. – 2021. – Т. 56. – № 1. – С. 146157.
- Espidicar, Z. Differences in nitrogen and phosphorus uptake and yield components between barley cultivars grown under arbuscular mycorrhizal fungus and pseudomonas strains co-inoculation in rainfed condition / Z. Espidicar, M. Yarnia, M. Ansari, B. Mirshekari, H. Asadi Rahmani // Applied Ecology and Environmental Research. – 2017. – № 15(4). – P. 195-216.
- Fukami, J. Azospirillum: benefits that go far beyond biological nitrogen fixation / J. Fukami, P. Cerezini, M. Hungria // AMB Express. – 2018. – № 8(1). – P. 73.
- Lissaletta, L. Nitrogen use in the global food system: past trends and future trajectories of agronomic performance, pollution, trade, and dietary demand / L. Lissaletta, G. Billen, Garnier J., Bouwman L., Velazquez E., Mueller N.D., Gerber J.S. // Environmental Research Letters. – 2016. – № 11(9). – P. 1-15.
