Повышение эффективности симбиотических систем нута (Cicer arietinum L.)

( отдельные формы до 8%), которое богато ненасыщенными жирными кислотами [3]. Благодаря сбалансированному аминокислотному составу и большому содержанию метионина и триптофана , по питательной ценности нут превосходит все остальные зернобобовые культуры . В животноводстве семена нута используют как высокобелковый концентрированный корм . В 100 кг семян нута содержится 122 кормовые единицы . Введение его в рацион животных значительно улучшает переваримость кормов , содержащих повышенное количество углеводов ; они меньше болеют , а заболевшие быстро выздоравливают [4].

Нут хорошо переносит почвенную и воздушную засуху , не полегает , при созревании бобы не растрескиваются , пригоден для механизированной уборки .

Нут играет важную роль в биологизации земледелия . Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями он способен усваивать атмосферный азот и накапливать его в корнях и пожнивных остатках , оставляя после себя в почве от 50 до 100 кг азота на 1 га . [3,4]. Однако необходимое количество N₂ растения получают при достаточно развитом аппарате азотфиксации . Клубеньковые бактерии , приспособленные к нуту , образуют крупные клубеньки на главном корне растения или около него , мелкие клубеньки рассредоточиваются по всей корневой системе , но в большинстве случаев они не фиксируют азот [5]. Клубеньки на корнях растений образуются , как правило , в наиболее аэрируемом слое почвы (0-10 см ). Хорошим индикатором активности симбиоза служит красная окраска клубеньков , что указывает на наличие в них леггемоглобина . Наиболее активно фиксация азота воздуха протекает при температуре 20⁰ С . 10⁰ С считаются нижним порогом азотфиксации , хотя клубеньки образуются и при более низкой температуре . Низкая температура влияет в основном на развитие бобового растения , приводя к снижению обеспеченности клубеньков углеводами . Сами по себе клубеньковые бактерии в меньшей степени реагируют на колебания температуры [6].

Улучшению симбиотической деятельности нута способствует инокуляция семенного материала высокоактивными штаммами клубеньковых бактерий .

Выращивание нута с применением микробиологических препаратов позволяет увеличивать урожай семян и содержание белка в них на 3-4% [7].

В настоящее время на основе эффективных штаммов полезных микроорганизмов создана серия микробиологических препаратов , которые способствуют повышению потенциала продуктивности сельскохозяйственных культур , в том числе нута , поддержке разнообразия почвенной микрофлоры .

В связи с вышеизложенным , целью представленной работы является изучение влияния биопрепаратов на повышение эффективности симбиотических систем нута в условиях Орловской области .

Материал и методика исследований

Исследования проводили в 2009 – 2010 гг . на полевом участке лаборатории генетики и биотехнологии ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии на темно - серых лесных почвах с содержанием гумуса 4,7-4,9%.

Материалом для исследований послужили 6 сортообразцов нута культурного ( Cicer arietinum L.), полученные из мировой коллекции ВИР им . Н . И . Вавилова и ( г . Санкт - Петербург ): к -526 ( Колумбия ), к -1029 ( Эфиопия ), к -1488 ( Молдова ), к -1507 ( Индия ), к -1731 ( Молдова ), к -1736 ( Таджикистан ).

Для предпосевной инокуляции семян использовали ризоторфин, содержащий клубеньковые бактерии Mesorhizobium ciceri (штамм 527). Обработку проводили за час до посева влажным способом из расчета 200 граммов на гектарную норму посева.

Перед посевом в почву вносили комплексное микробное удобрение БисолбиМикс в дозе 500 кг / га , состоящее из грибов арбускулярной микоризы ( Glomus intraradices , Glomus fasciculatum ), ассоциативных и ризобиальных бактерий .

Биопрепараты изготовлены в ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии ( г . Санкт - Петербург - Пушкин ).

Опыт закладывался в четырехкратной повторности по следующей схеме :

• 1.    Контроль ( без обработки );

• 2.   Инокуляция ризоторфином шт . 527;

• 3.    Предпосевное внесение в почву препарата БисолбиМикс ;

• 4. Двойная инокуляция ( шт .527+ БисолбиМикс ).

Посев осуществлялся на делянках с площадью питания одного растения 45 х 6 см ( рис .1).

Рисунок 1 – Опытные посевы нута

Учетная площадь делянок в опыте 1,0 м ² . Технология возделывания общепринятая для нута .

Азотфиксирующую способность определяли по активности нитрогеназы методом редукции ацетилена по методике ВНИИЗБК [8].

Уборку осуществляли по мере созревания бобов . Для структурного анализа отбирали по 25 растений с каждой делянки . Анализ проводили по 14 основным хозяйственно - полезным признакам .

Математическую обработку данных выполняли по Б . А . Доспехову [10] с использованием компьютерных программ STATISTICA (data analysis software system), StatSoft, Inc. v. 6.0 и Microsoft Office Excel.

Результаты и их обсуждение

Важную роль в формировании активного симбиоза между бобовыми растениями и полезными почвенными микроорганизмами играют условия внешней среды – температура почвы и воздуха, влажность почвы , рН. Погодные условия вегетационного периода 2009 и 2010 гг. в целом были благоприятными для нормального роста и развития нута. В тоже время в аномально жарком 2010 году начало образования клубеньков на корнях растений было отмечено в конце ветвления – начале бутонизации. В среднем за годы изучения в контрольном варианте у растений всех сортообразцов клубеньки не сформировались, что свидетельствует об отсутствии в почвенной микрофлоре Орловской области специфичных для нута азотфиксирующих бактерий (табл.1).

В варианте с предпосевной инокуляцией семян ризоторфином ( шт . 527) больше всего клубеньков (72 шт .) сформировали растения сортообразца к -1488, меньше всего (43 шт . и 47 шт .) – растения сортообразцов к -1029 и к -526. Предпосевное внесение в почву комплексного микробиологического удобрения БисолбиМикс в меньшей степени способствовало образованию клубеньков на корнях растений нута ( от 33 шт . - к -1488 до 39 шт . - к -1731), чем обработка ризоторфином , что объясняется присутствием в этом биопрепарате не специфичных для нута клубеньковых бактерий . Больше всего клубеньков (51-72 шт .) растения нута образовывали в варианте с двойной инокуляцией ( шт .527 + БисолбиМикс ) ( рис .2).

Следует отметить, что почвенные грибы (Glomenomycota), содержащиеся в препарате БисолбиМикс, образуют с бобовыми растениями арбускулярную микоризу. Структурнофункциональная единица симбиоза, обеспечивающая обмен метаболитами между партнерами (арбускула), находится внутри растительной клетки и представляет собой сильно разветвленный концевой участок гифы гриба.

Рисунок 2 – Клубеньки на корнях растений сортообразца нута к -1731 при двойной инокуляции ( шт .527 + БисолбиМикс ), 2010 г .

Арбускулярная микориза улучшает водный статус растения , снабжает необходимыми элементами минерального питания ( преимущественно труднодоступным фосфором и азотом ), повышает устойчивость к фитопатогенам [11].

Таблица 1 – Показатели азотфиксирующей деятельности нута в фазу бутонизации при моно – и двойной инокуляции азотфиксирующими бактериями и эндомикоризными грибами , 2009-2010 гг .

Сортообразец	Вариант опыта	Число клубеньков на корнях растения , шт .	Нитрогеназная активность , мкг N 2 / раст . / час
к -526	контроль	0	0
	шт .527	47	63
	БисолбиМикс	38	24
	шт .527 + БисолбиМикс	51	69
к -1029	контроль	0	0
	шт .527	43	51
	БисолбиМикс	40	58
	шт .527 + БисолбиМикс	65	65
к -1488	контроль	0	0
	шт .527	72	111
	БисолбиМикс	33	28
	шт .527 + БисолбиМикс	68	47
к -1507	контроль	0	0
	шт .527	61	65
	БисолбиМикс	37	52
	шт .527 + БисолбиМикс	70	74
к -1731	контроль	0	0
	шт .527	46	88
	БисолбиМикс	39	45
	шт .527 + БисолбиМикс	72	81
к -1736	контроль	0	0
	шт .527	53	45
	БисолбиМикс	37	26
	шт .527 + БисолбиМикс	64	73

При условии образования активного комплекса бобовое растение + Rhizobium образуется взаимовыгодное сожительство или симбиоз. Макросимбионт аккумулирует солнечную энергию в процессе фотосинтеза и в виде химически связанной энергии углеводов и других веществ снабжает ею микросимбионта, который обеспечивает потребности растения-хозяина в связанном азоте. В условиях живой клетки восстановительный процесс связывания азота с водородом происходит с помощью фермента нитрогеназы.

Анализ данных показывает , что наибольшее количество биологического азота (111 мкг N₂/ раст . час ) в среднем за годы изучения фиксировали растения сортообразца к -1488 в варианте с обработкой ризоторфином ( шт .527) ( табл .1).

Таблица 2 – Влияние биопрепаратов на основные хозяйственно полезные признаки нута , 2009-2010 гг .

Сортообразец	Вариант опыта	Масса сухого растения , г	Число семян с растения , шт .	Масса семян с растения , г	Масса 1000 семян , г
к -526	контроль	26 ± 5,3	23 ± 6,4	16 ± 2,3	365 ± 6,5
	шт .527	27 ± 4,1	31 ± 5,1	17 ± 2,1	376 ± 6,0
	БисолбиМикс	30 ± 4,6	37 ± 5,6	19 ± 2,1	390 ± 7,0
	шт .527 + БисолбиМикс	32 ± 4,5	48 ± 5,7	20 ± 2,1	403 ± 7,0
к -1029	контроль	18 ± 2,6	25 ± 10,4	9 ± 1,3	118 ± 6,6
	шт .527	17 ± 3,4	67 ± 13,3	12 ± 1,9	127 ± 4,9
	БисолбиМикс	17 ± 2,7	68 ± 11,0	12 ± 1,4	129 ± 4,9
	шт .527 + БисолбиМикс	33 ± 1,8	70 ± 8,0	17 ± 1,0	130± 6,9
к -1488	контроль	28 ± 4,2	31 ± 23,3	10 ± 5,5	219 ± 10,2
	шт .527	30 ± 4,5	52 ± 10,0	14 ± 2,5	230 ± 8,6
	БисолбиМикс	41 ± 5,8	79 ± 12,3	19 ± 3,2	234 ± 7,7
	шт .527 + БисолбиМикс	42 ± 4,0	85 ± 22,4	22 ± 5,4	243 ± 8,6
к -1507	контроль	14 ± 1,3	25 ± 2,3	6 ± 0,6	248 ± 6,2
	шт .527	29 ± 3,5	36 ± 7,0	15 ± 2,0	270 ± 4,5
	БисолбиМикс	28 ± 2,6	35 ± 5,8	15 ± 1,4	273 ± 11,2
	шт .527 + БисолбиМикс	22 ± 2,0	42 ± 4,6	18 ± 1,2	275± 10,8
к -1731	контроль	25 ± 4,0	33 ± 10,0	11 ± 2,2	216 ± 4,3
	шт .527	32 ± 3,8	69 ± 8,2	16 ± 1,9	225 ± 8,3
	БисолбиМикс	37 ± 5,3	72 ± 12,3	19 ± 3,0	226 ± 5,2
	шт .527 + БисолбиМикс	39 ± 4,1	79 ± 9,8	21± 2,3	238 ± 9,2
к -1736	контроль	22 ± 5,1	48 ± 13,1	11 ± 2,5	176 ± 2,3
	шт .527	21 ± 2,6	53 ± 7,4	15 ± 1,4	182 ± 5,7
	БисолбиМикс	34 ± 5,6	73 ± 14,5	18 ± 2,8	189 ± 8,6
	шт .527 + БисолбиМикс	38 ± 5,2	74 ± 14,2	18 ± 2,6	191 ± 4,4

Наряду с числом клубеньков на корнях растений и нитрогеназной активностью важным показателем активности симбиотического аппарата у гороха является масса сухого растения , которая характеризует биологический урожай растения . Наиболее высокий положительный эффект получен в варианте с двойной инокуляцией ( шт .527 + БисолбиМикс ). Прибавка массы сухого растения к контролю составила 6,0 – 16, 0 г . ( табл .2).

Наибольшее число семян на растении у всех сортообразцов нута в среднем за годы исследований отмечено в вариантах с применением микробного препарата БисолбиМикс ( табл .2). Значение этого показателя в варианте с предпосевным внесением в почву данного препарата колебалось от 35 шт . ( к 1507) до 79 ( к -1488) шт .; в варианте с двойной инокуляцией ( шт .527 + БисолбиМикс ) – от 42 ( к -1507) до 85 шт . ( к -1448), что на 17-28% превышает контрольный вариант .

В качестве основного при оценке симбиотической эффективности нута был взят показатель семенной продуктивности растений (масса семян с одного растения) – один из главных элементов структуры урожая, обусловленный взаимодействием многих генов, влиянием почвенно-климатических и агротехнических условий . Проведенные исследования показали, что значение данного признака у сортообразцов нута варьировало в среднем за два года в контрольном варианте от 6 ± 0,6 г (к-1507) до 16 ± 2,3 г (к-526). Максимальный эффект дала обработка семян нута ризоторфином (шт.527) в сочетании с предпосевным внесением в почву микробного препарата БисолбиМикс. В этом варианте семенная продуктивность составила 18 ± 1,2 г. (к-1507) - 22 ± 5,4 г (к-1488) (табл.2).

Использование препарата БисолбиМикс положительно сказалось и на увеличении массы 1000 семян у всех сортообразцов нута ( табл .2), которая в этих вариантах превысила контроль на 11,0 – 12,0%.

Заключение

Простота инокуляции семян и внесения в почву БисолбиМикса , их дешевизна и экологические преимущества дают основание сделать вывод о том , что этот приём должен стать обязательной частью агротехнологии нута в условиях Орловской области на темно - серых лесных почвах для повышения эффективности симбиотических систем культуры .

ФГОУ ВПО Орел ГАУ

ПРЕДШ ЕСТВЕННИК – ОСНОВА ПОВЫ Ш ЕНИЯ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШ ЕНИЦЫ

Установлено , что запахивание отавы после первого укоса клеверо - тимофеевичной травосмеси на зеленое удобрение в качестве предшественника озимой пшеницы и внесение нормы минеральных удобрений N₁₃₁ Р ₁₇ К ₁₇ обеспечивает урож айность более 4,0 т / га с содерж анием клейковины в зерне , соответствующим второму классу ГОСТа .

Стабильное производство достаточного количества зерна высокого качества – одно из важных условий гарантии продовольственной безопасности России , т . к . рынок зерна формирует системоообразующую среду продовольственного комплекса страны .

В России озимая пшеница является основной продовольственной культурой для хлебопечения . За последнее время площади под озимой пшеницей выросли до 11 млн . га , валовой сбор в 2010 г . составил 41,5 млн . тонн .

В Орловской области эта культура является основной высокорентабельной , стратегической культурой , во многом определяющей экономику сельскохозяйственных предприятий , и в разные годы размещается на площади 300 – 450 тыс . га . Однако 6070% валового сбора зерна озимой пшеницы , производимого в Орловской области , по качественным показателям соответствует 4-5 классу государственного стандарта , не способного обеспечить получение муки , пригодной для выпечки высококачественного хлеба .

Приоритетное значение производства качественного зерна определяется его большой

It is established that ploughing in of aftermath after the first hay crop of the clover-timothy grass mixture on the green fertilizer as the predecessor of winter wheat and application of rate of mineral fertilizers N₁₃₁ Р ₁₇ К ₁₇ provides productivity more than 4,0 t/hectares with the gluten maintenance in the grain, corresponding to the second class of State Standard.

На мировых рынках в экономически развитых странах вопросам качества продовольствия , непосредственно связанным со здоровьем населения , уделяется приоритетное внимание . Например , за 2006 - 2007 год рост мировых цен на зерно пшеницы составил 50%. В России в последнее годы также отмечается стабильный рост цен на муку и хлеб , как основных продуктов питания .

Качество зерна озимой пшеницы – важнейшая составляющая его потребительской стоимости , конкурентоспособности и агроэкологической производительности территории . От качества зерна , поставляемого на рынок для реализации , зависит величина прибыли сельскохозяйственных предприятий , так как нестандартная и некачественная продукция реализуется по более низким ценам или вообще исключается из общего объема . Для стимулирования повышения качества поступающего на переработку сельскохозяйственного сырья введены дифференцированные закупочные цены .

ОрелГАУ