Прорастание семян злаков под влиянием композиций азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий из почв, возделываемых в условиях Дальнего Востока

Минеральные удобрения, позволяя значительно увеличить продуктивность сельскохозяйственных культур, при многолетнем использовании оказывают неблагоприятное воздействие на почву и экологию в целом. Микроорганизмы, составляющие основу биопрепаратов, которые рассматривают как альтернативу минеральным удобрениям, стимулируют рост и развитие растений благодаря способности к азотфиксации, продукции сидерофоров, фитогормонов и ферментов, растворению недоступных элементов минерального питания, подавлению фитопатогенов, усилению поглощения влаги и питательных элементов. Однако эффективность таких препаратов сильно зависит от факторов новой для них окружающей среды. Мы предположили, что решением проблемы может стать создание фитостимуляторов на основе бактерий из почв, долгое время подвергавшихся воздействию различных агроприемов. В представленном исследовании нами впервые выделены местные активные штаммы азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий из почв длительного (74 года) стационарного опыта по интенсивному земледелию в условиях Дальнего Востока России. Выявлены изоляты и их сочетания с наибольшей потенциальной способностью стимулировать прорастание семян и развитие проростков пшеницы и ячменя. Целью работы было изучение свойств азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий из почв, длительное время подвергавшихся активной химизации, как возможных фитостимуляторов. Бактериальные изоляты выделяли из образцов сельскохозяйственных почв (8-е опытное поле ФНЦ Агробиотехнологий им. А.К. Чайки ДВО РАН, Приморский край, Россия), отобранных в октябре 2015 года. В качестве тест-объектов использовали семена пшеницы Triticum aestivum L. сорта Приморская 50 и ячменя Hordeum vurlage L. сорта Тихоокеанский (коллекция ФНЦ Агробиотехнологий ДВО РАН). Из 68 бактериальных изолятов с различными культуральными и морфологическими свойствами три (N1, N2 и N3) обладали способностью к азотфиксации и четыре (P6, P7, P8 и P19) относились к фосфатмобилизующим микроорганизмам. Сравнение результатов применения монокультур и разных вариантов бинарных композиций азотфиксирующих и фосфатмобилизующих изолятов показало, что при обработке энергия прорастания семян пшеницы увеличилась на 13-51 % (p ≤ 0,05), семян ячменя - на 15-54 % (p ≤ 0,05) по сравнению с необработанным контролем. Лабораторная всхожесть семян пшеницы под влиянием азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий увеличилась на 2-32 %, семян ячменя - на 7-30 % (по сравнению с необработанным контролем). Обработка семян ячменя в большинстве вариантов привела к увеличению длины побега в 1,8 раза, длины корней - в 2,7 раза. Наибольшую длину побега (120-140 мм, p ≤ 0,05) отмечали для N2P19, P6P19, P8P19, корней (120-130 мм, p ≤ 0,05) - для P6P7, N2P19, P6P19. Полученные результаты позволяют заключить, что краткосрочное замачивание в суспензиях исследуемых азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий способствует значительному увеличению энергии прорастания и лабораторной всхожести семян, длины побега и корня. Бинарные композиции бактерий оказывают большее влияние на прорастание семян растений, чем монокультуры. Наиболее выраженный стимулирующий эффект имели азотфиксирующие штаммы N1 ( Acinetobacter spp.), N2 ( Azotobacter spp.) и фосфатмобилизующий штамм P19 ( Pantoea spp.). При этом наблюдались различия в отзывчивости растений на обработку в зависимости от их видовой принадлежности, вероятно, обусловленные отсутствием генетической и физиолого-биохимической комплементарности между конкретным видом растения и исследуемыми бактериями.