Влияние бактериальных препаратов на биологическую активность чернозема выщелоченного и урожайность зерновых культур

Одним из направлений улучшения экологического состояния сельскохозяйственной продукции и почв является обоснованное рациональное применение химических средств в растениеводстве и расширение использования биологических препаратов.

Ассортимент их значительно пополнился новыми формами, созданными на основе продуктов метаболизма бактерий из ризосферы растений.

Положительное воздействие ассоциативных ризосферных бактерий связано с фиксацией атмосферного азота, продуцированием биологически активных веществ, повышением устойчивости растений к различным стрессовым факторам, сдерживанием развития вредных микроорганизмов [1, 2].

Объекты и методы

Исследования проводились в 2014–2015 гг. в полевых опытах под второй и четвертой пшеницей после пара. Почва – чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусовый тяжелосуглинистый, без осенней обработки (минимальная). Площадь делянки 25 м², повторность – четырехкратная. Обеспеченность почвы азотом нитратов в слое 0–20 см низкая, содержание подвижного фосфора (по Чирикову) – повышенное и среднее, обменного калия – высокое. В 2015 г. перед посевом внесены азотные удобрения в дозе N 30.

Для обработки семян были использованы биопрепараты БиоВайс (ООО «Планта-Плюс», г. Томск), Ризоагрин (производство ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург, Пушкин).

БиоВайс – микробиологическое удобрение, обеспечивает азотное питание зерновых культур за счет азотфиксации, представляет консорциум природных ассоциативных бактерий, выделенных из почвы. Применяется для предпосевной обработки семенного материала, опрыскиваний и полива растений в период вегетации.

Ризоагрин – бактериальный препарат на основе штамма Agrobacteriumradiobacter. Биоудобрение повышает урожайность, улучшает качество продукции, защищает от болезней, усиливает стрессоустойчивость зерновых культур к неблагоприятным условиям, в частности к засухе.

Отбор проб проводили в фазы: 1-й срок – кущение (июнь), 2-й срок – колошение – начало цветения (июль), 3-й срок – налив зерна (середина августа). Сорт яровой пшеницы – Омская 36, ячменя – Саша. Агротехника возделывания общепринятая в условиях Сибири.

В свежих образцах учитывали численность микроорганизмов путем высева на твердые питательные среды по общепринятым методикам [3]. Интенсивность разложения целлюлозы в почве определяли в полевых условиях аппликационным методом по Тихомировой [4]. Для оценки биологической активности почвы, понимаемой как суммарный результат сопряженных биохимических процессов, был использован метод относительных величин Ацци в изложении Л.А. Карягиной [5]. Суть метода в том, что по каждому биологическому показателю дается относительная оценка его изменения по вариантам опыта. При этом за 100 % принимается большее значение. Относительные величины всего комплекса биологических характеристик суммируются по каждому варианту отдельно, и на основе полученных данных рассчитывается относительная оценка. Результаты исследований обработаны методом дисперсионного и корреляционного анализов [6].

Вегетационный период 2014 г. был засушливым, ГТК (гидротермический коэффициент) был равен 0,69 при норме 1,0. Прохладным и увлажненным был июль, ГТК = 1,07. В августе установилась сухая и жаркая погода. Количество осадков за май – август составило 135 мм (68 % от нормы).

В 2015 г. ГТК за май – август составил 1,08, количество осадков превышало норму на 26 мм, температура воздуха – на 0,7 °С. В целом условия для роста и развития сельскохозяйственных культур были благоприятными.

Результаты исследований

Общее количество микроорганизмов в ризосфере пшеницы в вариантах с применением азотфиксирующих биопрепаратов в 2014–2015 гг. увеличилось на 16–17 % к контролю. При этом бактеризация семян пшеницы стимулировала рост численности нитрифицирующих бактерий, в 2015 г. их количество возросло на 60–70 % в сравнении с контролем. В этих же условиях в вариантах с биопрепаратами в ризосфере пшеницы увеличилось количество фосфатмобили-зующих бактерий на 30 и 45 % к контролю. При применении БиоВайса в 2015 г. на 79 % к контролю возросло количество почвенных грибов (табл. 1).

Интенсивность разложения целлюлозы в почве является интегрированным показателем ее биологической активности, зависящим от сложившегося плодородия, а также от погодных условий вегетационного периода.

В 2014 г. целлюлозолитическая активность пахотного слоя составила 40,1–47,9 % без существенных различий по вариантам опыта. В условиях 2015 г. с более благоприятным увлажнением вегетационного периода (ГТК = 1,08) целлюлозолитическая активность почвы по абсолютной величине была выше, чем в 2014 г., составляя 54,1–64,2 %. Под посевом инокулированной пшеницы интенсивность разложения целлюлозы в пахотном слое превышала контроль на 19–24 %.

Таблица 1 Численность микроорганизмов в ризосфере пшеницы под влиянием инокуляции биопрепаратами, 2014–2015 гг. (среднее из трех определений в течение вегетации)

Микроорганизмы	Контроль		БиоВайс		Ризоагрин
	2014 г.	2015 г.	2014 г.	2015 г.	2014 г.	2015 г.
Бактерии, растущие на МПА, млн КОЕ/г	43,4	47,3	42,0	41,1	37,7	48,8
Микроорганизмы, растущие на КАА, млн КОЕ/г	37,2	31,2	36,8	30,9	32,3	34,3
Олигонитрофилы, млн КОЕ/г	151,0	133,0	161,0	156,3	151,8	131,2
Фосфоромобилизующие, млн КОЕ/г	165,7	117,6	145,6	153,0	199,8	171,0
Нитрификаторы, тыс. КОЕ/г	2,56	2,67	2,95	4,31	2,61	4,54
Грибы, тыс. КОЕ/г	61,6	121,9	52,3	218,4	62,9	110,1
Общее количество микроорганизмов, млн КОЕ/г	397,6	329,3	385,6	381,7	421,8	385,5

Поскольку опыты проводили на фоне минимальной обработки, характеризующейся дифференциацией пахотного слоя по плодородию [7], в верхнем (0–10 см) слое почвы целлюлозолитическая активность превышала слой 10–20 см на 16,7–27,3 %. В слое 0–10 см сосредоточено наибольшее количество корней растений, растительного опада, он лучше увлажнен и обогащен микроорганизмами, что является причиной достоверных различий между слоями по разложению целлюлозы (табл. 2).

При сравнительной оценке антропогенного воздействия на почвенную микрофлору воспользовались определением суммарной биологической активности – интегрального показателя, включившего все исследуемые биологические тесты в относительных процентах [5].

Определение суммарной биологической активности почвы позволило оценить различия в микробиологическом

Таблица 2

Интенсивность разложения целлюлозы в зависимости от применения биоинокулянтов, %

Биопрепарат (А)	Слой почвы (В)	Разложение целлюлозы, %			Фактор А	Фактор В
		2014 г.	2015 г.	Среднее
Контроль	0–10	43,91	62,6	53,26	47,13	59,59
	10–20	36,34	45,65	41,00
	0–20	40,1	54,1	47,1
БиоВайс	0–10	47,06	78,23	62,65	53,93
	10–20	33,53	56,86	45,20
	0–20	40,3	67,5	53,9		45,16
Ризоагрин	0–10	55,60	70,11	62,86	56,07
	10–20	40,17	58,38	49,28
	0–20	47,9	64,2	56,1
НСР 05					F ф < F т	7,87

статусе изученных вариантов и воздействие на биологические характеристики биопрепаратов ассоциативных азотфиксаторов.

В 2014 г. бактеризация семян препаратом БиоВайс практически не повлияла на суммарную биологическую активность ризосферы пшеницы, которая оставалась на уровне контроля. Применение в качестве биоинокулянта препарата Ризоагрин способствовало увеличению суммарной биологической активности ризосферы на 10 % по отношению к контролю. В 2015 г. бактеризация семян пшеницы биопрепаратами увеличила суммарную биологическую активность почвы ризосферы на 15–16 %.

Критерием эффективного плодородия почв является урожайность возделываемых культур. В 2014 г. наибольшая прибавка урожая зерна пшеницы (16 % к контролю) была получена при использовании биопрепарата Ри-зоагрин, в 2015 г. – препарата БиоВайс (11 %) (табл. 3).

Таким образом, прибавка урожая

Таблица 3

Суммарная биологическая активность ризосферы и урожайность зерна пшеницы в зависимости от обработки семян биопрепаратами

Вариант	Суммарная биологическая активность, %		Урожайность, т/га
	2014 г.	2015 г.	2014 г. НСР 05 = 0,31	2015 г. НСР 05 = 0,20
Контроль	100,0	100,0	1,81	1,98
БиоВайс	100,5	116,5	1,78	2,19
Ризоагрин	109,7	115,2	2,10	1,88

зерна пшеницы при использовании биопрепаратов ассоциативной азот-фиксации для инокуляции семян БиоВайс и Ризоагрин составляла 2,1 и 2,9 ц/га соответственно.

В 2015 г. оценка действия препарата БиоВайс была проведена в ста-

ционарном многофакторном опыте на фоне длительного применения умеренных доз минеральных удобрений и соломы под заключительной культурой пятипольного зернопарового севооб- орота – ячменем.

На неудобренном фоне бактеризация семян ячменя препаратом БиоВайс увеличила его урожайность на 0,12 т/га, или на 5 %, в сравнении с контролем, а на минеральном фоне N 18 P 42

на 0,54 т/га, или на 24 %. Наиболее эффективно применение препарата в варианте N 18 P 42 + солома, где урожайность зерна ячменя возросла на 0,59 т/га, или на 26 %, к контролю без инокуляции (табл. 4). В формировании урожая доля минеральных удобрений составляла 70 %, инокуляции – 24 %, взаимодействия факторов – 6 %. Положительное влияние биопрепаратов

Таблица 4

Влияние препарата БиоВайс на урожайность зерна ячменя, т/га, 2015 г.

Средства химизации	Урожайность, НСР 05 = 0,11 т/га		Прибавка от инокуляции
	Без инокуляции	Инокуляция	т/га	%
Без удобрений	2,28	2,40	0,12	5,0
Солома	2,26	2,39	0,13	5,8
N 18 P 42	2,51	2,82	0,31	12,4
N18P42 + солома	2,58	2,87	0,29	11,0

на урожайность ячменя отмечено и в более ранних исследованиях (2012–2014) [8].

Агрономическая эффективность удобрений – показатель для оценки их влияния на урожайность. В условиях 2015 г. прибавка урожайности зерна ячменя на минеральном фоне составила 0,23–0,30 т/га, агрономическая окупаемость этих вариантов – 3,8–4,3 кг зерновых единиц на каждый килограмм внесенных удобрений, при бактеризации семян окупаемость возросла до 7,0–7,8 кг/кг д.в.

Выводы

Инокуляция семян яровой пшеницы биопрепаратами ассоциативных азотфиксаторов на фоне минимальной обработки почвы в целом оказала стимулирующее влияние на биологическую активность ризосферы возделываемой пшеницы (10–16 %), способствовала развитию полезных для питания растений нитрифицирующих и фосфатмобилизующих бактерий, росту целлюлозолитической активности почвы.

Прибавка урожая зерна пшеницы при использовании биопрепаратов ассоциативной азот-фиксации для инокуляции семян БиоВайс и Ризоагрин составила 2,1 и 2,9 ц/га соответственно.

Применение препарата БиоВайс обеспечило повышение продуктивности ячменя в зернопаровом севообороте от 5 до 12,4 % в зависимости от фона удобренности.

На эффективность биопрепаратов ( БиоВайс, Ризоагрин ) значительное влияние оказали погодные условия лет исследований.