Влияние карбоксиметилированных препаратов и ризоторфина на микробиологическую активность черноземов Приобской лесостепи и симбиотическую активность сои

Введение . Соя ( Glycine hispida ) является ценнейшей белково-масляничной культурой. Ее семена содержат в среднем 37–42 % белка и до 19–22 % жира. Она обладает уникальными свойствами, позволяющими производить из нее широкий спектр разнообразных продуктов. Кроме того, соя имеет большое агротехническое значение. Она обогащает почву азотом, что характеризует ее как хорошего предшественника, а также дает возможность успешно бороться с сорняками [1, 2].

Как бобовая культура соя вступает в симбиоз с клубеньковыми бактериями, однако в большинстве сибирских почв отсутствуют природные (аборигенные) бактерии, специфичные для сои. Поэтому для повышения ее урожайности применяют инокуляцию семян симбиотическими бактериями [1–3, 12]. Микроорганизмы фиксируют азот из атмосферы, продуцируют физиологически активные вещества, воздействуя на рост и развитие растения, вырабатывают антибиотики, подавляющие развитие патогенной микрофлоры, что в конечном итоге снижает заболеваемость растений. А также они способны регулировать состав и численность микробного комплекса, что, в конечном счете, отражается на продуктивности и качестве растениеводческой продукции [3–5].

Для улучшения прилипания препаратов симбиотических азотфиксаторов рекомендуют использовать различные вещества (молочная сыворотка, натрий-карбоксиметилцеллюлозу (Na-КМЦ)), которые оказывают эффект лучшего связывания препарата с семенами. На кафедре органической химии АлтГУ разработан и запатентован способ карбоксиметилирования лигно-углеводных материалов [6]. Получены препа- раты, которые проявляют клеящие свойства, за счет содержащейся Na-КМЦ, они могут найти применение в качестве прилипателей симбиотических азотфиксаторов, а также обладают рострегулирующими свойствами [6, 7].

Цель исследований : изучение влияния обработки семян ризоторфином и карбоксимети-лированными препаратомами на микробиологическую активность черноземов и симбиотическую активность сои в условиях умеренно засушливой и колочной степи Алтайского края.

Методика исследований . Исследования проводили на черноземе выщелоченном среднемощном малогумусном легкосуглинистом в условиях умеренно засушливой колочной степи Алтайского края на опытном поле учхоза «Пригородное» в полевом мелкоделяночном опыте в 2013–2014 гг. Посев сои сорта Надежда – среднеспелого типа проводили в 3-й декаде мая, норма высева – 600 тыс. всхожих семян на 1 га, ширина междурядий – 45 см. Повторность опыта – 3-кратная, расположение делянок – рендо-мизированное, площадь делянки – 4 м². Для инокуляции использовали ризоторфин – препарат симбиотических азотфиксирующих бактерий, содержащий чистую культуру Rhizobium japonicum из лаборатории экологии микроорганизмов ВНИИСХиМ. В качестве прилипателей использовали натрий-карбокси-метилцеллюлозу (обойный клей, Na-КМЦ) и карбоксиметилиро-ванный препарат из растительного сырья половы овса («Эко-Стим», содержащий Na-КМО), предоставленный кафедрой органической химии АлтГУ. Препараты Na-КМЦ и Na-КМО использовали в виде растворов с концентрацией 0,4 г/л. Доза ризоторфина – 300 г на гектарную норму семян. Обработку семян препаратами проводили в день посева. Все агротехнические работы проводили вручную, уборку урожая – в фазе полной спелости семян. Математическую обработку производили по Б.А. Доспехову [8]. В период вегетации отбирали почвенные образцы для учета численности зимогенной микрофлоры. Численность микроорганизмов определяли методом посева на плотные питательные среды. Их учет проводили по количеству колонеоб-разующих единиц (КОЕ). На среде МПА учитывали бактерии, использующие органические формы азота, на среде КАА – актиномицеты и бактерии, использующие минеральный азот. Грибы определяли на подкисленной среде Чапека, нитрогеназную активность – ацетиленовым методом [9].

Результаты исследований . Многие авторы указывают на то, что погодные условия влияют на сроки и темпы прохождения фенологических фаз, а также на продолжительность вегетационного периода сои, ее урожайность и качество [10–12]. По метеорологическим показателям оба года исследований были с высоким увлажнением. В 2013 г. ГТК 1 (май-июнь) составил 2,2, а ГТК 2 (май-август) – 1,6; в 2014 г. ГТК 1 (гидротермический коэффициент) – 1,0, а ГТК 2 – 1,27. Распределение тепла и влаги было более выгодно для сои в 2013 г., поэтому он являлся более благоприятным для ее роста и развития.

Инокуляция семян сои ризоторфином и кар-боксиметилированными препаратами способствовала увеличению численности ризосферной микрофлоры. Численность микроорганизмов, использующих органические формы азота, зависела как от условий года, так и от используемых препаратов. В условиях 2013 г. она была выше в 1,9–2,2 раза, чем в 2014 г. (табл. 1). В оба года количество неспоровых бактерий преобладало над численностью споровых. Среди споровых бактерий доминировали Bacillus megaterium , Bacillus subtilis , Bacillus mesentericus . Неспоровые бактерии были представлены родами Flavobacterium , Pseudomonas и др. Использование ризоторфина и прилипателей достоверно повышало численность микробной флоры, но более значительное их увеличение было отмечено от совместного использования ризо-торфина с органическим прилипателем из половы овса. Так, в 2013 г. оно увеличивалось с 7,5 млн на контроле до 27,5 млн КОЕ, а в 2014 г. – с 3,3 млн до 14,2 млн КОЕ.

Микроорганизмы, растущие на КАА, используют минеральные формы азота и представлены в основном бактериями и актиномице-тами, которые требовательны к плодородию почвы и азотистой пище. В опыте их численность также изменялась в зависимости от условий года и использования ризоторфина и при-липателей. В оба года исследований преобладало количество бактерий над количеством ак-тиномицетов. Общая численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, достоверно увеличивалась от изучаемых средств (табл. 2). В условиях 2013 г. она была выше и на контроле составляла 23,7 млн КОЕ/г абс. сухой почвы. Более активное развитие отмечалось от обработки семян ризоторфином совместно с Na-KMO, и инокуляция повышала их численность до 37,4 млн КОЕ. Это выше в 1,7–2,4 раза, чем в условиях 2014 г.

Использование ризоторфина и прилипателей оказало влияние и на численность грибов в ризосфере сои (табл. 3). В целом в условиях 2014 г. их численность была выше, что связано с низкой температурой. В среднем за два года количество грибов при использовании Na-KMЦ увеличивалось с 102,1 до 159,1 тыс. КОЕ/г абс. сухой почвы, т. е. в 1,6 раза. Обработка семян ри-зоторфином несколько сглаживала развитие грибов до 114,1 тыс. КОЕ. Органический препарат из половы овса снижал численность грибов до 85,6 тыс. КОЕ, а совместно с ризоторфином – до 53,7 тыс. КОЕ, т. е. в 1,9 раза.

Таблица 1

Численность микроорганизмов в ризосфере сои при использовании ризоторфина и прилипателей (фаза цветения)(среда МПА)

Вариант	Численность микроорганизмов, млн КОЕ/г абс. сухой почвы
	2013 г.			2014 г.
	Споровые	Неспоровые	Общее	Споровые	Неспоровые	Общее
Контроль	2,5	5,0	7,5	1,1	2,3	3,4
Na-КМЦ	2,8	9,6	12,4	2,2	4,6	6,8
Na-KMO	2,4	11,1	13,5	2,5	5,5	8,0
Ризоторфин	3,0	10,8	13,8	2,5	6,2	8,7
Ризоторфин + Na-КМЦ	4,9	13,5	18,4	2,3	7,9	10,2
Ризоторфин + Na-KMO	6,1	21,4	27,5	3,9	10,3	14,2
НСР 05	–	–	1,70	–	–	1,38

Таблица 2

Численность микроорганизмов в ризосфере сои при использовании ризоторфина и прилипателей (фаза цветения)(среда КАА)

Вариант	Численность микроорганизмов, млн КОЕ/г абс. сухой почвы
	2013 г.			2014 г.
	Бактерии	Актиномицеты	Общее	Бактерии	Актиномицеты	Общее
Контроль	21,0	2,7	23,7	8,4	1,2	9,6
Na-КМЦ	23,0	5,6	28,6	9,9	2,4	12,3
Na-KMO	20,4	6,3	26,7	11,4	2,7	14,1
Ризоторфин	23,5	5,8	29,3	11,9	4,6	16,5
Ризоторфин + Na-КМЦ	26,3	6,5	32,8	12,3	5,9	18,2
Ризоторфин + Na-KMO	30,0	7,4	37,4	14,8	7,3	22,1
НСР 05	–	–	2,95	–	–	0,94

Таблица 3

Численность грибов, тыс. КОЕ/г абс. сух. почвы в ризосфере сои при использовании ризоторфина и прилипателей

Год	Контроль	Nа-КМЦ	Na-KMO	Ризоторфин	Ризоторфин+ Nа-КМЦ	Ризоторфин + Na-KMO	НСР 05
2013	98,8	176,0	72,0	70,2	117,8	41,0	14,49
2014	105,3	142,1	99,3	80,5	110,2	66,3	15,16
Среднее	102,1	159,1	85,6	75,4	114,1	53,7	14,70

Использование ризоторфина и прилипателей отразилось и на симбиотической активности сои (табл. 4). Клубеньки в оба года формировались только на вариантах с использованием ризо-торфина. В условиях 2013 г. их число было больше в 1,3–1,8 раза. Клубеньки были более крупные и красные, т. е. эффективные, поэтому нитрогеназная активность также была выше в 3,6–4,2 раза. От использования прилипателей

Таблица 4

Симбиотическая активность сои при использовании ризоторфина и прилипателей (фаза цветения)

достоверное увеличение симбиотической активности сои наблюдалось при обработке семян Na-KMO. В среднем за два года использование органического прилипателя из половы овса (Na-KMO) увеличивало количество клубеньков на 6,1 шт., их массу – на 0,59 г, а нитрогеназную активность – на 0,21 мкг N 2 /растение·ч.

Вариант	Кол-во клубеньков, шт. на растение			Масса клубеньков, г на растение			Нитрогеназная активность, мкг N 2 /растение·ч
	2013	2014	Среднее	2013	2014	Среднее	2013	2014	Среднее
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ризоторфин	12,0	9,3	10,7	0,99	0,15	0,57	0,80	0,17	0,45
Ризоторфин + Na-КМЦ	12,4	9,8	11,1	1,02	0,19	0,61	0,88	0,21	0,54

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ризоторфин + Na-KMO	22,0	12,3	17,2	2,15	0,24	1,20	1,27	0,52	0,89
НСР 05	5,01	3,19	4,10	0,32	0,11	0,22	0,42	0,18	0,30

Выводы

• 1.    Микробиологическая активность черноземов выщелоченных и симбиотическая активность сои зависит от распределения тепла и влаги в период вегетации. В условиях достаточного увлажнения численность зимогенной микрофлоры увеличивается в 1,7–2,4 раза, количество эффективных клубеньков возрастает в 1,3–1,8, а их нитрогеназная активность – в 3,6– 4,2 раза.

• 2.    Использование ризоторфина и прилипа-телей при инокуляции семян сои, как отдельно, так и совместно, повышает численность сапрофитной микрофлоры в 1,6–2,2 раза, количество бактерий и актиномицетов, использующих минеральные формы азота, – в 1,1–2,3 раза, снижает численность грибов в 1,2–1,9 раза и повышает формирование симбиотического аппарата сои. Наиболее высокие показатели микробиологической и симбиотической активности отмечены при обработке карбоксиметилирован-ным препаратом из половы овса совместно с ризоторфином. Поэтому полученные результаты позволяют рекомендовать использование данных препаратов для возделывания сои в условиях умеренно засушливой колочной степи.