CC BY
0МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ БИОПРЕПАРАТА ГОРДЕБАК В ПОСЕВАХ ЯЧМЕНЯ Концевая И.И.1, Дайнеко Н.М.2, Тимофеев С.Ф.3, Дайнеко Д.В.4, Зуева Е.А.5
1Концевая Ирина Ильинична - кандидат биологических наук, доцент;
2Дайнеко Николай Михайлович - кандидат биологических наук, доцент;
3Тимофеев Сергей Федорович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент;
4Дайнеко Дарья Валентиновна - студент;
5Зуева Евгения Александровна - студент, кафедра биологии, биологический факультет, «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины», г. Гомель, Республика Беларусь
Аннотация: полученные в опыте значения эколого-трофических коэффициентов указывают на то, что биопрепарат Гордебак в посевах ярового ячменя по сравнению с контролем вызывает понижение скорости разложения гумуса, усиление процессов деструкции промежуточного органического вещества, независимо от незначительных колебаний влажности почвы, в то время как процесс продуцирования гумуса связан с количеством выпавших осадков.
Ключевые слова: Гордебак, биопрепарат, микробоценоз почвы, эколого-трофические коэффициенты.
УДК 579.8:631.8:631.46:633.14
Для Республики Беларусь актуальность широкого применения в растениеводстве биотехнологической продукции обусловлена как необходимостью обеспечения экологической безопасности аграрной продукции, так и высокой стоимостью энергетических и сырьевых ресурсов для производства минеральных удобрений и пестицидов [1]. В ходе реализации заданий государственных программ в сфере биотехнологии Институтом микробиологии НАН Беларуси разработано свыше 40 препаратов для агропромышленного комплекса, в число которых включен препарат биологический Гордебак [2]. Основу препарата составляют ассоциативные азотфиксирующие и фосфатмобилизующие бактерии, торф (субстрат); титр - не менее 5,0х109 КОЕ/мл (ж.), 2,5х109 КОЕ/г (с.) [3].
Интродуцированные ассоциативные высокоэффективные штаммы азотфиксирующих и фосфатмобилизирующих бактерий, и стимулируемая ими соответствующая олигонитрофильная и фосфатсолюбилизирующая микрофлора почвы обеспечивают культивируемые растения макроэлементами как источниками питания, формирующимися в результате биологического круговорота в последовательных биохимических реакциях, а не за счет внесения минеральных удобрений, и тем самым стабилизируют оптимальное плодородие почв [2]. Показано, что Гордебак оптимизирует приживаемость в почве и ускоряет рост и развитие микроклональных растений березы и осины [4], озимого и ярового рапса [2; 3].
Цель работы - изучение влияния биологического препарата Гордебак на особенности взаимоотношений между почвенными микроорганизмами основных экологических ниш в посевах ярового ячменя, культивированного на почве юго-восточного региона республики Беларусь.
Материал и методы. Исследования выполняли в весенне-летний период 2023 года на землях агрокомбината «Южный» вблизи н. п. Калинино Гомельского района Гомельской области (Беларусь). Объектом исследований являлась биологическая активность агрономически полезных групп почвенной микрофлоры при обработке микробным биопрепаратом Гордебак посевов ярового ячменя сорта «Фэст».
Была выполнена оценка агрохимических показателей дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, которая показала: pH в KCl - 6,1; калий - 295 мг/кг; фосфор - 288 мг/кг.
Площадь опытных делянок составила 5 м2, размещение их рендомизировано; повторность опытов - 4-х кратная [5]. Нормы расхода биопрепарата Гордебак - 1,9 л препарата (91 л рабочей жидкости) на 1000 растений. Проводили единичную прикорневую подкормку растений по всходам в фазе кущения ячменя (в мае).
Отбор почвенных образцов в посевах ярового ячменя осуществляли в период кущения, в фазу колошения (цветения), фазу восковой спелости [6]. Отбор образцов почвы и их микробиологическую оценку выполняли согласно общепринятым при работе с почвой методам [7].
В опыте представлены следующие варианты:
- контроль начальный - отбор почвы выполняли 17.05.2023 г. на стадии кущения ярового ячменя, почва без обработки посевов микробным препаратом;
- контроль (исходный, необработанный) - отбор почвы выполняли на стадии цветения (колошения) ячменя в срок 28 июня, и на стадии восковой спелости в срок 25 июля; почва без обработки посевов Гордебаком;
- Гордебак - отбор почвы выполняли на стадии колошения ячменя в срок 28 июня и стадии восковой спелости в срок 25 июля; обработка посевов микробным биопрепаратом Гордебак.
Для изучения воздействия тестируемого биопрепарата на микрофлору почвы применяли чашечный метод Коха и метод разведения, с их помощью оценивали численность представителей основных экологических ниш: зимогенной, олиготрофной, автохтонной (таблица 1). Все посевы выполняли в трехкратной повторности. Количественное участие бактерий определяли в колониеобразующих единицах (КОЕ), пересчитывали на 1 г абсолютно сухой почвы. Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом [8]. Расчет эколого-трофических коэффициентов и индексов осуществляли по [9].
Для статистической обработки данных, построения диаграмм использовали Excel 2010. Для сравнения изучаемых показателей между опытными и контрольными группами применили t-критерий Стьюдента. Нулевую гипотезу отклоняли при уровне статистической значимости p<0,05 [5].
Результаты исследований и их обсуждение. Метеорологические условия, по данным Гомельского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за шесть месяцев вегетационного периода 2023 года, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Динамика осадков и температуры воздуха в среднем по Гомельской области, 2023 год.
Параметр IV V VI VII VIII IX Сумма ГТК
Осадки, мм 44,8 5,5 71,7 82,1 18 11,9 234 0,7
Норма, мм 37,8 64,5 69,8 97,3 59 51,8 380,2 -
% от нормы 118,6 8,5 102,7 84,4 30,5 23,0 61,5 -
Температура воздуха, оС 9,6 14 18,2 19,3 22,2 17 100,3 -
Норма 8,7 14,4 18 19,7 18,7 13,3 92,8 -
% от нормы 0,9 -0,4 0,2 -0,4 3,5 3,7 108,1 -
Примечание: IV - апрель; V - май; VI - июнь; VII - июль; VIII - август; IX - сентябрь.
Существенными факторами воздействия на почвенно-растительный покров являются отдельные параметры климата, в частности, количество атмосферных осадков, температура воздуха и их распределение по сезонам года. В условиях 2023 года зафиксирован недостаток по количеству осадков. Фактическая сумма осадков за период апрель-сентябрь составила около 62 % от нормы. Небольшое превышение нормы было выявлено в апреле и июне.
На территории Гомельской области по многолетним данным в норме сумма среднемесячных температур воздуха за период апрель-сентябрь была равна 90-93 °С. В 2023 году фактическая сумма среднемесячных температур воздуха составляла до 108 % нормы.
Интегральным параметром оценки динамики количества осадков и температуры воздуха является гидротермический коэффициент (ГТК), который рассчитывали по Селянинову Г.Т. [10]. Значение ГТК за весь вегетационный период определили, как 0,7 (таблица 1), что указывает на отсутствие оптимальных условий роста и развития злаковых культур.
Соответственно климатическим характеристикам анализируемых периодов времени (май-июль) менялась и влажность почвы, что показано на рисунке 1.
25
нт 20 к
<и
20,9 21,3
s 14 2 14,5 т
15 -14,2 I I I I 13,3
t 10
§
5
I - контроль II- контроль III- Гордебак IV- контроль V- Гордебак нач.
Отбор почвы 28.06.23 Отбор почвы 25.07.23
отбор почвы Фаза цветения Фаза восковой спелости
17 05 23
варианты опыта
Рис. 1. Коэффициент влажности почвы.
Численность основных групп микроорганизмов исследуемого микробоценоза почвы в полевых условиях показана в таблице 2.
Таблица 2. Численность микроорганизмов микробоценоза почвы, КОЕ/г абс. сух. почвы х 106.
Группа микроор- Фаза кущения Фаза цветения Фаза восковой спелости
ганизмов I - контроль нач. II- контроль III- Гордебак IV- контроль V- Гордебак
Зимогенная экологическая ниша
Аммонифицирующие 24,3±2,2 24,4±2,5 23,0±2,4 18,1±1,9 21,5±1,9
Амилоли-тические 20,8±2,4 7,6±5,12 38,8±4,1,2 35,3±6,02 20,2±1,81
Олиготрофная экологическая ниша
Олигокар-бофильные 11,9±1,3 40,3±5,12 14,5±1,51 16,9±2,2 13,2±1,4
Автохтонная экологическая ниша
Олиготрофы 43,1±4,5 20,2±2,22 29,6±3,12 31,0±2,8 17,3±0,91,2
Примечание: статистически достоверно при p <0,05 по сравнению с 1 контролем; 2контролем начальным (отбор почвы 17.05.23).
Существенное влияние биопрепарата Гордебак на процессы разложения свежей органической биомассы почвы было установлено для представителей амилолитических микроорганизмов опытных образцов (таблица 2). В июне было отмечено существенное повышение численности микроорганизмов на опытных делянках, когда оптимальная влажность почвы оказывала позитивное действие на интенсификацию процессов разложения безазотистого органического вещества почвы из группы олигосахаридов и крахмала, и азотсодержащего органического вещества почвы. Таким образом, события, имеющие место в июне, оказали прямое влияние на снижение процессов разложения свежей органической массы, происходящие в июле.
Олиготрофная микрофлора участвует в превращении промежуточного органического вещества, она обычно составляет основную массу почвенных микроорганизмов, ее представители являются преемницами минерализованного процесса, начатого зимогенной микрофлорой. Выявлено в опытном образце почвы, отобранном в июне, в 2,6 раза снижение численности олигокарбофилов по сравнению с исходным контрольным образцом (таблица 2). Однако необходимо отметить, что численность представителей олигокарбофильных микроорганизмов для большинства тестируемых образцов в эксперименте оставалась на одном и том же уровне, кроме обсуждаемого контрольного образца, когда значение КОЕ/г почвы резко возросло в 3,0 и более раз.
Из данных таблицы 2 для представителей автохтонной микрофлоры следует, что в июне и июле интенсивность разложения, трансформации и продуцирования гумусовых соединений специфического вещества почвы снижалось под воздействием биопрепарата, в том числе и существенно, по сравнению со значением начального контроля.
На основании данных таблицы 2 были рассчитаны параметры эколого-трофических коэффициентов и индексов, которые позволяют охарактеризовать особенности взаимоотношений основных групп микроорганизмов, контролирующих процесс превращения органического вещества на разных стадиях разложения, деструкции и продуцирования гумусовых соединений (рисунок 2).
2,5
2,0 2,0 П П ГК 1
0 9 Н 0 9 1,0
0,н —10,8
Ii]___0мШ1
I - контроль II- контроль III- Гордебак IV- контроль V- Гордебак нач.
Отбор почвы 28.06.23 Отбор почвы 25.07.23
отбор почвы Фаза цветения Фаза восковой спелости
17.05.23
вариант опыта
□ коэффициент минерализации-иммобилизации
□ коэффициент педотрофности ■ индекс олиготрофности
Рис 2. Влияние биопрепарата на эколого-трофические коэффициенты.
Для образца начального контроля характерно незначительное превышение минерализованных процессов над иммобилизационными, о чем свидетельствует значение коэффициента Мишустина, равное 0,9 (рисунок 2). В июньском образце почвы в исходном контроле и опытном варианте значение коэффициента минерализации-иммобилизации равно, соответственно, 2,0 и 1,7, что указывает на возрастание иммобилизационных процессов в почве. В июльском образце почвы в контроле процессы минерализации-иммобилизации остаются на уровне значения июньского образца. В опытном варианте значение коэффициента Мишустина, равное 1,0, свидетельствует о том, что интенсивность процессов минерализации и иммобилизации находится на одном уровне, а также указывает на понижение скорости разложения гумуса по сравнению с контролем.
Отмечено, что Гордебак способствовал на протяжении трех месяцев поддержанию стабильности численности микроорганизмов олигокарбофильной группы, которые способны развиваться в условиях незначительного содержания доступных углеродсодержащих соединений в почвенном растворе. Биопрепарат инициировал усиление процессов деструкции органического вещества по сравнению с данными исходного контроля, о чем указывают значения коэффициента олиготрофности, соответственно, в июне - 0,6 и 1,7, в июле, 0,6 и 0,9 (рисунок 2).
В июне установлено более высокое значение индекса педотрофности в опытном образце по сравнению со значением исходного контроля, соответственно, 1,3 и 0,8. Такой показатель свидетельствует о том, что Гордебак активно участвует в новообразовании гумуса, он стимулирует процессы разложения, трансформации и продуцирования гумусовых веществ в почве. Также более высокое значение индекса педотрофности указывает на то, что изучаемый биогеоценоз опытных полевых делянок приближен к естественным ценозам исследуемой почвенно-климатической зоны. В тоже время полученные данные по июльским образцам, когда в контроле значение обсуждаемого индекса равно 1,7, а в опыте - 0,8 -указывает на изменения направленности процессов преобразования специфического органического вещества по сравнению с предыдущим результатом (рисунок 2).
Заключение. На основании выполненного микробиологического исследования биопрепарата Гордебак, применяемого для прикорневой подкормки растений по всходам в фазе кущения (в мае) на посевах ярового ячменя, культивированного на почве южного региона республики Беларусь, установлено:
н
1,5 1,0 0,5 0,0
полученные в опыте значения эколого-трофических коэффициентов и индексов указывают на то, что биопрепарат Гордебак по сравнению с контролем вызывает понижение скорости разложения гумуса, усиление процессов деструкции промежуточного органического вещества, независимо от незначительных колебаний по отношению к оптимальной влажности почвы, в то время как процесс продуцирования гумуса связан с количеством выпавших осадков.
Список литературы
1. Коломиец Э.И. Инновационные биотехнологии в экономике Республики Беларусь // Биологически активные препараты для растениеводства. Научное обоснование - рекомендации - практические результаты: материалы XIV Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 3-8 июля 2018 г. Минск: БГУ, 2018. С. 20-23.
2. Сафронова Г.В. Возделывание озимого рапса с применением микробных препаратов // Биологически активные препараты для растениеводства. Научное обоснование - рекомендации - практические результаты: материалы XIV Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 3-8 июля 2018 г. Минск: БГУ, 2018. С. 170-171.
3. Гордебак. Институт микробиологии НАН Беларуси [Электронный ресурс] http://mbio.bas-net.by/prod/gordebac/Институт микробиологии НАН Беларуси. URL: http://mbio.bas-net.by/prod/polybact/ (Дата обращения: 14.01.2025).
4. Коломиец Э.И. Биологические препараты «Фрутин» и «Гордебак» для выращивания саженцев микроклональных растений // Наука - инновационному развитию лесного хозяйства: материалы Междун. науч.-практ. конф., посвящ. 85-летию Ин-та леса НАН Беларуси, Гомель 11-13 нояб. 2015 г. Гомель: Институт леса, 2015. С. 151-153.
5. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию: учеб. для ун-тов. М.: Агропромиздат, 1987. 2-е изд. перераб. и доп. 58 с.
6. Ториков В.Е., Белоус Н.М., Мельникова О.В., Артюхова С.В. Растениеводство: учебник для вузов. Санкт-Петербург: Издательство «Лань», 2022. 2-е изд., стер. 604 с.
7. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.: Агропромиздат, 1987. 3-е изд., перераб. и доп. 239 с.
8. ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. Москва: Стандартинформ, 2006. 8 с.
9. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества: науч. метод. Пособие. Н. Новгород: Нижегород с.-х. акад., 2012. 192 с.
10. Ионова Е.В., Лиховидова В.А., Лобунская И.А. Засуха и гидротермический коэффициент увлажнения как один из критериев оценки степени ее интенсивности (обзор литературы) // Зерновое хозяйство России. 2019. № 6(66). С. 18-22.
