CC BY
39
озимой пшеницы, что отразилось на отношении длины ростков к длине зародышевых корней и отношении биомассы ростков к биомассе зародышевых корней. При этом по морфологическим показателям более сбалансированы ростовые процессы у проростков на вариантах с внесением препаратов в начале выхода в трубку.
В целом проведённое исследование позволяет заключить, что на посеве озимой пшеницы Оренбургская 105 некорневое внесение регуляторов роста Рибав-Экстра, Иммуноцитофит и препарата Росток в фазы выхода в трубку и колошения не приводило к ухудшению посевных свойств семян и может быть использовано на семеноводческих посевах для повышения их продуктивности.
Литература
1. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Н.Н. Третьяков, Е.И. Кошкин, Н.М. Макрушин [и др.]; под ред. Н.Н. Третьякова. М.: Колос, 1998. 640 с.
2. Куперман Ф.М. Морфофизиология растений. М.: Высшая школа, 1984. 240 с.
3. Овчаров К.Е., Кизилова Е.Г. Разнокачественность семян и продуктивность растений. М.: Колос, 1966. 160 с.
4. Алехин В.Т., Попов Ю.В. Биологическая и хозяйственная эффективность биофунгицидов и регуляторов роста на зерновых культурах // Биологическая защита растений — основа стабилизации агроэкосистем: матер. доклад. Междунар. науч.-практич. конф. 29 сентября — 1 октября 2004 г. Вып. 3. Краснодар, 2004. С. 170-172.
5. Ковалев В.М. Физиологические основы применения регуляторов роста и физических факторов для повышения фотосинтетической активности и устойчивости растений // Регуляторы роста и развития растений. М., 1997. С. 100.
6. Титков В.И., Байкасенов Р.К. Урожайность яровой мягкой пшеницы в зависимости от сорта, нормы высева и регулятора роста в условиях оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 6 (50). С. 19-21.
7. Ярцев Г.Ф., Байкасенов Р.К., Тулепова С.Н. Урожайность и качество зерна сортов яровой мягкой пшеницы в зависимости от предпосевной обработки семян препаратами комплексной защиты и стимуляции // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (58). С. 20-21.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
Потенциал растительно-микробного взаимодействия в агроценозах бобовых культур*
С.В. Дидович, к.с.-х.н., Т.В. Горгулько, мл.н.с., О.П. Алек-сеенко, мл.н.с., ФГБУН НИИСХ Крыма
В природных условиях микроорганизмы существуют в виде структурированных сообществ с множеством устойчивых связей [1] и являются одним из главных факторов, определяющих процессы круговорота биогенных элементов (азот-фиксация, фосфатмобилизация, денитрификация, восстановление сульфатов и металлов, метаногенез и прочее). В настоящее время микроорганизмы и их ассоциации применяются в биотехнологии, в том числе и для сельского хозяйства [2—6]. В связи с этим возникает необходимость научного подхода к формированию микробных ассоциаций/консорциумов в ризо- и филосфере, позволяющих удовлетворить потребность растений в минеральном питании, обеспечить их защиту от фитофагов и фитопатогенов, максимальной реализации растительно-микробного взаимодействия в агроценозах.
Для агроценозов Крыма большие перспективы имеют ценные и адаптированные к природно-климатическим условиям степной зоны зернобобовые культуры нут и горох, обладающие уникальными биологическими особенностями, способные в симбиозе с клубеньковыми бактериями усвоить за вегетацию до 100—150 кг/га молекулярного азота из воздуха и сформировать высокие урожаи семян без применения минеральных азотных удобрений.
Однако засорённость посевов сорными растениями значительно сказывается на продуктивности агроценозов, а применение гербицидов — на загрязнении почвы и растениеводческой продукции поллютантами. В связи с этим поиск экологически безопасных путей эффективного функционирования агроценозов и управления биологическими процессами, использования потенциала растительно-микробного взаимодействия за счёт применения агрономически полезных штаммов микроорганизмов для обеспечения удобрительного для бобовых культур эффекта и гербицидного воздействия на сорную растительность актуальны.
Материал и методы исследования. В опытах были использованы микроорганизмы из коллекции отдела сельскохозяйственной микробиологии ФГБУН «НИИСХ Крыма», среди которых штаммы ризобий Rhizobium leguminosarum bv. viciae 261б и Mesorhizobium ciceri 068, два перспективных азотфиксирующих штамма цианобактерий (аль-гологически чистых культур): Nostoc linckia (Roth; Born. et Flah 1880) 144 и Nostoc sphaeroides Kützing 4, депонированные в коллекции ACSSI Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН соответственно под № 271 и № 150 [7, 8].
Цианобактерии культивировали на рекомендованной для выращивания сине-зелёных водорослей среде [9]. Экспериментальный образец циано-ризобиального консорциума готовили с учётом
* Исследование выполнено в рамках государственного задания РАН №0834-2015-0005 и гранта РФФИ офи_м № 15-29-01272
рекомендаций [10] и на основе разработанной оригинальной авторской среды для культивирования цианобактерий, её спутников и введённых в альгосферу штаммов клубеньковых бактерий. Фильтраты из цианобактерий готовили методом фильтрации гомогенезированной в жидкой среде культуры штамма в физиологически активную фазу его развития.
Вегетационный опыт проводили на растениях нута Cicer arietinum L. и гороха Pisum sativum L., которые выращивали в теплице в пластиковых сосудах объёмом 300 мл. Субстрат — чернозём южный агроценозов, содержащий 1,85% гумуса, подвижного фосфора (Р2О5) — 4,6—7,2 мг/100 г и обменного калия (К2О) — 30,0—39,0 мг/100 г, лег-когидролизуемого азота — 0,35—1,28 мг/100 г, рН солевой вытяжки 7,7, рН водной — 8,3. Данные агрохимические показатели определяли общепринятыми методами: содержание гумуса проводили по Тюрину, подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О) — по Мачигину, легкогидролизуемо-го азота — по ГОСТу 26213-91. Показатели рН определяли по ДСТУ 10390-2001. Повторность в вегетационных опытах шестикратная.
Для изучения ингибирующего воздействия на растения применяли фильтраты штаммов циано-бактерий для обработки растений в первые дни после всходов в дозе 3 л/га по аналогии применения глифосатного гербицида Раундап, который был контролем.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием компьютерной программы Statistica 7,0.
Результаты исследования. В результате проведённого исследования в вегетационном опыте на нуте во всех вариантах сформировались азот-фиксирующие клубеньки на корнях растений, количество которых было в пределах ошибки опыта. В контрольном варианте с обработкой водой азотфиксирующие клубеньки сформировались за счёт ризобий из состава эпифитной микрофлоры семян, в остальных вариантах — за счёт бактеризации штаммом M. ciceri 068. Обработка нута цианоризобиальным консорциумом позволила увеличить фитомассу растений в 3,8 раза в сравнении с нитрагинизацией штаммом 068 и в 4,1 раза — в сравнении с контролем (табл. 1).
1. Эффективность предпосевной бактеризации растений Cicer arietinum L. штаммами клубеньковых бактерий и цианобактерий N. linkia 144 (вегетационный опыт, чернозём южный, 2016 г.)
В опыте с горохом было установлено, что максимальное количество азотфиксирующих клубеньков (14,3 ед/растение) сформировалось за счёт бактеризации штаммом 261б, и было в 1,7—2,5 раза больше по сравнению с контрольным вариантом и обработкой цианоризобиальным консорциумом на основе штаммов N. linckia 144 и R. leguminosarum 261б. Однако необходимо отметить, что обработка цианоризобиальным консорциумом повышала высоту растений на 19,2%, увеличивала фитомассу корней на 12,5% (в 1,1 раза) и надземную биомассу растений гороха — на 30,7% (в 1,3 раза) в сравнении с нитрагинизацией ризобиальным штаммом (табл. 2).
2. Эффективность предпосевной бактеризации
растений Pisum sativum L. штаммами клубеньковых бактерий и цианобактерий Nostoc (вегетационный опыт, чернозём южный, 2015 г.)
Вариант Количество клубеньков, ед/ растение Высота, см/растение Зелёная масса, г/растение Масса корней, г/растение
Контроль - вода 5,7 31,9 1,2 0,5
R. leguminosarum 261 б 14,3 31,7 1,3 0,8
N. linckia 144 + 261 б 8,6 37,8 1,7 0,9
НСР05 4,9 3,3 0,3 0,1
В условиях вегетационного опыта исследовали влияние фильтратов на основе штаммов цианобактерий N. Нт^ 144 и N. sphaeroides 4 на морфобиологические показатели культурных и сорных растений в агроценозах нута и гороха. Как свидетельствуют результаты опыта, в агроценозе нута обработка растений цианофильтратом на основе штамма 144 оказывала ингибирующее действие на растения Amarаnthus retroflеxus Ь. (табл. 3). В агроценозе гороха наблюдали аналогичный эффект угнетения щирицы.
Возможно предположить, что штамм ностока 144 способен оказывать стимулирующий и инги-бирующий эффекты, которые зависят от способа обработки и биотехнологии приготовления препарата на его основе. В процессе гомогенизации происходит разрушение клеток, которые могут содержать специфичные ингибиторы роста. В литературе есть сведения о том, что при разрушении клеток цианобактерий происходит выброс токсинов в среду [11]. Необходимо продолжение исследования.
Выводы. В результате проведённого исследования впервые установлено, что консорциумы цианобактериальных штаммов могут оказывать стимулирующий и ингибирующий эффекты на растения агроценозов.
Предпосевная обработка гороха и нута циано-ризобиальным консорциумом на основе штаммов N. Нт^ 144 и специфичных растению гороха
Вариант Зелёная масса, г/растение Высота растений, см/растение
Контроль (вода) 1,4 36,6
M. ciceri 068 1,5 42,5
N. linkia 144 1,1 41,7
N. linkia 144 + 068 5,7 35,4
НСР05 0,9 7,0
3. Влияние обработки фильтратами цианобактерий на морфобиологические показатели растений агроценоза Cicer arietimm Ь. (вегетационный опыт, чернозём южный, 2016 г.)
Вариант опыта Нут (Cicer arietinum L.) Щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.) Марь белая (Chenopodium album L.) Вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.)
m h h m m h m h
Раундап N. linckia 144 N. sphaeroides 4 НСР05 7,1 6,9 2,8 42,2 51,1 7,2 0,8±0,01 - - - - -
Примечания: m — зелёная масса; г/растение; h — высота, см/растение
^. leguminosarum 261б) и нута (М ciceri 068) штаммов клубеньковых бактерий позволила увеличить фитомассу растений соответственно в 1,4 и 4,1 раза в сравнении с контролем; в 1,3 и 3,8 раза в сравнении с нитрагинизацией. Использование обработки растений фильтратом гомогенизированной культуры штамма N. Нт^ 144 оказывало ингибирующий эффект на сорное растение щирицу Amaranthus retrofleхus Ь. и не снижало продуктивность гороха и нута.
Штамм цианобактерий N. Нт^ 144 является перспективным для биотехнологии и способствует реализации потенциала растительно-микробного взаимодействия при выращивании бобовых растений.
Литература
1. Николаев Ю.А., Плакунов В.К. Биоплёнка — «город микробов» или аналог многоклеточного организма? // Микробиология. 2007. Т. 76. № 2. С. 149-163.
2. Биопрепараты в сельском хозяйстве. Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве: сб. научных работ / Науч. ред. И.А. Тихонович, Ю.В. Круглова. М., 2005. 154 с.
3. Трефилова Л.В. Использование цианобактерий в агробио-технологии: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Саратов, 2008. 13 с.
4. Курдт 1.К. Бактерiальш препарати як замб корекци мжробних процеив в агроекосистемах / 1.К. Курдш // ХП1 з'!зд Товариства мжробюлопв Украши (Ялта, 1—5 жовтня 2013 р.): тез. доп. Омферополь, 2013. С. 178.
5. Doreen Fischer. PGPR in Sugarcane When, Where and How? Initial Colonization of Different Bacterial Strains Visualized in situ Combined with PGPR Related Transcript Quantification / Doreen Fischer, Andreas Hofmann et al. // Book of Abstracts of 12th European Nitrogen Fixation Conference 25—28 August 2016 Budapest, Hungary. P. 309.
6. Wiebke Bünger. Cultivation of Plant-associated Bacteria Belonging to the Phylum Verrucomicrobia / Wiebke Bünger, Jana Müller et al. // Book of Abstracts of 12th European Nitrogen Fixation Conference 25—28 August 2016 Budapest, Hungary. P. 350.
7. Коллекция бактерий / HinWorld. [Электронный ресурс]. URL: http://hin-project.com/theory/bacteria-collection/.
8. Каталог коллекции // Сайт Альгологической коллекции ИФХиБПП РАН. [Электронный ресурс]. URL: http://acssi. org/index.php/catalogue.
9. Темралеева А.Д. Современные методы выделения очистки и культивирования почвенных цианобактерий / А.Д. Темралеева, С.А. Дронова, С.В. Москаленко, С.В. Дидович // Микробиология. 2016. Т. 85. № 4. С. 369-380.
10. Панкратова Е.М. Конструирование микробных культур на основе сине-зелёной водоросли Nostoc paludosum Kiitz / Е.М. Панкратова, Р.Ю. Зяблых, А.А. Калинин, А.Л. Ко-вина, Л.В. Трефилова // Альгология. 2004. Т. 14. № 4. С. 445-458.
11. Ingrid Chorus Toxic Cyanobacteria in Water. A guide to their health consequences, monitoring and management / Ingrid Chorus, Jamie Bartram // World Health Organization, London: E&FN Spon, p. 1999-416.
Последействие возделывания бобово-злаковых культур на агрофизические и агрохимические свойства почвы при орошении
A.A. Мушинский, д.с.-х.н, ФГБНУ Оренбургский НИИСХ; Н.И. Мушинская, к.б.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГПУ; O.A. Дорохина, к.б.н., ФГБОУ ВО ОрГМУ
Агропромышленный комплекс Оренбургской области располагает более 10 млн га сельскохозяйственных угодий, из них пашня занимает более 6 млн га. Однако более 3000 тыс. га пашни характеризуются низким содержанием гумуса, а пашня, выбывшая из оборота за последние 10 лет, составляет 1020 тыс. га. Среднегодовой баланс гумуса в пахотном слое отрицательный и составляет 0,22 т на 1 га. Баланс питательных веществ также отрицательный. В среднем за 2009—2015 гг. дефицит основных элементов питания составил 162,9 тыс. т, или 35,68 кг действующего вещества на 1 га пашни. Вносимые в настоящее
время дозы минеральных и органических удобрений не компенсируют потерю питательных веществ почв.
В Оренбургской области расширяются и интенсивно используются орошаемые площади. В то же время с агрофизической точки зрения почвы Оренбургской области характеризуются слабой структурностью, поэтому при дождевании повышенной интенсивности они быстро разрушаются, а верхний слой цементируется [1].
Для предотвращения дальнейшей деградации и повышения плодородия чернозёмов, а также улучшения их агрофизических и агрохимических показателей необходимо обеспечить бездефицитный баланс содержания органического вещества. Это экономично можно сделать только на основе биологизации земледелия.
