Россия
Россия
УДК 631.526.32 Сорт
На основании многолетних исследований было установлено, что использование предпосевной инокуляции семян зерновых и зернобобовых культур биопрепаратами оказывает положительное воздействие на микробиологическую активность почвы в ризосфере культур, увеличивая их численность, соотношение отдельных групп, направленность процессов, способствуя в то же время повышению урожайности. Установлено, что действие препаратов характеризуется сортовой специфичностью, зависит от складывающихся гидротермических условий, питательного режима почв, определяется эффективностью действия конкретного препарата и штамма.
яровая мягкая пшеница, ячмень, овес, соя, сорт, бипрепараты, микробоценоз
Актуальность. Диазотрофная бактеризация, направленная на усиление ассоциативной азотфиксации путем использования биологических препаратов, находит в последнее время все большее применение. Положительное влияние инокуляции на растение обусловлено не только улучшением азотного питания при внедрении в их ризосферу ассоциативных диазотрофов, но и увеличением количества необходимых для растения витаминов, ферментов, ростовых веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов [1, 2].
Для решения прикладных задач ассоциативной азотфиксации необходимо всесторонне изучить условия, при которых внесенный штамм способен вступать в тесное взаимодействие с растениями, достигать доминирующего положения в ризосфере культуры и проявлять положительное действие на адаптивные свойства растений.
Исследования по изучению влияния предпосевной инокуляции семян биопрепаратами комплексного действия на биологическую активность почвы, а также на рост и развитие зерновых (яровой мягкой пшеницы, ярового овса и ячменя) и зернобобовых культур (гороха и сои) проводятся в Омском ГАУ совместно с СибНИИСХ с 2011 г. [4-9].
Цель представляемых исследований заключалась в оценке влияния инокуляции семян ассоциативными диазотрофами на численность микроорганизмов в ризосфере различных сортов яровой мягкой пшеницы, ярового ячменя и овса, сои в агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири.
Условия, объекты и методы исследования. Полевые опыты проводились на опытных полях отдела семеноводства ФГБНУ «Омский АНЦ» (бывший СибНИИСХ) в 2011–2021 гг. В качестве объекта исследований были использованы 9 сортообразцов яровой мягкой пшеницы селекции ФГНУ «Омский аграрный научный центр» 3-х групп спелости: среднеранней (Памяти Азиева, Катюша, Омская юбилейная (Г 2755/04), среднеспелой (Дуэт, Светланка, Мелодия), среднепоздней (Омская 35, Серебристая, Волошина (Г 540/05); 6 сортов овса посевного двух групп: пленчатые (Орион, Мутика 4021, Иртыш 23) и голозерные (Сибирский голозерный, Прогресс, ТР 12-115); 6 сортов ярового ячменя – зернофуражного направления Омский 95 и Саша (пленчатые), Омский голозерный 1 и Омский голозерный 2 (голозерные); пивоваренного направления – Омский 90 и Омский 91; 2 сорта сои – Сибириада и Черемшанка. Площадь делянки составляла 3 м2, повторность опыта 5-кратная – для зерновых; 10 кв.м в 4-х кратной повторности - для сои. Сроки посева – оптимальные, с учетом метеорологических условий (23–25 мая). Гидротермические условия периода вегетации культур в годы исследований отличались контрастностью.
Для обработки семян применяли биопрепараты Ризоагрин (пшеница, ячмень и овес), Азоризин (ячмень и овес), Ризоторфин (штаммы ВР 835 и ВР 610 (соя), полученные из ФГБНУ ВНИИСХМ (Санкт-Петербург). Использовали как отдельную, так и совместную инокуляцию препаратами.
Полевой опыт закладывали на лугово-черноземной среднемощной среднегумусовой тяжелосуглинистой почве. Агротехника в опыте соответствовала рекомендуемой для зоны южной лесостепи Западной Сибири. Уборку урожая проводили прямым комбайнированием в фазу полной спелости комбайном Hege-125. Отбор почвенных проб производился по основным фазам развития растений. Численность почвенных микроорганизмов определяли в лаборатории микробиологии ФГБНУ «Омский АНЦ» (СибНИИСХ) путем высева на твердые питательные среды: мясо-пептонный агар (МПА) для бактерий, утилизирующих органические соединения азота; крахмало-аммиачный агар (КАА) для потребляющих аммиачный азот микроорганизмов; олигонитрофилы определяли на среде Мишустиной; водный выщелоченный агар с добавлением двойной аммонийно-магниевой соли фосфорной кислоты использовали для нитрификаторов; подкисленную среду Чапека – для грибов [10].
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [11].
Обсуждение результатов. Как показали исследования на яровой мягкой пшенице, численность нитрификаторов и олигонитрофилов в большей степени определялась действием абиотических факторов, инокуляция Ризоагрином способствовала увеличению общей численности микроорганизмов, в то же время количество бактерий на МПА и микроорганизмов на КАА в большей степени зависело от генотипических особенностей сортов. Было выявлено, что наибольшую долю микробного населения составляли олигонитрофиллы, бактерии на МПА и микроорганизмы на ККА. Кроме того, было установлено, что в ризосфере пшеницы преобладали минерализационные процессы, интенсивность которых увеличивалась к фазе налива зерна. Инокуляция биопрепаратом способствовала активизации этого процесса, к моменту созревания зерна этот эффект сглаживался. Наиболее интенсивно процесс минерализации проходил в ризосфере сортов Памяти Азиева и Омская 35. Интенсивность иммобилизационных процессов снижалась к фазе налива зерна, преимущества инокуляции отмечались лишь в эту фазу развития растений. Наибольшая интенсивность иммобилизационных процессов была характерна для ризосферы сорта Памяти Азиева. Отмечено, что к уборке урожая происходит накопление в почве подвижных элементов питания для растений – N-NO3 до 10 мг/кг; P2O5 до 197 мг/кг; K2O до 366,7 мг/кг.
Исследования по оценке действия предпосевной инокуляции семян различных сортов овса препаратами Ризоагрин и Азоризин выявили положительное влияние агроприема на увеличение как общего количества микроорганизмов, так и численности отдельных групп. У сорта Орион отмечалась тенденция повышения общего количества микроорганизмов при обработке Ризоагрином на 16,5 млн КОЕ/г (9 %) к контролю и на 16,7 млн КОЕ/г (10 %) в сравнении с контролем при бактеризации семян Азоризином. Похожая тенденция прослеживалась и по отдельным группам микроорганизмов: бактерий, растущих на МПА - на 6,8 млн КОЕ/г (21 %) при обработке семян Ризоагрином; микроорганизмов, растущих на КАА - на 3,8 млн КОЕ/г (12 %) и на 6,1 млн КОЕ/г (19 %) при инокуляции Ризоагрином и Азоризином соответственно; а также олигонитрофилов - на 5,9 млн КОЕ/г (5%) и на 11,3 млн КОЕ/г (10%) соответственно. Отрицательной на обработку семян биопрепаратами была реакция голозерного сорта овса Омский голозерный 1 по количеству большинства групп микроорганизмов. Была выявлена зависимость урожайности овса посевного от численности отдельных групп микроорганизмов, растущих на КАА (r=0,80±0,30), закрепляющих азот в минеральной форме и нитрификаторов (r=0,69±0,36), обеспечивающих поступление доступного растениям азота. В то же время наблюдалась сильная отрицательная связь между урожайностью зерна овса и количеством микроскопических почвенных грибов (r=-0,84±0,27), среди которых много патогенных видов, негативно влияющих на рост и развитие растений. На протяжении трех лет исследований прослеживалась положительная корреляционная связь от низкой до средней степени между урожайностью зерна и численностью общего количества микроорганизмов в ризосфере культуры (r=0,30 – 0,54).
Исследования на яровом ячмене показали, что численность нитрификаторов и олигонитрофилов в ризосфере различных сортов в большей степени определялась действием метеорологических факторов, общая численность микроорганизмов – инокуляцией биопрепаратами, а количество бактерий на МПА и микроорганизмов на КАА определялось преимущественно генотипическими особенностями сортов. Трехфакторный анализ общей численности микроорганизмов выявил определяющую долю вклада генотипа - 69,63%, вклад взаимодействия факторов «сорт х препараты» составил 18,28%, используемых препаратов – 10,83%. Доля влияния других факторов была незначительной – от 0,01 до 0,43%. Выявлено, что высокий коэффициент минерализации был в ризосфере пленчатых сортов – Омский 90 и Омский 95, низкий - у голозерного ячменя. Наибольший коэффициент иммобилизации (МПА/КАА) минерального азота и его перевода в азотсодержащие органические соединения (Пм) был отмечен, напротив, для голозерного ячменя. Применение биопрепаратов усиливало иммобилизационные процессы в ризосфере всех изучаемых сортов, но наиболее высоким коэффициент трансформации органического вещества был у голозерного ячменя->100ед.
В результате проведенных исследований на различных сортах сои было установлено, что применение биопрепарата Ризоторфин для обработки семян перед посевом оказало положительное влияние на численность микроорганизмов в ризосфере растений. Увеличилась численность аммонификаторов, олигонитрофилов, фосфатмобилизующих бактерий, а также общее количество микроорганизмов: в ризосфере сорта Черемшанка – на 17 %, Сибирячка – 75 %. Штамм ВР 835 показал большую эффективность.
Заключение. Таким образом, использование предпосевной инокуляции семян зерновых и зернобобовых культур биопрепаратами оказывает положительное воздействие на микробиологическую активность почвы в ризосфере культур, увеличивая их численность, соотношение отдельных групп, направленность процессов, способствуя в то же время повышению урожайности. Установлено, что действие препаратов характеризуется сортовой специфичностью, зависит от складывающихся гидротермических условий, питательного режима почв, определяется эффективностью действия конкретного препарата и штамма.
1. Емцев В.Т. Об эффективности азотфиксирующего ассоциативного симбиоза у небобовых растений / В.Т. Емцев, М.И. Чумаков // Почвоведение. 1990. № 11. – С. 116–126. EDN: https://elibrary.ru/WBPYQB
2. Завалин А. А. Оценка эффективности микробных препаратов в земледелии / А. А. Завалин. М. : РАСХН, 2000. 82 с. EDN: https://elibrary.ru/QJAHHZ
3. Леппянен И.В. Анализ эффектов совместной инокуляции грибами арбускулярной микоризы и ризобиями на рост и развитие растений гороха Pisum sativum L. / И.В. Леппянен, О.Ю. Штарк, О.А. Павлова, А.Д. Бовин, К.А. Иванова, Т.С. Серова, Е.А. Долгих // Сельскохозяйственная биология. 2021. Том 56(3). С. 475-486. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.3.475rus; EDN: https://elibrary.ru/ZQFVQP
4. Аужанова А.Д. Микробиологическая активность лугово-черноземной почвы в зависимости от агроэкологических условий выращивания различных генотипов яровой мягкой пшеницыпри инокуляции ассоциативными диазотрофами/ А.Д. Аужанова, Н.А. Поползухина, О.Ф. Хамова и др.// Омский научный вестник. 2014. №2 (134). С. 235-239. EDN: https://elibrary.ru/TEGAKF
5. Biological products to improve the adaptability and productivity of grain and leguminouscrops / Popolzuhina N.A., Seituarova A.D., Bojko A.A., Kiselev A.S., Kadermas I.G., Popolzuhin P.V. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020 International Science and Technology Conference on Earth Science, ISTCEarthScience 2020. IOP Publishing Ltd, 2021. С. 062022. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/666/6/062022; EDN: https://elibrary.ru/CALXAE
6. Оценка действия препаратов Ризоагрин и Азоризин на различные сорта овса посевного в южной лесостепи Западной Сибири. /Поползухина Н.А., Божко А.А., Хамова О.Ф., Поползухин П.В., Сейтуарова А.Д. Монография. Омск, 2022. EDN: https://elibrary.ru/TMJUOG
7. Эффективность диазотрофной бактеризации на яровой мягкой пшенице / Сейтуарова А.Д., Поползухина Н.А., Хамова О.Ф., Поползухин П.В. Монография. Омск, 2019.
8. Божко А.А. Биологическая активность почвы ризосферы овса посевного (Hordeum vulgare L.) при инокуляции семян ассоциативными диазотрофами / А.А. Божко, Н.А. Поползухина, О.Ф. Хамова и др. // Проблемы агрохимии и экологии. 2019. № 2. С. 60-64. DOI: https://doi.org/10.26178/AE.2019.15.54.010; EDN: https://elibrary.ru/HOUAKQ
9. Стрелецкий А.М. Эффективность препаратов ассоциативных диазотрофов при инокуляции семян различных сортов ячменя в условиях юга Западной Сибири / А.М. Стрелецкий, О.Ф. Хамова, Н.А. Поползухина и др. // Плодородие. 2018. № 4 (103). С. 49-52. EDN: https://elibrary.ru/YCMYRV
10. Теппер, Е.З. Практикум по микробиологии учебное пособие для вузов / Е.З. Теппер, В.К. Шильникова; под ред. В.К. Шильниковой // 5-е изд., перераб. и доп. М.: Дрофа, 2004. С. 256.
11. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. М.: Колос, 1985. 308 с. EDN: https://elibrary.ru/ZJQBUD
