УДК 633.11 Пшеница. Triticum ssp.
УДК 631.8 Удобрения. Внесение удобрений. Стимуляция роста растений. Ростовые вещества
Исследования проводили на яровой мягкой пшенице в полевых опытах ФГБНУ «Омский аграрный научный центр» в южной лесостепи Западной Сибири с целью определения влияния применения биопрепаратов ассоциативных диазотрофов на биологические свойства ризосферы яровой мягкой пшеницы. Установлено, что прикорневая микрофлора мягкой пшеницы неоднозначно реагировала на инокуляцию биопрепаратами и зависела как от генотипических особенностей сортов, так и от применяемого препарата. Активность гидролитических ферментов в большинстве вариантов опыта имела тенденцию к увеличению относительно контроля (до 17%), однако активность окислительно-восстановительного фермента каталазы снижалась от применяемого агроприема в пределах ошибки опыта (до 4%).
ферментативная активность, плодородие, биопрепараты, пшеница
*исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-76-10064, https://rscf.ru/project/23-76-10064/.
Введение. Одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства в современных условиях является повышение урожайности на достаточном уровне с использованием подходов, направленных на получение экологически чистой продукции и сохранение плодородия сельскохозяйственных земель. В последние десятилетия одним из основных путей решения данной задачи во многих странах мира является использование микробиологических средств, обеспечивающих стимуляцию роста и развития растений, защиту от вредных организмов, утилизацию пожнивных остатков и т.п. Использование биопрепаратов при возделывании зерновых культур немного уступает по эффективности химическим фунгицидам, однако биофунгициды могут быть дешевле химических препаратов в 2–2,5 раза [1, 2].
Под влиянием бактериальных удобрений изменяется активность почвенных ферментов, образующихся в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Ферментативная активность точно и верно отражает биологические свойства почвы и их изменение под влиянием антропогенных факторов [3, 4]. Установлено, что активность протеазных ферментов возрастает от 11 до 38% от применения природных материалов в качестве удобрений [5].
Цель исследования – определить влияние ассоциативных ризобактерий на ферментативную активность ризосферы пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири.
Материалы и методы. Исследования проведены в южной лесостепной зоне Омского Прииртышья в 2021–2022 гг. в полевых опытах ФГБНУ «Омский аграрный научный центр», (Омская область, Омский район, 55.04192 с.ш., 73.46504 в.д.). Территория относится к Приомской равнине, являющейся составной частью Барабинской неогеновой равнины.
Объектами исследований послужили лугово-черноземная почва (ризосфера) южной лесостепной зоны Западной Сибири и сорта яровой пшеницы. Почва лугово-черноземная (Chernozems, по международной классификации WRB), среднемощная, среднегумусовая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса в слое 0–0,2 м – около 6,5%, pHвод – 7,0 [6, 7]. Мощность гумусового горизонта «А» – 0,45 м. Почва с поверхности – тяжелый суглинок (40–46% физической глины). Профиль имеет четырех-пятичленное строение и является типичным для южно-лесостепной почвенно-климатической зоны. Водопроницаемость, определенная через месяц после плоскорезного рыхления осенью, характеризуется как хорошая. Плотность пахотного слоя 1,07–1,14 г/см3. Содержание фосфора в 0–0,2 м слое – среднее (менее 100 мг/кг, по Чирикову), обеспеченность обменным калием – очень высокая (более 180 мг/кг почвы).
Использовали сорта яровой мягкой пшеницы селекции ФГБНУ «Омского АНЦ»: Омская 42, Омская 44, Тарская 12. Выбор сортов определен высокой адаптивностью к условиям лесостепи Западной Сибири и производственными характеристиками: Омская 42 – среднепоздний, засухоустойчивый сорт, средняя урожайность в сибирском регионе – 22,8 ц/га; Омская 44 – среднеспелый сорт, проявляет устойчивость к листовым и головневым заболеваниям, средняя урожайность 29,8 ц/га; Тарская 12 – среднеранний сорт, характеризуется высоким уровнем устойчивости к бурой ржавчине, средняя урожайность – 26,9 ц/га.
Предпосевная инокуляция семян проведена согласно рекомендациям производителя препаратами комплексного действия, изготовленными во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии (ФГБНУ ВНИИСХМ): Мизорин (Arthrobacter mysorens 7) – биопрепарат, основанный на штамме ассоциативных азотфиксаторов, оказывает стимулирующее действие, ограничивает поступление и накопление в растениях нитратов, радионуклидов и тяжелых металлов, норма внесения: 0,3–0,4 кг на гектарную норму семян; Флавобактерин (Flavobacterium sp. L-30) – биопестицид фунгицидно-стимулирующего действия, норма внесения 0,3 кг на гектарную норму семян.
Посев пшеницы осуществлялся с помощью сеялки ССФК-7,0 в оптимальные сроки с проведением комплекса весенне-полевых работ.
Отбор проб ризосферы осуществляли в фазы развития растений: кущение (июнь), колошение (июль), налив зерна (август). Анализ ферментативной активности почвы проводился в воздушно-сухих образцах: инвертазы по Купревичу, уреазы по Гофману, каталазы – газометрически [8]. Интенсивность микробиологических процессов трансформации азотсодержащих соединений в почве оценивали по коэффициентам минерализации (КАА/МПА) и иммобилизации (МПА/КАА) [9]. Математическую обработку полученных данных проводили методами вариационной статистики [10] (среднее арифметическое, стандартное отклонение, коэффициент вариации и критерий Фишера) с использованием программного пакета Microsoft Office Excel 2007.
Метеоусловия 2021–2022 лет исследований характеризовались засушливостью. Погодные условия вегетационного периода 2021 г. были неблагоприятными для роста и развития зерновых культур, ГТК=0,76 (норма 1,1). 2022 г. был недостаточно увлажнёнными, ГТК=0,80. Чередующиеся периоды засухи и увлажнения почвы в период вегетации растений, а также поздние заморозки обусловили колебания в численности микроорганизмов ризосферы пшеницы.
Результаты исследования и обсуждение. В ходе проведения исследований выявлена активизация уреазной и инвертазной активности ризосферы, которая выражалась в увеличении активности ее энзимов на 17 и 12% на пшенице Омская 44 вариант с Флавобактерином, в меньшей степени с Мизорином – на 5%. При этом доля влияния фактора применения бактериальных препаратов значительна для фермента инвертаза, составляя около 40%, на изменение активности фермента уреаза наибольшее влияние оказало взаимодействие факторов – 87%. Активность каталазы, биохимия которой сопряжена с окислительно-восстановительными реакциями и участием в процессе гумификации, снижалась практически во всех вариантах с применением биопрепарата Флавобактерин, однако мера снижения оказалась незначительной (до 3–4%) (таблица 1).
Таблица 1 - Ферментативная активность ризосферы пшеницы в зависимости от применения биопрепаратов, в 1 г воздушно сухой почвы, 2021–2022, (n=6)
|
Вариант |
Каталаза, О2, (куб. см/мин)/г почвы/24 ч |
Уреаза, мг. NH3 / г почвы/24 ч |
Инвертаза, мг инвертн. сахара/г почвы/24 ч |
|
Омская 42 |
|||
|
Контроль |
1,48 |
0,34 |
11,5 |
|
Мизорин |
1,51 |
0,31 |
11,6 |
|
Флавобактерин |
1,44 |
0,32 |
11,8 |
|
Омская 44 |
|||
|
Контроль |
1,49 |
0,31 |
11,6 |
|
Мизорин |
1,50 |
0,32 |
11,6 |
|
Флавобактерин |
1,45 |
0,36 |
13,0 |
|
Тарская 12 |
|||
|
Контроль |
1,50 |
0,34 |
12,2 |
|
Мизорин |
1,49 |
0,35 |
12,0 |
|
Флавобактерин |
1,44 |
0,31 |
12,0 |
|
НСР05 А, В* |
0,06 |
0,03 |
0,46 |
|
НСР05 АВ |
0,10 |
0,04 |
0,80 |
Примечание: * А – фактор сорт, В – фактор бактеризация, АВ – взаимодействие А и В
Согласно шкалам Д. Г. Звягинцева (1978), используемым для оценки степени обогащенности ферментами, изучаемая почва по активности каталазы, инвертазы и уреазы относится к бедным.
Заключение. Результаты проведённых исследований демонстрируют несущественное воздействие приема предпосевной бактеризации семян препаратами комплексного действия на ферментативную активность ризосферы. В активности гидролитических ферментов отмечена тенденция к увеличению относительно контроля до 17%, активность окислительно-восстановительного фермента каталаза снижалась от применяемого агроприема до 4% относительно контроля.
1. Корчагина И.А., Юшкевич Л.В. Сорта пшеницы в интенсивном земледелии Омского Прииртышья. Омск: ФГБНУ Омский аграрный научный центр, 2023. 172 с. EDN: https://elibrary.ru/CDVFWK
2. Эффективность защиты яровой пшеницы биопрепаратами и фунгицидами в лесостепи Приобья: II. Особенности действия в условиях недостатка влаги / Власенко Н.Г., Павлюшин В.А., Теплякова О.И., Кулагин О.В., Морозов Д.О. // Вестник защиты растений. 2022. Т. 105, № 4. С. 181–192. https://doi.org/10.31993/2308-6459-2022-105-4-15357 EDN: https://elibrary.ru/BXKCYV
3. Влияние биопрепаратов комплексного действия на биологическую активность ризосферы и продуктивность льна-долгунца / О. Ф. Хамова, А. И. Мансапова, М. А. Горбова [и др.] // Плодородие. – 2021. – № 2(119). – С. 52-55. – DOIhttps://doi.org/10.25680/S19948603.2021.119.14. – EDN LFYARU.
4. Шулико, Н. Н. Экологическое состояние лугово-черноземной почвы при длительном орошении / Н. Н. Шулико, А. Ю. Тимохин, Е. В. Тукмачева // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2021. – № 3(55). – С. 79-85. – DOIhttps://doi.org/10.18286/1816-4501-2021-3-79-85. EDN: https://elibrary.ru/SFCESW
5. Козлов А.В., Куликова А.Х., Селицкая О.В., Уромова И.П. Устойчивость микробиологической активности дерново-подзолистой почвы в условиях применения диатомита и цеолита // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019. № 46. С. 26–47. https://doi.org/10.17223/19988591/46/2 EDN: https://elibrary.ru/MBNMZC
6. Классификация и диагностика почв СССР / Егоров В.В., Фридланд В.М., Иванова Е.Н., Розов Н.Н., Носин В.А., Фриев Т.А. Москва: Колос, 1977. 221 с. EDN: https://elibrary.ru/YWWBDV
7. World reference base for soil resources: 2006: a framework for international classification, correlation and communication / E. Micheli, P. Schád, O. Spaargaren, D. Dent, F. Nachtergaele, WRB IUSS. FAO: Rome, 2006. 130 p.
8. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии / Ф.Х. Хазиев. – М.: Наука, 2005. – 252 с. EDN: https://elibrary.ru/QKXHYJ
9. Муха, В.Д. О показателях, отражающих интенсивность и направленность почвенных процессов/ В.Д.Муха //Сб. науч. трудов Харьковского СХИ– Харьков, 1980. – Т. 273. – С. 13-16.
10. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с. EDN: https://elibrary.ru/ZJQBUD
11. Звягинцев, Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей / Д.Г. Звягинцев // Почвоведение. – 1978. – № 6. – С. 48-52.
