Потенциал растительно-микробного взаимодействия в агроценозах бобовых культур

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

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

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.

Вариант опыта Нут

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.