Выделение высокоэффективных микроорганизмов и их использование в земледелии

УДК 631.46: 631.461.5

ВЫДЕЛЕНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ

Дегтярева И.А., Яппаров А.Х., Дмитричева Д.С.

ГУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения Российской академии сельскохозяйственных наук»,

г. Казань

Ключевые слова: микроорганизмы, земледелие, ученые,

проблема.

Key words: microorganisms, agriculture, scientists, the problem.

Введение. Российскими учеными создана теория стабилизации микробно-растительных систем, получившая мировой приоритет, описаны механизмы функциональной интеграции микроорганизмов и растений, создающие такие системы адаптации, которые не существовали у партнеров до их объединения (Иванов, 2006; Тихонович, 2006).

Современная биотехнология рассматривает почву в качестве главного природного банка при поиске культур микроорганизмов с любыми необходимыми свойствами (Умаров и др., 2007). По некоторым данным (Pandey, Shende, 1994) изоляты, выделенные из ризосферы, обладают высоким коэффициентом сродства к корням определенных видов растений, способностью к их колонизации. Причем гомологичные штаммы обладают большей специфичностью и более активно колонизируют корневую зону растений.

Проблема поиска эффективных азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов при всей ее сложности чрезвычайно актуальна, поскольку они относятся к числу агрономически значимых групп. Прикорневая зона растений является наиболее благоприятной средой для их размножения (Дегтярева, 2005).

Цель проводимых исследований являлось выделение высокоэффективных форм микроорганизмов, повышающих

продуктивность растений.

Материалы и методы исследований. Поиск и выделение диазотрофных и фосфатмобилизующих микроорганизмов проводили из различных почв Республики Татарстан. По совокупности культуральноморфологических признаков осуществляли идентификацию

микроорганизмов до рода с помощью определителя Берги (Краткий...,

1980).

Учет общего количества аэробных азотфиксирующих ассоциаций микроорганизмов проводили на среде Эшби, фосфатмобилизующих микроорганизмов - на среде Муромцева (Методы ..., 1991; Колешко,

1981). Нитрогеназную активность выделенных микроорганизмов определяли ацетиленовым методом (Гарусов и др., 1998). В пробах после определения этилена устанавливали титр чистых культур путем подсчета в камере Горяева (Бонарцева и др., 1989). Чистота культур периодически проверялась микроскопированием с фазовым контрастом и высевом на элективную питательную среду. Наряду с проверкой чистоты диазотрофные и фосфатмобилизующие микроорганизмы проверялись в колбах на качалке по продуктивности нарастания титра в жидкой элективной среде.

Измерение всех параметров проводили не менее чем в трехкратной повторности. Статистическую обработку результатов проводили с помощью электронных таблиц Excel и программы Origin 4.1. Достоверность различий полученных результатов оценивали с использованием коэффициента Стьюдента (Шайдарова, Улахович, 2000).

Результаты исследований. Деятельность микроорганизмов имеет огромное значение в формировании почвы и создании ее плодородия. В связи с этим в микробно-растительной системе проводились исследования по выделению микроорганизмов, с помощью которых можно улучшить питание растений фосфором и биологическим азотом. Из различных почв Татарстана нами выделено более 100 аборигенных микроорганизмов.

Из этих микроорганизмов была сформирована коллекция. Так, коллекция диазотрофов состоит из 29 микроорганизмов (АХ, 8A, 23 А, 53 А, 61А, 73А, 103A, 20B, 24C, 2D, 4D, 7D, 10D, 13D, 17D, 29Fl, 7I8, 3L5, 31S, 1St, 3St, 4St, 7St, 7Ng, 5V, 1Vg, 11Vg, 13Vg, 26W).

Коллекцию фосфатмобилизующих микроорганизмов составляют 14 микроорганизмов (2F, 3F, 55F, 75F8, 4G, 5Н, 81H8, 83H8, 95Н, 6I, 11S, 12S, 82S, 84Vg8).

Эффективность биопрепаратов на основе агрономически полезных микроорганизмов, прежде всего, определяется используемыми для их производства штаммами. При отборе учитываются многие их свойства, в частности нитрогеназная активность. Исследуемые штаммы характеризовались различной степенью активности нитрогеназы (110,21501,9 нМ ^/мл-ч). Большинство выделенных штаммов может быть отнесено к высокоактивным, так как величина ацетиленредукции у них выше 150 нМ ^/мл-ч (Садыков, Умаров, 1980).

Немаловажное значение для развития растений имеет способность ризосферных микроорганизмов продуцировать антибиотические вещества, подавляющие рост фитопатогенов. Дальнейшие исследования показали, что выделенные нами штаммы обладают антагонистической способностью к фитопатогенным грибам, наиболее часто встречающимся в ризосфере

сельскохозяйственных культур. Наиболее сильное антагонистическое действие выделенные микроорганизмы проявляли по отношению к микромицетам родов Fusarium и Aspergillus. Однако все изученные штаммы почти не угнетали развития Trichoderma lignorum.

По комплексу положительных признаков (высокая нитрогеназная и антагонистическая активность, способность давать высокие титры на недорогих питательных средах и др.) наиболее активные из выделенных штаммов (5V, 26W, 5 F и 6 F ) были задепонированы в коллекции ФГУП ГосНИИгенетика, где они подверглись идентификации методом установления нуклеотидной последовательности 16S рРНК.

Штаммы азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, обладающие полезными признаками, использовались в дальнейшем для обработки различных зерновых, кормовых, овощных и бобовых культур в лабораторных и вегетационных опытах. Было установлено, что бактеризация не только благоприятно сказывается на их развитии, но и все исследуемые штаммы способны длительное время сохраняться в ризосфере инокулированных растений.

Значительный положительный ответ на инокуляцию происходит, если внесенный штамм (штаммы) успешно конкурирует с природной («дикой», аборигенной) популяцией и имеет повышенную нитрогеназную активность.

Нами показано, что для выделения эффективных азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов необходимыми являются следующие этапы: определение численности ризосферных азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов; выделение эффективных штаммов; сравнительная характеристика нитрогеназной активности, изучение антагонистической способности ризосферных микроорганизмов в отношении фитопатогенных микромицетов; влияние агрономически значимых микроорганизмов на энергию прорастания, всхожесть семян и биометрические параметры проростков и др.

Заключение. В результате многолетних исследований впервые из различных почв Республики Татарстан выделены аборигенные диазотрофные и фосфатмобилизующие микроорганизмы с

полифункциональными положительными свойствами, из которых сформирована коллекция.

Все вышеизложенное позволяет утверждать, что выделение новых высокоэффективных форм микроорганизмов, повышающих

продуктивность растений, позволит снизить энергетические затраты в земледелии и уменьшить техногенные нагрузки на природную среду.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Бонарцева, Г.А. Зависимость содержания поли-b-оксибутирата от активности нитрогеназы и гидрогеназы у некоторых штаммов Rhizobium / Г.А. Бонарцева, В.Л. Мышкина, Е.Д. Загреба //

Микробиология, 1989. - Т.58, №6. - С.920-926. 2. Гарусов, А.В. Газохроматографический метод анализа в биомониторинге почвы. Методическое пособие / А.В. Гарусов, Ф.К. Алимова, Н.Г. Захарова // Казань: Изд-во КГУ, 1998. - 28 с. 3. Дегтярева, И.А. Экологофизиологическая регуляция взаимодействия в агроценозе растений рода Amaranthus L. и диазотрофов: Автореф. дис. докт. биол. наук / И.А. Дегтярева. - Москва, 2005.- 48 с. 4. Иванов, А. Л. Выступление на общем годичном собрании Россельхозакадемии / А.Л. Иванов // Плодородие, 2006. - №2(29). - С.2-3. 5. Колешко, О.И. Экология микроорганизмов почвы. Лабораторный практикум / О.И. Колешко. - Минск: Высшая школа, 1981. - 175 с. 6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева.- М.: МГУ, 1991. - 304 с. 7. Краткий определитель бактерий Берги / Под ред. Дж. Хоулта. - М.: Мир, 1980. - 495 с. 8. Садыков, Б.Ф. Продуктивность азотфиксации в филосфере растений / Б.Ф. Садыков, М.М. Умаров // Микробиология, 1980. - Т.49, вып. 6. - С.998-1002. 9. Тихонович, И.А. Аспекты плодородия почвы и проблемы устойчивого земледелия / И.А. Тихонович // Плодородие, 2006. - №5(32). - С.9-12. 10. Умаров, М.М. Микробиологическая трансформация азота в почве / М.М. Умаров, А.В. Кураков, Л.А. Степанов. - М.: ГЕОС, 2007. - 138 с. 11. Шайдарова, Л.Г. Математическая обработка результатов химического анализа / Л.Г. Шайдарова, Н.А. Улахович // Казань: Изд-во КГУ, 2000. - 44 с. 12. Pandey, A. Comparative studies on microbial activity in Azotobacter chroococcum inoculated wheat rhizosphere by plate count and manometric methods / A. Pandey, S.T. Shende // Microbiol. Res., 1994. - V.149, №4. -P.379-384.

ВЫДЕЛЕНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ

Дегтярева И.А., Яппаров А.Х., Дмитричева Д.С.

Резюме

Проведены исследования по изучению микробоценоза основных типов почв Республики Татарстан. Из корневой зоны различных сельскохозяйственных культур выделены диазотрофные и

фосфатмобилизующие микроорганизмы с полифункциональными положительными свойствами, из которых сформирована коллекция.

SELECTION HIGH-PERFORMANCE MICROORGANISM AND THEIR USE IN

HUSBANDRY

Degtereva I.A., Yapparov A.H., Dmitricheva D.S.

Summary

The organized research on study microbocenosis main types of soil of the Republic Tatarstan. From root zone of the different agricultural cultures are

chosen diazotrophe and phospatemobilizing microorganisms with polyfunctional positive characteristic, from which is formed collection.

УДК 631.51:633.494

ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИНИМАЛИЗАЦИИ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ЯРОВОЙ РАПС

Закиров Ф.Д.*, Мареев В.Ф., Манюкова И.Г.

Казанская государственная академия ветеринарной медицины* Казанский государственный аграрный университет

Ключевые слова: минимализация, яровой рапс, безотвальное рыхление, мелкая, поверхностная, урожайность, засоренность,

экономическая эффективность.

Key words: minimization, spring rape, moldboard tillage, shallow, superficial, yield, infestation, economic efficiency.

Мировая история земледелия, в том числе Россия и Республика Татарстан последнего столетия характеризуется непрерывной борьбой мнений вокруг системы обработки почвы. Что лучше: зяблевая вспашка или плоскорезная обработка, а может еще лучше поверхностная обработка почвы с наименьшими затратами, а может прямой посев рапса по системе «No-till» обеспечит получение наибольшей экономической выгоды от этой культуры [4].

Механическая обработка почвы оказывает значительное воздействие не только на рост и развитие культурных растений, но и на все компоненты, образующие полевые агроценозы. Кроме того, приемы обработки почвы - одни из самых энергоемких и ресурсозатратных технологических операций в растениеводстве. Поэтому, поиск путей и возможности сокращения кратности и глубины обработок является одной из актуальных проблем современного земледелия [2,3].

Материалы и методы: Целью исследований было разработать минимальные способы основной обработки почвы под яровой рапс для получения стабильных и дешевых урожаев с одновременным сохранением плодородия почвы.

Задачи исследований:

- изучить влияние различных способов основной обработки на изменения водно-физических свойств почвы;

- выявить закономерности изменения засоренности посевов и

почвы;