Изучение влияния нитрагинизации семян зернобобовых культур в условиях северного Казахстана

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НИТРАГИНИЗАЦИИ СЕМЯН ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА

Шорабаев Е.Ж.

Филиал экологической биотехнологии РГП «Центр биологических иследований» КНМОН РК, г. Атырау

В статье приведены данные нитрагинизации семян зернобобовых культур (гороха, нута и чечевицы) в условиях Северного Казахстана биологическим препаратом на основе местных штаммов клубеньковых бактерий. Нитрагинизации семян исследуемых культур стимулировала рост и развитие растений, повышение клубеньков на их корнях, что в конечном счете отразилось на продуктивности зернобобовых культур.

Среди элементов играющих важную роль в питании растений основное место принадлежит азоту. Он присутствует во всех белках, которые являются главной составной частью каждого организма. Азот содержится в хлорофилле, различных органических кислотах, некоторых витаминах. При его недостатке в почве не развиваются полностью почки растений, задерживается деление клеток, уменьшаются размеры растений, сокращается их листовая площадь. В надземных органах падает содержание хлорофилла, происходит преждевременное отмирание листьев. Недостаток азота отрицательно влияет и на развитие корневой системы, что ограничивает поступление в растение других элементов питания. В результате происходит резкое снижение всего урожая [ 1].

Большую роль в решении проблемы дефицита азота играют минеральные удобрения. Но дороговизна минеральных удобрений, особенно в сложившейся кризисной ситуации в мире, в том числе и Казахстане сильно сказалась на их доступности для потенциальных потребителей. При этом необходимо учитывать способность азотных удобрений накапливать в листьях и других продуктивных органах растений значительное количество нитратов и нитритов, что представляет реальную угрозу для здоровья человека.

В современном мировом земледелии для повышения азотного фонда почвы широко применяются биологические методы. Это считается важным условием для получения высоких урожаев и, главное, доброкачественной, экологически чистой продукции. Одним из таких методов является

включение севооборотов с бобовыми растениями, которые накапливают в корнях и пожнивных остатках значительное количество азота, обогащающего почву, это способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур, высеваемых после бобовых [2, 3].

Способность бобовых растений накапливать в почве азот обусловлена наличием в ризосфере растений клубеньковых бактерий, обладающих уникальным свойством фиксировать газообразный азот атмосферы, запасы которого неограниченны: в составе воздуха, как известно, 2/3 газообразного азота [4]. Поэтому для усиления азотфиксирующей способности бобовых культур широко используются инокулянты на основе активных штаммов клубеньковых бактерий.

Препараты клубеньковых бактерий, которые резко повышают фиксацию азота атмосферы и урожайность бобовых растений интенсивно применяются в таких передовых странах мира, как США, Канада, Австралия. Кроме того, после уборки бобовых культур в почве остается до 100 кг азота и подавляется активность фитопато-генных микроорганизмов [5]. Все это оказывает влияние на повышение урожайности последующих культур.

Однако, использование препаратов с активными по азотфиксации штаммами ризобий не всегда может дать полную гарантию получения высокого хозяйственного эффекта, так как доминантная роль принадлежит растению, предопределяющему эффект азотфиксации [6]. К тому же высокая продуктивность бобовых при инокуляции штаммами ризобий на Севере

тормозится низкими температурами, коротким вегетационным периодом и низкой влажностью.

Целью исследования было определить эффективность применения жидкой и су-

хой форм нитрагина на основе активных штаммов клубеньковых бактерий в посевах зернобобовых культур в условиях Северного Казахстана.

Материалы и

В работе использованы штаммы клубеньковых бактерий, выделенных из почв северного Казахстана - штаммы Rhizobium leguminosarum ZG (штамм гороха), Rhizobium cicer ZN (штамм нута), Rhizobium leguminosarum ZR (штамм чечевицы).

Растения нута (Cicer arietinum L.) сорта Краснокутского 23, чечевицы (Carpodacus erythrinus) сорта Веховской и гороха (Pisum sativum L) сорта Омского неосыпающего;

Полевые испытания эксперименталь-

методы исследовании

ных форм нитрагина Опыты закладывались на опытных частках

ТОО «НПЦ Зернового хозяйства им. А.И. Бараева», в трех кратной повтор-ности. В качестве контроля служили посевы зернобобовых культур без обработки семян биомассой клубеньковых бактерий. Площадь одной делянки составила 360 м2.

В конце вегетационного периода проводился структурный анализ растений, для которого отбиралось по 10 растений с каждой делянки методом конверта.

Результаты

Для внедрения инокулянтов в сельское хозяйство необходимо производство препаратов в промышленных условиях. При разработке технологии инокулянта нужно учитывать необходимость сохранения активности и жизнеспособности клеток бактерий [7].

Нами разработана технология получения жидкого и порошкообразного биопрепарата на основе активных штамма клубеньковых бактерий.

и их обсуждение

Порошкообразная форма инокулянта включает в себя лиофилизацию клеток микроорганизма и смешивание с наполнителем. Конечный продукт представляет собой сухой порошок.

Жидкая форма препарата представляет собой культуральную жидкость клубеньковых бактерий. В таблице 1 представлены данные титра клеток в готовых препаратах.

Таблица 1 - Концентрация клеток культур азотфиксирующих бактерий в КЖ и готовом препарате

№ Название культур Титр по Горяеву в Титр по Горяеву Титр по Коху в гото-

п/ КЖ, кл/г в готовом пре- вом препарате, кл/г

п парате, кл/г

1 Rhizobium leguminasarum ZG 3,66*1011 3,36*1014 4,9*108

3 Rhizobium cicer ZN 7,6*1010 2,52*1015 7,45*1011

5 Rhizobium leguminosarum ZH 2,2*109 1,34*1015 1,88* 1012

Эффективность наработанных препаратов апробировалась в полевых условиях на делянках 360м .

В посевах гороха использование отечественного нитрагина «Биоазот АС-г» увеличивает образование клубеньков, и наиболь-

шее количество их образуется в фазу ветвления растений - 45 клубеньков на одно растение в сравнении с вариантом без использования нитрагина - 8,6 клубеньков (рисунок 1).

А

1 й • Л

% V _   . Я М ЗЁ ^цм

Контрольные Инокулированные

растения растения

Рисунок 1 - Образование клубеньков на корнях гороха при нитрагинизации семян гороха

В посевах нута отмечалось очень слабое образование клубеньков (таблица 2).

Наибольшее их количество было обнаружено при обработке жидкой формой препарата.

Чечевица более влаголюбивое растение, чем горох и нут у нее максимальное

образование клубеньков также происходит в фазу полного ветвления, так как в этот период в почве находится еще достаточное количество влаги. Поэтому на инокулиро-ванных вариантах происходит более активное формирование корневых клубеньков (14,8-14,6 штук на одно растение).

Таблица 2 - Влияние нитрагинизации семян зернобобовых культур на формирование

Варианты Образование клубеньков по фазам развития зернобобовых культур, шт./1растение

всходы -начало ветвления полное ветвление цветение среднее за вегетационный период

Горох

Контроль 5,6 8,6 14,8 9.7

«Биоазот АС-г» - порошок 12,1 45,0 25,0 27,4

«Биоазот АС-г» - жидкий 18,3 46,0 21,8 28,7

Чечевица

Контроль 0,8 10,4 2,4 4,5

«Биоазот АС-ч» - порошок 5,2 14,8 3,8 7,9

«Биоазот АС-ч» - жидкий 5,4 14,6 7,6 9,2

Нут

Контроль 0 0 0 0

«Биоазот АС-н» - порошок 0 0 0,2 0,2

«Биоазот АС-н» - жидкий 0 0 0,6 0,6

Особенно резко падает активность клу- вегетационного периода, так как сумма

беньков в условиях дефицита влаги, что выпавших осадков составляла 24 мм, что

отмечалось в 2008 году в течение всего недостаточно для активного развития клу-

беньковых бактерий. Снижение активности образования клубеньков на корнях нута, по-видимому, связано с тем, что процесс онтогенеза роста массы клубеньков сопровождается нарастанием площади листьев и активизацией фотосинтеза, в то время как при изменении экологических факторов, способствующих усилению образования клубеньков, ассимиляция растениями СО увеличивается в меньшей степени и ухудшается обеспечение клубеньков продуктами фотосинтеза.

Урожайность на вариантах с применением биопрепаратов складывалась в основном за счет большего количества растений на квадратном метре, так у гороха на нитрагинизированных вариантах количество растений было 99 штук, у чечевицы 119 штук, и у нута 60 растений на 1м (таблица 3). Под действием биопрепаратов происходило существенное увеличение количества бобов на одном растении, что способствовало увеличению числа зерен и их массе, что в конечном итоге сформировало урожай.

Наибольшим ростом и весом в посевах гороха и чечевицы обладали растения, отобранные на вариантах с применением сухой формы биопрепаратов, только в посевах нута более эффективным оказалось применение жидкого биопрепарата «Биоазот АС-н».

Таблица 3 - Структурный анализ зернобобовых культур в зависимости от применения различных форм нитрагина

LtJ

'Ji

Варианты Кол-во растений на 1 2, м шт Вес одного растения, г Высота одного растения, см Кол-во бобов с одного растения, шт Длина одного боба, см Кол-во зерен одного растения, шт Вес зерна с одного растения, г

Горох

Контроль 91 3,0 31,2 3,2 4,1 9,2 1,6

«Биоазот АС-г» -порошок 98 3,7 36,4 3,5 4,2 11,1 2,0

«Биоазот АС-г» -жидкий 99 3,2 34,6 3,0 4,3 10,7 1,7

Чечевица

Контроль 116 2,6 25,6 17,4 1,4 17,8 1,2

«Биоазот АС-ч» -порошок 119 3,1 28,0 20,6 1,4 20,8 1,5

«Биоазот АС-ч» -жидкий 116 3,1 27,6 19,5 1,5 20,7 1,4

Нут

Контроль 53 5,8 33,9 8,5 2,0 1,0 2,7

«Биоазот АС-н» -порошок 58 5,8 33,0 9,3 2,0 1,0 2,9

«Биоазот АС-н» -жидкий 60 6,5 33,8 9,5 2,0 1,0 3,0

Урожайность гороха (таблица 4) на экспериментальных вариантах с применением биопрепаратов варьировала в пределах 5,7-6,4 ц/га, прибавка при применении жидкого «Биоазота АС-г» была в пределах 10%, при использовании сухой формы препарата прибавка составила 7%.

Уровень урожайности чечевицы составил 6,9-8,1ц/га, при этом прибавка от применения сухого биопрепарата составила 15%, тогда как жидкая форма препарата дала прибавку 9% .

Таблица 4 - Урожайность гороха, нута и чечевицы в зависимости от применения нитрагина

Варианты Урожайность, ц/га

Горох Нут Чечевица

Контроль 5,7 6,0 6,9

«Биоазот АС» - порошок 6,1 6,6 8,1

«Биоазот АС» - жидкий 6,4 6,1 7,5

НСР05 0,1 - 0,77

При испытании различных форм нитрагина в посевах нута установлено, что урожайность его была выше на варианте с применением сухой формы нитрагина и составила 6,6 ц/га.

Прибавка от применения нитрагина жидкой и сухой формы составила в среднем 0,1-0,6 ц/га или от 2 до16%.

Таким образом, в условиях Северного

Казахстана при инокуляции биопрепаратом наблюдается повышение урожайности всех трех исследуемых зернобобовых культур. При этом необходимо учесть, что год выпал очень засушливым, что негативно сказалось на развитии бобоворизоби-ального комплекса. Более благоприятные условия будут способствовать получению больших урожаев растений.

1. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа, 1989.

2. В. Недорезков. Микробиотехнология -растениеводству. Информационно-технический Центр МСХ АПК, 2006

3. Берестецкий О.А. Биологические основы севооборота / Минеральный и биологический азот в земледелии СССР. М.1985., С.136-142

4. Саданов А.К. Роль микроорганизмов в повышении урожайности бобовых культур и улучшении качества кормов. - Алматы: Еылым, 2006. - 220 с.

5. Куришбаев А.К. Органическое вещество пахотных почв Казахстана. - Алматы. -КазНИИЗ. - 1996. - 195 с.

6. Хотянович А.В. Методы культивирования азотфиксирующих бактерий, способы получения и применения препаратов на их основе (методические рекомендации). Л., 1991. 5 с.

7. Hynes R.K., Jans D.C., Bremer E., Lupwayi N.Z., Rice W.A., Clayton G.W. and Collins M.M. Rhizobium population dynamics in the pea rizosphere in rhozobial inoculant strain applied in different formulations // Canadian Journal of Microbiology. V.47. P. 459-600.