Роль азотфиксирующих микробиологических удобрений в повышении урожайности бобово-злакового агроценоза

УДК - 581.143:577.175.1.05

РОЛЬ АЗОТФИКСИРУЮЩИХ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В ПОВЫШЕНИИ УРОЖАЙНОСТИ БОБОВО-ЗЛАКОВОГО АГРОЦЕНОЗА

А. С. Кононов

Цель исследования - изучить влияние и создать микробиологический состав для стимуляции роста и развития смешанного бобово-злакового посева.

Исследование относится к разработке микробиологического удобрения растений, конкретно - к созданию микробиологического состава на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium (симбиотического азотфиксатора).

Для стимуляции роста и развития растений в бобово-злаковом смешанном агроценозе в состав, содержащий бактерии рода Rhizobium lupini дополнительно вводят ассоциативные азотфиксирующие бактерии рода Flavobakterium, привесовом соотношении компонентов 1,0-1,5:1,5-2,0.

Новый микробиологический состав повысил урожайность зеленой массы в смешанных посевах люпина и ячменя на 87-91ц/га, или 16—21% к контролю - без инокуляции семян микробиологическими препаратами. Ключевые слова: азотфиксация, гетерогенный агроценоз, клубеньковые бактерии, ассоциативные азотфиксаторы, синергизм.

Введение. В настоящее время в технологиях возделывания полевых культур при решении задач получения высоких урожаев центральное внимание уделяется проблеме азота и в частности проблеме «биологического» азота.

Решение проблемы «биологического» азота связано с деятельностью азотфиксирующих микроорганизмов усваивающих азот атмосферы. Среди них выделяется симбиотические азотфиксаторы рода Rhizobium и анаэробные и аэробные не симбиотические азотфиксаторы гетеротрофы из родов Azotobacter и Beijerinckia. А также ассоциативные бактерии из рода Azospirillum, Klebsiella, Pseudomonas, Flavobacterium и другие, обитающие в ассоциациях на поверхности корневой системы высших растений [1с.19, 2с.44, 4p. 174, 5с.107, 6с. 140].

Целью исследования являлась разработка микробиологического удобрения, конкретно -микробиологического состава на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium (симбиотического азотфиксатора), которое обеспечивало бы увеличение урожайности люпино-злакового гетерогенного агроценоза.

Задачей исследования было выяснение воздействия различных соотношений клубеньковых бактерий рода Rhizobium lupini и ассоциативных бактерии рода Flavobacterium sp. на урожайность люпино-злакового агроценоза.

Методика исследований. Полевые и лабораторные опыты были начаты во ВНИИ люпина 2000-2005 год и продолжены в 2006-2010 годах на опытном поле и лаборатории «Азотфиксации и иммунитета растений» БГУ. Объекты исследований: гетерогенный агроценоз, включающий люпин узколистный и ячмень, клубеньковые и ассоциативные бактерии рода Rhizobium и Flavobacterium sp., соответственно, полученные из ВНИИСХМ. Предшественник в полевом опыте - яровая пшеница. Размер опытной делянки в разные годы был: общая площадь-25,8-1,2м2, учетная площадь 25,0-1,0м2 Размещение вариантов рендомизированное в четырех-пятикратной повторности. Почва опытного участка - серая лесная легкосуглинистая на лессовидном карбонатном суглинке. Способ посева - сплошной рядовой сеялкой СН-16 и под маркер вручную с нормой посева 1,0 млн. всхожих семян люпина и 1,6 млн. всхожих семян на гектар ячменя. В микробиологический состав, содержащий бактерии рода Rhizobium lupini не менее 2,5 млрд. активных клеток клубеньковых бактерий в 1 грамме препарата дополнительно вводили в день посева ассоциативные азотфиксирующие бактерии рода Flavobacterium sp, содержащие не менее 4,0 млрд. активных клеток в 1 грамме препарата. При этом весовое соотношение компонентов в механической смеси в массовых долях составляло 1,0-1,5:1,5-2,0 согласно схеме опыта (табл. 1).

Необходимое количество препарата в день посева разводили в чистой воде из расчёта 5-10 литров воды на 1 тонну семян. Обработку семян смесью ризоторфина и флавобактерина проводили вручную в день посева и берегли от прямого воздействия солнечных лучей. В качестве прилипателя использовали натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (NaKMU,) в дозе 0,2 кг на 10 литров воды. Посев производился в тот же день во влажную почву.

Для расчета эффекта взаимодействия микробиологических препаратов использовали уравнение, которое позволяет рассчитать теоретический показатель аддитивного действия

компонентов смеси по величине прибавки урожая [6с.26]. Физиолого-биохимические исследования [7с .181].

Закладку полевых опытов и дисперсионный анализ полученных данных проводили по методике

[8с.56].

Результаты работы. Изучение влияние микробиологических составов на рост и развитие растений смешанного люпино-ячменного посева показало, что применяемые дозы клубеньковых бактерий повышали на 6,5-10,1%, а ассоциативные азотфиксаторы на 4,5-7,7% урожайность зеленой массы агроценоза по сравнению с контролем - гетерогенным посевом без обработки (табл.1).

Наиболее благоприятно на урожайность гетерогенного люпино-ячменного агроценоза влияли смесевые микробиологические препараты дозы 2 и 3 (табл.1).

Таблица 1

Влияние доз препаратов на урожайность и степень угнетения растений гетерогенного

агроценоза, среднее за 2006-2009 гг.

Компоненты состава Урожайность в смешанном посеве, в

ц/га

Бактерии рода КЫ7оЪшш 1иршь препарат ризоторфин, в г/га Бактерии рода РкуоЬайепиш Бр - препарат флавобактерин, в г/га Урожайность зеленой массы, ц/га Прибавка к контролю, ц/га Степень угнетения культурных растений, или повреждения, в %

100,0 0 471,0 483,0 487,0 462,0 470,0 476,0 512,0 529,0 533,0 29,0 0,7 0,6 0,6 0,8 0,9 0,7 0,3 0,2 0,3

200,0 0 41,0

300,0 0 45,0

0 200,0 20,0

0 300,0 28,0

0 400,0 34,0

(1)100,0 (2)200,0 (3) 300,0 200,0 300,0 400,0 70,0 87,0 91,0

Контроль - без препаратов НСРсз 442,0 15,9 - 1,6

Применение таких смесей, включающих симбиотические и не симбиотические бактерии, в соотношении компонентов смеси 200-300 г на одну гектарную норму семян клубеньковых бактерий рода Rhizobium ¡ирт и 300-400 г ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов рода Е1ауоЬас1егтт sp. не вызывало угнетения растений люпина, при этом повышало стимулирующее воздействие на урожайность зеленой массы люпина и ячменя (табл.1).

По сравнению с обработкой семян люпино-ячменной смеси различными дозами бактерий только Rhizobium ¡ирШ, или только бактериями рода ПауоЬа^епит sp прибавки урожая зеленой массы составили 46-57 ц/га, а к контролю были значительно выше и составили 70-91 ц/га, или 15,8-20,6% , что статистически достоверно (табл.1). Следовательно, эффект прибавки урожайности от применения микробиологической композиции может указывать на то, что новый микробиологический состав существенно отличается от известных [9 с.3].

Расчет взаимодействия препаратов проводили по вышеприведенной методике для двухкомпонентного состава микробиологической смеси.

Расчеты, выявили следующую зависимость:

Е=(Х*У):100

Доза

Е фактическое 512-442 70

Е расчетНое = (29х20):100= 5,8

Е= Ефакт. > Ерасчет., можно предположить синергизм, доза (1);

Доза

Е фактическое 529-442 87

Е расчетное = (41х28):100= 11,5

Е= Е факт. > Е расчет., можно предположить синергизм, доза (2);

Доза

Е фактическое 533-442 91

Е расчетное = (45х34):100= 15,3

Е= Е факт. > Е расЧет., можно предположить синергизм, доза (3).

Установлено, что новая микробиологическая смесь эффективна для стимуляции роста и развития бобовых растений, а именно, для люпина, а также и для злаковых растений - в частности ячменя при их совместном выращивании. Исследования показали, что при обработке семян микробиологической смесью перед посевом к фазе цветения у растений люпина среднесуточный прирост стебля был на 87% больше, чем без обработки. Сумма чистой продуктивности фотосинтеза возросла и составила в смешанном посеве при обработке новым составом 9,71 г/дм2 час сухого вещества компонентов, что на 21,9% больше, чем на контроле без обработки. При этом увеличилось суммарное содержание хлорофилла в листьях с 404,5 мг/л вытяжки на контрольном варианте до 463,8 мг/л (дозаЗ), или на 14,7%. Установлено, что биомасса растений в смешанном посеве к фазе цветения люпина при обработке смесью микробиологических препаратов увеличивается, примерно, на 7,1-7,8% быстрее, чем от инокуляции семян клубеньковыми бактериями, и на 8,9-9,9%, чем от инокуляции семян ассоциативными бактериями. Новой микробиологический состав повышает сбор зеленой массы на 87-91ц/га, или 15,8-20,6% к контролю - урожаю в смешанных посевах люпина и ячменя без обработки семян микробиологическими препаратами (табл.1). Исследования показали, что степень угнетения культурных растений, или повреждения снижается по сравнению с контролем в 1,4-8 раз (табл.1).

Расчет экономической эффективности проведенный по технологической карте с учетом всех совокупных затрат показал, что доля затрат на приобретение и внесение нового микробиологического состава составляет 16-18% от стоимости прибавки урожая. На рубль затрат на приобретение и внесение новой микробиологической смеси азотфиксирующих бактерий, чистый доход от прибавки урожая составляет 4-5,5 рубля. Таким образом, применение новой микробиологической смеси азотфиксаторов является высокоэффективным приемом.

Заключение. Установлен эффект синергизм действия микробиологических препаратов ризоторфина и флавобактерина в смешанном люпино-ячменном посеве, так как фактические показатели прибавки урожайности выше рассчитанных. Новый состав оказывает благоприятное воздействие на формирование урожайности в смешанном бобово-злаковом агроценозе. Обеспечивает прибавки урожая зеленой массы 87-91ц/га или 16-21% к контролю без применения азотфиксирующих препаратов и не оказывает фитотоксического воздействия на культурные растения.

Таким образом, создан новый микробиологический состав, содержащий бактерии рода Rhizobium lupini и отличающийся тем, что в этот микробиологический состав дополнительно вводят бактерии рода Flavobacterium sp. при массовом соотношении компонентов 1,0-1,5:1,5-2,0.

The Purpose of the study - studies the influence and creates microbiology composition for speedup of the growing and developments mixed bob-cereal sowing.

The Study pertains to development microbiology fertilizers of the plants, concretely - to creation microbiology composition on base Rhizobium to bacteria of the sort Rhizobium (the symbiosis azotfixative). For facilitator of the growing and developments of the plants in bob-cereal mixed agrocenoza in composition, containing bacterias of the sort Rhizobium lupini in addition enter assotiative azotfixative bacterias of the sort Flavobakterium, at weight correlation component 1,0-1,5:1,5-2,0.

New microbiology composition has raised the productivity of the green mass in mixed sowing of the lupine and barley

on 87-91c/ga, or 16--21% to checking - without processing seed microbiology preparation.

The Key words: azotfixative, mixed agrocenoz, Rhizobium to bacterias, assotiative azotfixative, synergism.

Список литературы.

1. Трепачев, E. П. Агрохимические аспекты проблемы биологического азота в земледелии: автореф. дисс. на соиск. учен. степ. д-ра с.-х. наук/ Трепачев Евгений Павлович. Москва, 1971. 46с.

2. Тихонович, И. А. Реализация положений научного наследия Н. И. Вавилова в разработке проблемы эффективности симбиотической азотфиксации/ И. А.Тихонович, А.А. Филатов//Сельскохоз. биология. М. 1987. №10. С. 44.

3. Кретович, В. Л. Биохимия растений/ В. Л Кретович. М.: Высш. школа, 1986. 553с.

4. Kononov, A.S. Nitrogen-fixing activity of nodule and nitrobacteria microorganisms in lupin and grass Agro-Coenosis=Aзoтфикcиpyющaя активностьклубеньковых бактерий в люпино-злаковом агроценозе /A.S. Kononov// Wild and cultivated lupins from the tropiesto the poles. 10th Intern. Lupin Conf., Laugarvatn Iceland, June, 2002.P.173-176.

5. Кононов, А. С. Люпин: технология возделывания в России/ А. С. Кононов. Брянск, 2003. 212

с.

6. Кононов, А. С. Агрофитоценоз и методы его исследования / А. С. Кононов. Брянск:

«Курсив», 2009. 300с.

7. Методы биохимического исследования растений /А.И.Ермаков, В.В.Арасимович, Н.П.Ярош и др.; под ред. А.И.Ермакова.-3-e изд. перераб. и доп.-Л.:Агропромиздат, 1987. 430с.

8. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А.Доспехов. М.. Агропромиздат, 1985. 351 с.

9. Патент RU 2291620 C1.

Об авторе

Кононов A.C. - профессор Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, as-kon@yandex.ru