Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Лебедев В.Н. 1 Воробейков Г.А. 1 Ураев Г.А. 2

---

1 ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена»

2 ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

Проведен анализ данных многолетних исследований, выполненных на агробиостанции Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (пос. Вырица Гатчинского района Ленинградской области) по выявлению эффективных штаммов ассоциативных ризобактерий для хозяйственно ценных растений, относящихся к различным растениям семейства Brassicaceae: горчица белая (Sinapis alba L.) – сорт Чергинская (к-4219), горчицы сарептская (Brassica juncea (L.) Czern.) – сорт Донская-5 (к-4345), горчица черная (Brassica nigra (L.) Koch) – сорт Tubra (к-2643), горчица абиссинская (Brassica carinata A. Braun) – сорт BRA 1152/85 (к-4705), сурепица яровая (Brassica campestris L.) – сорт Восточная (к-274) и рыжик посевной (Саmelina sativa L.) – сорт Воронежский (к-4140).Опыты проведены в полевых условиях в период 2004–2016 гг. на дерново-подзолистой, супесчаной почве. Во всех вариантах опыта, относительно контроля (без инокуляции), наблюдалось увеличение образования и развития пазушных побегов при инокуляции семян бактериальными препаратами на основе ассоциативных штаммов. Полученные экспериментальные данные показали высокий потенциал продуктивности растений семейства Brassicaceae за счет усиления заложения и развития пазушных побегов при действии на семена ризобактерий. В проведенных опытах для оценки продуктивности растений был использован интегральный показатель – формирование сухой биомассы надземных органов. Осуществлена оценка экономической эффективности применения биопрепаратов. Показано, что применение наиболее эффективных для каждой выращиваемой культуры ассоциативных штаммов ризобактерий в наибольшей степени стимулирует физиологические процессы, увеличивает биомассу как надземных, так и подземных органов, а также урожай семян, улучшает качество растительной продукции и снижает содержание нитратов в зеленой массе. Наилучшие результаты получены при использовании бактериальных препаратов: мизорина (Arthrobacter mysorens, штамм 7) и флавобактерина (Flavobacterium sp., штамм Л 30).

Статья в формате PDF

0 KB

инокуляция

всхожесть

продуктивность

минеральное питание

стимуляция роста

интродукция

ризобактерии способствующие росту растений (PGPR)

засуха

ассоциативные ризобактерии

экономический эффект

1. Аубекеров Т.А. Горчица / Т.А. Аубекеров, М.К. Мейрманов М.К. – Алма-Ата: Кайнар, 1980. – 96 с.

2. Биопрепараты в сельском хозяйстве: методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве / Н.А. Тихонович [и др]. – М: Россельхозакадемия, 2005. – С. 154.

3. Воробейков Г.А. Биология критического периода растений в условиях нарушения влажности почвы / Г.А. Воробейков [и др.] // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. – 2015. – № 173. – С. 49–53.

4. Воробейков Г.А. Продуктивность горчицы белой при инокуляции семян ассоциативными бактериальными штаммами / Г.А. Воробейков, В.Н. Лебедев // Кормопроизводство. – 2007. – № 1. – С. 24–26.

5. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай / А.А. Завалин. – М.: ВНИИА, 2005. – 302 с.

6. Коломейченко В.В. Кормопроизводство: учебник для подготовки бакалавров по направлениям «Агрохимия и агропочвоведение» и «Агрономия» / В.В. Коломейченко. – СПб.: Лань, 2015. – 656 с.

7. Лебедев В.Н. Ассоциативные штаммы бактерий как современный элемент экологизации выращивания капустных растений / В.Н. Лебедев // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. – 2014. – № 168. – С. 49–53.

8. Лебедев В.Н. Минеральное питание, рост и продуктивность горчицы белой (Sinapis alba L.) при инокуляции семян ассоциативными ризобактериями: Автореф. дис. …..канд. с.-х. наук (06.01.04, 03.00.07). – Санкт-Петербург – Пушкин, 2008. – 18 с.

9. Лебедев В.Н. Реализация продуктивного потенциала растений семейства Brassicaceae при инокуляции семян ассоциативными ризобактериями. Глава 3 // Наука сегодня: теория, практика, инновации: многотомная коллективная монография. В 9 томах. Том 6. – Ростов-на-Дону: Изд-во Международного исследовательского центра «Научное сотрудничество», 2014. – С. 56–77.

10. Лебедев В.Н., Ураев Г.А. Оценка эффективности инокуляции семян четырех видов горчиц ассоциативными азотфиксирующими штаммами ризобактерий // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 2–25. – С. 5594–5598.

11. Ураев Г.А. Оценка экономического эффекта // Приоритетные научные направления: от теории к практике: материалы Международной научно-практической конференции (Нефтекамск, 16 мая 2015 г.). – Нефтекамск, 2015. – С. 181–183.

12. Юргина В.С. Морфофизиологические особенности и продуктивность редьки масличной (Raphanus sativus L. var. oleifera Metzg) при инокуляции семян ассоциативными ризобактериями в условиях нормального увлажнения и почвенной засухи: Автореф. дис. …..канд. биол. наук (03.01.05). – Санкт-Петербург, 2011. – 18 с.

В современном научном мире в связи с важностью повышения продуктивности кормовых однолетних растений значительное внимание уделяется применению бактериальных препаратов, на основе ассоциативных азотфиксирующих штаммов ризобактерий. Использование их, согласно некоторым исследованиям [1–5; 8, 10, 12], позволяет стимулировать ростовые процессы, улучшить минеральное питание растений, особенно азотом, защитить их от патогенов, снизить химическую нагрузку на окружающую среду и уменьшить действие стрессовых условий, особенно засухи. Автоматический же перенос положительных результатов их применения с одних видов и даже сортов растений на другие мало приемлем, нередко опровергается практически и иногда несправедливо ставит под сомнение данный агроприем. С этой целью для установления эффективного ризобактериального взаимодействия с растением необходим тщательный подбор сорта и штамма, который позволяет максимально реализовать продуктивный потенциал однолетних растений семейства капустные (Brassicaseae Burnett).

Цель нашей работы состояла в исследовании эффективности инокуляции семян некоторых однолетних масличных капустных культур бактериальными штаммами на ростовые процессы, минеральное питание и продуктивность в условиях полевых опытов.

Материалы и методы исследования

В работе использовалось 6 видов капустных растений 2015 года репродукции: горчица белая (Sinapis alba L.) – сорт Чергинская (к-4219), горчицы сарептская (Brassica juncea (L.) Czern.) – сорт Донская-5 (к-4345), горчица черная (Brassica nigra (L.) Koch) – сорт Tubra (к-2643), горчица абиссинская (Brassica carinata A. Braun) – сорт BRA 1152/85 (к-4705), сурепица яровая (Brassica campestris L.) – сорт Восточная (к-274) и рыжик посевной (Саmelina sativa L.) – сорт Воронежский (к-4140).

Инокуляция семян выбранных капустных растений проводилась следующими препаратами: агрофил (Agrobacterium radiobacter, штамм 10), мизорин (Arthrobacter mysorens, штамм 7), флавобактерин (Flavobacterium sp. штамм 30) и экстрасол (Pseudomonas fluorescens, штамм ПГ-5). Данные бактериальные препараты были получены из ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, а семена сортов капустных растений из ФБГНУ ВИР им. Н.И. Вавилова.

Опыты проведены в полевых условиях на Агробиостанции РГПУ им. А.И. Герцена в пос. Вырица в период 2004–2016 гг. на дерново-подзолистой, супесчаной почве, характеризующейся средней обеспеченностью гумусом, слабокислой реакцией среды и средним содержанием фосфора и калия. Ранее в отношении эффективности инокуляции семян капустных ассоциативными бактериальными штаммами наиболее подробно были изучены горчица белая и редька масличная [8–9; 10].

Экономический эффект от инокуляции семян бактериальными препаратами растений семейства капустных определялся как снижение расходов по отношению к контролю. Подходы оценивания экономического эффекта были нами рассмотрены в статье [11].

Результаты исследования и их обсуждение

Всхожесть семян является одной из важнейших физиологических характеристик растений, во многом определяющим их дальнейшее развитие и формирование урожая. Поэтому в наших исследованиях этот показатель служил своеобразным тестом, позволяющим прогнозировать дальнейшее действие того или иного ассоциативного штамма (табл. 1).

Изменение длины междоузлий и числа узлов является известной причиной формирования высоты растения. В этой связи нами в период массового цветения определялась длина междоузлий. Было установлено, что рост междоузлий увеличивает линейные показатели растений при инокуляции семян сурепицы яровой мизорином на 24,7 % (или до 6,4 см) и флавобактерином на 20,8 % (или до 6,2 см), относительно контроля – 5,1 см. Также увеличение средних размеров междоузлий наблюдается у горчицы абиссинской на 21,6 % (или до 10,3 см) по сравнению с контролем – 8,5 см. В других вариантах нашего опыта были получены аналогичные данные. Таким образом, наибольшая длина междоузлий была нами отмечена именно у тех видов культур, где ранее наблюдалась максимальная высота главного стебля – у сурепицы яровой и горчицы белой [1].

Плотность продуктивного стеблестоя и формирование продуктивности напрямую зависят от такого важного фактора как интенсивность ветвления растений, который предотвращается изреживание посевов, за счет большой облиственности побегов. Некоторые исследовательские работы [12] указывают, что некоторые однолетние полевые капустные растения в полевых опытах формируют от 4 до 7 боковых ветвей, на которых образуются листовая масса и генеративные органы. При этом авторами указывается, что данный факт проявляется в пределах нормы реакции модификационной изменчивости и связан с оптимизацией минерального питания в результате целой серии агротехнических мероприятий. В этой связи практический интерес представляет наблюдение за процессом формирования боковых побегов из пазушных почек в ходе онтогенеза исследованных культур при инокуляции ризобактериальными штаммами.

В каждом варианте опыта наблюдалось увеличение образования и развития боковых побегов при обработке семян ассоциативными диазотрофами, относительно контроля (без инокуляции). Самая высокая интенсивность пазушного побегообразования отмечена при действии на семена мизорином (на 30,0 %) и флавобактерином (до 26,7 %) у горчицы белой.

Полученные результаты свидетельствуют о высоком потенциале продуктивности однолетних капустных культур за счет формирования и развития боковых побегов при инокуляции семян ассоциативными ризобактериальными штаммами. Это обстоятельство также свидетельствует об увеличении возобновления и способности образовывать отаву после летнего скашивания [6].

Для полноценного изучения влияния бактериальных препаратов на продуктивность растений семейства Brassicaseae важен контроль над содержанием основных питательных элементов – азота, фосфора и калия в надземных органах. Это необходимо не только для интерпретации изменений в жизнедеятельности растительного организма, но и для качественной оценки продуктивности.

В результате было установлено, что в надземных органах у растений, семена которых были инокулированы ризобактериями, происходит повышение содержания основных минеральных элементов: азота – до 2,66 % (на 16,9 %, относительно контроля), фосфора – до 1,6 % (на 14,3 %, относительно контроля) и калия – до 3,7 % (на 23,3 %, относительно контроля).

Причиной таких результатов служат генетические особенности бактериальных штаммов, входящих в данные препараты, что приводит к значительному повышению содержания азота в ризосфере, что обусловливает улучшение использования почвенного азота. Главным образом это касается препаратов мизорин и флавобактерин.

Анализ полученных результатов установил, что процесс накопления минеральных элементов в надземной биомассе растений наиболее эффективно происходит при использовании мизорина и флавобактерина. Бактериальные препараты на основе ассоциативных ризобактерий способны положительным образом влиять на качество урожая зеленой массы. При этом они стимулируют повышение концентрации азота, фосфора и калия, в надземных органах растительного организма.

В качестве оценки продуктивности однолетних капустных культур мы использовали такой интегральный показатель, как формирование сухой биомассы надземных частей растений.

Количество урожая представляет собой суммарное отношение условий роста и развития растения. У культур, подвергнутых предпосевной инокуляции семян ризобактериальными штаммами, количественная и качественная характеристика урожая является отражением эффективности взаимодействия системы «растение-ризобактерия». Отметим, что предел продуктивности растений семейства капустные очень широк. По имеющимся данным [7], растения этого семейства в условиях Ленинградской области способны сформировать за один вегетационный период (в фазу массового цветения) до 400 ц/га зеленой массы.

Стимулирование накопления биомассы растений семейства Brassicaseae в наших опытах происходило под действием всех отобранных для исследования штаммами бактерий (табл. 3). В среднем наибольшая продуктивность биомассы культур проявлялась в вариантах с применением мизорина и флавобактерина. Значительная прибавка сухой массы в данных вариантах наших опытов отмечена у мизорина (от 68,3 ц/га до 183,3 ц/га) и флавобактерина (от 68,6 ц/га до 169,3 ц/га).

Проведенная оценка затрат на производство сухой массы капустных культур с 1 гектара показывает, что в основном снижение затрат наблюдается при инокуляции семян мизорингом и флавобактерином; исключение оставляет горчица черная. Наибольшее снижение затрат наблюдается по горчице сарептской 8,5 % (при инокуляции флавобактерином) и 5,2 % (мизорином).

Выводы

Обработка семян однолетних капустных культур препаратами ассоциативных бактерий стимулирует ростовые процессы и поступление основных минеральных элементов (азота, фосфора и калия) в надземные органы растений, увеличивая массу сухого вещества. К штаммам, которые проявили наибольший эффект на всех видах растений семейства капустные, в первую очередь, можно отнести Arthrobacter mysorens, штамм 7 и Flavobacterium sp., штамм 30 в виде изготовленных на их основе биопрепаратов: мизорин и флавобактерин.

Библиографическая ссылка