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»

Работа посвящена изучению предпосевной корневой инокуляции основных овощных луковичных культур, лука репчатого (Allium cepa L.) сорта Центурион и чеснока посевного (Allium sativum L.) сорта Гарпек, микробиологическими биопрепаратами, содержащими ассоциативные штаммы эндофитных ризобактерий (Мизорин, Флавобактерин и Псевдомонас). Полевые опыты были заложены в условиях Ленинградской области на супесчаной дерново-слабоподзолистой почве после уравнительного посева ячменно-овсяной смеси. Во всех опытных вариантах было отмечено положительное влияние микроорганизмов на морфофизиологические и урожайные показатели обеих культур. Наиболее эффективными биопрепаратами оказались Псевдомонас (Pseudomonas fluorescens штамм ПГ-5) и Флавобактерин (Flavobacterium sp. штамм 30). В эксперименте все морфометрические измерения (приживаемость луковиц, высота и число листьев, урожай зеленой массы лука, а также урожай луковиц лука и чеснока) проводились в соответствии с фазами их развития. Отмечено, что зеленая масса лука повышалась на 70 %, а масса сформировавшихся луковиц на 68 % относительно контроля. Биомасса луковиц чеснока превышала контрольный показатель на 64 %. Эндофитные ризобактерии также способствовали повышению водоудерживающей способности листьев лука и чеснока относительно контроля на 17,6 и 19,6 % соответственно. В статье отмечается повышение уровня доходов сельскохозяйственного предприятия от реализации продукции луковичных культур, полученной в результате предпосевной микробиологической инокуляции, сделанное на основе проведенной оценки экономического эффекта.

Статья в формате PDF

371 KB

полевой опыт

инокуляция

эндофитные бактерии

ассоциативные ризобактерии

стимуляция роста

продуктивность

луковицы

лук репчатый

чеснок посевной

водоудерживающая способность

экономический эффект

1. Завалин А.А., Соколов О.А., Шмырева Н.Я. Экология азотфиксации. Саратов: ООО «Амирит», 2019. 252 с.

2. Матвеева Н.И., Калмыкова Е.В., Петров Ю.Н., Зволинский В.В., Нарушев В.Б. Научное обоснование агротехнических приемов повышения урожайности и качества лука репчатого на территории Астраханской области // Аграрный научный журнал. 2019. № 5. С. 29–37.

3. Воробейков Г.А., Бредихин В.Н., Лебедев В.Н., Юргина В.С. Биология критического периода растений в условиях нарушения влажности почвы: к 100-летию со дня рождения профессора В.В. Аникиева // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. 2015. № 173. С. 49–53.

4. Ha Tran D.M., Nguyen T.T.M., Hung S.H., Huang C.C., Huang E. Roles of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in stimulating salinity stress defense in plants: A review. International Journal of Molecular Sciences. 2021. Vol. 22. No. 6. P. 1–38.

5. Лебедев В.Н. Влияние инокуляции семян ассоциативными ризобактериями на изменение численности бутонов и цветков у горчицы белой // Инновации в развитии экологического образования населения. Кластерный подход: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (Курган, 23–24 октября 2013 г.). Курган, 2013. С. 166–168.

6. Чеботарь В.К., Щербаков А.В., Щербакова Е.Н., Масленникова С.Н., Заплаткин А.Н., Мальфанова Н.В. Эндофитные бактерии как перспективный биотехнологический ресурс и их разнообразие // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 5. С. 648–654.

7. Basu A., Prasad P., Das S.N., Kalam S., Sayyed R.Z., Reddy M.S., Enshasy H.E. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) as green bioinoculants: Recent developments, constraints, and prospects. Sustainability. 2021. Vol. 13. No. 3. P. 1–20.

8. Улимбашев А.М. Сравнительная оценка сортов репчатого лука для получения севка в условиях Ленинградской области // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 45. С. 36–40.

9. Иванова Т.Е., Лекомцева Е.В. Урожайность сортообразцов ярового чеснока в зависимости от посадочного материал: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Ижевск: ФГБОУ ВПО «Ижевская ГСХА», 2014. С. 148–151.

10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 6-е изд. М.: Альянс, 2011. 350 с.

11. Фомина Л.В., Олейникова Е.Н. Эффективность применения природных биостимуляторов при формировании хозяйственно ценных признаков зеленого лука // Вестник КРАСГАУ. 2017. Т. 12 (135). С. 34–43.

12. Тихонович И.А., Завалин А.А. Перспективы использования азотфиксирующих и фитостимулирующих микроорганизмов для повышения эффективности агропромышленного комплекса и улучшения агроэкологической ситуации РФ // Плодородие. 2016. № 5. С. 28–32.

13. Завалин А.А., Алферов А.А., Чернова Л.С. Ассоциативная азотфиксация и практика применения биопрепаратов в посевах сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2019. № 8. С. 83–96.

14. Панферова Т.В., Пухальский Я.В., Митюков А.С., Воробьев Н.И., Кампутин И.В., Кожемяков А.П., Лактионов Ю.В., Лоскутов С.И., Якубовская А.И., Ивахнюк Г.К. Оценка применения биопрепарата комплексного действия Агрофил и полигуматов сапропеля на интенсификацию физиологических процессов Allium cepa L. при росте в омагниченной гидрокультуре // Аграрный научный журнал. 2021. № 3. С. 38–44.

15. Мыхлык А.И., Дуктова Н.А. Физиология устойчивости сельскохозяйственных растений: методические указания по выполнению лабораторных работ. Горки: БГСХА, 2020. 77 с.

16. Лебедев В.Н., Ураев Г.А. Основы обработки экспериментальных данных с использованием табличного процессора Excel: учебное пособие для студентов педагогических специальностей. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2021. 54 с.

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

Глобализация экономики привела к интенсификации сельского хозяйства, которая в последние годы стала ориентироваться на биотехнологические методы, альтернативные химическим. Такие способы ведения аграрного производства основаны на его экологизации и повышении биологического потенциала почвы за счет возобновляемых ресурсов, к которым относится почвенная микрофлора. Поэтому применение эндофитных ризобактериальных штаммов, способных стимулировать ростовые процессы [1], оказывать протекторные свойства в условиях стресса [2–4], активизировать физиологические процессы, также повышать показатели продуктивности [5]. Положительный эффект эндофитных ризобактерий основан на их способности не только колонизировать ризосферу после их искусственного внесения (инокуляции), но и проникать внутрь растительных тканей и транспортироваться по всему растительному организму [6]. При этом отзывчивость растения определенного вида и даже сорта на конкретный ризобактериальный штамм может существенно отличаться [7], что требует каждый раз нового изучения.

Объектом нашего исследования служили две наиболее распространенные по возделыванию луковичные культуры: лук репчатый и чеснок посевной [8, 9]. Практическая цель нашего исследования состояла в оценке эффективности инокуляции лука репчатого и чеснока посевного ассоциативными эндофитными штаммами ризобактерий на морфофизиологические процессы и продуктивность.

Материалы и методы исследования

Объектом работы являлись лук репчатый (Allium cepa L.) сорт Центурион и чеснок посевной (Allium sativum L.) сорт Гарпек испанской селекции, родственный по своим хозяйственным признакам отечественному сорту Алькор. Полевые опыты проводились по стандартной методике [10] на опытном поле агробиостанции ФГБОУ ВПО «Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена» в Ленинградской области в 2018–2019, 2021 гг. Опыты закладывались весной. Повторность каждого варианта эксперимента четырехкратная. Для работы были отобраны биопрепараты на основе эндофитных бактерий, созданных Всероссийским НИИ сельскохозяйственной микробиологии РАСХН: Мизорин (Arthrobacter mysorens, штамм 7), Флавобактерин (Flavobacterium sp. штамм 30) и Псевдомонас (Pseudomonas fluorescens штамм ПГ-5).

Инокуляция (бактеризация) эндофитными ризобактериями культурных растений осуществляется тремя способами: семенным, корневым (для рассады) и листовым (для листовых культур) [11]. Для луковичных культур нами был использован корневой инокуляционный метод. Процесс корневой инокуляции луковиц проводился перед их посевом в соответствии с разработанными рекомендациями [12–14]. В контроле семена вместо бактериальной суспензии поливались водой.

Полевые опыты были заложены на слабо окультуренной супесчаной дерново-слабоподзолистой почве. На протяжении четырех лет на этой площади проводился уравнительный посев из ячменно-овсяной смеси.

Приживаемость луковиц учитывалась на седьмой день после их посева. Морфометрические показатели высоты и числа листьев, а также продуктивность зеленой надземной массы лука репчатого учитывали в фазе полных всходов укосным методом в начале пожухлости кончиков листьев. Сбор урожая луковиц лука репчатого и чеснока посевного проводили на третий день стадии полного увядания надземной части. Водоудерживающая способность листьев оценивалась методом «увядания» по Арланду [15] в фазу полных всходов. Полученные экспериментальные результаты обрабатывались статистическим методом дисперсионного анализа с использованием табличного процессора Microsoft Excel [16].

На основании оценки продуктивности луковичных культур был проведен экономический анализ изменения абсолютных значений дохода от их реализации в отношении контрольных значений, где процесс инокуляции не проводился. В качестве критерия эффективности использовалась оценка экономического эффекта от инокуляции эндофитными ризобактериями луковичных культур. Экономическая эффективность инокуляции луковичных культур определялась по формуле

ЭЭij = (Дij / Дi0) ∙ 100,

ЭЭij – экономическая эффективность от инокуляции i-й луковичной культуры j-м препаратом, %;

Дij – доход от реализации i-й луковичной культуры при инокуляции j-м препаратом, тыс. руб.;

Дi0 – доход от реализации i-й луковичной культуры без инокуляции (контроль), тыс. руб.

Данный аналитический подход был нами достаточно подробно описан и применен при изучении результатов проведения микробиологической инокуляции при возделывании других культур [17].

Результаты исследования и их обсуждение

Морфогенез и формирование урожая луковичных культур во многом определяется таким важным физиологическим показателем, как выживаемость луковиц. Это связано с тем, что биохимические процессы, которые протекают в период формирования почки возобновления, отражаются на всех последующих фазах развития растения. В наших полевых опытах была показана стимулирующая роль эндофитных ассоциативных бактерий на прорастание луковиц (табл. 1). На протяжении всех лет исследования опытные варианты с применением биопрепаратов достоверно отличались наибольшей приживаемостью. У лука репчатого в среднем по трехлетним данным наибольшую эффективность проявляли Псевдомонас (92 %) и Флавобактерин (89 %), что превышало контроль (57 %) на 35 и 32 % соответственно. В опытах с чесноком наблюдалась аналогичная ситуация. В вариантах с данными препаратами по средним показателям приживаемость луковиц составляла 91 % (Псевдомонас) и 90 % (Флавобактерин) при показателях контроля 59 %.

Установлено, что эндофитные ризобактерии способствовали повышению ростовых процессов: высоты и числа листьев (табл. 2). Анализ результатов, полученных на фазе полных всходов лука, показал увеличение высоты листьев в опытах с Псевдомонасом и Флавобактерином на 57 % (60,3 см) и 50 % (57,6 см) относительно контроля (38,4 см). Высота листьев чеснока при использовании этих препаратов по отношению к контролю (34,7 см) также была максимальна – 57,0 и 55,3 см соответственно.

Кроме того, в опытах отмечалось увеличение числа формирования листьев. Применение эндофитных бактерий из числа псевдомонад стимулировало рост этого параметра в среднем на 60 % (7,7 шт./раст.), а флавобактерий – на 56 % (7,5 шт./раст.) больше контрольных значений (4,8 шт./раст.). При этом у чеснока посевного в среднем достаточно резкое возрастание количества листьев отмечено при использовании Псевдомонаса – на 77 % (6,9 шт./раст.), по сравнению не только с неинокулированным контролем (3,9 шт./раст.), но и с другими опытными вариантами (5,1–5,4 шт./раст.).

Таблица 1

Влияние ассоциативных ризобактериальных препаратов на приживаемость луковиц

Таблица 2

Действие ассоциативных эндофитных бактерий на высоту и число листьев лука репчатого и чеснока посевного (среднее за 3 года)

Рис. 1. Влияние ризобактерий на водоудерживающую способность листьев лука репчатого

Рис. 2. Влияние ризобактерий на водоудерживающую способность листьев чеснока посевного

Одним из показателей интенсивности физиологических процессов у растительных организмов является сохранение определенного уровня подвижности воды в их тканях. Поэтому определенным критерием устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды служит водоудерживающая способность, как показатель наличия связанной и осмотически не активной формы воды.

В наших экспериментах у всех опытных вариантов на обеих культурах отмечалась сравнительно низкая водоудерживающая способность листьев относительно контроля (рис. 1, 2). Наиболее эффективным эндофитным ризобактериальным штаммом оказался Pseudomonas fluorescens штамм ПГ-5 в одноименном биопрепарате. После бактеризации им корней лука и чеснока листья растений в итоге за 5 часов теряли только 23,5 и 20,1 % влаги соответственно. Эти данные водоудерживающей способности на 17,6 % (лук) и 19,6 % (чеснок) меньше вариантов, где инокуляция нами не проводилась.

Таблица 3

Влияние микробиологических штаммов на урожайные процессы растений лука репчатого и чеснока посевного, ц/га (среднее за 3 года)

Таблица 4

Доход от реализации урожая луковичных культур с 1 га

Наблюдаемые нами ранее морфофизиологические изменения нашли свое отражение и в формировании урожайных показателей исследованных культур (табл. 3). В опыте с луком репчатым урожайность зеленой массы в среднем за три года возрастала относительно контроля (10,2 ц/га) до 17,3 ц/га в опытном варианте Псевдомонасом и до 16,8 ц/га при использовании Флавобактерина.

Аналогичное позитивное влияние данных эндофитных бактерий нами отмечалось на увеличении массы луковиц Allium cepa L. на 68 % (Псевдомонас) и на 53 % (Флавобактерин), к контролю (70,9 ц/га).

Масса луковиц-головок чеснока посевного была максимальной также в варианте с применением Псевдомонаса – 62,0 ц/га, что на 64 % выше контрольных значений (37,8 ц/га). В других опытных вариантах эффект от корневой инокуляции эндофитными ризобактериями был менее значительным (43,5–54,8 ц/га), хотя показатели достоверно отличались от показателей урожайности в контроле.

Рассмотренная ранее биологическая эффективность инокуляции на луковичные культуры находит свое отражение и при оценке экономического эффекта от реализации такой продукции аграрным предприятием (табл. 4).

Доход сельскохозяйственных предприятий от реализации луковичных культур при инокуляции эндофитными бактериями в сравнении с контролем стремительно возрастает. По нашей оценке, среднее увеличение дохода по луку репчатому:

– при реализации зеленой массы составит 63,4 %,

– при реализации луковиц превышение дохода к контрольной группе составит 47,3 %.

Аналогичный эффект наблюдается и по чесноку посевному – среднее увеличение дохода достигает в наших опытах 41,4 %.

Набольшая экономическая эффективность достигалась

– по луку репчатому при реализации зеленой массы и луковиц с применением Псевдомонаса – 69,9 % по сравнению с контролем;

– по чесноку при реализации луковиц с применением Псевдомонаса – 64,0 %

Заключение

Таким образом, предпосевная инокуляция луковиц исследованных растений лука репчатого и чеснока посевного эндофитными ризобактериальными штаммами стимулирует их морфофизиологические процессы и способствует повышению урожайных показателей. Наиболее эффективным оказалось применение биопрепарата Псевдомонас (Pseudomonas fluorescens штамм ПГ-5) на обеих культурах. В данном опытном варианте по отношению к контролю повышается приживаемость луковиц лука (на 35 %) и чеснока (на 33 %), увеличивается линейный рост (у лука – на 57 %; у чеснока – на 60 %) и число листьев (у лука – на 64 %; у чеснока – на 77 %). При этом урожайность зеленой массы лука повышалась на 70 %, а масса сформировавшихся луковиц на 68 % относительно контроля. Биомасса луковиц чеснока также превышала контрольный показатель на 64 %. Кроме того, именно в данном опытном варианте отмечалась наибольшая водоудерживающая способность, а растения теряли влагу на 17,6 % (лук) и 19,6 % (чеснок) меньше контроля.

В результате анализа экономического эффекта установлена возможность увеличения доходов предприятий аграрного сектора от реализации луковичных культур при условии проведения перед посевом инокулирования посадочного материала эндофитными бактериями ризосферы.

Библиографическая ссылка