Биологический препарат комплексного действия «Ризогумин» в
advertisement
Биологический препарат комплексного действия «Ризогумин» в современных технологиях выращивания сои Экономия минеральных удобрений Улучшения питания растения Снижения антропогенной нагрузки на грунты Повышение иммунитета растений Устойчивость растений к стрессовым ситуациям Увеличение производительности на 30-60% Высокое качество продукции Стремительное развитие химической промышленности в 20 в. привело к увеличению объема производства минеральных удобрений, низкая стоимость и относительная простота использования которых способствовали широкому их внедрению в сельскохозяйственное производство. Интенсивное повышение уровня использования азотных удобрений кроме позитивного влияния (повышение урожайности культурных растений) имело ряд негативных экологических последствий: применение чрезмерно высоких доз азотных удобрений привело к деградации грунтов сельскохозяйственных угодий и нитратному загрязнению, как окружающей среды, так и продукции аграрного производства. Именно этот факт обусловил необходимость переосмысления и смены стратегий использования химических и биологических источников азота в сторону увеличения доли азота биологического. Что такое биологический азот? Это молекулярный азот атмосферы, усвоенный азотофиксирующими микроорганизмами. Именно эти грунтовые микроорганизмы, пребывая в тесной связи с растениями, способны обеспечивать их фиксированным из воздуха азотом и обогащать грунт. Преимущества «биологического азота» обусловлены прежде всего, тем, что получение его не требует таких значительных затрат, как при производстве азотных удобрений. Дело в том, что химический синтез азотных удобрений энергоемкий процесс, требующий 25-30% энергии, расходуемой в – сельскохозяйственном производстве. Кроме этого, роль «биологического азота» обусловлена масштабами естественного процесса азотфиксации, ведь общий объем биологической азотфиксации в наземных экосистемах составляет 175-200 млн. т., из которых 99-110 млн. т. приходится на грунты сельскохозяйственных угодий. Таким образом, расширение объемов использования «биологического» азота позволит не только снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, но и сократить энергетические затраты при производстве сельскохозяйственной продукции. Сегодня известно, что наиболее эффективными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии (Rhizobium), создающие симбиозы с бобовыми растениями (соей, горохом, люпином, клевером). Что такое симбиоз? Это взаимовыгодное сосуществование организмов (в данном случае – бобового растения и клубеньковых бактерий). Клубеньковые бактерии попадают на корни бобового растения из грунта либо семени, обработанного микробным препаратом, проникают в корень, размножаются там, вызывают разрастание его тканей, создавая, таким образом, специализированные морфологические структуры – клубеньки. В чем же состоят симбиотические (то есть взаимовыгодные) взаимоотношения растения и бактерий? С растения-хозяина в клубеньки поступают продукты фотосинтеза, которые являются источником углерода для бактерий – необходимым элементом питания, а из клубеньков, в свою очередь, в надземную часть растения транспортируются продукты азотфиксации – это аммиачный азот, столь необходимый растению для формирования биомассы. Следует отметить, что взаимодействие бобовых растений и клубеньковых бактерий при создании азотфиксирующей структуры (клубенька), носит, как правило, специфический характер. Это проявляется в способности определенного вида симбиотических азотфиксаторов создавать функциональные клубеньки на корне соответствующего ему и только ему растения-хозяина. Таким образом, сегодня основным направлением работ по улучшению бобово-ризобиального симбиоза является не поиск «универсальных» штаммов клубеньковых бактерий, а тщательный подбор бактерий для инокуляции каждого конкретного вида и, возможно даже, сорта бобовых растений. Обратившись к истории, отметим, что привлекательная перспектива повышения интенсивности земледелия путем обогащения грунта азотосодержащими соединениями за счет такого источника, как атмосферный азот, привлекала внимание ученых уже с конца ХIX в. С этого времени и начали предприниматься попытки искусственного введения азотфиксаторов в грунт. Первые попытки использования азотфиксирующей деятельности микроорганизмов носили характер эмпирических приемов, которые отличались, между тем, довольно высокой эффективностью. Так, немецкий агроном А. Сальфельд в 18921895 гг. применял удобрение грунтом из-под бобовых культур. Более эффективным оказался другой метод: с корней собирали клубеньки (либо брали корни с клубеньками), подсушивали, измельчали и эти материалом обрабатывали семена бобовых культур перед посевом. В таком инокулянте содержались разные по степени азотфиксирующей активности клубеньковые бактерии, не считая многочисленной сторонней микрофлоры. В то же время было установлено, что далеко не все клубеньковые бактерии в одинаковой степени способны повышать урожайность бобовых. В связи с этим, разумеется, возникла необходимость получения штаммов, способных фиксировать атмосферный азот в максимальном количестве. Исследования по получению высокоэффективных штаммов проводятся во многих научных центрах и сегодня. Вскоре после того, как голландский микробиолог М. Бейеринк в 1888 г. выделил клубеньковые бактерии бобовых растений, возникла идея использования этих бактерий для улучшения создания клубеньков и усиления фиксации атмосферного азота. Первый препарат для удобрения грунта Нитрагин, представлявший собой чистую культуру бактерий, разработали и предложили в 1896 г. Немецкие ученые Ф. Ноббе и Л. Гильтнер, а в начале 20 века инокуляция бобовых растений клубеньковыми бактериями уже вышла за пределы научных опытов и начала внедряться в практику сельскохозяйственного производства. Открытие симбиоза «клубеньковые бактерии – бобовые растения» и потенциальной возможности повышения его эффективности, которая появилась при этом, без сомнений можно назвать одним из самых существенных изменений в практике сельского хозяйства, внесенных почвенной микробиологией. Очевидные преимущества бактеризации – повышение урожайности и улучшение состояния почвы благодаря значительному накоплению азота с помощью селекционированных штаммов клубеньковых бактерий, и одновременно полная экологическая безопасность этого агрометода, способствовали тому, что он применяется во многих странах уже более столетия. Сегодня известно, что благодаря симбиотической азотфиксации, бобовые растения накапливают в почве большие количества азота: от 600 до 300 кг азота на гектар за год. Следует отметить, что азотфиксирующие микроорганизмы не только улучшают азотное снабжение бобовых культур, но и синтезируют ряд веществ, стимулирующих рост и развитие растений. Симбиотическое взаимодействие «растение - клубеньковые бактерии» важно также с агротехнической точки зрения, поскольку наряду с повышением продуктивности сельскохозяйственных культур, благодаря этому симбиозу происходит обогащение почвы органическим веществом с высоким содержанием азота. Одной из наиболее распространенных культур в мировом земледелии является соя. Соя весьма позитивно реагирует на инокуляцию специфическими клубеньковыми бактериями, особенно на полях, где ранее ее не выращивали. Мировые площади под инокулированной клубеньковыми бактериями соей достигают уровня 12-20 млн. га. При этом необходимо отметить, что традиционные бактериальные препараты при несомненной экологической и экономической целесообразности их применения, имеют такой существенный недостаток, как нестабильность эффективности. Достоверный положительный эффект они обеспечивают лишь в 60-70% случаев использования, ведь биоагентами микробных препаратов являются живые микроорганизмы, на которые могут губительно повлиять неблагоприятные биотические и абиотические факторы. В связи с действием таких негативных факторов, эффективным может оказаться применение препаратов комплексного действия, имеющих разностороннее воздействие на развитие и функционирование культурных растений. В Национальной Академии Аграрных Наук Украины разработан комплексный препарат «РИЗОГУМИН» для сои, который содержит в своем составе кроме бактериального компонента, физиологически активные вещества, извлеченные из природного сырья – биогумуса. Наличие в препарате стимуляторов роста растений (фитогормонов) обеспечивает ряд преимуществ перед аналогами. Во первых, эти вещества ускоряют процесс инфицирования растения-хозяина и образование клубеньков. Во-вторых, фитогормоны активно воздействуют на симбиотическую азотфиксацию и процессы азотного метаболизма растений, что приводит к повышению уровня использования ассимилированного азота и, соответственно, к повышению содержания аминокислот и белков в продукции. Ризогумин выпускается в двух формах- торфяной и жидкой. Торфяной Ризогумин – это препарат, в котором кроме бактериального компонента, иммобилизованного на торфе, содержится оптимальное для жизнедеятельности бактерий и воздействия на ювенильное растение количество физиологически активных соединений. Торфяной Ризогумин имеет довольно продолжительный для бактериальных препаратов срок хранения – до 6 месяцев. Жидкая форма препарата состоит их двух отдельных компонентов. Первый – это жидкая питательная среда, в которой размножены клубеньковые бактерии сои, второй – раствор физиологически активных веществ, содержащий оптимальное для сои количество фитогормонов ауксинового и цитокининового классов. Компоненты поставляются потребителям в отдельных емкостях и смешиваются непосредственно перед обработкой семян. Срок хранения жидкой формы препарата Ризогумин – 14-30 дней. Необходимо отметить важность сохранения стерильности препарата до момента его применения. Обработку семян сои Ризогумином лучше всего проводить в день посева. Продолжительное хранение обработанных семян приводит к гибели части нанесенных ризобий, что снижает эффективность действия препарата. Обработка сводится к равномерному нанесению препарата на семена. При возможности, имеет смысл снизить негативное влияние агрохимикатов на взаимодействие растений с бактериями. Здоровые семена желательно не протравливать, а при необходимости: - использовать низкотоксичные фунгициды (Фундазол, Витавакс-200ФФ, Байтан, Бавистин), - протравливание проводить за 2 недели до применения препарата; - увеличить дозу Ризогумина. Для снижения токсического действия гербицидов, таких как Трефлан и Дуал, их необходимо вносить в почву за 7-10 дней до посева. Гербициды на основе ацетохлора (Харнес, Трофи) лучше не применять из-за их сильного воздействия на клубеньковые бактерии. Исследования показали, что предпосевная обработка семян сои двумя микробными препаратами (Ризогумином и Ризобофитом), как при отсутствии в почве клубеньковых бактерий, так и при их плотной популяции, улучшает рост и развитие растений сои. Действие препаратов обеспечивало значительный прирост показателей надземной массы растений сои в сравнении с контролем без инокуляции (табл.1). Так, инокуляция способствовала приросту биомассы растений сои на 39-44% при отсутствии клубеньковых бактерий в грунте и на 22-29% при плотной аборигенной популяции этих микроорганизмов. Наибольшие показатели массы растений наблюдались с вариантами при обработке Ризогумином, действие препарата способствовало увеличению соответствующих показателей на 4-6% в сравнении с показателями варианта, где применяли Ризобофит. В вариантах с инокуляцией семян сои наблюдались увеличенные показатели массы корней сои (табл. 1). Ризогумин обеспечивал наибольший прирост массы корней сои – на 32-40% в зависимости от условий выращивания. Следует отметить, что бактеризация обеспечивает ускоренное формирование вторичной корневой системы, что значительно улучшает водный режим растений в условиях засухи. Активное развитие корневой системы приводит к росту абсорбирующей способности корней, что обеспечивает увеличение использования питательных веществ на 20-35 %. Таблица1. Влияние микробных препаратов на накопление биомассы растением сои в различных условиях выращивания (фаза цветения, полевой опыт 2009г.) Варианты опыта Аборигенная популяция ризобий наземная масса, масса корней, г сухого г сухого вещества/ вещества / растение растение Контроль 8,03 0,87 Ризобофит 9,77 1,10 Ризогумин 10,38 1,15 Отсутствие популяции ризобий наземная масса, масса корней, г сухого г сухого вещества/ вещества / растение растение 8,12 0,90 11,07 1,23 11,67 1,26 Применение биопрепаратов в технологиях выращивания сои обусловлено, как уже упоминалось ранее, не только их влиянием на общее развитие растений, но и прежде всего, возможностью привлечения дополнительного атмосферного азота, который связывается ферментативным путем микроорганизмами в клубеньках, которые находятся на корнях. В проведенных полевых опытах при отсутствии клубеньковых бактерий сои в почвах логичным было отсутствие азотфиксированых клубеньков (и, соответственно, азотфиксированной активности) на корнях растений контрольного варианта (табл.2). В вариантах с обработкой семян микробными препаратами наблюдали возникновение достаточного количества корневых клубеньков сои. Образовавшиеся симбиотические системы обеспечивали высокие показатели азотфиксированной активности. При этом по количеству клубеньков вариант с обработкой семян Ризогумином превышал вариант с Ризобофитом на 13 %, а по азотфиксированной активности – на 16 %. При плотной аборигенной популяции ризобий сои наблюдали появление клубеньков на корнях растений и при контрольном варианте, при этом по активности этот симбиоз значительно уступал вариантам с обработкой микробными препаратами. Так, по количеству клубеньков варианты с предыдущей обработкой семян превышали контрольные показатели на 31-40 %. Инокуляция обеспечивала прирост азотфиксированной активности симбиотических систем в 2-2,5 раза в сравнении с контролем без обработки. При условии плотной популяции, наивысшие показатели симбиотической активности наблюдали в варианте с обработкой семян Ризогумином. Интегральным показателем эффективности симбиоза является формирование урожайности зерна макросимбионта (табл.3). Увеличение продуктивности сои при выращивании культуры в отсутствии фоновой популяции ризобий в почве свидетельствует о чрезвычайно позитивном действии бактеризации, что является целиком типичным для таких условий. В среднем за 4 года все биопрепараты обеспечили прирост урожая от 54% до 61% по отношению к показателям контроля без инокуляции. Наибольший прирост урожайности зерна сои обеспечил препарат комплексного действия – Ризогумин – 61%. Таблица 2. Влияние микробных препаратов на активность соево-ризобиального симбиоза (фаза цветения, полевой опыт, 2009г.) Варианты опыта Аборигенная популяция ризобий Отсутствие популяции ризобий количество азотфиксированная Количество азотфиксированная клубеньков, активность, клубеньков активность, ед./растение мкмоль С2Н4 / ед./растение мкмоль С2Н4 / растение/ час растение/ час Контроль 36,3 1,6 0 0 Ризобофит 47,4 4,72 40,1 5,07 Ризогумин 50,7 5,57 46,7 5,89 Изучение продуктивности сои в условиях плотной аборигенной популяции ризобий в грунте также свидетельствует о положительном действии Ризогумина. Урожайность сои в варианте с инокуляцией семян Ризогумином превышает урожайность в контрольном варианте на 29% и на 12% - в варианте с применением Ризобофита. Таблица 3. Влияние бактеризации на урожайность сои (усредненные данные за 2008 -2011 гг.) Варианты опыта Аборигенная популяция ризобий Отсутствуют популяции ризобий урожайность, прирост, % урожайность, Прирост, % т/га т/га Контроль 1,43 1,25 Ризобофит 1,64 14,7 1,92 53,8 Ризогумин 1,84 28,8 2,01 60,9 Эффективность Ризогумина подтверждена в условиях многочисленных производственных опытов. Так, в условиях Кировоградской области (Украина) в 2009 году получено прирост урожая зерна сои от использования нового биопрепарата на уровне 23% при урожае в контроле 2,2 т/га. Использование Ризогумина на полях Компании «Гайчур ЛТД» в Запорожской области (Украина) обеспечило получение 2,9 т/га зерна при урожае в контроле 2,25 т/га. В Сумской области (Украина) на полях фермерского хозяйства «Меркурий» действие Ризогумина способствовало приросту урожая сои на 31% при урожае в контроле 1,45 т/га. Итак, на новых местах выращивания сои, бактеризация является необходимым элементом технологии. На полях, где ранее сою не выращивали, можно применять широкий спектр микробных препаратов на основе клубеньковых бактерий сои. При этом бактеризация способствует существенному повышению урожайности. В условиях плотной аборигенной популяции клубеньковых бактерий, предпосевная бактеризация Ризогумином является наиболее эффективной, благодаря тому, что его действие основано на комплексном воздействии на растение. Ризогумин, будучи препаратом комплексного действия, способствует развитию активного бобово-ризобиального симбиоза не только за счет интродукции в корневую зону активного бактериального штамма, а и благодаря действию физиологически активных веществ на развитие растений, активизацию их ферментных систем, что обеспечивает как прирост урожая, так и улучшение его качества.
