АГРОХИМИЯ, 2007, № 11, с. 42-48
Агроэкология =
УДК 631.847.2:635.656:633.13
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНОКУЛЯЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ ГОРОХА И ОВСА В ОДНОВИДОВЫХ И СМЕШАННЫХ ПОСЕВАХ
© 2007 г. Г. П. Гамзиков, П. Р. Шотт*
Новосибирский государственный аграрный университет 630039 Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, Россия *Алтайский научно-исследовательский институт сельского хозяйства 656910 Барнаул, Научный городок, 32, Россия Поступила в редакцию 07.03.2007 г.
Применение бактериальных препаратов под горох и овес в одновидовых и смешанных посевах оказывало положительное влияние на азотофиксирующую способность микроорганизмов в ризосфере овса, формирование симбиотического аппарата и повышения его активности у гороха. Управление компонентным составом ризосферного и ризобиального комплексов культур в смешанных посевах улучшало азотное питание растений и способствовало повышению накопления надземной биомассы.
ВВЕДЕНИЕ
Преимущества смешанных посевов бобовых и злаковых культур перед одновидовыми очевидны и во многом обусловлены их повышенной устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессам, а также полеганию стеблестоя. Наряду с другими эти факторы определяют более высокую урожайность и качество продукции смешанных посевов [1, 2]. Наличие бобового компонента, обладающего способностью к симбиотической азо-тофиксации, существенно улучшает азотное питание злаковой культуры [3, 4].
Бобово-ризобиальный симбиоз формируется в среде, где присутствуют различные ризосферные микроорганизмы, в том числе обладающие азот-фиксирующей способностью. Известно, что ди-азотрофы (Azospirillum, Azotobacter, Klebsiella, Clostridium, Aquaspirillum и др.) образуют ассоциации с представителями злаковых, крестоцветных и др. семейств растений [5-7]. Установлено положительное влияние ризосферных микроорганизмов на процессы образования клубеньков и азотфик-сирующую активность бобовых культур [8-11]. Как симбиотическая, так и ассоциативная системы азотфиксации вносят существенный вклад в баланс азота в земледелии [5, 12, 13].
Применение повышенных доз минеральных азотных удобрений обычно приводит к снижению азотфиксирующей способности как ризобиального, так и диазотрофного комплексов. В этом случае эффект от инокуляции растений биопрепаратами снижается или отсутствует [5,14,15].
В связи с изложенным, большой теоретический и практический интерес представляют возможности управления азотным питанием культур
злаково-бобовых смешанных посевов за счет активизации азотфиксирующей способности обоих компонентов системы с помощью биологических препаратов. Цель работы - определение параметров фиксации атмосферного азота горохом и овсом в одновидовом и смешанном посевах при инокуляции их препаратами ассоциативных и сим-биотических бактерий.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальная часть работы выполнена в лесостепи Алтайского Приобья. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный, содержание гумуса 4.6-4.8% (по Тюрину), рН 6.6-6.9, обеспеченность подвижными формами (по Чири-кову) фосфора - высокая (18-20 мг/100 г), калия -высокая и очень высокая(17-19 мг/100 г), нитратным азотом - низкая (5-7 мг/кг). Предшественник - яровая пшеница.
В полевых микроделяночных опытах (площадь делянки 1 м2, повторность четырехкратная) изучали отзывчивость овса и гороха в одновидовом и смешанном посеве на инокуляцию овса различными препаратами ризосферных диазотрофов и гороха - ризоторфином при раздельном и совместном их применении. В течение 1994-1996 гг. выполнены две серии полевых опытов. В первой дана сравнительная оценка различных препаратов диазотрофов при инокуляции овса в совместных посевах с горохом: 1. Без инокуляции; 2. Азо-ризин; 3. Биоплант; 4. Ризоагрин; 5. Ризоэнтерин; 6. Серацил. Во второй проводили изучение инокуляции (ин) овса ризоэнтерином и гороха ризоторфином по схеме: 1. Овес; 2. Овес (ин), 3. Горох, 4. Горох (ин), 5. Овес + горох, 6. Овес (ин) + горох,
Таблица 1. Влияние биопрепаратов на нитрогеназную активность в ризосфере овса в совместных посевах с горохом, нМ С2Н4/растение-ч
Вариант 1994 г. 1995 г. 1996 г. Среднее
Без обработки 34.6 30.3 28.8 31.2
(контроль)
Азоризин 47.4 42.5 30.5 40.1
Биоплант 55.5 45.9 35.6 45.7
Ризоагрин 48.8 45.7 33.0 42.5
Ризоэнтерин 64.4 59.7 44.1 56.1
Серацил 51.4 44.8 32.7 43.0
НСР05 7.3 11 9.1 -
7. Овес + горох (ин), 8. Овес (ин) + горох (ин). Семена овса и гороха обрабатывали водной суспензией бактериальных препаратов непосредственно перед посевом из расчета 400-500 г на гектарную норму семян. В исследованиях использованы биопрепараты производства ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии.
В опытах высевали овес сорта Алтайский крупнозерный и горох сорта Титан. Посев проводили 7-12 мая из расчета 400 и 250 всхожих семян овса, 120 и 70 всхожих семян гороха на 1 м2 соответственно в одновидовом и смешанном посевах.
В фазу цветения оценивали эффекты инокуляции по нитрогеназной активности в ризосфере овса, формированию симбиотического аппарата на корнях гороха и его азотфиксирующей способности [13, 16]. Наблюдения, учеты урожая биомассы растений и накопление в ней азота и статистическую обработку результатов исследований выполняли в соответствии с общепринятыми методиками [16-18].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Испытание различных препаратов диазотро-фов при обработке ими овса в смешанных посевах с горохом показало, что в благоприятные по погодным условиям годы (1994 и 1995 гг.) азот-фиксирующая активность ризосферы овса возрастала при инокуляции всеми изученными препаратами (табл. 1). При этом максимальную и стабильную по годам нитрогеназную активность в ризосфере овса наблюдали при использовании ри-зоэнтерина (на 53-97% выше контроля). Микроорганизмы, внесенные с препаратом, оказались наиболее адаптированными к дефициту влаги в почве. Например, в засушливом 1996 г. ризоэнтерин был единственным биопрепаратом, обеспечившим существенное увеличение нитрогеназной активности в ризосфере овса (в 1.5 раза).
Как следует из результатов выполненных экспериментов, присутствие гороха усиливало действие ризоэнтерина, обеспечивая повышение активности нитрогеназы в ризосфере овса на 55% и 53% (соответственно в вариантах без и с инокуляцией гороха), тогда как в чистом посеве овса эффект от обработки семян биопрепаратом составлял 45% (рис. 1). Отмеченная особенность не наблюдалась в посевах без инокуляции овса ризоэнтери-ном. Как в одновидовом, так и совместном с горохом посевах активность азотфиксации оставалась на одном уровне (соответственно, 32.7 и 35.7 нМ С2Н4/ растение-ч). Это позволило предположить позитивное влияние гороха на функционирование внесенного с ризоэнтерином штамма диазо-трофов путем дополнительного снабжения их энергетическим материалом за счет корневых выделений и корневого опада.
В годы исследований установлено положительное влияние всех изученных препаратов ри-зосферных диазотрофов на урожайность биомас-
Азотфиксация, нМ С2И4/растение^ч 58.7
Овес Овес (ин) Овес + горох Овес (ин) + Овес + Овес (ин) +
горох горох (ин) горох (ин)
Рис. 1. Влияние биопрепаратов на активность азотфиксации в ризосфере овса в одновидовом и смешанном посевах (среднее за 3 года).
Таблица 2. Влияние препаратов корневых диазотрофов на урожай сухой биомассы горохоовсяной смеси, г/м2
Вариант
1994 г.
1995 г.
1996 г.
Без обработки (контроль) 350 318 267 312
Азоризин 398 354 314 355 43 14
Биоплант 414 370 317 367 55 18
Ризоагрин 416 365 328 370 58 18
Ризоэнтерин 427 385 336 383 71 23
Серацил 418 369 321 369 57 18
НСР05 39 14 18 - - -
Среднее
Прибавка
г/м2
%
Таблица 3. Влияние инокуляции на симбиотический аппарат гороха в одновидовом и смешанном посеве (среднее за 3 года)
Вариант Число клубеньков, шт./растение Масса клубеньков, мг/растение Средняя масса 1-го клубенька, мг Азотфиксирующая активность, мкг К2-ч
на растение на 1 г клубеньков
Горох 11.8 77 6.4 29.1 383
Горох(ин)* 19.1 142 7.3 47.2 339
Горох + овес 12.2 98 7.9 31.8 337
Горох + овес(ин) 11.2 102 9.1 34.6 344
Горох (ин) + овес 18.4 179 9.9 53.0 298
Горох (ин) + овес (ин) 17.2 198 11.7 54.3 277
НСР05 3.2 23 1.5 7.2 51
* (ин) - инокуляция биопрепаратом. То же в табл. 4.
сы горохоовсяной смеси (табл. 2). Прибавка от инокуляции растений овса варьировала в пределах 14-23% в зависимости от применяемого препарата. Максимальный позитивный эффект обеспечивался при использовании ризоэнтерина, который обусловливал превышение сбора биомассы горохоовсяной смеси на 21-26%.
Бактеризация семян гороха ризоторфином увеличивала количество клубеньков на растении в 1.6, а их массу - в 1.8 раза (табл. 3), что служило доказательством приживаемости внесенных клубеньковых бактерий на корнях бобового растения. Обращает на себя внимание тот факт, что присутствие растений овса в смешанном посеве не изменяло величину рассматриваемых показателей, если семена гороха не подвергались обработке биопрепаратом. Напротив, в случае инфицирования семян гороха ризоторфином в смешанном посеве возрастало число клубеньков на его корнях в 1.5 раза, масса клубеньков на растении -в 1.8 раза, масса одного клубенька - в 1.3 раза. Следствием отмеченного явилось возрастание азотфиксирующей активности растений гороха при его обработке ризоторфином как в одновидовом (на 62%), так и в смешанном (на 67%) посеве.
Анализ параметров нитрогеназной активности гороха показал, что в расчете на единицу клубеньков (ух) и одно растение (у2) она в значительной степени зависит от массы клубеньков на растении (х), что можно описать следующими уравнениями: У!= -0.72х + 425.4 и у2 = 0.23х + 11.64 (рис. 2). Высокие значения коэффициентов детерминации (0.88 и 0.96) показали, что вероятность того, что корреляция между рассматриваемыми показателями случайна, составляет не более 1.0%. Согласно полученным уравнениям регрессии, увеличение массы клубеньков на 1 мг сопровождалось уменьшением их удельной активности на 0.72 мкг ^г клу-беньков-ч. Но тем не менее, азотфиксирующая активность растения в целом возрастала при этом на 0.23 мкг ^растение-ч. Это было связано с тем, что снижение удельной азотфиксирующей
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.