АГРОХИМИЯ, 2007, № 1, с. 57-61
Агроэкология
УДК 631.847.21:633.16
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АССОЦИАТИВНЫХ РИЗОБАКТЕРИЙ В УЛУЧШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ
© 2007 г. Абдул Ссалям Дахмуш, А. П. Кожемяков*
Халибский университет 500, г. Алеппо, Сирия
*Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии 196600, г. Санкт-Петербург-Пушкин, шоссе Подбельского, 3, Россия E-mail: kojemyakov@rambler.ru Поступила в редакцию 18.08.2006 г.
В серии вегетационных опытов изучены возможности повышения продуктивности растений и улучшения их питания за счет применения ассоциативных микроорганизмов полифункционального действия. Установлено, что изученные микроорганизмы способны повышать продуктивность ячменя 26%, а накопление азота в растениях более чем на 30%. Показано, что использованные микроорганизмы обладают высокой фунгистатической активностью и способны существенно снижать пора-жаемость растений фитопатогенными микроорганизмами.
ВВЕДЕНИЕ
Многие штаммы обладают антагонистическим действием по отношению к фитопатогенам, уменьшая или предотвращая их вредное воздействие, и способствуют росту растений. Кроме того, известен ряд бактериальных штаммов, способных индуцировать устойчивость растений к различного рода заболеваниям [1, 2].
Перечисленные положительные свойства ри-зосферных бактерий позволяют рассматривать их в качестве перспективных объектов при разработке биопрепаратов для экологически чистого земледелия. В связи с этим не вызывает сомнения актуальность селекции и исследования бактериальных штаммов, способных активно колонизировать корневую систему и размножаться в ризосфере растений.
В настоящее время остро стоит проблема повышения продуктивности важнейших сельскохозяйственных культур при минимализации энерго-и ресурсозатрат и охране окружающей среды [3].
Одним из путей решения этого вопроса является создание высокоэффективных растительно-микробных систем, позволяющих более полно реализовать потенциал растений. Отбор комплементарных с растениями ассоциативных микроорганизмов позволит решить целый ряд проблем питания растений, стимуляции их роста, защиты от болезней и адаптации к неблагоприятным условиям [4-6].
При этом для получения стабильной эффективности интродуцируемых ризобактерий необходимо изучение условий, оптимизирующих их взаимодействие с растениями с целью разработки
соответствующих технологий применения биопрепаратов и корректировки возделывания сельскохозяйственных культур.
Эффективность действия перспективных штаммов ассоциативных ризобактерий изучали при возделывании ячменя. Ячмень является высокоотзывчивой на бактеризацию ассоциативными ризо-бактериями культурой и способен формировать в ризосфере активные азотфиксирующие сообщества. В существенной мере это связано с высоким уровнем и составом корневых выделений ячменя. По доле продуктов фотосинтеза, поступающих в корневую систему растения, ячмень существенно превосходит многие растения других видов (табл. 1).
Однако комплексные исследования по изучению механизма взаимодействия ячменя с ассоциативными ризобактериями, их влияния на минеральное питание растений явно недостаточны и разработка этого направления весьма актуальна [8, 9].
Таблица 1. Трантспорт органических веществ продуктов фотосинтеза в корневую систему растений, % [7]
Растение Доля продуктов фотосинтеза, поступивших в корни Траты на дыхание корней Продукты фотосинтеза, выделенные в ризосферу
Пшеница 38 8 6
Ячмень 49 16 15
Кукуруза 28 5 14
Томаты 43 8 30
Горох 44 23 13
Таблица 2. Влияние штаммов ассоциативных ризосферных бактерий на накопления биомассы ячменя
Вариант Сырая масса Сухая масса
г/сосуд % к контролю г/сосуд % к контролю
Без инокуляции (контроль) 24.3 100 13.0 100
Arthrobacter-7 26.5 109* 14.3 110*
Flavobacterium-L-30 24.3 100 13.7 105
Flavobacterium-L-30-R 26.4 109* 14.0 108*
Agrobacterium radiobacter-204 27.3 112* 14.5 112*
Azospirillum brazilense-6 24.9 102 12.7 98
Azospirillum brazilense-8 27.7 111* 15.1 116*
Pseudomonas sp.-nr-5 26.5 109* 14.4 111*
HCPo5 1.8 0.9
* Различия с контролем достоверны.
Целью настоящей работы было изучение возможности использования перспективных штаммов ассоциативных ризобактерий (АРБ) для повышения продуктивности и оптимизации минерального питания ячменя.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследований служили коллекционные штаммы селекции ВНИИСХМ (Azospiril-lum brazilense-6 и -8, Flavobacterium sp.-L-30 и L-30 R-реизолят, Agrobacterium radiobacter-204, Arthro-bacter mysorens-7, Pseudomonas sp.-nr-5).
Вегетационные опыты проводили в вегетационных домиках с естественным освещением в летний период. Растения ячменя сорта "Эльф" выращивали в сосудах, содержащих 5 кг дерново-подзолистой слабоокультуренной супесчаной почвы. Содержание гумуса - 1.4%, общего азота -0.14%, рНкс1 - 5.6-5.8. Содержание подвижных форм Р2О5 - 18.6 мг/100 г почвы, К2О -20.5 мг/100 г почвы.
В вегетационных опытах для питания растений использовали смесь элементов Прянишникова (с внесением азота в дозе 68 мг/кг почвы в составе Naa). Повторность вегетационных опытов -шестикратная.
Инокуляцию семян проводили при посеве выращенными на модифицированной среде Добе-рейнер трехсуточными бактериальными суспензиями с содержанием 200-300 млн. клеток на 1 мл.
Фунгистатическую активность микроорганизмов определяли методом блоков и методом колодцев [10]. Фунгистатическую активность определяли по образованию вокруг блоков зоны инги-бирования роста гриба. Размер зоны определяли в мм. В качестве тест-объекта использовали фи-топатогенные грибы рода Fusarium, Alternaria, Mi-cosporium, Aspergillus, Rhizoctonia и другие. Тест-
объект сеяли глубинно из расчета 1 пробирка на 100 мл. среды Чапека или картофельного агара.
Содержание общего азота в растениях определяли с использованием метода Къельдаля на полуавтоматическом анализаторе азота "Kjeltec auto".
Данные обрабатывали дисперсионным методом анализа [11] на ЭВМ Pentium-4 c использованием специальных программ [12, 13].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
О действии бактеризации на растения судили по динамике прироста биомассы растений, накопления азота в растениях, размеру фотосинтетического аппарата.
Результаты исследований показали (табл. 2), что основная часть испытанных штаммов оказала достоверное положительное влияние на динамику накопления сырой и сухой массы растений.
Так, наиболее эффективные штаммы (7, 8, L-30-R, 204, ПГ-5) увеличивали накопление сырой массы растений на 9-12%, а сухой массы - на 8-16%.
Наибольшие прибавки обеспечивало применение штамма Azospirillum brazilense-8 (11 и 16% соответственно).
В результате этой работы были отобраны наиболее эффективные штаммы ризобактерий, которые имеют хорошие перспективы для их применения на ячмене в условиях Северо-Западного региона РФ (табл. 2).
Близкие результаты получены и по влиянию штаммов микроорганизмов на массу зерна и корней (табл. 3).
Так, наибольшую прибавку массы зерна обеспечило использование штамма (Azospirillum bra-zilense- 8 (+17%). Остальные штаммы (Agrobacterium radiobacter-204, Arthrobacter mysorens-7) увеличивали урожай зерна на 9-13%. Ряд штаммов
Таблица 3. Влияние штаммов ассоциативных ризосферных бактерий на биомассу зерна и корней растений ячменя
Вариант Масса зерна Сухая масса корней
г/сосуд % к контролю г/сосуд % к контролю
Без инокуляции (контроль) 7.0 100 5.4 100
Arthrobacter-7 7.6 109* 6.3 117*
Flavobacterium-L-30 7.3 104 5.7 105
Flavobacterium-L-30-R 7.6 109* 6.4 118*
Agrobacterium radiobacter-204 7.9 113* 6.5 119*
Azospirillum brazilense-6 6.9 98 5.4 100
Azospirillum brazilense-8 8.2 117* 6.8 126*
Pseudomonas sp.-nr-5 7.4 106 6.4 118*
HCP05 0.6 0.4
* Различия с контролем достоверны.
Таблица 4. Влияние штаммов ассоциативных ризосферных бактерий на содержание и накопление азота растениями ячменя
Вариант Содержание N, % Накопление азота
сухая масса зерно корни мг на сосуд % к контролю
Без инокуляции (контроль) 0.55 0.95 0.33 150 100
Arthrobacter-7 0.64 1.28 0.37 199 133*
Flavobacterium-L-30 0.55 1.05 0.33 159 106
Flavobacterium-L-30-R 0.55 1.25 0.38 169 113
Agrobact. radiobacter-204 0.52 1.33 0.36 189 126*
Azospirillum brazilense-6 0.5 1.24 0.30 147 98
Azospirillum brazilense-8 0.48 1.25 0.29 196 130*
Pseudomonas sp.-nr-5 0.5 1.15 0.33 180 120*
* Различия с контролем достоверны.
(Azospirillum brazilense-6, Flavobacterium sp.-L-30 и L-30-R, Pseudomonas sp.-nr-5) не оказали достоверного влияния на массу зерна ячменя.
Подобные закономерности отмечены и по влиянию штаммов ассоциативных ризобактерий на массу корней, однако уровень прибавок был существенно выше (до 20-26%). Наибольшая эффективность отмечена при использовании штамма Azospirillum brazilense-8 - 26%.
Инокуляция растений, как правило, положительно влияла на содержание и накопление азота в органах растений (табл. 4).
Самое высокое содержание азота было в органах растений, инокулированных штаммами Ar-throbacter mysorens-7 (сухая масса и зерно растений) и Agrobacterium radiobacter-204 (зерно растений). Эти штаммы увеличивали накопление азота в биомассе растений на 28 и 30% соответственно. Штамм Azospirillum brazilense-8 лидировал по на-
коплению азота в биомассе (32%), главным образом за счет увеличения биомассы растений.
Не оказали существенного влияния на содержание и накопление азота штаммы Azospmttum brazilense 6, Flavobacterium sp.-L-.30 и L-30-R. Следует отметить, что штаммы Азоспирилл, близкие по происхождению (они выделены из ризосферы риса, произраставшего во Вьетнаме), существенно различались по эффективности: так штамм Azospirillum brazilense-8 оказался наиболее эффективным из всей выборки протестированных микроорганизмов, штамм 6 имел самый низкий рейтинг.
Способность подавлять рост и развитие фито-патогеных микроорганизмов также является одним из важных свойств ассоциативных ризобактерий. Это свойство приобретает особенное значение в связи с токсичностью химических средств защиты растений, а также их дорогой стоимостью. Альтернативой химическим средствам яв-
Таблица 5. Фуигистатическа
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.