научная статья по теме ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ЯРОВОГО РАПСА ИНОКУЛЯЦИЕЙ РИЗОСФЕРНЫМИ БАКТЕРИЯМИ, СТИМУЛИРУЮЩИМИ РОСТ РАСТЕНИЙ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ЯРОВОГО РАПСА ИНОКУЛЯЦИЕЙ РИЗОСФЕРНЫМИ БАКТЕРИЯМИ, СТИМУЛИРУЮЩИМИ РОСТ РАСТЕНИЙ»

АГРОХИМИЯ, 2011, № 9, с. 29-42

Питание растений

УДК 581.13:631.81:631.847.2:633.1:633.853.494

ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ЯРОВОГО РАПСА ИНОКУЛЯЦИЕЙ РИЗОСФЕРНЫМИ БАКТЕРИЯМИ, СТИМУЛИРУЮЩИМИ РОСТ РАСТЕНИЙ

© 2011 г. В.П. Шабаев

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН 142290 Пущино, Московская обл., Россия E-mail: vpsh@rambler.ru

Поступила в редакцию 13.04.2011 г.

В микрополевых опытах, проведенных на серой лесной почве, изучено влияние внесения стимулирующих рост растений ризосферных бактерий р. Pseudomonas на урожай и минеральное питание зерновых культур и ярового рапса на фоне возрастающих доз NPK-удобрений. Эффективность инокуляции бактериями в значительной степени зависела от внесения и дозы азотного удобрения и биологических особенностей культуры. Положительное действие бактерий связано с улучшением минерального, в том числе азотного, питания растений и увеличением выноса урожаем питательных элементов из почвы без существенных изменений элементного состава растений. Это приводило к увеличению содержания белкового азота в зерне озимой пшеницы. Инокуляция эффективными бактериями не являлась альтернативой минеральному азотному удобрению и не могла полностью его заменить. Несмотря на максимальные прибавки урожая при инокуляции без внесения минерального азота, урожай инокулированных бактериями культур был меньше, чем неино-кулированных, удобренных азотом. В вегетационных опытах установлены: колонизация корневой системы бактериями, усиление азотфиксации в ризосфере и увеличение количества биологического азота в растениях при инокуляции. Внесение эффективных ростстимулирующих ризосферных бактерий р. Pseudomonas оптимизировало минеральное питание растений и делало возможным уменьшение доз NPK-удобрений при выращивании зерновых культур и ярового рапса в 1.5-3 раза без потерь урожая зерна, а также исключало применение дефицитных микроудобрений. Ключевые слова: Pseudomonas, зерновые культуры, яровой рапс, NPK-удобрения, урожай, вынос питательных элементов, азотфиксация, качество урожая.

ВВЕДЕНИЕ

Многочисленными исследованиями установлена стимуляция роста растений при внесении ризосферных бактерий р. Pseudomonas. Механизмами положительного действия данных бактерий являются увеличение доступности и поглощения растениями фосфора и других питательных элементов [1-3] и активизация микробиологической азотфиксации в ризосфере [3-5]. Однако эффективность внесения бактерий в ризосферу и их влияние на потребление растениями питательных элементов из почвы при различных уровнях минерального питания изучены недостаточно.

Цель исследования - изучение влияния рост-стимулирующих ризосферных бактерий р. Pseudomonas на урожай и минеральное питание зерновых культур и ярового рапса на фоне внесения в почву различных доз минеральных NPK-удобрений.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Растения ячменя сорта Носовский, овса сорта Гамбо, озимой пшеницы сорта Мироновская 808 и ярового рапса сорта Ханна выращивали до полной спелости на серой лесной почве (юг Московской обл.) в микрополевых и вегетационных опытах.

Микрополевые опыты. В сосудах без дна размерами 0.33 х 0.33 х 0.33 м, площадью 0.1 м2, наполненных 30 кг почвы, выращивали по 11 растений каждой культуры при внесении в верхний 0-15 см слой азотного удобрения в виде N^ на фоне фосфорно-калийных удобрений - одно-замещенного фосфорнокислого калия и сернокислого калия. Показатели почвы изменялись в следующих пределах: pHKCl 5.2-6.6, Сгум (по Тюрину) - 1.1-1.3%, N^ - 0.11-0.13%, Са и Mg (1 н. KCl) - 9.8-12.4 и 1.3-2.0 мг-экв/100 г почвы, P2O5 и K2O (0.2 н. HCl) - 17.3-33.7 и 9.2-

29.9 мг/100 г почвы соответственно. Семена при посеве инокулировали водными суспензиями клеток чистых и смешанной культур бактерий р. Pseudomonas из расчета 107 клеток/растение. В варианте без инокуляции вносили эквивалентные количества убитых автоклавированием клеток бактерий.

Опыт с ячменем. Растения выращивали при инокуляции азотфиксирующими бактериями P. putida 23 на фоне внесения РК и NPK-удобре-ний из расчета по 0.8 г д.в./сосуд или 8 г д.в./м2. Повторность опыта четырехкратная.

Опыт с овсом. Растения выращивали при инокуляции не фиксирующими азот бактериями P. fluorescens 20 или азотфиксирующими бактериями P. putida 23 на фоне внесения NPK-удобрений из расчета по 0.4, 0.6 и 0.8 г д.в./сосуд или 4, 6 и 8 г д.в./м2. Повторность опыта четырехкратная.

Опыт с озимой пшеницей. Растения выращивали при инокуляции смешанной культурой бактерий P. fluorescens 20 и P. putida 23 (1 : 1) при внесении азотного удобрения из расчета 0.4, 0.8 и 1.2 г N/сосуд или 4, 8 и 12 г N/м2 на фоне РК-удоб-рений из расчета по 0.8 г д.в./сосуд или 8 г д.в./м2. Повторность опыта пятикратная.

Опыт с яровым рапсом. Растения выращивали при инокуляции бактериями P. fluorescens 20 при внесении азотного удобрения из расчета 0,

0.4 и 0.8 г N/сосуд или 0, 4 и 8 г N/м2 на фоне РК-удобрений из расчета по 0.8 г д.в./сосуд или 8 г д.в./м2. Повторность опыта четырехкратная.

Зерно и солому, включая полову зерновых и створки бобов ярового рапса, анализировали на содержание азота (феноловым методом) и зольных элементов после сжигания растительного материала соответственно в разбавленной серной кислоте (1 : 2) и в смеси концентрированных кислот HNO3 и HClO4 (2 : 1). Фосфор определяли колориметрическим методом с использованием аскорбиновой кислоты; калий - методом пламенной фотометрии (прибор Flapo4, Carlzeiss Jena, Germany); Ca, Mg, Fe, Zn, Mn и Cu - методом атомно-абсорбционной спекрофотометрии (прибор Perkin-Elmer 303, USA). В зерне озимой пшеницы определяли белковый азот методом осаждения с трихлоруксусной кислотой [6].

Вегетационные опыты в почвенной культуре. Растения выращивали на той же почве, которую использовали в микрополевых опытах, при внесении NPK-удобрений в тех же формах из расчета по

1, 8 и 12 мг д.в./100 г почвы соответственно. Повторность опытов пятнадцатикратная. Бактерии применяли аналогичным образом, как и в микро-

полевых опытах. Оба вида бактерий были мечены транспозоном Tn 5 и обладали устойчивостью к антибиотикам рифампицину и канамицину или к рифампицину и стрептомицину (минимальные ингибирующие концентрации >200 мкг/мл). В течение вегетации растений в динамике измеряли активность азотфиксации ацетиленовым методом в ризосфере интактных растений (in situ) [7] и определяли численность интродуцированных бактерий в ризоплане, выражая ее в колониеобра-зующих единицах (КОЕ) на г сухих корней.

Опыты с ячменем и овсом. В сосудах, наполненных 0.5 кг почвы, выращивали по отдельности по 5 растений ячменя и овса соответственно в течение 28 и 38 сут. Семена обеих культур иноку-лировали бактериями P. putida 23, а семена овса, кроме того, бактериями P. fluorescens 20.

Опыт с озимой пшеницей. В сосудах, наполненных 1 кг почвы, выращивали по 5 растений в течение 34 сут. Семена инокулировали смешанной культурой бактерий P. fluorescens 20 и P. putida 23 (1 : 1).

Опыт с яровым рапсом. В сосудах, наполненных 0.9 кг почвы, выращивали по 6 растений в течение 46 сут. Семена инокулировали бактериями P. fluorescens 20.

Вегетационный опыт с овсом в песчаной культуре. 4 растения выращивали до фазы колошения в сосудах, наполненных 0.4 кг отмытого песка, на полной питательной смеси Гельригеля, содержащей в качестве единственного источника меченный 15N минеральный азот в нитратной форме. Семена инокулировали чистыми культурами бактерий P. fluorescens 20 или P putida 23. Растения поливали деминерализованной водой. Повтор-ность опыта четырехкратная. Поступление азота в ризосферу в результате азотфиксации оценивали, рассчитывая баланс азота с атомной массой 14N в системе растение-субстрат (песок) в конце опыта и измеряя азотфиксирующую активность ацетиленовым методом в ризосфере в течение вегетации растений, как указано выше. Включение в растения атмосферного азота, фиксированного в ризосфере бактериями, определяли по разности между количеством немеченого азота (14N) в растениях и азотом семян. Изотопный состав азота в пробах определяли на эмиссионном спектрометре NOI-4 (Statron, Germany).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 1 представлены данные по влиянию инокуляции семян бактериями р. Pseudomonas на

Таблица 1. Урожай зерновых культур и ярового рапса при инокуляции бактериями р. Pseudomonas на фоне внесения различных доз минеральных удобрений (микрополевые опыты на серой лесной почве)

Вариант инокуляции Удобрение Дозы NPK, г д.в./со-суд Биомасса (сухое вещество), г/сосуд

(г д.в./м2) зерно солома

Ячмень

Без инокуляции РК 0.8 (8) 42.8 40.7

Р. putida 23 56.8 50.0

Без инокуляции 0.8 (8) 65.4 52.5

Р. putida 23 75.5 69.5

НСР05 О вес 8.0 13.1

Без инокуляции (КРК)1 0.4 (4) 21.2 33.2

Р. fluorescens 20 29.2 46.9

Р. putida 23 31.2 54.4

Без инокуляции (КРК)2 0.6 (6) 27.1 47.9

Р. fluorescens 20 31.8 54.0

Р. putida 23 30.4 54.9

Без инокуляции (КРК)з 0.8 (8) 27.6 51.4

Р. fluorescens 20 34.3 58.7

Р. putida 23 33.5 59.4

НСР05 Озимая пшеница 4.9 9.9

Без инокуляции N^K 0.4 (4) 40.8 49.3

Р. fluorescens 20 + + Р. putida 23 47.4 57.6

Без инокуляции N^K 0.8 (8) 37.1 44.9

Р. fluorescens 20 + + Р. putida 23 57.3 67.8

Без инокуляции №,РК 1.2 (12) 45.7 50.3

Р. fluorescens 20 + + Р. putida 23 60.2 68.7

НСР05 6.4 8.0

Яровой рапс

Без инокуляции РК 0 16.6 43.0

Р. fluorescens 20 22.1 41.3

Без инокуляции N^K 0.4 (4) 26.3 55.3

Р. fluorescens 20 29.5 54.5

Без инокуляции N^K 0.8 (8) 33.8 65.6

Р. fluorescens 20 34.7 67.3

НСР05 3.8 5.8

Примечание. В опытах с озимой пшеницей и яровым рапсом даны дозы азотного удобрения на фоне фосфорно-калийных удобрений по 0.8 г д.в./сосуд (8 г д.в./м2). То же в табл. 2-4.

урожай зерновых культур и ярового рапса на фоне внесения различных доз минеральных удобрений в микрополевых опытах на серой лесной почве. Эффективность инокуляции в значительной степени зависела от внесения и дозы азотного удобрения. На примере ячменя и ярового рапса установлено, что под влиянием соответственно азотфиксирующих бактерий Р. рпйёа 23 и не ф

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Сельское и лесное хозяйство»