THE ROLE OF ASSOCIATIVE MICRO-ORGANISMS IN NITRATE PROCESSING IN SPRING BARLEY PLANTS UNDER CBENR CONDITIONS

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23649/JAE.2023.38.2
Issue: № 10 (38), 2023
Suggested:
28.07.2023
Accepted:
06.10.2023
Published:
19.10.2023
446
18
XML
PDF

Abstract

The research was carried out under the conditions of the south-east of the Central Black Earth Nature Reserve. In the field experiment, the changes in spring barley plants' nitrate nitrogen availability were evaluated when seeds were inoculated with associative strains. Seeds were treated on the day of sowing. The soil of the experimental plot was segregative medium-humic heavy clay black earth. The discrete influence of microbial bio-drugs on the change of soil availability of mineral nutrition elements was established. In the vegetative phase of spring barley plants development, diazotrophic strains cause a decrease in the amount of available nitrogen on the natural background of mineral nutrition. At complex use of complete mineral fertilizer in dose N60P60K60 with associative microorganisms, the increase of nitrate nitrogen content in soil is noted. In the second half of vegetation (the phase of ripeness), soil availability of accessible nitrogen in the variants with diazotrophs is equalized. At the same time, higher background content is characteristic with the application of mineral fertilizers.

1. Введение

Азот является одним из элементов, жизненно необходимых для нормального развития растений. Обменные процессы, происходящие в растениях, а также синтез хлорофилла, белка и нуклеиновых кислот в должной мере обеспечиваются благодаря достаточному количеству азота в почве. Недостаток азота может привести к снижению продуктивности, а также полной гибели растений.

На настоящее время основным инструментом регулирования азотного питания растений являются различные минеральные удобрения. Но минеральные удобрения обладают рядом недостатков. Помимо высокой стоимости, что, в свою очередь, влечет повышение стоимости сельскохозяйственной продукции, минеральные удобрения не способствуют получению экологически безопасной продукции.

Одним и единственным вариантом решения повышения обеспеченности растений биогенными элементами является использование биологической фиксации азота в ризосфере растений.

Использование ассоциаций ризобактерий является перспективной агротехнологией, благодаря которой возможно получение высоких урожаев, за счет стимулирующего действия на растения, которое основано на азотфиксации. Диазотрофы,  кроме того, что способны заменить больше 30 кг/га минерального азота, они являются экологически безопасным поставщиком минерального питания для сельскохозяйственных растений

,
.

Исследованиями, проведенными на Новозыбковской опытной станции, отмечено, что применение не симбиотических биопрепаратов, таких как Ризоагрин и Флавобактерин способствует повышению урожайности ячменя и овса, а также улучшению качества зерна. Кроме того, азотфиксирующие бактерии помимо азота поставляют растениям биологически активные вещества, которые стимулируют рост и развитие

.

Применение ассоциативных диазотрофов на различных сортах ярового ячменя стимулировало микробиологическую активность почвы. Общее суммарное количество микроорганизмов в ризосфере растений увеличивалось от воздействия Азоризина – на 36%, Ризоаргина – 69,5%  и совместного применения – 50%

.

Ассоциативные биопрепараты (ризоагрин, флавобактерин и экстрасол 55) повышали продуктивность ячменя, равноценную внесению минерального азота в дозе 30 кг/га. Также обработка семян ячменя ризобактериями обеспечивает тенденцию увеличения в зерне содержания фосфора и калия

.

Испытание штаммов азотфиксирующих бактерий на черноземе обыкновенном в условиях Ростовской области показало высокий результат от применения Ризоагрина и Мизорина. Отмечается улучшение азотного питания и повышения урожая сельскохозяйственных культур

.

Использование в современных севооборотах биопрепаратов на основе ассоциативных и симбиотических штаммов позволяет повысить окупаемость минеральных удобрений в виде повышения урожая в 4-6 раз. Также увеличивается доля биологического азота в формировании урожайности, снижается недостаток азота, отмечается дополнительное накопление органического вещества

.

Бактериальное удобрение Ризоэнтерин способно активизировать нитрогеназную активность в прикорневой зоне растений ячменя (до 82%) и усиливает развитие надземной биомассы, что способствует прибавке урожая на 12-21%

.

Применение современных биопрепаратов на основе ассоциативных ризобактерий в виде предпосевной инокуляции семян является эффективным способом повышения продуктивности и улучшения качества продукции сельскохозяйственных культур

,
.

Цель исследований – оценить влияние микробных препаратов на динамику нитратного азота в черноземе обыкновенном.

Методика исследований. Исследования проведены в «Воронежский ФАНЦ им. В.В. Докучаева» в отделе агропочвоведения (2021-22 гг.). Почвенный покров опытного участка представлен черноземом сегрегационным, среднемощным, среднегумусным.

Объект исследований – яровой ячмень. Сорт – Таловский 9. Предшественник – зерновые. Площадь посевной делянки – 10 м2, учетной 9 м2. Повторность – 6-ти кратная. Опыт двухфакторный: фактор первого порядка – уровни удобренности (без удобрений и (NPK)60), фактор второго порядка – ассоциативные ризобактерии. Уборка напрямую комбайном «Сампо-130» при достижении полной спелости. Ассоциативные микробные штаммы использовались для инокуляции семян в день посева. Микробные препараты были получены из ВНИИСХ микробиологии.

2. Характеристика биопрепаратов

Штамм 30 флавобактерин создан на основе бактерии Flavobacterium sp. Она способна продуцировать защитный антибиотик «флавоцин», подавляющий фитопатогенные грибы и бактерии. Способен снизить развитие корневых гнилей, антракноза, мучнистую росу, фитофтороз, паршу; увеличивает урожай и улучшает качество продукции. Приводит к экономии до 40-50 кг минеральных азотных удобрений.

Штамм 18-5. Основой этого биопрепарата являются бактерии рода Pseudomonas sp. Проявляет свою высокую эффективность при предпосевной инокуляции семян и по вегетирующим растениям. Способен подавить активность фитопатогенных грибов. Может использовать органические и минеральные источники азота. Бактерии, входящие в состав этого биопрепарата, не являются диазотрофами.

Штамм 7 мизорин. Входящие в состав данного биопрепарата бактерии Arthrobacter mysorens обладают широким спектром действия на фитопатогенные микроорганизмы, подавляя развитие корневых гнилей в 2-5 раз, фитофтороза в 2-4 раза. Также мизорин повышает устойчивость растений к засухе, ограничивает поступление и накопление в растениях нитратов. Бактерии Arthrobacter mysorens являются диазотрофными микроорганизмами.

3. Результаты исследований

Погодные условия в годы проведения исследований отличались контрастностью. В отдельные фазы развития растений отмечаются некоторые отклонения от среднемноголетних значений. Можно отметить повышенный температурный фон  и увеличение количества атмосферных осадков в течение вегетации растений ярового ячменя.

Анализ полученных данных в ходе проведенных исследований свидетельствует о неоднозначном влиянии микробных препаратов на доступность нитратного азота растениям в почве. Причем его содержание и динамика зависели как от минеральных удобрений, так и от применяемых микробных штаммов. Наиболее яркие различия по обеспеченности растений нитратным азотом отмечены в вегетативный период развития растений ярового ячменя. К окончанию фазы вегетации и наступлению полной спелости растений различия по содержанию подвижного азота некоторым образом становятся менее заметными (сглаживаются).

Применение предпосевной инокуляции посевного материала ярового ячменя способствовало повышению обеспеченности растений элементами минерального питания. В результате использования биопрепартов на основе ассоциативных штаммов в начале развития растений (всходы) отмечается некоторое снижение содержание доступного азота в почве. Причем данное явление отмечается только на естественном уровне удобренности. На варианте с внесением комплексного минерального удобрения в дозе (NPK)60 наблюдаются другие закономерности по содержанию подвижного азота. Происходит тенденция повышения количества нитратов в почве.

В начальные этапы развития (всходы и начало кущения) на безудобренном фоне содержание азота в почве в среднем за годы исследований варьировало в пределах 9,4-11,9 мг/кг. На естественном фоне обработка семян ячменя на всех вариантах вызывала снижение количества доступного растениям азота в почве. Наибольшее снижение отмечается при использовании биопрепарата на основе штамма 18-5 – на 3,7 мг/кг. На остальных вариантах инокулянтов снижение содержания нитратного азота было несколько ниже и в относительном выражении составило 7,6-28,2%.

Таблица 1 - Содержание нитратного азота под посевами ячменя в слое почвы 0-30 см по фазам развития растений ярового ячменя (2021-22 гг.)

Фон удобренности

Варианты опыта

Всходы, мг/кг

Трубкование, мг/кг

Колошение, мг/кг

Спелость, мг/кг

Без удобрений

контроль

13,1

12,1

12,2

12,0

Мизорин

11,9

10,9

12,1

11,3

Шт.2П-7

12,1

10,2

12,9

9,4

Шт.18-5

9,4

9,7

10,6

10,4

Шт.30

9,9

9,4

9,9

10,1

среднее

11,3

8,4

11,5

10,6

NPK60

контроль

15,0

17,9

13,9

13,1

Внесение минерального удобрения под предпосевную культивацию в дозе (NPK)60 способствовало повышению обеспеченности элементами минерального питания. Применение азофоски в чистом виде в фазу всходов повышало содержание нитратов с 13,1 до 15,0 мг/кг почвы. На всех вариантах опыта, с совместным применением микробных штаммов и комплексного удобрения, отмечается положительная тенденция повышения содержания подвижного азота. В количественном отношении увеличение составило от 2,7 до 4,5 мг/кг почвы.

С дальнейшим развитием растений ячменя, к середине вегетации (трубкование) отмечаются тенденции снижения нитратов в почве. Данные закономерности могут быть обусловлены высокими темпами роста и активным потреблением элементов минерального питания. Но стоит отметить, что при этом также сохраняется закономерное снижение обеспеченности растений азотной пищей под влиянием диазотрофов на естественном варианте удобренности.

На контроле, где не применялась инокуляция семян ячменя, на варианте без внесения комплексных удобрений к фазе кущения количество нитратного азота снизилось с 13,1 мг/кг до 12,1 мг/кг. Инокуляция семян ассоциативными ризобактериями приводила к снижению содержания N-NO3 от 9,9 до 23%.

В варианте с фоновым внесением минеральных удобрений в дозе (NPK)60 к фазе трубкования по всем вариантам штаммов отмечено улучшение условий питания растений нитратным азотом. В относительном выражении увеличение содержания нитратов составляет до 12,8% (по отношению к контролю).

Также в данную фазу развития растений стоит отметить вариант с использованием штамма 18-5, который способствовал повышению содержания подвижных нитратов по отношению к фазе всходов. В относительном выражении составляет: на безудобренном варианте – 0,3 мг/кг почвы, удобренном варианте – 2,3 мг/кг.

К фазе колошения, а в дальнейшем и к фазе полной спелости различия по количеству подвижного азота между вариантами по большой части вариантов сглаживаются.

Стоит обратить внимание на различие по обеспеченности растений ярового ячменя биогенными элементами в разные годы исследований. В 2022 году доступность элементов минерального питания растениям была значительно хуже, что обусловлено недостатком температур в ответственные фазы развития растений.

Снижение количества доступного азота в почве может быть обусловлено улучшением транспорта биогенных элементов из почвенной прикорневой зоны в вегетативную наземную массу. К фазе спелости отмечается повышение концентрации биогенных элементов в зерне и соломе растений ярового ячменя.

4. Заключение

Применение обработки семян ярового ячменя бактериальными биопрепаратами позволяет улучшать условия корневого питания растений. При снижении концентрации нитратного азота в пахотном слое чернозема обыкновенного отмечено повышение содержания азота в наземной массе под действием ризобактерий. Это можно рассматривать как результат положительного воздействия микробных штаммов на почвенную среду и в конечном итоге на ростовые процессы растений ячменя.

Article metrics

Views:446
Downloads:18
Views
Total:
Views:446