Со второй половины ХХ века в стремлении повысить продуктивность сельхоз-культур нормы внесения минеральных удобрений и пестицидов увеличили практически в 10 раз. И это пагубно сказалось на плодородии почв. Чтобы поддерживать высокий показатель урожайности, нормы внесения препаратов продолжают увеличивать. Соответственно растут и расходы аграриев. Можно ли разорвать этот порочный круг? Выход есть —биологические инокулянты.
Умная природа
За длительный период совместного развития высших растений и почвенных микроорганизмов сформировались разнообразные механизмы взаимодействия — от прямого паразитизма (возбудители болезней растений) до взаимовыгодного сосуществования (симбиоз или ассоциации микроорганизм - растение). Ряд исследований показал, что корни растений находятся в плотном окружении почвенных микроорганизмов, формирующих особенную зону ризосферу - и играющих важную роль в жизни культур.
Так, еще в начале ХХ века известный почвенный микробиолог Н. А. Красильников сравнивал роль ризосферной микрофлоры с ролью органов пищеварения у животных. Микроорганизмы за счет интенсивной ферментативной деятельности обеспечивают растения питательными элементами, защищают их от возбудителей заболеваний, а за счет продукции физиологически активных веществ (фитогормонов, витаминов, аминокислот и т. д.) стимулируют развитие и повышают устойчивость растений к действию стрессовых факторов.
Помимо этого микроорганизмы играют ведущую роль в процессе формирования почвы и ее плодородия. Например, среди живых организмов только микроорганизмы способны связывать атмосферный азот в доступные для растений соединения. Причем даже сегодня объем глобальной азотфиксации оценивается более чем в 200 млн т/т, что на порядок больше, чем количество производимых минеральных азотных удобрений.
Мы сами вырыли себе яму
Значительное возрастание продуктивности сельхоз-культур во второй половине ХХ века было связано с почти 10-кратным увеличением норм внесения минеральных удобрений и химических пестицидов. Но обратной стороной медали интенсификации сельхоз-производства стало значительное снижение плодородия почв, связанное с возрастанием кислотности, снижением содержания гумуса и прежде всего с деградацией полезной почвенной микрофлоры. При этом в таких почвах возрастает численность патогенной микрофлоры и микроорганизмов, разлагающих гумус почв, и значительно падает количество азотфиксаторов и фосфат-мобилизаторов, полезных микроскопических грибов.
В таких условиях для повышения продуктивности сельхоз-культур и восстановления плодородия почв необходима коррекция состава микрофлоры почв, которая может быть достигнута при применении микробных инокулянтов на основе активных почвенных микроорганизмов. О перспективности этого направления может свидетельствовать тот факт, что крупные производители химических СЗР - Вayer и ВАSF - активно развивают свои линейки микробных инокулянтов.
Если применение инокулянтов для бобовых культур сегодня рассматривается как обязательный прием предпосевной обработки семян, то использование микробных удобрений на основе ассоциативных микроорганизмов часто аграриями недооценивается. В то же время эти препараты обеспечивают достаточно высокую эффективность.
Невидимые помощники как решение проблемы. Сегодня инокулянты на основе ассоциативных ризосферных микроорганизмов по их способности к обеспечению растения определенными питательными элементами подразделяют на следующие группы:
• ассоциативные и почвенные азотфиксаторы (диазотрофы) – Azotobacter chroococcum, Azospirillum brasilense, Azotobacter vinelandii, Agrobacterium radiobacter, Flavobacterium sp.
микроорганизмы, которые в ризосфере растений могут фиксировать атмосферный азот; при оптимальных условиях диазотрофы могут фиксировать 20-40 кг азота на 1 га;
• фосфатмобилизаторы – Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Bacillus cereus, Enterobacter nimipressuralis, Agrobacterium radiobacter - микроорганизмы, которые за счет продукции органических кислот и ряда ферментов способны гарантировать растворение связанных форм фосфора, тем самым обеспечивая растение этим элементом, в оптимальных условиях могут поставить до 30-50 кг фосфора на 1 га;
• везикулярно-арбускулярные грибы (ВАМ) - симбиотрофные грибы рода Glomus, способные образовывать микоризу со многими сельхозкультурами; образование микоризы позволяет значительно увеличить площадь питания растений, что способствует большему поглощению питательных элементов особенно фосфора и некоторых микроэлементов;
Однако следует отметить, что данные препараты не могут служить полной альтернативой минеральным удобрениям (за исключением органического производства, где использование минеральных удобрений не разрешается).
Применение этих препаратов позволяет снизить нормы внесения минеральных удобрений на 15-30% без потери эффективности.
Эволюция в пробирке
Дальнейшим развитием инокулянтов на основе полезных ризосферных микроорганизмов являются биокомплексы, содержащие в своем составе культуры ассоциативных азотфиксаторов, фосфат- и калий-мобилизаторов, биофунгициды. За счет наличия нескольких штаммов микроорганизмов биокомплексы обеспечивают большую эффективность и стабильность действия по сравнению с моноинокулянтами.
На сегодня ведущими отечественными специалистами разработаны и адаптированы биокомплексы для различных видов зерновых и технических культур. В их состав входят активные культуры азотфиксаторов, фосфат- и калий-мобилизаторов, микроорганизмы-антагонисты возбудителей заболеваний, фитогормоны, аминокислоты и витамины, а также комплекс необходимых микроэлементов.
Предпосевная обработка семян зерновых мнокулянтом Binoc Зерновые обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционными схемами обработки семян.
Благодаря наличию в культуральной жидкости значительного количества биологически активных веществ препарат значительно стимулирует процессы прорастания семян, что обеспечивает возрастание энергии прорастания и формирование однородных всходов. Лабораторные исследования свидетельствуют о том, что предпосевная обработка семян озимой пшеницы биокомплексом в норме 4 л/т обеспечивает стимуляцию прорастания семян по сравнению с контролем. Так, уже на вторые сутки после обработки в варианте с бактеризацией отмечен позитивный эффект (фото 1), через неделю после обработки разница между контролем и вариантом с инокуляцией по показателю всхожести семян составила 9,6%, а по массе растений отмечен прирост 34,5% (фото 2). Подобные результаты получены в полевых исследованиях, проведенных на базе Института кормов и сельского хозяйства Подолья НААН Украины в 2016 г. Так, в контрольном варианте с обработкой химическим фунгицидом полевая всхожесть составляла 83,1%, а в варианте с обработкой биокомплексом - 89,2%.
Культуры микроорганизмов, входящие в биокомплекс, приживаются в корневой зоне и позитивно влияют на растение в течение всего периода вегетации от всходов до момента уборки урожая. Основным позитивным эффектом от использования комплексных инокулянтов является оптимизация питательного режима растений, что связано с возрастанием ферментативной активности в ризосфере растений.
Исследования с яровой пшеницей на базе Института кормов и сельского хозяйства Подолья НААН Украины показали, что в ризосфере растений с предпосевной обработкой семян инокулянтом Binoc Зерновые в фазу кущения отмечено возрастание активности азотфиксации в 1,5 раза и количества фосфатмобилизаторов - в 1,8 раза по сравнению с контрольным вариантом без бактеризации.
Кроме оптимизации питательного режима за счет процессов азотфиксации, фосфат- и калий-мобилизации важным фактором повышения продуктивности зерновых культур является выработка микроорганизмами‚ физиологически активных веществ фитогормонов, витаминов и аминокислот, что позволяет стимулировать рост растений на протяжении всего периода вегетации.
Так, на ранних этапах развития растений озимой пшеницы предпосевная обработка Binoc Зерновые обеспечивает формирование мощной корневой системы (фото 3), что приводит к увеличению площади питания и соответственно улучшает процесс накопления сахаров и благоприятно влияет на перезимовку культуры.
После перезимовки физиологически активные вещества бактериального происхождения позитивно влияют на процессы возобновления вегетации - отрастание вторичной корневой системы, формирование узла кущения.
В ряде производственных опытов отмечено увеличение числа продуктивных стеблей (фото 4). В исследованиях 2016 г. проведенных на базе ФХ «Лан» (Винницкая обл.), в контроле с обработкой семян химическим фунгицидом отмечено формирование в среднем 1-2 продуктивных стеблей на растении, тогда как в варианте с обработкой биокомплексом - в среднем 2-4.
Помимо стимуляции ростовых процессов растений ризосферные микроорганизмы оказывают значительное влияние на физиологическую активность, что связано как с улучшением питательного режима растений, так и с влиянием микробных метаболитов. Ряд исследований показал, что у инокулированых растений возрастает активность ряда ферментов азотного обмена (и содержание фотосинтетических пигментов, напрямую влияющих на продуктивность растений. В наших исследованиях с яровой пшеницей, проведенных в прошлом году на базе Института кормов и сельского хозяйства Подолья НААН Украины, также отмечено возрастание общего содержания хлорофиллов на 13,4% по сравнению с контролем без бактеризации.
Полезное может быть выгодным
Результатом позитивного влияния комплекса полезных почвенных микроорганизмов на процессы минерального питания, стимуляции ростовых и физиологических процессов инокулированых растений является увеличение продуктивности. В 2015-2016 гг. на базе ГП ОХ «Сквирське» провели исследования по изучению влияния биокомплекса для зерновых на продуктивность‚ озимой пшеницы в органическом производстве. Было установлено, что применение биопрепарата с последующим использованием комплекса препаратов по вегетации обеспечило прирост‚ урожайности на 24,1% при показателе в контрольном варианте на уровне 4,4 т/га, что прежде всего связано с оптимизацией питательного режима в варианте с бактеризацией, поскольку в контрольном варианте минеральные удобрения не применялись.
Высокую эффективность Binoc Зерновые демонстрирует и при традиционных технологиях выращивания зерновых. В 2015-2016 гг. обработкой комплексом отмечен прирост продуктивности на 17,6% по сравнению с контролем, в котором использовали химический фунгицид, что связано прежде всего со стимуляцией развития и физиологической активности растений.
Таким образом, использование микробных инокулянтов на основе полезных ассоциативных микроорганизмов благодаря разностороннему влиянию на растение может обеспечивать повышение продуктивности как в органическом производстве, так и в традиционных технологиях выращивания зерновых.
Максим Комок,
кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель отдела исследований и разработок
ООО ТД «Энзим-Агро»
Пока нет комментариев. Будьте первым!