Биофабрика

Новое в использовании селена в биотехнологии биологических бактериальных препаратов.

Традиционные интенсивные методы ведения сельского хозяйства недостаточны для предотвращения угрозы глобальной нехватки продовольствия на планете. Состояние окружающей среды вынуждает нас искать новые безопасные методы повышения урожайности растений.

Один из экологически благоприятных методов – замена части минеральных удобрений на бактериальные.

Несмотря на то, что промышленное производство биоудобрений освоено достаточно давно, широкого и повсеместного практического применения они пока не нашли. К числу причин следует отнести низкую эффективность ризобиальных препаратов в значительной степени обусловленную их высокой стресс – чуствительностью. В процессе инокуляции клубеньковые бактерии подвергаются действию токсичных экссудатов семян, происходит «вынос» бактерий с семядолями при прорастании семян сельскохозяйственных культур с неизбежной последующей гибелью этих бактерий. Вероятно, имеет место некий «стрессовый» период для бактерий между нанесением их на семена и появлением корневой системы. Отсутствие или недостаток осадков затрудняет переход бактерий из филлосферы в ризосферу.

Для исключения указанных негативных явлений нами были проведены исследования возможности модернизации промышленного производства агробактерий и клубеньковых бактерий рода Rhizobium за счет внесения в регламентные среды микроколичеств селена, обеспечивающего антистрессовый эффект.

Исследования были проведены в лабораториях ООО «Биофабрика» (г. Кузнецк) и на опытном поле учхоза ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Количественный учет размножения под влиянием селена бактериальных клеток осуществлялся путем стандартных приемов титрования.

Найдено, что селен оказывает существенное влияние на культуру агробактерий на всех этапах производственного цикла, а именно, при внесении селеновой соли в колбы для лабораторного размножения маточной культуры, в бутыли для получения рабочей жидкости, в торф, являющийся наполнителем в производстве ризоагрина и агрофила.

Под влиянием внесения селената натрия в концентрации 10-4% в среду, используемую для размножения маточной культуры, количество агробактерий превысило контроль на 20%.

Внесение селената натрия в рабочие бутыли в концентрации 10-4% и инокулирование питательной среды в них предварительно селенизированными бактериями увеличило интенсивность накопления агробактерий на 76% относительно контроля. В качестве контроля были использованы коллекционные клетки агробактерий, хранящихся на поверхности агара и не прошедшие процесс адаптации к жидкой питательной среде. Вероятно, этим и обусловлена столь большая разность в результатах.

При внесении активированных селеном бактерий в торф и последующим титровании оказалось, что в опытном варианте содержание агробактерий повысилось относительно контроля на 72 %.

Исходя из полученных результатов, следует признать, что наиболее технологичным и эффективным приемом улучшения с помощью селена производства ризоагрина и агрофила является обработка раствором селената натрия (10-4% концентрации) торфа. Проведенные исследования в полевых условиях показали, что инокуляция семян гороха бактериальными препаратами увеличивает количество клубеньков в фазу цветения на корнях растений гороха в 1,4–1,9 раза по сравнению с контролем, где не проводили инокуляцию. Применение ризоторфина, активизированного соединениями селена при его изготовлении (ризоторфин + селен) увеличивает образование клубеньков на корневой системе гороха на 89% по сравнению с контролем и на 31% по сравнению с вариантом, где проводилась предпосевная инокуляция семян стандартным ризоторфином.

Максимальное развитие симбиотического аппарата происходит в фазу образования бобов у растений гороха. Обработка семян бактериальными препаратами способствует увеличению количества клубеньков на корнях растений гороха в 1,6–2,0 раза по сравнению с контролем, где не проводили инокуляцию. Применение ризоторфина, активизированного соединениями селена при его изготовлении, увеличивает образование клубеньков на корневой системе гороха на 100 % по сравнению с контролем и на 23,0% по сравнению с вариантом, где проводилась предпосевная инокуляция семян стандартным ризоторфином.

При использовании ризоторфина и селенизированного ризоторфина для предпосевной обработки семян яровой вики наблюдается отчетливый положительный эффект их воздействия. Наибольший процент увеличения количества клубеньков на корневой системе происходит на варианте с применением инокуляции селенизированным ризоторфином. По сравнению с контрольным вариантом, в фазу образования бобов на растениях яровой вики этот показатель возрастает на 92%. При обработке семян ризоторфином без добавки селена количество клубеньков на корневой системе яровой вики составило только 42% от контроля.

Процесс фиксации в симбиотической системе осуществляется в результате сложного взаимодействия микроорганизмов и высших растений. Клубеньковые бактерии, живущие в почве, через корневые волоски проникают в клетки корня и начинают размножаться. Корневые волоски, разрастаясь, превращаются в клубеньки или в бактероиды. Накопление массы клубеньков зависит от фазы развития растений и условий их выращивания.

Нашими исследованиями установлено, что масса клубеньков по фазам вегетации растений гороха была неодинаковой по всем вариантам опыта. Применение ризоторфина, активизированного соединениями селена при его изготовлении, увеличивает массу клубеньков на корневой системе гороха в 2 раза по сравнению с контролем и в 1,23 раза по сравнению с вариантом, где проводилась предпосевная инокуляция семян неселенизированным ризоторфином.

Максимального значения масса активных клубеньков достигла в варианте с инокуляцией семян гороха ризоторфином, активизированного соединениями селена – 148 кг/га.

Наименьшая масса клубеньков была зафиксирована в варианте, где не проводилась обработка семян гороха бактериальными препаратами.

К фазе цветения агроценоз гороха в контрольном варианте сформировал 51 кг/га активных клубеньков, что на 21 кг/га и на 48 кг/га меньше по сравнению с вариантом, где проводили инокуляцию семян ризоторфином и ризоторфином, активизированным соединениями селена соответственно.

Для характеристики состояния бобово-ризобиального симбиоза за вегетацию используют показатель симбиотического потенциала. В контрольном варианте величина АСП в среднем за два года исследования составила 3909 кг.дней/га, что в 1,6 – 3,9 раза меньше, чем в вариантах с инокуляцией. Наивысшего значения величина АСП достигла в варианте с обработкой ризоторфином, активизированным соединениями селена (15267 кг.дней/га).

Инокуляция семян яровой вики бактериальными препаратами оказывала положительное влияние на накопление массы клубеньков на корневой системе по фазам. Максимального значения масса клубеньков достигала в варианте с инокуляцией семян яровой вики ризоторфином, активизированным соединениями селена при его изготовлении 291 кг/га в фазу образования бобов. Наименьшая масса клубеньков была зафиксирована на варианте, где не проводили обработку семян яровой вики бактериальными препаратами. К фазе образования бобов агроценоз вики яровой на варианте с ризоторфином сформировал 229 кг/га клубеньков, что на 62 кг/га больше по сравнению с контрольном вариантом (без удобрений), а по сравнению с вариантом, где проводили инокуляцию семян ризоторфином активизированного соединениями селена происходило снижение на 27%.

Величина АСП в контрольном варианте (без инокуляции семян яровой вики) в среднем за два года исследования составила 9125 кг.дней/га, что на 39,46 – 79,3 % меньше, чем в вариантах с инокуляцией. Наивысшего значения величина АСП достигла в варианте с обработкой ризоторфином активизированного соединениями селена 16364 кг.дней/га.

Анализируя данные, полученные в процессе исследования влияния землеудобрительных бактериальных препаратов на развитие симбиотического аппарата гороха и яровой вики, можно сделать вывод, что при применении ризоторфина, активизированного селенатом натрия, наблюдается выраженный положительный эффект.

Наши исследования, посвященные изучению влияния бактериальных препаратов на продуктивность биомассы бобовых культур, показали, что наибольшую биомассу (36,5–37,1 т/га) накапливала яровая вика. Горох уступал ей почти на 6 т/га.

Прибавка зеленой массы от инокуляции семян бобовых культур составила у гороха 1,5–1,6 т/га, яровой вики 1,5–1,9 т/га. Наиболее высокий урожай биомассы обеспечивала инокуляция семян ризоторфином, активизированным селеном (гороха 35,6 и яровой вики 37,8 т/га), тогда как без обработки эти величины составляли соответственно 29,0 и 34,5 т/га.

Учет корневых остатков бобовых культур показал, что наибольшее их накопление происходило в варианте, где применяли инокуляцию ризоторфином, активизированным селенатом натрия, как у гороха, так и у яровой вики соответственно 16,7 и 13,5 т/га.

Наибольшая сухая масса у обеих бобовых культур формировалась в вариантах с применением землеудобрительных бактериальных препаратов.

В полевых опытах установлено, что проведенная предпосевная инокуляция семян яровой пшеницы ризоагрином, активизированным селеном, повышала урожайность зерна. Прибавка урожая зерна яровой пшеницы в опыте составила 0,53 т с га, по сравнению с контролем, в котором использовался препарат, не содержащий селенизированных бактерий.

Сходные результаты в полевых опытах были получены у растений гороха и вики, семена которых были обработаны селенизированными бактериями. В период вегетации этих растений происходило увеличение интенсивности образования клубеньков. У гороха интенсивность образования клубеньков увеличилась на 12%, у яровой вики на 32%. Учет урожайности зерна показал, что прибавка урожая гороха в варианте с селенизированным бактериями, по сравнению с препаратом, в который раствор селената натрия не вносился, составила 0,16 т/га. У яровой вики прибавка составила 0,19 т/га (НСР 0,14).

Результаты изучения экономической эффективности применения бактериальных препаратов на растениях яровой вики свидетельствуют о том, что условный чистый доход от инокуляции ризоторфином составил 1004 руб./га, а от инокуляции ризоторфином, активизированным селеном – 1642 руб./га. Стоимость прибавки урожая зерна яровой вики колебалась от 1080 руб./га до 1760 руб./га.

Полученные результаты подтверждают, что разработанный агрохимический прием имеет широкие перспективы внедрения в производство.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Министерства сельского хозяйства Пензенской области.

Страница 1 - 6 из 6
Начало | Пред. | 1 | След. | Конец | По стр.
Автор:  А.И. Иванов, Ю. В. Корягин, В.А. Вихрева, О.И. Двойникова