245 ВЛИЯНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ – АНТАГОНИСТОВ НА

ВЛИЯНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ – АНТАГОНИСТОВ НА
ПРОДУКТИВНОСТЬ КУКУРУЗЫ
Пархоменко Т.Ю. – кандидат с.-х. наук (Южная опытная станция
Института сельскохозяйственной микробиологии УААН)
Введение. Кукуруза - традиционная культура для степных территорий и
занимает одну из ведущих позиций в мировом производстве зерна. По своему
биологическому потенциалу, уровню продуктивности и по качеству зерна она
опережает другие зерновые культуры и является ценным пищевым продуктом и
высокоэнергетическим кормом. Насыщение севооборотов этой культурой в
районах Степи Украины допускается до 40% [1].
Кукуруза является энергоёмкой культурой и поэтому снижение затрат
энергоресурсов при ее выращивании является актуальным [2]. Использование
микробиологических препаратов, на основе агрономически полезных
микроорганизмов, безопасных для растений, животных и человека, позволяет
снизить затраты при выращивании кукурузы и повысить качество зерновой
продукции [3]. В Украине при выращивании кукурузы используются препараты
на основе микроорганизмов с различными агрономически полезными
свойствами.
Таким образом, применение широкого спектра микробных препаратов
для выращивания кукурузы на зерно является экологически и экономически
оправданным и требует всестороннего изучения.
Целью нашей работы было исследование влияния микробиологических
препаратов, а также новых штаммов микроорганизмов – антагонистов
фитопатогенов на продуктивность кукурузы и формирование микробного
ценоза ризосферы.
Методика
исследований.
Объектами
исследований
являлись
микробиологические препараты, разработанные на Южной опытной станции
Института сельскохозяйственной микробиологии УААН – Биополицид (на
основе штамма микроорганизма-антагониста фитопатогенных грибов
Paenibacillus polymyxa П), смесь препаратов: Биополицид, Фосфоэнтерин (на
основе штамма фосфатмобилизирующего, стимулирующего рост растений
микроорганизма Enterobacter nimipressuralis 32-3) и Диазофит (на основе
азотфиксирующего штамма Agrobacterium radiobacter 204), а также штаммы
микроорганизмов-антагонистов – стандартного - Bacillus subtilis D-26 (основа
245
препарата Фитоспорин) и перспективного штамма Bacillus sp. 01-1.
Исследования проводились с растениями кукурузы гибрида Луганский 287 МВ.
Полевые опыты проводились в Луганском институте селекции и
технологий (ЛИСТ) в 2007-2008гг., почва – чернозем обыкновенный,
тяжелосуглинистый. Содержание гумуса составляло 3,2% (по Тюрину),
легкогидролизуемого азота - 78 мг/кг почвы (по Корнфилду), подвижного
фосфора - 102 мг/кг почвы (по Чирикову), обменного калия 106 мг/кг почвы
(по Чирикову).
Общая площадь опытных делянок составляла 20 м2, учетная площадь
делянки – 10 м2. Размещение делянок рендомизированное,
в 4-х кратной
повторности.
Обработку семян кукурузы биопрепаратами и водной суспензией
штаммов проводили в день посева, в дозе 1 % от массы семян, в контрольном
варианте семена обрабатывали водой.
Структурные показатели продуктивности кукурузы определяли перед
уборкой, из каждого варианта во всех повторениях отбирали образцы по 10
растений.
Изучение микрофлоры ризосферы проводили по общепринятым в
микробиологии методикам [4]. Посевы для определения численности бактерий,
усваивающих органический азот, проводили на среду рыбно-пептонный агар
(РПА), для определения численности бактерий, усваивающих минеральные
формы азота, – на крахмало-аммиачный агар, фосфатмобилизаторов - на среду
Муромцева с добавлением ортофосфата кальция (Са3 (РО4)2), азотфиксирующих
– на среду Виноградского без азота, целлюлозоразлагающих микроорганизмов - на среду Виноградского без источников углерода, споровые бактерии - на
РПА+ сусло-агар, микромицетов – на среду Чапека.
Статистическую обработку полученных результатов проводили по
Доспехову [5].
Результаты
исследований.
Применение
микробиологических
препаратов и штамма микроорганизма-антагониста положительно влияло на
продуктивность кукурузы гибрида Луганский 287 МВ. Так, в 2007 году,
который отличался неблагоприятными погодными условиями (весенняя засуха
стала причиной запоздалых и неоднородных всходов, повышенные дневные
температуры привели к стерилизации пыльцы, что негативно повлияло на
продуктивность растений), высота растений повышалась при применении
микробных препаратов и штаммов на 9 - 16 см по сравнению с контролем, где
этот показатель составлял 142 см. Масса тысячи зерен, масса кочана, зерна в
кочане и выход зерна достоверно не отличались от контроля и составляли 292,0
– 313,0г, 89,3 – 141,2 г, 85,2 – 114,6 г и 79,4 – 82,1% соответственно.
Исследование качества зерна кукурузы, полученного в урожае 2007г.,
показало, что предпосевная обработка микробными препаратами и штаммами
бактерий не повлияла на содержание в зерне азота, фосфора и калия. Так,
содержание азота колебалось от 1,67 до 1,83%, фосфора – от 0,23 до 0,31%,
калия от 0,34 до 0,37%. Содержание крахмала в зерне кукурузы возрастало при
применении Биополицида, штамма Bacillus sp. 01-1 и смеси препаратов и
246
составляло 68,9, 70,7 и 72,9%, соответственно, в сравнении с контрольным
вариантом (64,0%). Применение перспективного штамма Bacillus sp. 01-1 так
же повышало содержание сахара до 3,60 %, тогда как в варианте с
использованием референтного штамма B. subtilis D-26 и в контроле оно
составляло 3,00 % и 2,95% соответственно.
Погодные условия 2008 года также были неблагоприятными - засушливая
погода весной и в августе – сентябре привела к понижению продуктивности
растений. Так, достоверно отличалась от контроля только высота растений во всех
вариантах с использованием микроорганизмов. По остальным исследованным
признакам достоверных отличий от контроля не наблюдали (табл.1).
Таблица 1.
Продуктивность гибрида кукурузы Луганський 287 МВ при
использовании микробиологических препаратов и штаммов бактерий
(чернозем обыкновенный, 2008г., Луганский институт селекции и
технологий)
Вариант опыта
Контроль
Bacillus subtilis D-26
Биополицид
Bacillus sp. 01-1
Диазофит +
Биополицид +
Фосфоэнтерин
НСР 05
Высота
растений, см
Масса, г
Кочана
Зерна
Выход
зерна, %
Масса 1000
зерен, г
120,2
105,22
85,64
81,5
222,6
133,8
104,29
85,11
81,6
227,4
125,2
99,31
79,31
79,7
214,9
135,7
94,69
76,08
80,4
207,0
135,2
103,25
82,91
80,3
213,9
2,14
14,08
12,67
2,55
41,94
Изучение численности эколого-трофических групп микроорганизмов в
микробном ценозе ризосферы кукурузы под влиянием высокоактивных
микроорганизмов показало, что в фазу развития 10-12 листочков численность
бактерий, усваивающих органические и минеральные формы азота,
повышалась в варианте с B. subtilis D-26, несколько снижалась при
использовании Биополицида и штамма Bacillus sp. 01-1, на уровне контроля
была в варианте со смесью препаратов (табл.2). Наименьшая численность
фосфатмобилизующих микроорганизмов, в сравнении с контролем, отмечена в
варианте с Bacillus sp. 01-1, повышение их численности наблюдали в вариантах
с использованием смеси препаратов и со штаммом B. subtilis D-26. Количество
азотфиксирующих микроорганизмов снижалось в варианте с Bacillus sp. 01-1, в
остальных вариантах опыта оно было на уровне контроля (табл. 2). Важным
признаком микробного ценоза является численность в нем микромицетов. При
этом необходимо отметить, что часто возрастание их численности не приводит
к увеличению численности фитопатогенных форм. Так, их численность в
контроле составляла 68,3 тыс. колониеобразующих единиц (КОЕ)/г почвы, в
247
вариантах со смесью препаратов и Биополицидом численность микромицетов
снижалась до 32,8 и 42,9 тыс. КОЕ/г почвы, соответственно, и возрастала в
варианте с Bacillus sp. 01-1 – до 100,3 тыс. КОЕ.
Таблица 2.
Изменения численности эколого-трофических групп микроорганизмов в
ризосфере кукурузы гибридов Луганский 287 МВ под действием
биопрепаратов и штаммов микроорганизмов, млн. КОЕ/1 г почвы,
(полевой опыт, чернозем обыкновенный, фаза развития –
10-12 листочков, ЛИСТ, 2008 г.)
Вариант
Бактерии,
усваивающие
органически
й азот
Бактерии,
усваивающ
ие
минеральн
ый азот
Фосфатмобилиз
ирующие
микроорганизм
ы
Азотфиксирующ
ие
микроорганизмы
Контроль
5,2 ± 0,4
9,3± 0,6
3,8 ± 1,4
6,9 ± 1,5
Биополицид
3,9 ± 0,2
6,9 ± 0,9
2,6 ± 0,7
7,2 ± 0,6
B. subtilis D-26
9,6 ± 0,7
13,1± 1,0 4,8 ± 1,7
8,6 ± 2,0
Bacillus sp. 01-1
4,7 ± 0,1
6,1 ± 1,0
1,9 ± 0,8
4,7 ± 0,9
Смесь
5,0 ± 0,3
6,5 ± 1,2
5,4 ± 1,1
6,2 ± 0,1
В фазу цветения метелки численность эколого-трофических групп
снижается по сравнению с фазой 10-12 листочков. По вариантам опыта
происходят некоторые изменения в соотношении исследованных групп
микроорганизмов. Так, наибольшая, в сравнении с контролем, численность
бактерий, усваивающих органические формы азота, отмечена в варианте с
Bacillus sp. 01-1, численность бактерий, усваивающих минеральные формы
азота, во всех вариантах опыта была либо на уровне, либо ниже показателей в
контроле. Относительно высокая численность фосфатмобилизующих и
азотфиксирующих микроорганизмов отмечена в варианте со смесью
препаратов и штаммом B. subtilis D-26 (табл. 3.).
Таблица 3.
Изменения численности эколого-трофических групп микроорганизмов в
ризосфере кукурузы гибридов Луганский 287 МВ под действием
биопрепаратов и штаммов микроорганизмов, КОЕ/г почвы, млн. (полевой
опыт, чернозем обыкновенный, фаза развития –
цветение метелки, ЛИСТ, 2008 г.)
Вариант
Контроль
Биополицид
B. subtilis D-26
Bacillus sp.
01-1
Смесь
Бактерии,
усваивающие
органический
азот
Бактерии,
усваивающие
минеральный
азот
Фосфатмобилизующие
микроорганиз-мы
Азотфиксирующие
микроорганиз-мы
4,4 ± 0,1
3,3 ± 0,1
4,1 ± 0,4
5,5 ± 0,2
4,4 ± 0,9
5,3 ± 1,1
0,5 ± 0,1
0,4 ± 0,2
2,6 ± 0,5
1,6 ± 0,5
1,5 ± 0,4
3,1 ± 0,4
6,6 ± 0,8
3,1 ± 1,1
0,8 ± 0,4
1,3 ± 0,3
4,7 ± 0,8
4,8 ± 0,2
1,9 ± 0,5
2,9 ± 0,2
248
Количество микромицетов по всем вариантам опыта в этой фазе
уменьшается в сравнении с фазой 10-12 листочков. Наименьшая численность
микромицетов отмечена в контроле - 13,4 тыс. КОЕ/г почвы. В остальных
вариантах опыта численность микромицетов возрастала в сравнении с
контролем и составляла при использовании Биополицида - 18,1 тыс. КОЕ/г
почвы, штаммов B. subtilis D-26 и Bacillus sp. 01-1 – 16,7 и 20,0 тыс. КОЕ,
соответственно, и смеси препаратов – 27,3 тыс. КОЕ/г почвы.
Таким образом, изменения в микробном ценозе ризосферы кукурузы
связаны с различным воздействием внесенных штаммов и их взаимодействием
с микробным ценозом ризосферы и с растением. Так, штамм P. polymyxa П
проявляет антагонистичские свойства только к микромицетам и является
азотфиксатором, поэтому в вариантах с использованием этого штамма, как
правило, возрастает численность азотфиксаторов и бактерий. Штаммы B.
subtilis D-26 и Bacillus sp. 01-1 являются антагонистами к фитопатогенным
микромицетам и являются стимуляторами роста растений в связи с чем в
вариантах с использованием данных штаммов может возрастать число
бактерий, снижаться численность фитопатогенных микромицетов и, в
зависимости от фазы развития растения, может изменяться состав других
эколого-трофических групп. Смесь препаратов включает в себя штаммы с
фосфатмобилизующими,
антагонистическими
и
азотфиксирующими,
ростстимулирующими свойствами, поэтому в варианте с использованием такой
смеси обычно увеличивается численность всех эколого-трофических групп. О
характере изменений в численности групп микроорганизмов можно судить по
продуктивности растений кукурузы.
50
Контроль
45
Урожайность, ц/га
40
35
Биополицид
30
25
Bacillus subtilis D-26
20
15
10
Bacillus sp. 01-1
5
0
Смесь препаратов
среднее 2007 2008
Рис.1. Влияние предпосевной обработки семян
микробиологическими препаратами и штаммами бактерий на
урожайность зерна кукурузы гибрида Луганський 287 МВ
(чернозем обыкновенный, среднее за 2007-2008гг., ЛИСТ).
249
Повышение урожайности и качества полученного зерна свидетельствует
об эффективности применяемых микроорганизмов. Так, урожайность зерна
кукурузы в среднем, за два года исследований при применении Биополицида
возрастала на 15%, смеси препаратов – на 20%, стандартного штамма B. subtilis
D-26 – на 12%, перспективного штамма Bacillus sp. 01-1 – на 23%, по
сравнению с контролем (рис. 1).
Выводы:
1. Показано, что применение микробиологических препаратов позволяет
повысить содержание крахмала и сахаров в зерне кукурузы: при использовании
Биополицида, штамма Bacillus sp. 01-1 и смеси препаратов содержание
крахмала в зерне кукурузы составляло 68,9, 70,7 и 72,9%, соответственно,
(контроль - 64,0%). Под действием штамма Bacillus sp. 01-1 возрастало
содержание сахара в зерне на 22 % по сравнению с контролем.
2.
Отмечено
позитивное
влияние
предпосевной
обработки
микроорганизмами на высоту растений, которая возрастала по сравнению с
контролем до 12%.
3. Изучено влияние штаммов микроорганизмов, являющихся основой
биопрепаратов, на численность эколого-трофических групп микроорганизмов и
микромицетов в микрофлоре ризосферы кукурузы по фазам растения.
4. Урожайность кукурузы гибрида Луганський 287 МВ в среднем за 20072008 гг. составляла в контроле 26,9 ц/га, при использовании стандартного
штамма B. subtilis D-26 – 30,3 ц/га и повышалась при использовании препарата
Биополицид до 31 ц/га, смеси препаратов – до 32,3 ц/га и перспективного
штамма Bacillus sp. 01-1 – до 33,0 ц/га.
Список использованной литературы
1. Наукові основи агропромислового виробництва в зоні степу України
/Редкол.: М.В. Зубець (голова редакційної колегії) та ін. – К.: Аграрна наука,
2004. – 844 с.
2. Михайленко І.В., Жуйкою Г.С., Лавриненко Ю.О. Економічне
обґрунтування виробництва кукурудзи у Південному степу України. Матеріали
Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених і спеціалістів з
проблем виробництва зерна в Україні. Інститут зернового господарства УААН.
- Дніпропетровськ, 2002. – 123с.
3. Патика В.П., Тихонович І.А., Філіп`єв І.Д. Мікроорганізми і
альтернативне землеробство. – К.: Урожай, 1993. – 176с.
4. Теппер Е.З., Шильникова В.К.,Переверзева Г.И. Практикум по
микробиологии. 3-е изд.; перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1987. – С.145156.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта . - М.. Колос, 1973. – 350 с.
250