Предпосевная обработка семян клубеньковыми бактериями

Обновлено: 04.10.2024

От наличия клубеньковых бактерий в почве зависит исход естественного заражения бобовых растений. При отсутствии в почве соответствующих видов клубеньковых бактерий бобовые растения развиваются без клубеньков и не выполняют функции азотонакопителей, становясь потребителями почвенного азота.

Такие случаи в природе довольно редки. Как правило, они более характерны тем видам растений, которые пе заражаются перекрестно клубеньковыми бактериями других видов (соя, фасоль, люпин). Однако при введении в сельскохозяйственную практику новых для данного района видов бобовых культур подобное явление может наблюдаться сравнительно часто.

В связи с этим в практику сельского хозяйства прочно вошел прием инокуляции — предпосевная обработка семян бобовых растений препаратом клубеньковых бактерий соответствующего вида. В разных странах технический препарат для инокуляции бобовых растений получил разные наименования. В СССР, ГДР, ФРГ и Польше он назван нитрагином. Отсюда прием инокуляции соответствующих культур в этих странах называется нитрагинизацией. Нитрагин повышает урожай бобовых растений на 10—15%, а в новых районах возделывания — на 50% и более.

Если исходить из средней прибавки урожая 15%, то можно рассчитать, какое количество молекулярного азота связывается биологическим путем в процессе симбиотической азотфиксации. Л. М. Доросинский, считая, что 304 000 т азота фиксируется симбиотическими системами дополнительно за счет азота атмосферы, оценивает возможности симбиотической фиксации азота цифрой 2 335 000 т, что равноценно внесению 11 000 000 т сернокислого аммония. К тому же следует учесть, что в почве остается 484 500 т азота,— это эквивалентно 2250 000 т сернокислого аммония.

Нитрагин способствует активному накоплению азота воздуха бобовыми растениями, улучшает качество урожая этих культур, увеличивая в них содержание белка, аминокислот, витаминов группы В. Нитрагин снижает возможность заражения растений грибными и бактериальными заболеваниями, увеличивает накопление азота в почве.

Технические препараты нитрагина выпускаются в различном виде. По физическому составу они могут быть сыпучими (почвенные, торфяные), жидкими (бульонные), плотными (агаровые). Эти различия определяются природой используемого инертного наполнителя или так называемого вещества-носителя. В качестве наполнителей используются агар, желатин, древесный уголь, глина, перегной, песок, каолин, бентонит, торф, сенная мука, компост из бобовых растений, мелко нарезанная солома.

Инокулянты могут быть влажными и сухими. Сухие препараты, как правило, получают путем лиофилизации (высушиванием из замороженного состояния).

Трудности хранения, транспортировки и применения агаровых и бульонных препаратов нитрагина, а также небольшой срок их годности являются серьезными причинами, способствующими вытеснению этого препарата из производства. Сыпучие порошковидные препараты нитрагина обладают несомненными преимуществами по сравнению с агаровыми и бульонными. Технология их изготовления проще и экономичнее. Торфяные культуры дольше хранятся и легче транспортируются. Они защищают клетки клубеньковых бактерий от непосредственного контакта с удобрениями и сохраняют их в жизнеспособном состоянии на семенах, особенно при гранулировании семян с известью.

В последние годы наибольшее распространение получили торфяные препараты. Наличие в торфе большого количества питательных веществ, высокая адсорбционная способность торфа и ряд других физических свойств обусловливают его ценность не только как наполнителя, по и как среды для размножения клубеньковых бактерий.

Торфяные препараты широко применяются в США, Австралии, Новой Зеландии, Канаде, Индии и ряде стран Европы. Они особенно широко используются в виде дустов.

Почвенные препараты нитрагина изготовляются и применяются весьма широко в европейских странах. В Советском Союзе производство почвенного нитрагина также осуществляется, но в меньших масштабах, чем производство сухого (лиофилизированного) нитрагина. Сухой нитрагин представляет собой порошок каолина (или бентонита), в 1 г которого содержится для обработки мелкосеменных культур (клевер, люцерна) от 3 до 6 млрд. клеток бактерий, а для крупносеменных (горох, люпин) — 1,5—3,0 млрд. клеток.

Для изготовления нитрагина требуются высокоактивные, вирулентные и конкурентоспособные штаммы клубеньковых бактерий.

Применять нитрагин следует только для соответствующего вида растения или перекрестно заражаемого. Например, семена гороха можно обработать препаратом, приготовленным для обработки вики, чечевицы, чины, кормовых бобов; семена люцерны — нитрагином, предназначенным для обработки донника, и наоборот. Однако нельзя обрабатывать семена гороха нитрагином, предназначенным для донника или люцерны, так как горох и люцерна входят в разные перекрестнозаражающиеся группы.

В последпие годы делаются попытки разработки новых методов инокуляции бобовых культур. Предполагается заменить процесс нитрагипиэации семян обработкой клубеньковыми бактериями цветковых завязей растений па семенных посевах бобовых культур. В этом случае гарантируется получение уже заранее иьокулированного семенного материала.

Азотобактерин — препарат азотобактера, предназначенный для обработки разных видов сельскохозяйственных растений. В 1 г такого удобрепия должно содержаться не менее 40 млн. клеток азотобактера. Его применение было начато в Советском Союзе в 30-е годы по рекомендации С. П. Костычева.

В большинстве случаев на дерново-подзолистых почвах и черноземах азотобактерин повышает урожай растений на 6—10%. На унавоженных почвах положительный эффект азотобактерина возрастает.

Действие азотобактерина на растение многогранно: вероятно, он не столько улучшает азотное питание, сколько усиливает витамипный обмеп, продуцируя биологически актиппые вещества, и способствует развитию растений, подавляя грибную флору золы корня вырабатываемыми им фунгистатическими веществами.

Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

Среди основных элементов питания растений азот занимает одно из первых мест. Неисчерпаемым его источником является атмосфера. Достаточно сказать, что в воздухе над 1 гектаром земной поверхности содержится более 80 тыс. тонн молекулярного азота.

Способность связывать молекулярный азот в легкоусваиваемые формы присуща группе почвенных микроорганизмов, в первую очередь клубеньковым бактериям, которые поселяются на корнях бобовых растений.

Наиважнейшим резервом преодоления дефицита азота в земледелии является расширение применения бактериальных препаратов, основой которых являются азотфиксирующие бактерии. Одним из них является Ризобофит (Ризоторфин, Нитрагин), применение которого во время выращивания бобовых культур даёт возможность практически исключить или свести к минимуму использование минеральных азотных удобрений.

Бактериальные препараты создаются на основе микроорганизмов, выделенных из природных биоценозов, поэтому они безопасны для людей, не загрязняют окружающую среду, восстанавливают природное плодородие почв и способствуют получению экологически чистого урожая.

Использование бактериальных препаратов даёт возможность улучшить условия азотного питания бобовых, существенно повысить урожай зерна и зелёной массы (на 15-20%), увеличить содержание белка на 2-3% и практически исключить внесение в почву под бобовые культуры минеральных удобрений.

Многолетние исследования, проведённые в Институте физиологии растений и генетики НАН Украины, показали, что предпосевная инокуляция семян других бобовых культур препаратами клубеньковых бактерий также способствует повышению их продуктивности: сои - на 2-5ц/га, люпина - на 2-4ц/га, повышение урожайности зелёной массы люцерны на 40-70ц/га, семян люцерны - на 12-42 кг/га.

На основе высокоэффективных штаммов клубеньковых бактерий Институт физиологии растений и генетики производит бактериальные препараты для предпосевной обработки семян сои, гороха, люпина, фасоли, кормовых бобов, люцерны, клевера, эспарцета и козлятника. Кроме этого, на основе свободноживущих и ассоциативных микроорганизмов-азотфиксаторов Институт готовит бактериальные удобрения и для злаковых культур.

Также бактериальные удобрения эффективно применять на таких сидеральных культурах, как редька масличная, рапс озимый и др.

Такие случаи в природе довольно редки. Как правило, они более характерны тем видам растений, которые не заражаются перекрестно клубеньковыми бактериями других видов (соя, фасоль, люпин). Однако при введении в сельскохозяйственную практику новых для данного района видов бобовых культур подобное явление может наблюдаться сравнительно часто.

В связи с этим в практику сельского хозяйства прочно вошел прием инокуляции — предпосевная обработка семян бобовых растений препаратом клубеньковых бактерий соответствующего вида. В разных странах технический препарат для инокуляции бобовых растений получил разные наименования. В СССР, ГДР, ФРГ и Польше он назван нитрагином. Отсюда прием инокуляции соответствующих культур в этих странах называется нитраги-низацией. Нитрагин повышает урожай бобовых растений на 10—15%, а в новых районах возделывания — на 50% и более.

Если исходить из средней прибавки урожая 15%, то можно рассчитать, какое количество молекулярного азота связывается биологическим путем в процессе симбиотической азот-фиксации. Л. М. Доросинский, считая, что 304 000 т азота фиксируется симбио-тическими системами дополнительно за счет азота атмосферы, оценивает возможности симбиотической фиксации азота цифрой 2 335 000 т, что равноценно внесению 11 000 000 т сернокислого аммония. К тому же следует учесть, что в почве остается 484 500 т азота,— это эквивалентно 2250 000 т сернокислого аммония.

В последние годы наибольшее распространение получили торфяные препараты. Наличие в торфе большого количества питательных веществ, высокая адсорбционная способность торфа и ряд других физических свойств обусловливают его ценность не только как наполнителя, но и как среды для размножения клубеньковых бактерий.

Таблица 48. Бурый бактериоз фасоли (1-3) и кольцевая гниль клубней картофеля.

В последние годы делаются попытки разработки новых методов инокуляции бобовых культур. Предполагается заменить процесс нитра-гинизации семян обработкой клубеньковыми бактериями цветковых завязей растений на семенных посевах бобовых культур. В этом случае гарантируется получение уже заранее инокулированного семенного материала.

Таблица 49. Бактериоз огурцов: 1 - больной лист (справа - пятна при большом увеличении); 2 - больные плоды (справа язвочка при большом увеличении)

Азотобактерин — препарат азотобактера, предназначенный для обработки разных видов сельскохозяйственных растений. В 1 г такого удобрения должно содержаться не менее 40 млн. клеток азотобактера. Его применение было начато в Советском Союзе в 30-е годы по рекомендации С. П. Костычева.

В большинстве случаев на дерново-подзолистых почвах и черноземах азотобактерин повышает урожай растений на 6 —10%. На унавоженных почвах положительный эффект азотобактерина возрастает.

Действие азотобактерина на растение многогранно: вероятно, он не столько улучшает азотное питание, сколько усиливает витаминный обмен, продуцируя биологически активные вещества, и способствует развитию растений, подавляя грибную флору зоны корня вырабатываемыми им фунгистатическими веществами.

Микробиологические и бактериальные удобрения — препараты, содержащие высокоактивные микроорганизмы, улучшающие условия питания сельскохозяйственных культур.

Уровень потенциального и эффективного плодородия почвы обусловливается интенсивностью и направленностью микробиологических процессов, которые регулируются численностью микроорганизмов.

Микробиологические и бактериальные препараты содержат специфические штаммы микроорганизмов, под действием которых в почве активизируются процессы превращений соединений, содержащие питательные вещества.

Широкое распространение получили препараты, содержащие штаммы азотфиксирующих бактерий. Интерес к микробиологической фиксации атмосферного азота обусловлен ролью этого процесса в азотном балансе и его перспективностью как источника азота для обеспечения растущих нужд сельского хозяйства. При этом аргументами выступают его безвредность для человека и окружающей среды при относительно малых затратах энергии на активизацию азотфиксирующих микроорганизмов.

Согласно полевым исследования отечественных и зарубежных ученых, если сельскохозяйственные культуры 10-20% своей потребности в азоте будут покрывать за счет азотфиксации, то приём инокуляции внесет значительный вклад в азотный баланс.

Препаративные формы микробных удобрений бывают: жидкие, гранулированные, гелеобразные, сыпучие.

Страны производители бактериальных удобрений и объёмы производства:

США — 20 млн га/порций ежегодно;
Канада — 2,5 млн га/порций ежегодно;
Австрия — 6-9 млн га/порций ежегодно;
Бразилия — 4-6 млн га/порций ежегодно;
Индия — 2-4 млн га/порций ежегодно;
Аргентина — 2-3 млн га/порций ежегодно;
Уругвай — 1-2 млн га/порций ежегодно;
Россия — 0,3 млн га/порций ежегодно.

Предпосевная обработка семян бактериальными удобрениями может проводиться с применением прилипателя, так и без него. В качестве прилипателя используется 2,0%-й водный раствор NaKМЦ.

Бактериальные удобрения хранят в сухих помещениях, защищенных от осадков и прямых солнечных лучей, температура хранения от 0 до + 4 °С. Срок годности зависит от вида и формы бактериальных удобрений.

В мировой практике внимание уделяется роли почвенной биоты в улучшении фосфорного питания растений.

Нитрагин

Нитрагин — бактериальный препарат, содержит активные расы клубеньковых бактерий — Bacterium radicicola, которые живут на корнях бобовых культур и усваивают атмосферный азот, используя поступающие к корням углеводы. Каждой бобовой культуре соответствуют специфичные для нее клубеньковые бактерии. Поэтому в зависимости от культуры нитрагин должен содержать специфичные, высоко активные и вирулентные штаммы клубеньковых бактерий

Инокуляция — прививка клубеньковых бактерий бобовым культурам. Проводят путем обработки препаратом семян бобовых растений. При прорастании клубеньковые бактерии попадают в корни растений.

Ризобактерин

Ризобактерин и его усовершенствованная форма Ризобактерин-С — препарат, разработанный на основе ассоциативного диазотрофа. Титр — 2-2,5 млрд жизнеспособных клеток/мл. Способствует фиксации атмосферного азота, биосинтез ПУК, подавлению жизнедеятельности корневых патогенов. Форма — жидкая. Предназначен для предпосевной обработки семян зерновых культур (200 мл/га) для повышения урожайности, качества продукции и интенсификации биологической азотфиксации.

В основу препарата входят азотфиксирующие микроорганизмы (Klebsiellaplanticola 5), отличающиеся высокой колонизирующей способностью, ростостимуляцией, антимикробным действием.

Усвоение азота атмосферы позволяет уменьшить рекомендуемые дозы азотных удобрений под зерновые культуры на 15-30 кг/га. Прибавка урожая в среднем составляет: ячмень — 5-6 ц/га, озимая рожь — 6 ц/га, яровая и озимая пшеница — 3,5-4,5 ц/га.

Замена минерального азота удобрения на биологический не означает продуктивного его использования, так как метаболизм растений зависит также от других элементов питания, в частности, фосфора. При его недостатке азот не включается в состав белков и нуклеиновых кислот, накапливается в виде нитритов и нитратов, ухудшая качество продукции.

Ризоторфин

Ризоторфин содержит клубеньковые бактерии рода Rhizobium, которые живут на корнях бобовых растений и обеспечивают симбиотическую фиксацию азота воздуха. Применяют только под бобовые культуры. Из накапливаемых этими культурами 100-300 кг азота на 1 га в год, 1/3 потребляется растениями из почвы, 2/3 усваивают клубеньковые бактерии из воздуха.

Известно 11 видов бактерий Rhizobium (по Л.М. Доросинскому). Каждый вид инфицирует один или несколько видов бобовых культур, поэтому ризоторфин готовят для определенной бобовой культуры.

Выпускают в полиэтиленовых пакетах, масса бактерий рассчитана на одну, две или пять гектарных порций.

Препаратом обрабатывают (инокулируют) семена перед посевом. Ризоторфин повышает урожайность бобовых на 10-15%, в хозяйствах, выращивающих их впервые, — на 50-100%.

Ризоторфин получают на основе стерилизованного торфа. Выпускается в полиэтиленовых пакетах, расфасованных в расчете на 1, 2 или 5 гектарных порций с указанием под какую культуру предназначен препарат и штамм бактерий. Срок годности — 6 месяцев. Хранится в темном сухом помещении отдельно от пестицидов при температуре 3-15°С. При отрицательных температурах, а также выше 15°С, часть клубеньковых бактерий погибает, причем перегрев более опасен. Если при транспортировке или хранении ризоторфин подвергался замораживанию, его выдерживают при температуре 13-15°С в течение 7-10 суток.

Азобактерин

Азотобактерин – бактериальный препарат, содержащий культуру азотобактера — Azotobacter chroococcum — микроорганизма, свободноживущего в почве со способностью усваивать атмосферный азот.

Азотобактерин выделяет витамины и ростовые вещества, обладает фунгистатическим действием, то есть препятствует развитию грибов, предохраняя растения от заражения.

Азотобактерин применяется при выращивании любых сельскохозяйственных культур. В качестве удобрений изготовляется два вида азотобактерина: перегнойно-почвенный, или торфяной, и агаровый.

Фосфобактерин

Фосфобактерин — препарат, содержащий спороносную бактерию Bacillus megaterium var. phospaticum способную минерализовать фосфор органических соединений.

Выпускается в сухом и жидком виде. Сухой фосфобактерин содержит споры бактерий в смеси с каолином. На 1 га расходуется 250 г порошковидного фосфобактерина.

Фитостимофос

Фитостимофос — фосфатмобилизующие микроорганизмы, живая культура и ростостимулирующие метаболиты микроорганизмов Agrobacterium-radiobacter. Титр препарата — 6-10 млрд жизнеспособных клеток на 1 мл. Ростстимулирующий биопрепарат, осуществляет микробиологическую трансформацию нерастворимых фосфатов почвы и удобрений в доступную для растений форму.

Бактерии препарата способны колонизировать корни бобовых и небобовых культур, образуя ассоциации. Фитостимофос предназначен для микробиологической фосфатмобилизации и повышения урожайности озимых и яровых зерновых культур, кукурузы, зернобобовых и овощных культур. Форма препарата — жидкая. Норма расхода — 200 мл/га.

Препарат повышает подвижность труднорастворимых фосфатов почвы и удобрения на 10-20%, позволяет снизить на 15-30% рекомендуемые дозы фосфорных удобрений, увеличивает урожайность в среднем на 20%: прибавка урожая кормовых корнеплодов — 100-250 ц/га, сахарной свеклы — 90-95 ц/га, овощных культур — 60-70 ц/га, зернобобовых — 2,5-3,5 ц/га.

Комплексное применение бактериальных удобрений

В ряде стран успешно применяют совместную инокуляцию семян культур препаратами азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий. Это позволяет одновременно улучшить азотное и фосфорное питание растений, сократить дозы минеральных удобрений.

Ризобактерин + Фитостимофос — синергические бинарные препараты на основе диазотрофных и фосфатмобилизующих микробов-интродуцентов. Форма препарата — жидкая.

Препараты “силикатных” бактерий

Препараты “силикатных” бактерий — бактериальный препарат в основу которых входят спорообразующая культура — Bacillus mucilaginosus siliceus. Силикатные бактерии способны разрушать алюмосиликаты, делая доступным для растений почвенный калий. Разрушение алюмосиликатов происходит под действием кислот, выделяемых микроорганизмами. “Силикатные” бактерии хорошо размножаются в условиях достаточной влажности, аэрации и близкой к нейтральной реакции среды. Кислые почвы не благоприятны для их жизнедеятельности.

Препарат используют путем обработки семян. В качестве бактериального удобрения приготавливают сухой споровый и агаровый препараты.

Грибковые удобрения

Везикулярно-арбускулярная микориза (ВАМ)

Везикулярно-арбускулярная микориза (ВАМ), эктомикориза и эндомикориза — почвенная микрофлора, образующая симбиотические ассоциации с высшими растениями. Улучшает рост растений при недостатке доступного фосфора за счет улучшения фосфорное питание растений. При симбиозе высшего растения с грибами микориза гриба обеспечивает растение водой и растворенными минеральными солями, грибы используют углеводы и органические соединения, синтезируемые высшим растением. Биологическое значение микоризы заключается и в увеличении поглощающей поверхности корней растения за счет мицелия гриба.

Из естественных и рекультивированных почв выделены культуры эндомикоризных грибов.

Везикулярно-арбускулярная микориза — ассоциация, в которой Zygomycete fungi в клетках корня высшего растения образуют арбускулы, гифы, везикулы.

Доказано их положительное действие на урожай овса, ячменя, сои, вики и поступление в растения фосфора при выращивании на почве с низким содержанием подвижного фосфора. Микоризация семян клевера белого, высеваемого в злаковый травостой, повышает урожай сена на 17% (при контроле — 17,8 ц/га), и была эквивалентна действию суперфосфата в дозе 90 кг/га. При этом в составе травостоя увеличивалась доля клевера. Инокуляция лука заметно проявилось на поливных землях: урожайность увеличилась на 97%.

Эффективно совместная инокуляции клевера и других бобовых микоризой и клубеньковыми бактериями: первая способствует фосфорному питанию растений, вторые — азотному питанию. Так, в Уэльсе клевер, инокулированный микоризой и клубеньковыми бактериями, дал урожай с содержание сухого вещества в 3 раза выше, образование побегов увеличилось в 2 раза, в 5 раз увеличилось образование клубеньков ризобиума.

Читайте также: