Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

АНОНСЫ

ДЕНЬ ПОЛЯ 2020

29 мая 2020г. в 11.00 начнется трансляция научно-практической конференции "День поля 2020" в режиме онлайн вещания

Приглашаем всех желающих


 

Научно-практическая конференция «Рациональное использование природных ресурсов в агроценозах»

3-е информационное письмо

 


 

СОБЫТИЯ

Экологические и водные проблемы Крыма: методы и пути решения (видеосюжет)

 


 

Учёные Крыма разрабатывают новые проекты в животноводческой отрасли

 

 


 

ПУБЛИКАЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ И ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

 

 

 

МИКРОБНЫЕ ПРЕПАРАТЫ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Актуальной проблемой современного земледелия является разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих и экономически оправданных агротехнологий, ориентированных на максимальное использование потенциала агроценозов и получение конкурентоспособной, высококачественной продукции растениеводства. В связи с этим возрастает практический интерес к микробным препаратам, обладающими экономическими и экологическими преимуществами перед химическими средствами. Практический интерес к биопрепаратам обусловлен также тем, что их биологические агенты (как правило, бактерии) выделены из природных биоценозов и легко утилизируются в них по завершении своей функции. Кроме того, они безопасны для человека, не загрязняют окружающую среду, оказывают полезное в севообороте последействие, оздоравливают почвы и восстанавливают их плодородие.

Удовлетворение потребностей населения в продуктах питания, является одной из важнейших задач агропроизводства. В основе формирования высоких урожаев любой сельскохозяйственной культуры, кроме генетического потенциала, лежит технология её выращивания. К традиционным технологическим приемам относится применение высоких доз минеральных удобрений, химических средств защиты посевов от болезней, вредителей и сорных растений. Эти мероприятия позволяют значительно увеличить и сохранить урожаи сельскохозяйственных культур, но вместе с тем, имеют и побочные эффекты: загрязнение почвы и грунтовых вод, деградации плодородия почвы, исчезновение полезных насекомых. К негативным последствиям применения агрохимикатов также относится упрощение структуры микробного населения почвы и накопление резистентных к действию фунгицидов и бактерицидов патогенов. В результате снижается эффективность применения минеральных удобрений и протравителей, и как следствие, происходит потеря урожаев сельскохозяйственных культур при увеличении затрат.

Одним из альтернативных экологических приемов в земледелии является применение микробных препаратов для улучшения минерального питания, стимуляции роста растений, защиты их от болезней и вредителей.

Биологической основой большинства микробных препаратов, применяемых в агротехнологиях, являются живые микроорганизмы с полезными для растений свойствами: азотфиксация, калий- и фосфатмобилизация, утилизация токсинов, продуцирование биологически активных веществ.

В отделе сельскохозяйственной микробиологии ФГБУН «НИИСХ Крыма» создана коллекция штаммов симбиотических, ассоциативных и свободноживущих микроорганизмов разной функциональной направленности (niishk.ru/innovacionnye-razrabotki/kollekciya-mikroorganizmov), которая ежегодно пополняется новыми штаммами микроорганизмов. На основе наиболее активных и перспективных штаммов созданы микробные препараты для повышения продуктивности различных сельскохозяйственных культур.

По доминирующей функции штаммов-биоагентов микробные препараты условно разделяют на удобрительные, защитные (биопестициды) и биостимуляторы.

Биоудобрительные препараты улучшают питание растений за счет азотфиксации, трансформации труднорастворимых фосфатов и калия, продуцирования физиологически активных веществ.

Одним из важных для жизни растений элементов, определяющих плодородие почвы, является азот. В среднем растения усваивают  до 50% азота минеральных удобрений. Остальной азот теряется в результате процессов нитрификации и денитрификации, вымывания нитратов и т.д. Производство же азотных удобрений требует больших энергетических затрат.

Существуют микроорганизмы – диазотрофы (азотфиксаторы), способные переводить азот атмосферы в доступную для растений форму. Среди них широко известны ризобии (клубеньковые бактерии), вступающие в симбиоз с бобовыми растениями (соей, нутом, горохом, викой, чиной, люцерной, донником, эспарцетом). Бобовые растения в симбиозе с ризобиями могут усваивать из воздуха до 125 - 480 кг/га азота за вегетацию и после уборки урожая до 20 – 50 %. Это обеспечивает высокие урожаи дешёвого растительного белка без применения дорогостоящих и экологически небезопасных минеральных азотных удоб­рений. С пожнивно-корневыми остатками многолетних бобовых трав почва обогащается азотом (в среднем около 50% фиксированного из воздуха азота), который на 2-3 года существенно повышает плодородие почвы и урожай последующих культур. Известно, что накопление азота бобовыми культурами в симбиозе с клубеньковыми бактериями зависит от вида растений и условий их выращивания. На основании анализа результатов многолетних полевых экспериментов с нитрагином, проведенных в Географической сети опытов, А.П. Кожемяковым показано, что в естественных условиях бобовые растения используют только 10-30% своего азотфиксирующего потенциала. Предпосевная инокуляция семян эффективными селекционными штаммами клубеньковых бактерий повышает этот показатель до 15-50% (прибавка урожая составляет 40-60%).

Научно обоснованная доля бобовых культур в общей структуре посевов должна составлять 20-40%, однако в настоящее время она занимает не более 10%. Большую часть посевных площадей занимают не бобовые культуры: зерновые колосовые, технические и т.д. Улучшить их азотное питание способны ассоциативные азотфиксаторы, колонизирующие прикорневую почву, поверхность корней, листья и стебли растений. По литературным данным продуктивность не симбиотической азотфиксации в черноземах составляет до 40 и более кг/га. Оптимизируя свойства почвы за счет внесения органических и минеральных удобрений, продуктивность природной популяции ассоциативных азотфиксаторов можно повысить в 2 – 4 раза.

Важным биогенным элементом, необходимым для жизнедеятельности растений и формирования урожая, является фосфор. В зависимости от типа почвы, основные запасы фосфора находятся в виде труднорастворимых солей кальция, железа и алюминия. Некоторые обитающие в ризосфере бактерии, способны превращать труднорастворимые минеральные и органические соединения фосфора в доступные для растений формы. В обеспечении растений доступным фосфором значительная роль принадлежит микоризе. За счет мицелия микоризных грибов увеличивается поглощающая способность корней, обеспечивающая поступление воды и минеральных солей в растения.

Калий наряду с азотом и фосфором является одним важнейших элементов, необходимых для растений. Помимо участия в обменных процессах при синтезе аминокислот и белков, он в значительной степени регулирует использование растениями азота. Несмотря на значительный общий запас калия в почвах, в доступной растению форме этого элемента  недостаточно для обеспечения потребности ряда сельскохозяйственных культур. Микроорганизмы, относящиеся к различным таксономическим группам, способны трансформировать калий из почвенных минералов и,  тем самым, оптимизировать калийное питание растений.

В системе защиты растений от болезней и вредителей альтернативным направлением является использование микробных препаратов на основе микроорганизмов, продуцирующих вещества антибиотической природы. Микробные препараты защитного действия контролируют численность патогенной микробиоты, а также насекомых-вредителей.

Микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают физиологически активные вещества. К таким веществам относятся регуляторы роста растений. Микробные препараты на основе продуцентов гиббереллинов, ауксинов, цитокининов относят к биостимуляторам. Они занимают ведущие позиции на рынке биопрепаратов, как по объемам производства, так и по ассортименту.

Следует отметить, что одним из критериев отбора штаммов является комплекс полезных для растений свойств, и микробные препараты на их основе, как правило, полифункциональны. В таблице 1 мы приводим перечень микробных препаратов, разработанных сотрудниками института совместно с рядом научных и производственных учреждений. 

Таблица 1. Микробные препараты для агротехнологий сельскохозяйственных культур

 

Название препарата

 

Назначение и обрабатываемая сельскохозяйственная культура

Ризобофит

 

Зернобобовые культуры и бобовые травы. Повышает зерновую продуктивности в среднем на 25-30% и увеличивает содержания белка в зерне на 2-6%.

Биополицид

(БСП)

 

Подавляет рост фитопатогенных грибов. По эффективности не уступает химическим протравителям:  фундазолу, максиму, байтану. Применяется для обработки зерновых, бобовых и овощных культур.

Диазофит

 

Улучшают азотное питание растений, способствуют увеличению  урожая зерновых: озимой и яровой пшеницы – на 3 – 7 ц/га, ячменя – на 4 –10 ц/га, риса – на 4 – 10 ц/га и повышению качества зерна. Они также повышают устойчивость растений к биотическим и абиотическим стрессовым факторам.Обеспечивает растения азотом, способствует росту и повышению качества урожая зерновых: пшеницы, ячменя, риса.

Алкалигин

 

Стимулирует рост растений. Рекомендован под зерновые культуры.

Фосфоэнтерин

 

 

Увеличивает коэффициент использования удобрений и почвенных фосфатов. Ускоряет рост и развитие растений. Применяется под зерновые, бобовые и овощные культуры

Азотобактерин 07

Улучшает азотное питание, стимулирует рост растений. Рекомендован по зерновые, овощные, технические,  плодово-ягодные культуры

Микробный препарат на основе эндомикоризных грибов

Улучшает минеральное питания (фосфорного, калийного, азотного) растений. Повышает устойчивость растений к биотическим и абиотическим стрессовым факторам, повышает на 10-20 % продуктивность сельскохозяйственных культур (сои, нута, люцерны и др.) и улучшает качество продукции.

Экобацил

Аурилл

для защиты растений от корневых гнилей, для оздоровления микрофлоры семян при хранении

Акбитурин

Энтомопатогенный препарат, используемый для борьбы с вредителями овощных культур и деревьев. В особенности с колорадским жуком и другими листогрызущими вредителями. Снижает численность вредителей на 80 – 90 %.

Целлюлозолитический комплекс

 

Многокомпонентный комплекс микробных препаратов для деструкции растительных остатков (соломы, стерни,) и сидеральных культур Состоит из ассоциации микроорганизмов с высокой целюлозолитической активностью, диазотрофных бактерий, фосфатмобилизаторов, микроорганизмов – антагонистов  фитопатогенов. Ускоряет разложение целлюлозы, повышает биологическую активность почвы,  улучшает её структуру.

 

Одним из факторов успешного использования микробных препаратов является товарная форма, обеспечивающая максимальную сохранность титра, удобная при транспортировке и применении. 

Жидкий препарат содержит остатки культуральной среды, живые микроорганизмы и их метаболиты. Благодаря упрощенной технологии изготовления и применения, жидкие препараты остаются наиболее распространенной формой инокулюма для обработки семян сельскохозяйственных культур.  Срок сохранности жизнеспособных клеток в культуре зависит от вида бактерий, но, как правило, не превышает 25 -30 суток (за исключением отдельных штаммов). Для применения жидкого препарата готовят водную суспензию, которую наносят на семена или растения.

Сыпучая форма содержит в своем составе твердый субстрат-носитель, на который наносится культура бактерий. В отделе сельскохозяйственной микробиологии разработан сыпучий препарат с использованием вермикулита в качестве носителя. Титр клеток препарата зависит от вида бактерий и достигает 2,0 – 6,0 млрд. и более на грамм препарата, он сохраняется в течении 6 и более месяцев.

Гельные препараты получают двумя способами: 1) стимуляция синтеза собственных экзополисахаридов; 2) внесением полимера извне. Титр гельных препаратов, в зависимости от вида бактерий, достигает от 7,0 до 15 млрд./мл и сохраняется более трех месяцев. По цене такой препарат не превышает стоимость жидкого.

В многолетних полевых испытаниях установлена эффективность жидкой, гельной и сыпучей форм препаратов в посевах бобовых (сои, нута, гороха) и зерновых культур (озимая пшеница, озимый ячмень, рис). Выбор формы препарата зависит от потребностей агропредприятий.

Предпосевную обработку семян микробными препаратами можно проводить вручную и механизированным способом. Ручную обработку (инокуляцию) семян зерновых и бобовых культур биопрепаратом осуществляют следующим образом. На брезент (или пленку) насыпают семена  (гектарную норму высева) и обрабатывают поверхность рабочей суспензией препарата, которую готовят путем размешивания гектарной порции (100 мл, или 200 г вермикулитного препарата) в объеме воды соответствующем количеству семян и виду сельскохозяйственных растений. Расчёт количества препарата и воды для обработки гектарной нормы семян производят согласно соотношениям, указанным в таблице 2. Затем семена перемешивают, поочередно поднимая противоположные концы брезента, для равномерного распределения препарата на поверхности семян. Обработанные биопрепаратом семена затаривают в мешки и вывозят в поле для посева.

Таблица 2

Соотношение водной суспензии биопрепаратов к количеству семян сельскохозяйственных культур

Сельскохозяйственная культура

Гектарная порция биопрепарата,  мл

 

Соотношение водной суспензии биопрепаратов к массе семян, %

Пшеница

100

1,2 – 1,8

Ячмень

100

1,3 – 2,0

Рис

100

0,8 – 1,1

Кукуруза

100

1,0 – 2,0

Рапс

100

2,0-3,0

Подсолнечник

100

1,0 – 2,0

Горох,  фасоль

100

0,6 – 1,0

Соя, нут

100 (или 200 г)

0,6 – 1,0

Вика

100

0,8 – 1,0

Люцерна, донник, клевер

100

1,5 – 2,5

Эспарцет

100

2,0 – 3,0

Овощные (томаты, петрушка, лук, капуста, кореандр и другие культуры)

-

1,0 – 2,0

 

Сельскохозяйственные культуры отзывчивы на совместную инокуляцию семян биопрепаратами разными по функции. Важным направлением в разработке элементов технологии применения биопрепаратов в растениеводстве, является изучение эффективности комплекса микробных препаратов (КМП), который содержит азотфирующие, фосфатмобилизующие и биопротекторные микроорганизмов. 

Препарат азотфиксирующих бактерий, как правило, подбирается для каждого вида растений. Микроорганизмы фосфатмобилизаторы и антагонисты фитопатогенов являются постоянными составляющими комплекса. 

Следует отметить, что существует ряд факторов, влияющих на эффективность микробных препаратов. Так, например, высокие дозы минеральных удобрений ингибируют азотфиксирующую активность бактерий. Вместе с тем, стартовые дозы азотных удобрений (до 30 кг д.в.) стимулируют эти процессы у ассоциативных азотфиксаторов. Высокие температуры, недостаток влаги, химические средства защиты растений (фунгициды, инсектициды, гербициды) также оказывают негативное действие на функционирование микроорганизмов-биоагентов микробных препаратов. Для исключения таких проблем сотрудниками института усовершенствуются формы препаратов, способы инокуляции и сами агротехнологии выращивания сельскохозяйственных культур. 

Биопрепараты имеют низкие цены, а их применение позволяет уменьшить дозы минеральных удобрений и химических средств защиты растений. Биологические агенты выделены из природных биоценозов и, по завершении своей функции, легко утилизируются; они безопасны для человека, не загрязняют окружающую среду, оказывают полезное в севообороте последействие, оздоравливают почвы и восстанавливают их плодородие. Одной из важных функций микробных препаратов является восстановление нормальной микробиоты и повышение биологической активности почвы, обеспечивающей круговорот биогенных элементов.

 

Отдел сельскохозяйственной микробиологии ФГБУН «НИИСХ Крыма»

Каменева И.А., Мельничук Т.Н., Чайковская Л.А., Дидович С.В., Якубовская А.И., Баранская М.И., Абдурашитов С.Ф., Крыжко А.В., Паштецкий В.С., Гритчин М. В., Еговцева А.Ю., Абдурашитова Э.Р.

Политика cookie

Этот сайт использует файлы cookie для хранения данных на вашем компьютере.

Вы согласны?