Спецвозможности
Агрохимия

Биопрепараты для формирования биологически активных почв

21.08.2017
7643
Биопрепараты для формирования биологически активных почв  фото, иллюстрация

В почве все находится в постоянном движении, важной составляющей чего являются почвенные микроорганизмы... Как управлять этим движением, направляя его в желаемом направлении в конкретных условиях производства?
 

Почвенный покров является одним из основных компонентов окружающей среды, который выполняет жизненно важные функции биосферы. Почвенный и растительный покровы в природе образуют единую систему. Потеря почвой плодородия, ее деградация лишают растения экологических основ их существования. Поэтому важнейшим условием сохранения биосферы, нормального растительного покрова и продуктивности сельского хозяйства является постоянная забота об охране почвы, ее структуре и свойствах, осуществления системы мер по повышению плодородия.

Разнообразие почв по генезису, гранулометрии и увлажнению обусловливает пестроту земельных ресурсов Украины по плодородию и свойствам, в том числе биологическим.

Почвы — среда для большинства живых организмов на поверхности суши (более 90% генетического, видового разнообразия растительного и животного мира находятся в почве), где обязательными и активными участниками процессов почвообразования являются растения и микроорганизмы. Поэтому формирование плодородия почв следует рассматривать как в значительной степени биологические.

Биопрепараты для плодородия почвы 

Значительным вкладом в решение проблем сохранения плодородия почв и в поиске дополнительных источников оптимизации питания сельхозкультур являются меры, направленные на использование природного биологического потенциала почвы. Управление биологическими процессами в агроценозах возможно через интродукцию агрономически ценных штаммов микроорганизмов в ризосферу растений, усиливает полезное или ослабляет негативное воздействие нежелательных для реализации их потенциала явлений. Сегодня, на основании многочисленных опытов, можно утверждать, что симбиоз и ассоциация микроорганизмов с растениями является основой жизнедеятельности последних.

Исследованиями в области почвенной микробиологии доказано исключительно важное значение ризосферной микрофлоры в обеспечении сельхозкультур необходимыми питательными веществами. Обеспечение оптимального минерального питания сельхозрастений зависит не только от наличия питательных веществ в почве, но и от степени их доступности. Почвенные микроорганизмы прикорневой зоны являются трофическими посредниками между почвой и растением. Именно микроорганизмы превращают недоступные для сельскохозяйственных культур соединения в подвижные формы. В связи с этим возникает потребность в применении зимостойкости, направленной на увеличение количества агрономически ценных микроорганизмов в почве ризосферы растений, которые способствуют оптимизации их питания. Одним из таких приемов является предпосевная инокуляция семян сельхозкультур микробными препаратами.

Группы микробных биопрепаратов для почвы

Микробные препараты, применяемые в растениеводстве, условно разделяют на группы:

  • препараты для оптимизации питания растений (на основе азотфиксирующих и фосфатмобилизирующих микроорганизмов);
  • ростстимулирующие препараты на основе микроорганизмов — продуценты биологически активных веществ фитогормонов (ауксины, гиббереллины);
  • препараты для защиты растений от болезней и вредителей (фунгициды, инсектициды и др.). Эти препараты повышают биологическую активность почвы прикорневой зоны, активизируют микробные группировки ризосферы, усиливают интенсивность отдельных биологических процессов.

В Украине ведущими разработчиками микробных препаратов является Институт сельскохозяйственной микробиологии и агропромышленного производства НААН и его Южная опытная станция, Институт микробиологии и вирусологии имени Д.К. Заболотного, Институт агроэкологии и природопользования НААН. Учеными этих научных учреждений разработан ряд эффективных микробных препаратов для улучшения питания различных сельхозкультур.

Ак­ту­аль­ны­ми для зем­леделия являются та­кже гуминовые пре­па­ра­ты, действующим веществом которых являются гуматы натрия, аммония и калия. Гуматы также активизируют деятельность почвенной микрофлоры, усиливают поступление в растения питательных веществ, стимулируют рост и развитие растений, повышают их устойчивость к низким и высоким температурам, дефициту влаги, увеличивают урожай и улучшают его качество.

Биопрепараты для обеспечения азотного баланса

Вопрос оптимального обеспечения агроценозов азотом тесно связан с микробиологической фиксацией этого элемента из воздуха. Интенсификация процесса азотфиксации в агроценозах становится возможной при условии применения азотфиксирующих микроорганизмов, функционирование которых является важным фактором повышения плодородия почвы. Кроме того, азотфиксация — это единственный путь обеспечения растений азотом, который не нарушает экологическое равновесие в окружающей среде. Азотфиксирующие бактерии делятся на симбиотические, ассоциативные и свободнорастущие. Активной системой для связывания азота из атмосферы является симбиоз бобовых культур с клубеньковыми бактериями. Одна и та же раса может иметь активные, мало и неактивные штаммы клубеньковых бактерий. Поэтому, несмотря на распространение клубеньковых бактерий в почве, искусственная инокуляция растений селекционированных штаммов значительно эффективнее, чем местными (дикими). В связи с этим в практику вошел агротехнический прием инокуляции растений.

В почвах юга, центра и востока Украины присутствуют эффективные аборигенные популяции ризобий гороха, бобов, вики, чины, чечевицы, однако не выявлены аборигенные клубеньковые бактерии сои, фасоли, нута, люпина. В местах, где раньше выращивали эти культуры, в почве встречаются локальные интродуцированные популяции ризобий, но невысокая азотфиксирующая активность грунтовых ризобий или недостаточное количество их в зоне прорастания семян бобовых растений ограничивает азотфиксирующий потенциал. В связи с этим обязательным агроприемом в технологиях выращивания зернобобовых культур должна быть предпосевная обработка семян биопрепаратами.

В условиях Украины такие препараты обеспечивают повышение производительности бобовых культур в среднем на 10-30%, а рост содержания протеина в растениях — на 20-45%. Разрабатываются и применяются различные формы препаратов: торфяная, вермикулитная, гелевая и жидкая.

Не меньшее значение имеет ассоциативная азотфиксация, которая является более масштабной в природе, чем симбиотическая. Азот фиксируется ассоциативными микроорганизмами во время их взаимодействия с растениями без образования специализированных органов (пузырьков). Проведенные многолетние исследования применения диазотрофив во время выращивания злаковых культур позволяют утверждать, что в современных условиях благодаря азотфиксации можно получить прибавку урожая на уровне применения 30 кг/га минерального азота. Интродукция диазотрофов в ризосфере озимой пшеницы способствует повышению содержания общего азота в почве ризосферы и в фитомассе. Препараты на основе диазотрофив способствуют повышению урожайности озимой пшеницы на 0,16-0,43 т/га, содержания сырого протеина в семенах — на 0,2-0,5% и общего его сбора — на 2-13%.

Баланс фосфора

Очень важным элементом питания растений является фосфор. По влиянию на развитие растений он занимает второе место после азота. В почве фосфор встречается в форме органических соединений (фитина, глицерофосфата, нуклеиновых кислот и др.), а также в виде его труднорастворимых неорганических соединений. Основное количество органического фосфора почвы сосредоточено в фитине. Содержание фосфора в органических соединениях почвы достигает 25-85% его общего количества. От 15 до 75% фосфора почвы находится в форме труднорастворимых неорганических соединений: фосфата кальция (Са3 (РО4) 2), железа, алюминия, входящих в состав ряда минералов (апатита, фторапатита, фосфоритов, вивианита т.д.). Несмотря на высокое общее содержание фосфора, в почвах он находится преимущественно в малоподвижных труднодоступных для растений формах. Мобилизовать фосфат из труднорастворимых соединений железа, алюминия и кальция, а также из органических соединений способны микроорганизмы многих видов. Так, широко распространена способность микроскопических целюлозоразрушительных грибов минерализировать органические фосфорсодержащие вещества и растворять труднорастворимые неорганические соединения. При снижении активности этих процессов целюлозоразрушающие микроорганизмы можно разместить в такой последовательности: актиномицеты, грибы, целюлозоразрушающие бактерии. Это свидетельствует об их важной роли в трансформации труднодоступных для растений органических и неорганических соединениях фосфора.

Представители микроорганизмов различных эколого-трофических групп способны положительно влиять на рост, развитие и урожайность растений. Многие из них стимулируют рост растений, вступая с ними в симбиотические или ассоциативные взаимоотношения или функционируя в свободном состоянии вблизи корней или даже на их поверхности. Последние положительно влияют на развитие растений (plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR), участвуют в ключевых процессах агроценоза.

Важным фактором влияния на растения является выделение микроорганизмами биологически активных веществ: углеводов, органических кислот, аминокислот, антибиотиков, которые подавляют развитие фитопатогенов, а также соединений, которые служат гормонами роста растений. Значительный интерес представляют фитогормоны цитокинины. Такие соединения производит значительное количество видов бактерий. Они активируют синтез PHК и белка, стимулируют деление клеток, прерывают состояние покоя почек, способствуют ветвлению растений, повышают их устойчивость к неблагоприятным факторам и тому подобное. Цитокинины проявляют заметное защитное влияние на растения в засушливые периоды года, в случае действия повышенных и пониженных температур, засоление почвы, инфицирование растений фитопатогенами и при влиянии других факторов.

Одним из общепризнанных фитогормонов, которые способны синтезировать микроорганизмы, является этилен. Он производит многостороннее влияние на рост и развитие растений от прорастания семян до формирования урожая. Этилен стимулирует созревание плодов, опадение листьев, угнетение роста стебля и корня и др. Микроорганизмы способны синтезировать этилен из разных предшественников. Фитогормоны играют важную роль в процессе взаимодействия фитопатогенных микроорганизмов с растениями.

Выводы

Микроорганизмы способствуют развитию растений из-за фиксации атмосферного азота, повышения доступности фосфатов благодаря растворению труднорастворимых неорганических фосфорсодержащих соединений или минерализации органических веществ, синтез фитогормонов (ауксинов, цитокининов, гиббереллинов, этилена и т.д.) и других биологически активных веществ. Благодаря этому существенно возрастает содержание незаменимых и заменимых аминокислот в продукции, активизируется синтез белка в зерне. На качестве зерна сказывается и такой показатель, как степень поражения болезнями, заметно снижается при бактеризации, поскольку экологическую нишу при этом занимают полезные микроорганизмы и длительное время сдерживают развитие фитопатогенов.

Использование микробных препаратов на фоне физиологически обоснованных доз удобрений способствует значительному росту коэффициентов усвоения питательных веществ растениями, экономии 30-60 кг/га минерального азота, 30-40 кг/га фосфора и ограничению вымывания агрономически ценных соединений из почвенного профиля за пределы корнеобитаемого слоя.

Природой заложены все механизмы управления важнейшими почвенно-биологическими процессами, ход которых осуществляют микроорганизмы. Активизация микрофлоры прикорневой зоны растений, растительно-микробное взаимодействие является мощным фактором повышения производительности агроценоза, но в сельхозпрактике, к сожалению, используется ненадлежащим образом.

Поэтому необходимо широкомасштабное внедрение агротехнологий выращивания растений с использованием активаторов микробиологических ресурсов почвы для обеспечения условий реализации природных процессов. На биологически активных почвах сельхозкультуры обеспечиваются комплексом типичных для данного ботанического вида микроорганизмов, получают полноценное питание и как следствие — реализуют свой генетический потенциал по урожайности. Экономическая целесообразность использования почвенных микроорганизмов подтверждена практикой сельскохозяйственного производства многих стран.

 

О. Мак­люк, О. Най­де­но­ва,

ННЦ «Инсти­тут почвоведения и аг­рохимии имени О.Н. Со­ко­ловс­ко­го»

Интервью
Роберто Хавельяна
Американское издание Future Farming взяло интервью у Роберто Хавельяны - сотрудника отдела компании John Deere, который занимается перспективными разработками мощных тракторов (серий 7R, 8R и 9R) на ближайшие 20 лет. Представляем его... Подробнее
Государственная продовольственно-зерновая корпорация Украины (ГПЗКУ) - единственный государственный оператор зернового рынка Украины, лидер в сфере хранения, переработки и экспорта зерновых и

1
0