Сахарная свекла (Beta vulgaris L.) — важная экономическая культура и основной источник сахара. Увеличение урожайности сахарной свеклы в значительной степени зависит от применения агрохимических удобрений. Однако их чрезмерное использование критикуется. Микробиологические агенты предлагают перспективное решение для биологизации подкормки сахарной свеклы.
В настоящее время микробные агенты все чаще применяются при выращивании сахарной свеклы в Китае, сообщают исследователи Агрономического факультета Сельскохозяйственного университета Внутренней Монголии, со статьей которых ознакомился портал AGRO XXI.
Применение микробиологических агентов может модулировать численность микробных таксонов — например, увеличивая численность протеобактерий на уровне филума с 37,69% до 75,86%, одновременно снижая численность недоминирующих таксонов, таких как вермафилобактерии, с 13,34% до 1,98% .
Это способствует улучшению микросреды почвы, дополнительно активизируя почвенную микробную активность. Эти микроорганизмы разлагают питательные вещества, которые не являются непосредственно доступными для растений, и преобразуют их в биодоступные формы, тем самым повышая эффективность усвоения питательных веществ. В результате содержание доступного фосфора в почве значительно увеличивается на 29,39%, а содержание органического вещества в почве возрастает на 14,19%. Кроме того, микробные агенты могут выделять фитогормоны, такие как ауксины и гиббереллины, способствуя делению клеток корней и, в конечном итоге, повышая урожайность.
Например, было показано, что Pseudomonas fluorescens (B1) и Bacillus coagulans (B2) значительно повышают выживаемость рассады сахарной свеклы. Pseudomonas fluorescens Pf0-1 и Pseudochloromonas CECT 462 способствуют заметному увеличению урожайности сахарной свеклы.
Saccharomyces cerevisiae, Candida albicans и Saccharomyces vini демонстрируют значительную эффективность в подавлении мучнистой росы сахарной свеклы.
Коммерческие биопрепараты, такие как Фитоспорин-М, Албит и Витаплан, разработанные на основе Bacillus cohnii, могут активировать доминирующие микробные сообщества в ризосферной почве, значительно снижать численность и частоту встречаемости патогенных грибов, усиливать активность оксидоредуктаз и гидролаз, а также в некоторой степени повышать устойчивость сахарной свеклы к стрессу.
Помимо упомянутых выше микробных агентов, Bacillus subtilis и Trichoderma spp. также привлекли широкое внимание исследователей.
На стадии рассады сельскохозяйственных культур грибы рода Trichoderma непосредственно взаимодействуют с корневой системой, стимулируя выработку фитогормоноподобных веществ. Синтезируя индол-3-уксусную кислоту (ИУК, ауксин), триходерма способствует делению клеток в меристематических тканях растений и ускоряет рост побегов.
Кроме того, гриб выделяет большое количество цистеиновой протеазы. Этот фермент регулирует архитектуру корней, значительно увеличивая их длину. Триходерма проявляет заметную эффективность в инактивации нематод, может создавать эндофитные сообщества в ризосфере и взаимодействовать с другими микроорганизмами, улучшая микросреду ризосферы и выделяя органические кислоты, такие как глюконовая и фумаровая кислоты.
В некоторой степени Trichoderma может служить заменой химическим удобрениям.
Bacillus subtilis улучшает структуру почвенных агрегатов и повышает способность почвы удерживать воду и питательные вещества. После применения Bacillus subtilis содержание индол-3-уксусной кислоты (ИУК, ауксина) в почве значительно увеличивается на 92%, а также заметно повышается активность сахаразы и фосфатазы в почве.
Кроме того, этот бактериальный агент оптимизирует состав микробного сообщества ризосферы и повышает эффективность трансформации азота, тем самым способствуя поглощению и использованию питательных веществ растениями. Дополнительно, Bacillus subtilis оказывает положительное воздействие в условиях абиотического стресса.
Многочисленные исследования подтвердили положительное влияние биоинокулянтов на рост, урожайность и питательный статус почвы. Однако систематические исследования микроорганизмов, стимулирующих рост растений, в системах выращивания сахарной свеклы, особенно в условиях снижения использования химических удобрений, остаются редкими.
В данном исследовании выдвигаются две научные гипотезы:
(1) Применение инокулянтов Bacillus subtilis или Trichoderma spp. в соответствующих дозах может повысить агрономическую эффективность использования азота (N), фосфора (P) и калия (K) в сахарной свекле за счет изменения активности почвенных ферментов и содержания питательных веществ в почве;
(2) Применение микробных инокулянтов в подходящих дозах может поддерживать или даже повышать урожайность и качество сахарной свеклы при разумном снижении использования химических удобрений за счет улучшения состава микробного сообщества ризосферы и оптимизации микроэкологической среды ризосферы почвы.
Эксперимент представлял собой двухлетнее полевое испытание, проведенное в 2022 и 2023 годах на экспериментальной базе Уланчабской академии сельскохозяйственных и животноводческих наук в Автономном районе Внутренняя Монголия, Китай.
В 2022 году были созданы варианты обработки с различными нормами внесения инокулянтов Bacillus subtilis и Trichoderma spp. для определения оптимального инокулянта и его дозировки (M1); в 2023 году, на основе этого оптимального инокулянта (M1), были созданы варианты обработки с уменьшенным внесением химических удобрений для изучения механизмов, лежащих в основе поддержания урожайности и качества сахарной свеклы.
Результаты показали, что обработка M1N2 (75 кг/га микробного удобрения и на 20% меньше азотных удобрений) значительно повысила эффективность агрономического использования азота, фосфора и калия на 91,48%, 51,94% и 53,50% соответственно по сравнению с контролем.
Активность почвенной уреазы, каталазы и сахаразы значительно повысилась на 14,57%, 66,84% и 222,46% соответственно. Обработка также значительно увеличила относительную численность полезных бактериальных родов, в то время как урожайность сахарной свеклы значительно увеличилась на 5,53% по сравнению с контролем.
Данное исследование предоставляет теоретическую основу для применения микробных инокулянтов и сокращения использования химических удобрений в производстве сахарной свеклы.
Источник: Agronomy 2025, doi.org/10.3390/agronomy15122838