Доступное и дешевое средство повышения урожайности

В последнее время во всем мире активно набирают популярность микробиологические препараты для растениеводства, в том числе и бактериальные удобрения. Бактериальные удобрения позволяют воспользоваться естественным потенциалом природы для улучшения минерального питания и защиты растений. Аргументами в их пользу являются полная безопасность для человека и окружающей среды, исключение экологических рисков, возможность снижения доз внесения агрохимикатов и минеральных удобрений. Бактериальные удобрения не только увеличивают содержание в почве мобильных биологически доступных форм макро- и микроэлементов, но и стимулируют рост растений, а также выполняют фитосанитарные функции, повышая устойчивость растений к инфекциям, распространяющимся в почве. Это приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур при уменьшении доз внесения в почву минеральных удобрений.

Удобрения на основе азотфиксирующих микроорганизмов являются наиболее распространенным типом бактериальных удобрений. Симбиотическая и ассоциативная азотфиксация являются дополнительным источником азотного питания растений, благодаря чему повышается продуктивность растениеводства, сохраняются и пополняются запасы почвенного азота, снижаются затраты на минеральные удобрения.

Особенностью бобовых является способность обеспечивать себя азотом за счет симбиоза с клубеньковыми бактериями, превращающими атмосферный азот в формы, доступные для минерального питания растений. В свою очередь, корневые и пожнивные остатки бобовых служат богатым источником азотного питания и для сельскохозяйственных культур, возделываемых вслед за ними на этом поле.

Заражение корней бобовых растений азотфиксирующими бактериями происходит через корневые волоски. Бактерии прорастают в них в виде инфекционной нити до самого основания. В коре корня происходит разветвление инфекционной нити и распределение бактерий по клеткам. В месте локализации бактерий, клетки коры корня разрастаются, образуя клубеньки. Азотфиксирующие клубеньки имеют красноватую или розоватую окраску из-за наличия пигмента леггемоглобина. Полноценный симбиоз корней бобовых с клубеньковыми бактериями возможен лишь при оптимальном содержании в почве калия, фосфора и ряда микроэлементов (Mo, Co, B), подходящем уровне кислотности почвы, соблюдении рекомендуемых агротехнических приемов и бактеризации семян видоспецифическими и жизнеспособными штаммами клубеньковых бактерий.

Если в хозяйстве постоянно используются бактериальные удобрения, то сохраняющаяся в почве популяция азотфиксирующих клубеньковых бактерий снижает видимую эффективность повторного их использования, то есть, количество клубеньков на корнях растений, выросших из обработанных семян, увеличивается на 10-15% по сравнению с контролем.Если же подобные удобрения не использовались в хозяйстве ранее, то количество клубеньков может возрасти на 50-200%.

В настоящее время биотехнологической промышленностью выпускается различные микробиологические препараты на основе клубеньковых азотфиксирующих бактерий.

Формы препаратов, содержащих клубеньковые бактерии

Метод производства инокулянта клубенковых бактерий в производственно значимых количествах был разработан Ноббе и Гильтнером в 1896 г. в Германии. Препарат из размноженных в искусственных условиях клубеньковых бактерий получил название нитрагин. Его наименование также легло в основу агротехнического приема, подразумевающего обработку семян бобовых растений инокулянтом клубеньковых бактерий – нитрагинизации. Для каждого вида бобовых используются строго специфические расы клубеньковых бактерий рода Rhizobium. В настоящее время во всем мире выпускается множество форм и разновидностей этого препарата, они могут быть: сыпучими (почвенные или торфяные), жидкими (бульонные), плотными (агаровые). С технологической точки зрения наиболее удобными являются сыпучие формы, однако их устойчивость к воздействию внешних факторов накладывает определенные ограничения на возможность использования.

Торфяная форма нитрагина является одним из наиболее эффективных азотных бактериальных удобрений для бобовых. Она представляет собой культуру клубеньковых бактерий, ассоциированных с частицами торфа величиной не более 100-250 мкм. Для стабилизации препарата торф проходит через стерилизацию гамма-лучами. Такие препараты обладают значительным сроком хранения и просты в транспортировке.

Бактерии Rhizobium не образуют споры, поэтому они очень чувствительны к потере воды. Благодаря своим химическим и физическим свойствам, торф прекрасно подходит для поддержания жизнеспособности клубеньковых бактерий. Показано, что он способен поддерживать необходимый уровень влажности и обеспечивать бактерии питательными веществами, при этом данный субстрат защищает клетки от непосредственного контакта с агрохимикатами, используемыми в предпосевной подготовке семян. Мелкие частицы торфа хорошо прилипают к семенам бобовых при обработке. Также они характеризуются высокой удельной поверхностью, на которой может закрепиться большое количество клеток. В 1 г препарата содержится не менее 2,5 млрд бактерий. Технология изготовления инокулянта клубеньковых бактерий, ассоциированных с частицами стерильного торфа, разработана во ВНИИ Сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ.

Для обработки семян, необходимых для высева на 1 га поля, достаточно 200-300 г торфяной формы инокулянта (для некоторых культур до 1 кг). Существуют варианты данной формы бактериального препарата для люпина, вики, сои, гороха, нута, козлятника, донника, клевера, люцерны, лядвенца, арахиса, фасоли и др. Перед обработкой семян препарат разбавляют водой и процеживают через двойной слой марли.

Результаты испытаний показали, что нитрагинизация семян торфяной формой препарата повышает сбор зерна бобовых (горох, кормовые бобы, люпин) на 1,5-3,0 ц/га, сена клевера – на 2,0-5,0 ц/га, люцерны – 5,0-12,0 ц/га. Последействие этого агротехнического приема прослеживается на протяжении следующих 3-5 лет – урожай зерновых повышается на 10-15%. При этом экономия азотных удобрений составляет 50-200 кг/га действующего вещества. Наиболее заметно положительное действие этого удобрения на почвах с легким гранулометрическим составом.

Торфяная форма инокулянта клубеньковых бактерий имеет и свои недостатки: после обработки ею семян бобовых значительная часть бактерий погибает. Связано это с тем, что прорастание происходит в относительно сухих условиях, а в оболочке семян содержатся вещества фенольной природы, оказывающие ингибирующее действие на бактерии, кроме того, значительная их часть выносится на поверхность почвы, вместе с семядолями. С целью повышения эффективности, торфяной формы препарата разработан ее гранулированный вариант, который вносится непосредственно в почву, вместе с семенами.

В Институте микробиологии НАН Беларуси разработана сапропелевая форма препарата, в состав которой входят зональные штаммы клубеньковых азотфиксирующих бактерий, специфичные для ряда бобовых культур. В большинстве случаев ее эффективность оказывается выше, чем у торфяной формы. Экспериментальная проверка показала, что использование инокулянта на сапропелевой основе позволяет увеличить сбор протеина в семенах гороха – на 0,5-2,2 кг/га, люпина – на 2,4-3,0 кг/га, клевера – на 0,9-5,0 кг/га. Для обработки 1 т семян используется 1 л препарата.

В настоящее время на рынке появились различные варианты жидких инокулянтов клубеньковых бактерий на торфяной основе с прилипателем-стабилизатором. Они преимущественно предназначены для обработки семян сои. Жидкая форма инокулянта увеличивает стабильность препарата, бактерии дольше сохраняют свою жизнеспособность после обработки семян. Кроме бактерий из рода Rhizobium в состав подобных препаратов могут входить также бактерии Bradyrhizobium. Одновременное включение в состав препарата бактерий нескольких видов повышает вероятность образования клубеньков на корнях бобовых в широком диапазоне условий. Лучшие препараты подобного рода гарантирует повышение урожайности сои до 3 ц/га и более, при одновременном повышении содержания белка в семенах. Если на поле ранее не высевались семена, обработанные клубеньковыми бактериями, то прибавка может составить более 5,5 ц/га.

Использование препаратов клубеньковых бактерий

Предпосевную обработку семян бактериальными удобрениями рекомендуется производить с помощью машин для протравливания посевного материала. Машины должны быть предварительно очищены и отмыты от ядохимикатов, содержащих ртуть. В ходе обработки нельзя допускать попадания прямых солнечных лучей на препарат и обработанные семена.

Обработку семян бактериальными удобрениями можно совмещать с обработкой другими препаратами, не содержащими ртуть, но желательно выполнить эту процедуру за 5-20 дней до инокуляции клубеньковыми бактериями.

Проводить обработку необходимо непосредственно в день посева, а еще лучше – перед самым посевом, так как бактерии быстро теряют свою активность, будучи нанесенными на поверхность семян. Осуществлять обработку можно с использованием прилипателей или без них. В качестве прилипателя рекомендуется использовать 2,0%-ный водный раствор Na КМЦ. Его необходимо растворять в воде при температуре 40-45° C при постоянном перемешивании. С этой же целью можно использовать латекс (42%-ный раствор), гуммиарабик, поливиниловый спирт или обрат. В раствор с прилипателем можно добавить и микроэлементы (бор, молибден), повышающие эффективность клубеньковых бактерий.

Если планируется использовать препараты клубеньковых бактерий при выращивании мелкосемянных бобовых растений (козлятник, клевер, люцерна), которые будут высеяны под покровную культуру, то предпочтительнее провести обработку семян последней. Норма расхода препарата на 1 га сохраняется такой же, как и при обработке семян других бобовых культур. Преимущество такого подхода заключается в том, что клубеньковые бактерии глубже заделываются в почву и лучше выживают, что повышает вероятность их «встречи» с корнями бобовых растений.

Бактериальные удобрения могут быстро потерять свою эффективность при несоблюдении требований к условиям их хранения. Размещать их следует в сухих помещениях, защищенных от попадания осадков и прямых солнечных лучей, оптимальная температура – около +4°C (для некоторых препаратов желательно при хранении соблюдать температуру 12-14°C).

Бактериальные препараты резко теряют свою эффективность после замерзания. Срок годности зависит от вида удобрения и его препаративной формы. После распечатки упаковки препарат не подлежит хранению. Бактериальные удобрения на основе клубеньковых бактерий являются доступным и дешевым средством повышения урожайности бобовых растений и культур, которые возделываются вслед за ними на том же поле.

Александр Никитин, канд. с-х. наук