ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ СЕМЯН КЛУБЕНЬКОВЫМИ И

С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университетінің Ғылым
жаршысы / Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С.
Сейфуллина. – 2014. - №1 (80). – C. 3-8
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ СЕМЯН КЛУБЕНЬКОВЫМИ
И ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИМИ БАКТЕРИЯМИ НА ЛЮЦЕРНУ В
УСЛОВИЯХ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ
М.Б. Жакеевав, У.С. Бекенова , Г.Д. Ултанбекова ,
Е. Ж. Шорабаев, А.К. Саданов
Аннотация
Изучена урожайность и всхожесть люцерны при применении
активных штаммов клубеньковых
и целлюлолитических бактерий.
Инокуляция семян бактериями также показал положительное влияние на
энергетическую ценность кормов и ферментативную активность почв.
Определяли влияние «Фитобацирина» на полевую всхожесть люцерны.
В
данном
исследовании
отмечено
положительное
действие
«Фитобацирина» на всхожесть. Из полученных результатов люцерны
наилучший результат показал вариант 4Л (Фитобацирин+ Sinorhizobium
meliloti ИМВ Л5-1) по сравнению с контролем и остальными вариантами.
Ключевые слова: люцерна, всхожесть, клубеньковые бактерии,
целлюлолитические бактерии, почв.
Государственная
политика
Казахстана в отношении сельского
хозяйства на сегодняшний день
меняется в сторону его экологизации
и
стимулирования
биодинамических и органических
систем земледелия.
Развитие
и
внедрение
экологически
ориентированных
систем
сельского
хозяйства,
получение экологически чистых
продуктов питания является одним
из
наиболее
перспективных
направлений развития современного
сельского хозяйства. Наиболее
эффективное
и
экологически
безопасное применение азотных,
фосфорных и калийных удобрений
возможно
только
при
удовлетворении
потребности
растений в широком спектре других
компонентов,
обеспечивающих
развитие растений без ущерба для
плодородия
почв,
таких
как
органические
удобрения,
биопрепараты на основе полезных
почвенных
микроорганизмов,
регуляторы роста и микроэлементы
[1].
В
мировой
практике
наблюдается тенденция снижения
доз применяемых минеральных
удобрений и возрастает роль их использования (по экономическим и
экологическим соображениям) с
агротехническими
приемами,
направленными на поддержание
естественного
плодородия почв,
мероприятиями по повышению
биоразнообразия
полезной
почвенной
микрофлоры.
Без
принятия
срочных
мер
по
сохранению и повышению плодородия почв, оно уже в ближайшем
будущем может быть необратимо
утрачено
на
обширных
земледельческих
территориях.
Наиболее
эффективное
и
экологически
безопасное
применение минеральных удобрений
возможно
только
при
удовлетворении потребности растений в широком спектре других
компонентов,
обеспечивающих
развитие растений без ущерба для
плодородия почв. Одним из них
является инокуляция ("заражение")
комплексом полезных почвенных
микроорганизмов [2].
Взаимодействия растений с
симбиотическими и полезными
ризосферными микроорганизмами
играют важную роль в развитии
растений,
обеспечивая
их
соответствующим
питанием
и
регуляторами роста, защищая от
патогенных
микроорганизмов,
адаптируя к стрессам. В последнее
время
отмечается
интерес
к
использованию
микробиологических препаратов в
сельском хозяйстве. Это связано с
изменением подхода к проблеме
выращивания экологически чистой
сельскохозяйственной продукции и
постепенной
переориентации
аграрно-промышленного комплекса
на экологически ориентированное
землепользование. Экологическая
чистота и сравнительно небольшие
затраты на активизацию микроорганизмов,
способствующих
увеличению накопления азота в
корнях бобовых культур, побуждает
относить эту проблему к числу
важнейших
в
области
биологических и агротехнических
исследований [3].
Симбиотическая
фиксация
молекулярного
азота
осуществляется
в
корневых
клубеньках, сформированных в
результате поселения на корнях
бобовых растений клубеньковых
бактерий рода Rhizobium [4]. Значительная часть азота, имеющегося
в бобовых культурах, отчуждается с
поля с урожаем, корневые остатки
запахиваются,
постепенно
минерализуются, а их составные
части
становятся
доступными
растениям. Азот, накопленный
биологическим путем, не только дешев, но и безвреден, так как он
находится в форме полезных
органических
соединений.
Использование
биологического
азота приводит к повышению
урожайности сельскохозяйственных
культур и существенно сокращает
затраты на их возделывание [5].
Уровень урожайности всех
сельскохозяйственных
культур
определяется в первую очередь
обеспеченностью азотом уже в
начале их вегетации. У бобовых
культур эту роль выполняет
азотфиксирующий аппарат растений
в симбиозе со специфическими
штаммами клубеньковых бактерий,
которые
в
значительных
количествах находятся в почве
полей
севооборотов,
где
возделываются традиционные в зоне
бобовые культуры. Потребность
сельского хозяйства в азотных
удобрениях
возрастает,
но
удовлетворяется она не полностью и
стоимость их высокая. Фиксация
молекулярного азота из атмосферы одно из самых мощных средств
накопления азотного фонда почвы и
питания
сельскохозяйственных
растений, превосходящее по своему
объему и значению индустрию
азотных
удобрений.
Размеры
фиксации
атмосферного
азота
зависят от вида растений и
климатической зоны.
Азотфиксация
процесс
связывания молекулярного азота
(N2) атмосферы и перевода его в
азотистые соединения. Этот процесс
осуществляется азотфиксирующими
микроорганизмами, в том числе
клубеньковыми
бактериями,
находящимися
в
клубеньках
бобовых растений.
Инокуляция бобовых культур
клубеньковыми
бактериями
способствует повышению урожая.
Применение
биопрепаратов
на
основе клубеньковых бактерий для
возделывания
люцерны
в
Кызылординской области будет
способствовать
повышению их
урожайности и обогащению почвы
азотом,
что
также
окажет
положительное
влияние
на
последующие
севообороты
сельскохозяйственных растений и
плодородие почвы.
Цель проводящий работы
Кызылординской
области
увеличить урожайность люцерны
биологическим способом.
Материалы и методы исследования
Мелко-деляночные
Культурально-морфологическ
эксперименты
проводили
на ие свойства клубеньковых бактерий.
опытном участке Университета Они представляют собой палочки
«Болашак» (город Кызылорда). размером 0,5 - 0,9 х 1,2 - 3,0 мкм. В
Были составлены варианты, в неблагоприятных
для
роста
которых использовали
штаммы условиях плеоморфные, спор не
клубеньковых бактерий люцерны с образуют,
грамотрицательные,
целлюлолитическими бактериями, подвижные, аэробы. Оптимальная
минеральными
удобрениями
и температура
роста
25-300С.
биоудобрением
фитобацирином. Оптимальный диапазон рН 6-7.
Для предпосевной обработки семян Колонии
округлые,
выпуклые,
в
мелко-деляночных
опытах полупрозрачные,
приподнятые,
использовали
штаммы слизистые, диаметром 2-4 мм. Рост
клубеньковых
бактерий: на
средах
с
углеводами
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5, сопровождается
образованием
Sinorhizobium
meliloti
24, внеклеточной
слизи
Sinorhizobium meliloti Л5-1 и полисахаридной природы.
минеральные
удобрения
В
контрольном
варианте
нитроаммофос.
использовали семена без обработки
клубеньковыми бактериями. Для
посева в мелко-деляночных опытах
использовали сорта
люцерны «Семиречинская местная». Оценку
эффективности
применения
клубеньковых
бактерий
в
мелко-деляночных
опытах
проводили влиянию на учету
урожайности. Количество растений
на 1м2
учитывали на каждой
Результаты исследований
«Фитобацирин» - обладает
комплексным действием, повышает
всхожесть семян и стимулируют
дальнейший рост и развитие
растений люцерны и, тем самым,
способствуют
повышенному
накоплению зеленой массы в
течение всего периода роста растений. Кроме того, биологически
активные вещества, выделяемые
целлюлолитическими бактериями,
стимулируют дальнейшее развитие
учетной делянке [6]. Энергетическая
ценность кормов определяли в
Кызылординском
филиале
АО
«Национальный центр экспертизы и
сертификации» по показателям
обменной энергии (ГОСТ 4808-87) и
кормовых единиц (ГОСТ 4808-87)
[7].
растений
и
повышают
их
устойчивость болезням.
Семена
обрабатываем
биоудобрениям «Фитобацирином»,
затем обработанные семена даем
отстаять на 5 часов для нарушение
целостности оболочки семян, после
этого семена сеются. В данном
исследовании
отмечено
положительное
действие
«Фитобацирина» на всхожесть. В
таблице 1 приведены данные
всхожести люцерны.
Таблица 1 – Влияние «Фитобацирина» на полевую всхожесть люцерны
Варианты опыта
Количество
Всхожесть, %
2
растений, шт/м
№ 1Л (контроль)
1025
63,2
№ 2Л (Фитобацирин+
1123,5
69,3
нитроаммофос)
№ 3Л (Фитобацирин+
1143
70,5
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л 5)
№ 4Л (Фитобацирин+
1205,3
74,3
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л 5-1)
№ 5Л (Фитобацирин+
1134,6
70
Sinorhizobium meliloti 24)
Наибольшое
количество
2
растений люцерны на 1м было при
использовании варианта № 4Л
(Фитобацирин+
Sinorhizobium
meliloti ИМВ Л 5-1) - 1205,3 штук. В
варианте
с
использованием
удобрение № 2Л (Фитобацирин+
нитроаммофос)
количество
2
растений 1123,5 шт/м и всхожесть
69,3% показал хороший результат
по сравнением с контрольным.
По данным всхожести у
люцерны в варианте № 4Л
(Фитобацирин
+
Sinorhizobium
meliloti
ИМВ Л5-1) показан
наилучший результат - 74,3 %. В
данном исследовании отмечено
положительное
действие
«Фитобацирина» на всхожесть. В
контрольном варианте показатели
количество растений (1025 штук) и
всхожесть (63,2%) были самыми
низкими, так как в этом варианте не
использовали целлюлолитические и
штаммы клубеньковых бактерий.
Чтобы
определить
урожайность
зеленой
массы
люцерны, был произведен укос на
зеленую массу и сено в фазе
цветение
на
втором
укосе.
Урожайность трав коррелирует с
высотой их роста, чем выше
растения,
тем
больше
продуктивность
их
надземной
массы. В таблице 2 приведены
высота и продуктивность люцерны
после обработки клубеньковыми и
целлюлолитическими бактериями.
Таблица 2 - Урожайность зеленой массы люцерны после обработки
клубеньковых
и целлюлолитических бактерий
Варианты опыта
Высот Продуктив Высота Продуктив
а, см
, см
ность
ность
зеленой
зеленой
массы
массы
/сена,
/сена,
ц/га
ц/га
І-укос
ІІ-укос
№ 1Л (контроль)
60,1
300/17,25
57,1
295/16,75
№ 2Л (Фитобацирин+
64,3
328/19,25
60,2
320/18,75
нитроаммофос)
№ 3Л (Фитобацирин+
68,5
350/19,25
61,3
334/18,55
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л
5)
№ 4Л (Фитобацирин+
68,3
349/20
64,5
342/19,75
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л
5-1)
№ 5Л (Фитобацирин+
65,6
348/20,25
63,5
341/19,5
Sinorhizobium meliloti 24)
В первом укосе высокую
продуктивность зеленой массы
показали
варианты
№
3Л
(Фитобацирин
+
Sinorhizobium
meliloti
ИМВ Л5) и № 4Л
(Фитобацирин
+
Sinorhizobium
meliloti ИМВ Л5-1) – 350-349ц/га,
соответственно высота растений
было – 68,5/68,3см. Во втором укосе
вариант № 4Л (Фитобацирин +
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1) за
счет высокого роста растений – 64,5
см, урожайность зеленой массы 342 ц/га и сена - 19,75 ц/га показал
наибольший
результат
по
сравнению
с
контролем
и
остальными
вариантами
после
обработки
клубеньковыми и
целлюлолитическими бактериями.
При использовании варианта № 4Л
(Фитобацирин+
Sinorhizobium
meliloti ИМВ Л5-1) во втором укосе
урожайность
зеленой
массы
возрастает на - 47 ц/га, сена на - 3
ц/га, высота растений на - 7,4 см по
сравнению с контролем.
По содержанию питательных
веществ люцерна превосходит не
только все злаки, но и многие
однолетние бобовые кормовые
культуры. Поэтому люцерновый
корм охотно поедают все виды
скота и птицы. Качество корма,
помимо урожайности, является
важной характеристикой для оценки
его кормовой ценности.
Для
оценки
кормовой
ценности в фазе начала цветение
нами были отобраны образцы
люцерны. Основным показателем
качества корма люцерны являются
обменная энергия и кормовая
единица. Общая питательность
кормов
оценивается
по
их
продуктивности и выражается в
кормовых единицах (таблица 3).
Таблица 3 – Энергетическая ценность кормов
Варианты опыта
Обменная энергия,
МДж/кг
№ 1Л (контроль)
10,22
№ 2Л (Фитобацирин+
10,32
нитроаммофос)
№ 3Л (Фитобацирин+
10,53
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5)
№ 4Л (Фитобацирин+
10,58
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1)
№ 5Л (Фитобацирин+
10,30
Sinorhizobium meliloti 24)
Из данных таблицы 3 видно,
что вариант № 4Л (Фитобацирин+
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1)
имел более высокие показатели 10,58 МДж/кг (обменная энергия) и
0,90
кормовых
единиц,
по
сравнению
с
остальными
вариантами и контролем.
Кормовые
единицы
0,85
0,86
0,89
0,90
0,86
Ферментативная активность
почв – один из показателей
потенциальной
биологической
активности почв, характеризующий
потенциальную
способность
системы
сохранять
гемеостаз.
Ферменты
–
биологические
катализаторы белковый природы,
образуемые живыми организмами и
характеризующиеся
мощностью,
лабильностью и специфичностью
действия.
Ферменты, относящиеся к
классу
оксидоредуктаз,
катализируют
окислительно-восстановительные
реакции, играющие ведущую роль в
биохимических процессах в клетках
живых организмов, а также в почве.
Окислительно-восстановительные
реакции являются основным звеном
в процессе синтеза гумусовых
веществ в почве. Одним из
характерных
показателей
биологической активности почвы
является активность дегидрогеназы.
Определение фермента дегидрогеназы,
показывает
катализацию
реакции отщепления водорода, т.е.
дегидрирования
органического
вещества.
Уреаза катализирует
гидролиз мочевины. Определение
количества
уреазы
в
почве,
показывает
процесс
гидролиза
мочевины с конечными продуктами
- аммиаком и углекислым газом.
Мочевина в почву попадает в
составе растительных остатков и
образуется в самой почве в качестве
промежуточного
продукта
в
процессе превращения азотистых
органических соединений – белков и
нуклеиновых
кислот.
Продукт
гидролиза мочевины – аммиак
служит
непосредственным
источником азотного питания для
растений. Нами была определена
дегидрогеназная
и
уреазная
активности почв на опытных
участках (таблица 4).
Таблица 4 – Ферментативная активность почв
Варианты опыта
Дегидрогеназа
Уреаза,
(мг ТФФ/10г/24ч) мг NH3 на 10г за 24ч
весна
осень
весна
осень
№ 1Л (контроль)
0,014
0,047
0
0,5
№ 2Л (Фитобацирин+
нитроаммофос)
№ 3Л (Фитобацирин+
Sinorhizobium meliloti
ИМВ Л 5)
№ 4Л (Фитобацирин+
Sinorhizobium meliloti
ИМВ Л 5-1)
№ 5Л (Фитобацирин+
Sinorhizobium meliloti 24)
0,0065
0,035
0,115
0,02
0,0205
0,034
0
0,3
0,045
0,212
0
0,25
0,05
0,174
Количество дегидрогеназы на
всех экспериментальных вариантах
увеличилась.
Наибольшое
0,425
0,47
количество
дегидрогеназы
наблюдается в варианте № 4Л
(Фитобацирин+
Sinorhizobium
meliloti ИМВ Л5-1) - 0,212мг/г.
Нами
также
была
изучена
активность уреазы почвы на
опытных участках. Анализ полученных результатов показал, что
практически на всех вариантах
наибольшее образование уреазы
наблюдается
в
осенний
вегетационный период.
Таким образом, установлено
положительное влияние инокуляции
семян
клубеньковыми
и
целлюлолитическими бактериями
на их урожайность и всхожесть.
Наибольшое количество растений
люцерны на 1м2 было в варианте №
4Л (Фитобацирин+ Sinorhizobium
meliloti ИМВ Л5-1) - 1205шт. При
использовании
варианта № 4Л
(Фитобацирин+
Sinorhizobium
meliloti
ИМВ Л5-1) всхожесть
увеличивается на - 11,1%, во втором
укосе урожайность зеленой массы
возрастает на - 47 ц/га, сена на - 3
ц/га, высота растений на - 7,4 см по
сравнению
с
контролем.
Инокуляция семян бактериями
также
показал
положительное
влияние
на
энергетическую
ценность кормов и ферментативную
активность почв.
Список литературы
1 Онофраш Л.Ф., Якимова М.Ф., Ковальжиц А.И.
Проблемы
биологического азота в условиях Молдовы // Тр. ВНИИСХМ. - 1991. - Т. 61, № 4.
- С. 84-92.
2 Патыка В.Ф., Калиниченко А.В., Колмаз М.В., Кислухина М.В. Роль
азотофиксирующих микроорганизмов в повышении продуктивности
сельскохозяйственных растений // Микробиологический журнал. – 1997. - Т.59, №
4. – С.314.
3 Алибекова Ш.Б. Симбиотическая азотофиксация и эффективность
нитрагинизации сои на орошаемых почвах юго-востока Казахстана: автореф. ...
канд. биол. наук:-Алматы, 1993.С. - 26.
4 Шотт П.Р. Возможности и перспективы энерго и ресурсосбережения при
оптимизации
азотного
питания
полевых
культур
//
Материалы
международно-практической конференции «энерго и ресурсосбережения в
земледелии аридных территорий». – Барнаул: 2000. – С. 55-57.
5 Дандыбаев Б. Водно-солевой режим почв рисовых карт в условиях
дельтового почвообразования: автореф. …канд. с.-х. наук:-Алматы, 1982. С.– 24.
6 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – Москва: Агропромиздат 1985. –
С. – 351.
7 Постановление Правительства Республики Казахстан опубликовано в
Собрании актов Президента Республики Казахстан и Правительства Республики
Казахстан, - 2008. С. - 138 №15.
Түйін
Түйнекті
және
целлюлолитикалық
бактериялармен
тұқымды
инокуляциялау жоңышқа өнімділігі мен өнгіштігіне оң әсерін беретіні зерттелді.
1м2-гі өсімдік саны № 4Ж (Фитобацирин+ Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1)
нұсқасында ең жоғары көрсеткішті көрсетті (1205дана). № 4Ж (Фитобацирин+
Sinorhizobium meliloti ИМВ Л5-1) нұсқасында бақылаумен салыстырғанда
өнгіштік - 11,1%-ға, екінші орымда жасыл массаның өнімділігі - 47 ц/га-ға, пішен
- 3 ц/га-ға, өсімдік биіктігі - 7,4 см-ге артты. Сонымен бірге тұқымды
бактериялармен инокуляциялау малазықтың энергетикалық құндылығына және
топырақтың ферменттік белсенділігіне оң әсерін берді.
Summary
The positive effect of seed inoculation with nodule and cellulolytic bacteria on
yield and germination. The greatest number of alfalfa plants on 1m2 was version
number 4L ( Fitobatsirin IMV + Sinorhizobium meliloti L5- 1) - 1205sht . If option
number 4L ( Fitobatsirin IMV + Sinorhizobium meliloti L5- 1) on the germination
increases - 11.1% , in the second mowing productivity of green mass increases by - 47
kg / ha, hay on - 3 kg / ha, at the height of the plants - 7.4 cm compared with controls.
Seed inoculation with bacteria also showed a positive effect on the energy value of feed
and enzyme activity of soils.