Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

Растениеводство

УДК 631.461:631.41:633.11«32

DOI: 10.31857/S2500262720060010

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ

ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.)

В.В. Бережная¹, аспирант, А.Г. Клыков¹, член-корреспондент РАН,

М.Л. Сидоренко², кандидат биологических наук, Н.А. Слепцова², аспирант,

Я.О. Тимофеева², кандидат биологических наук

¹Федеральный научный центр агробиотехнологий Дальнего Востока имени А.К. Чайки,

692539, Уссурийск, п. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30

²Федеральный научный центр Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН,

690022, Владивосток, проспект 100-летия Владивостока, 159

E-mail:bereg911@mail.ru

Представлены результаты исследований влияния предпосевной обработки семян и опрыскивания всходов яровой мяг-

кой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Приморская 39 азотфиксирующими, фосфат- и калийсолюбилизирующими

штаммами микроорганизмов на элементы структуры продуктивности, урожайность и численность почвенных ми-

кроорганизмов. Установлено, что общая численность бактерий увеличивается в фазе восковой спелости зерна как при

предпосевной обработке семян, так и при опрыскивании всходов. Максимальное количество микроорганизмов в почве

выявлено в варианте с использованием штаммов азотфиксирующих и калийсолюбилизирующих микроорганизмов при

предпосевной обработке (1,9×10⁷ КОЕ/г почвы) и фосфат- и калийсолюбилизирующих при опрыскивании всходов (2,0×10⁷

КОЕ/г почвы). Наибольшее содержание подвижного фосфора (92 мг/кг) отмечено в варианте (а1+с2+ф6) с предпосевной

обработкой азотфиксирующими, калий- и фосфатсолюбилизирующими микроорганизмами в фазе восковой спелости

зерна. Высокая урожайность была в варианте (а1+ф19) с предпосевной обработкой семян азотфиксирующими и фос-

фатсолюбизирующими штаммами - 4,3 т/га.

USE OF MICROBIAL STRAINS TO INCREASE THE YIELD

OF SPRING SOFT WHEAT (Triticum aestivum L.)

Berezhnaya V.V.¹, Klykov A.G.¹, Sidorenko M.L.², Sleptsova N.A.², Timofeeva Ya.O.²

¹FSC of Agricultural Biotechnology of the Far East named after A. K. Chaika,

692539, Ussuriуsk, Primorskiy kray, p. Timiryazvskiy, ul. Volozhenina, 30

²Federal Scientific Center of the East Asia Terrestrial Biodiversity,

690022, Vladivostok, prospekt 100 let Vladivostoka, 159,

E-mail:bereg911@mail.ru

This research work presents the results of studies of the effect that pre-sowing seed treatment and spraying nitrogen-fixing,

phosphate- and potassium-solubilizing bacteria on the seedlings of the Primorskaya 39 spring soft wheat (Triticum aestivum

L.) variety have on the structure elements of productivity, yield and the number of soil microorganisms. It was established that

the total number of bacteria increases in the middle dough stage when using both pre-sowing treatment of seeds and spraying

microorganism strains on the seedlings. The maximum number of bacteria in the soil was revealed in the variant using strains of

nitrogen-fixing and potassium-solubilizing microorganisms in pre-sowing treatment (1.9×107 cfu/g of soil) and phosphate- and

potassium-solubilizing in spraying seedlings (2.0×107 cfu/g of soil). The variant a1+c2+f6 showed the highest content of mobile

phosphorus (92 mg/kg) after pre-sowing treatment with nitrogen-fixing, potassium- and phosphate-solubilizing microorganisms in

the middle dough stage. High yield (4.3 t/ha) was shown by the variant a1+f19 after pre-sowing seed treatment with nitrogen-fixing

and phosphate-solubilizing strains.

Ключевые слова: яровая пшеница, подвижный и

Key words: spring wheat, mobile and gross phosphorus,

валовой фосфор, азотфиксирующие, фосфат- и

nitrogen-fixing, potassium- and phosphate-solubilizing bacteria

калийсолюбилизирующие штаммы бактерий, урожайность

strains, yield

Применение удобрений в сельском хозяйстве име-

билизирующие бактерии - высвобождать калий в поч-

ет большое значение для повышения урожайности и

венный раствор из алюмосиликатов [6]. Бактериаль-

пищевой ценности сельскохозяйственных культур [1,

ные препараты применяют на различных типах почв

2]. Сокращение применения минеральных и органиче-

под многие сельскохозяйственные культуры, в резуль-

ских удобрений создает необходимость поиска допол-

тате урожайность повышается в среднем на 10-12% [7,

нительных источников питания растений. К приемам,

8]. В связи с этим актуально изучение взаимодействия

способным обогатить почву элементами питания, от-

растений и микроорганизмов.

носится применение бактериальных удобрений, состо-

Цель работы - исследовать влияние штаммов бак-

ящих из штаммов микроорганизмов [3-5]. Активные

терий на урожайность и численность микроорганиз-

штаммы азотфиксирующих бактерий, позволяющие

мов в разные фазы развития яровой мягкой пшеницы в

фиксировать азот атмосферы, могут обогащать почву

условиях Приморского края.

азотистыми веществами. Фосфатсолюбилизирующие

Методика. Исследования проводили в 2018-2019

микроорганизмы способны разлагать соединения фос-

гг. на опытных посевах Федерального научного центра

фора (органического и минерального), недоступного

агробиотехнологий Дальнего Востока имени А.К. Чай-

для растений, до легкоусвояемой формы, а калийсолю-

ки (г. Уссурийск, п. Тимирязевский) с сектором почво-

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

ведения и экологии почв ФНЦ Биоразнообразия назем-

Урожайность яровой пшеницы в зависимости

ной биоты Восточной Азии ДВО РАН (г. Владивосток).

от применения штаммов бактерий

Использовали бактериальные штаммы микроорганиз-

мов, фиксирующие азот в почве (азотфиксаторы) - а1,

Вариант

Высота

Число зерен

Масса

Урожай-

растения,

в колосе, шт.

1000

ность, т/га

растворяющие силикатные минералы и высвобожда-

см

семян, г

ющие из них соединения калия (калийсолюбилизи-

Контроль

105,4

23,7

34,7

3,8

рующие микроорганизмы) - с2, участвующие в ми-

нерализации органических фосфорных соединений

Предпосевная обработка семян

и переводящие их в доступную для растений форму

(фосфатсолюбилизирующие микроорганизмы) - ф6 и

а1+с2+ф6

112,2

23,5

35,8

3,9

ф19, полученные из коллекции микроорганизмов ФНЦ

Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии

ф19+с2

105,9

26,3

34,9

4,1

ДВО РАН. Из бактериальных штаммов готовили кон-

а1+с2

106,4

25,5

36,0

4,0

сорциум бактерий, а в качестве сравнения (эталона)

использовали коммерческий препарат Экстрасол. Ком-

а1+ф19

106,5

26,8

36,5

4,3

плексные препараты применяли для предпосевной

обработки семян (раствор рабочей жидкости 10 л/т) и

Экстрасол

110,8

26,1

34,6

3,9

обработки вегетирующих растений (раствор рабочей

Обработка всходов

жидкости 300 л/га).

Схема опыта включала 11 вариантов: 1 - контроль

а1+с2+ф6

111,5

26,1

35,0

4,0

(без обработки); 2 - а1с2ф6; 3 - ф19с2; 4 - а1с2; 5 -

а1ф19; 6 - Экстрасол - эталон (предпосевная обработ-

ф19+с2

107,6

25,8

34,8

4,1

ка семян); 7 - а1с2ф6; 8 - ф19с2; 9 - а1с2; 10 - а1ф19;

а1+с2

112,3

26,3

35,3

4,2

11 -Экстрасол - эталон (обработка по всходам).

Площадь делянки составляла 15 м², расположение

а1+ф19

104,6

25,5

34,8

4,0

рендомизированное, повторность - 3-кратная. Пред-

шественник - соя. В течение вегетации проводили фе-

Экстрасол

106,6

23,9

34,2

3,9

нологические наблюдения и учеты, отбор почвы для

агрохимического анализа и исследования микрофлоры

НСР₀₅

8,7

2,1

2,0

0,2

[9]. Почва опытных участков - лугово-бурая оподзо-

ленная, по механическому составу - тяжело- сугли-

ризосферы в процессе вегетации является изменение

нистая. Содержание органического вещества (по Тю-

состава и количества корневых выделений у растений,

рину) - 2,51%; валового фосфора - 1530 мг/кг; N л.г.

служащих источником питания для микроорганизмов.

(по Тюрину и Кононовой) - 69 мг/кг; P₂O₅ и K₂O (по

При предпосевной обработке семян и опрыскивании

Кирсанову) - 71 и 154 мг/кг соответственно; pH_KCl 6,5

всходов максимальная численность микроорганизмов

и S - 25,2 (по Каппену-Гильковицу), Hr (по Каппену)

отмечена в фазе восковой спелости зерна (2,0×10⁷ КО-

- 1,12 ммоль/100 г почвы. Численность микроорганиз-

Е/г почвы). По нашему мнению, это связано с разло-

мов в почве: азотфиксаторы - 4,6 ×10⁵ КОЕ/г почвы,

калий- и фосфатсолюбилизирующие микроорганизмы

жением отмирающих корневых остатков, в котором

- 8×10⁴ и 7×10² КОЕ/г почвы соответственно, выявле-

микроорганизмы активно участвуют.

ны методом посева почвенной суспензии на плотные

В процессе роста и развития растений выявлены

питательные среды [10]. Валовое содержание фосфора

изменения в соотношении численности азотфиксиру-

опытных образцов почвы определяли методом энерго-

ющих, калий- и фосфатсолюбилизирующих микро-

дисперсионной рентгенфлуоресцентной спектроско-

организмов в ризосфере растений. Доля калийсолю-

пии (EDX). Уборку проводили в фазе полной спелости

билизирующих бактерий ризосферы увеличилась в

зерна комбайном Hege 125. Статистическая обработка

фазе всходов при предпосевной обработке штаммами

данных проведена по методике Б.А. Доспехова [11].

а1+ф19 и составила 25% (1,6×10⁵ КОЕ/г почвы), в кон-

Результаты и обсуждение. Бактериальные препа-

троле - 8,5×10⁴ КОЕ/г почвы. Количество азотфикси-

раты существенно влияют на формирование структур-

рующих штаммов было максимально при восковой

ных элементов урожая яровой пшеницы, в результате

спелости зерна - 97% (1,9×10⁷ КОЕ/г почвы) от общей

повышается урожайность и улучшается качество про-

численности бактерий - 2,0×10⁷ КОЕ/г почвы, в кон-

дукции [3, 12]. В наших опытах высокая урожайность

троле - 4,1×10⁵ КОЕ/г почвы. Представители фосфат-

отмечена в варианте при предпосевной обработке се-

солюбилизирующих микроорганизмов составили 10%

мян штаммами а1+ф19 - 4,3 т/га и при опрыскивании

(8,7×10⁴ КОЕ/г почвы) от общей численности - 8,5×10⁵

всходов штаммами а1+с2 - 4,2 т/га (в контроле - 3,8 т/

КОЕ/г почвы при предпосевной обработке а1+с2+ф6

га). В этих же вариантах было и высокое число зерен в

в фазе восковой спелости зерна. Таким образом, доля

колосе - 26,8 и 26,3 шт. соответственно. С наибольшей

азотфиксирующих и фосфатсолюбилизирующих бакте-

массой 1000 зерен выделился вариант (а1+ф19) и при-

рий в общей численности микроорганизмов ризосферы

менением азотфиксирующих и фосфатсолюбилизиру-

пшеницы возрастает в процессе роста и развития рас-

ющих бактерий при предпосевной обработке семян -

тений и максимальна в фазе восковой спелости зерна.

36,5 г. (табл.).

В результате жизнедеятельности почвенных ми-

Численный состав микроскопических существ почв

кроорганизмов происходит мобилизация питательных

отличается большой динамичностью и может меняться

веществ, находящихся в почве в недоступной для рас-

даже за относительно короткие промежутки времени

тений форме. Наиболее интенсивно микробиологи-

[13, 14]. Общая численность микроорганизмов ризос-

ческие процессы происходят в ризосфере корневой

феры изменялась по фазам развития растений (рис. 1).

системы. Благодаря этому накапливается большое ко-

По данным ряда исследователей [7, 15], причиной

личество доступных растению элементов минерально-

изменения численности бактериальных сообществ

го питания [15].

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

Рис. 1. Соотношение (%) численности микроорганизмов

в разные фазы развития растений: а - при предпосевной

обработке семян, б - при обработке всходов.

По значению в питании растений фосфор занима-

ет второе место после азота [16, 17]. Рост и развитие

растений зависят от наличия в почве водорастворимых

форм фосфора. По сравнению с другими почвенными

питательными веществами содержание доступного

для растений фосфора в почве очень низкое - 25-37 мг/

кг [18]. В последнее время все чаще используют био-

препараты, содержащие бактерии, способствующие в

процессе жизнедеятельности переводу этого элемента

из труднорастворимой в легкоусвояемую форму.

В наших опытах применение микроорганизмов

влияло на содержание подвижных форм фосфора в

почве в разные фазы развития растений (рис. 2).

При обработке семян консорциумом азотфиксиру-

ющих и калийсолюбилизирующих бактерий (а1+с2)

Рис. 2. Динамика содержания (мг/кг) валового

концентрация доступного растениям фосфора была

и подвижного фосфора в почве в разные фазы развития

максимальной в фазе колошения - 83 мг/кг. Высокое

растений: а - при предпосевной обработке семян,

содержание подвижного фосфора также отмечено в ва-

б - при обработке всходов.

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

рианте с азотфиксирующими, калий- и фосфатсолюби-

acquisition. Plant nutrition in a world of declining

лизирующими микроорганизмами (а1+с2+ф6) в фазе

renewable resources // Plant physiology. - 2001. -V.

всходов - 86 мг/кг и восковой спелости зерна - 92 мг/

127(2). - P. 390-397.

кг. При опрыскивании всходов азотфиксирующими и

5. Быковская А.Н., Сидоренко М.Л., Слепцова Н.А.,

калийсолюбилизирующими бактериями в фазе коло-

Клыков А.Г., Бережная В.В., Колесникова Д.А. При-

шения и восковой спелости зерна увеличилось коли-

менение агрономически ценных бактерий для по-

чество доступного фосфора в почве до 69 мг/кг, при

вышения почвенного плодородия и урожайности

этом его валовые формы незначительно превышали

ярового ячменя (Hordeum vulgare L. // Вестник ДВО

контроль. Высокие значения валовых форм фосфо-

РАН. - 2020. - N 1 (209). - С.75-82. DOI:10.25808/0

ра наблюдали при предпосевной обработке семян в

8697698.2020.209.1.008

вариантах с азотфиксирующими и калийсолюбили-

6. Кефели В.И., Сидоренко О.Д. Физиология растений

зирующими микроорганизмами (а1+с2) в фазе всхо-

с основами микробиологии. - М.: Агропромиздат,

дов и колошения - 1585 и 1600 мг/кг соответственно

1991. - 335 с.

и с фосфат- и калийсолюбилизирующими штаммами

7. Новые технологии производства и применения био-

(ф19+с2) - 1580 мг/кг в фазе восковой спелости зерна.

препаратов комплексного действия / под. общ. ред.

Таким образом, агрономически полезные почвенные

А.А. Завалина, А.П. Кожемякова. - СПб.: Химиз-

микроорганизмы в разные фазы развития способствуют

дат, 2010. - 64 с.

увеличению общей численности микроорганизмов ри-

8. Defreita J.R., Germida J.J. Plant Growth Promoting

зосферы по фазам развития растений яровой пшеницы.

Rhizobacteria for Winter Wheat // Canadian Journal of

Опрыскивание всходов фосфат- и калийсолюбилизиру-

Microbiology. - 1990. - V. 36. - P. 265-272.

ющими бактериями в варианте (ф19+с2) в фазе воско-

9. Методы почвенной микрофлоры и биохимии / под

вой спелости зерна увеличивает общую численность

ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 303 с.

микроорганизмов с 4,1×10⁵ до 2,0×10⁷КОЕ/г почвы. В

10. Практикум по биологии почв / под ред. Г.М. Зено-

варианте с предпосевной обработкой (а1+с2+ф6) азот-

вой. - М.: МГУ, 2002. - 689с.

фиксирующими, калий- и фосфатсолюбилизирующи-

11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с осно-

ми микроорганизмами в фазе восковой спелости зерна

вами статистической обработки результатов ис-

отмечено высокое содержание подвижного фосфора -

следований). - М.: Альянс, 2014. - 351 с.

92 мг/кг. Наибольшие число зерен в колосе - 26,8 шт.

12. Девликамов М.Р. Влияние бактериальных препара-

и масса 1000 зерен - 36,5 г получены при инокуляции

тов и микроэлементов на урожайность и качество

семян перед посевом штаммами а1+ф19, что положи-

зерна яровой пшеницы в лесостепи Среднего Повол-

тельно влияло на формирование урожайности яровой

жья: дис

канд. с.-х. наук. - Пенза, 2007.- 122 с.

пшеницы, которая составила 4,3 т/га.

13. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорга-

низмов. - М.: Наука, 1975. - 107 с.

Литература

14. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы - М.: Изд-

1. Дмитриев Н.Н., Гамзиков Г.П. Систематическое

во МГУ, 1987. - 256с.

применение удобрений как фактор стабилизации

15. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохи-

плодородия серых почв и продуктивности зерновых

мия. - М.: Колос, 2002. - 582 с.

культур в зернопаровом севообороте // Агрохимия.

16. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. - М.:

- 2015. - N 2. - С. 3-12.

Агропромиздат, 1987. - 368 с.

2. NFDC. (2002). Fertilizer Review. National Fertilizer

17. Wahid F., Sharif M., Khan M.A., Ali A., Khattak A.M.,

Development Centre (NFDC), Planning and Development

Saljoqi A.R. Addition of Rock Phosphate to Different

Division. Islamabad. Publication No.3/2002.

Organic Fertilizers Influences Phosphorus Uptake and

3. Технология эффективного применения бактериаль-

Wheat Yield // Ciência e Técnica. - 2015. - V. 30. - P.

ных препаратов для повышения продуктивности

91-100.

сельскохозяйственных культур в степной зоне По-

18. Характеристика агроземов Приморья: коллектив-

волжья / сост. Т.М. Ярошенко, Д.Ю. Журавлев, Н.Ф.

ная монография / отв. ред. Ю.И. Слабко, В.И. Си-

Климова, В.А. Куликова. - Саратов, 2017. - 26 с.

нельников. - Уссурийск: ГЦАС «Приморский», ДВО

4. Vance C.P. Symbiotic nitrogen fixation and phosphorus

ДОП РАН, 2001. - 172 с.

Поступила в редакцию 09.07.20

Принята к публикации 20.07.20