doi: 10.15389/agrobiology.2015.3.369rus
УДК 631.559.2:631.847.21:579.64
Работа поддержана МЦП ЕврАзЭС «Инновационные биотехнологии», Государственный контракт № 14.М04.12.0011.
АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ
ФОРМ МИКРОБНЫХ
БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
А.П. КОЖЕМЯКОВ1, Ю.В. ЛАКТИОНОВ1, Т.А. ПОПОВА1, А.Г. ОРЛОВА1,
А.Л. КОКОРИНА2, О.Б. ВАЙШЛЯ3, Е.В. АГАФОНОВ4, С.А. ГУЖВИН4,
А.А. ЧУРАКОВ5, М.Т. ЯКОВЛЕВА6
Выполнены комплексные исследования по созданию жидкой формы биопрепаратов для симбиотических и ассоциативных ризобактерий. Объектами изучения служили клубеньковые бактерии, обитающие в ризосфере козлятника (Rhizobium galegae), сои (Bradyrhizobium japonicum), и ассоциативные ризобактерии (Arthrobacter mysorens, Azospirillum brasilense, Agrobacterium radiobacter), а также растения сои (Glycine max), кукурузы (Zea L.) и пшеницы (Triticum L.). В качестве носителей бактерий использовали гамма-стерильный торф, стерильный вспученный вермикулит и жидкие среды на основе компонентов растительного или синтетического происхождения с внесением стабилизирующих и питательных добавок (гуматы, глицерин, сорбат калия, карбоксиметилцеллюлоза и др.). Сравнительную эффективность биопрепаратов изучали в различных регионах Российской Федерации. В условиях Ленинградской области оценивали эффективность препаратов на основе производственных и перспективных штаммов клубеньковых бактерий люцерны Sinorhizobium meliloti. Подобраны оптимальные сочетания стабилизирующих, питательных и защитных субстратов, обеспечивающих длительное хранение и высокую эффективность биопрепаратов. Растительные питательные среды (бобовые отвары) не поддерживали требуемого качества препаратов. Использование бобовой среды для культивирования позволяло получить нужный титр бактерий в препарате, однако их численность быстро уменьшалась. Кроме того, препараты, полученные на бобовом отваре, через 2-3 мес после начала хранения теряли свое качество из-за развития в них посторонней микрофлоры. Новая форма препаратов, разработанная на основе синтетической питательной среды, способна храниться при комнатной температуре (при стерильной расфасовке в пластиковые бутыли) не менее 6 мес. В конце культивирования был получен высокий титр бактерий (3,6-4,2 млрд КОЕ/мл жидкого препарата). Установлено, что усовершенствованная жидкая форма имеет высокую эффективность. Ее применение на зернобобовых культурах повышало урожай зерна сои на 20-40 %, гороха — на 15-25 %. Продуктивность зерновых культур (пшеница, ячмень) возрастала на 15-25 %, а продуктивность люцерны — на 20-45 %. При этом установлено повышение качества продукции за счет увеличения содержания белка. Эффективность биопрепаратов существенно корректировалась агроэкологическими условиями и биологическими особенностями сельскохозяйственных культур. Применение различных штаммов клубеньковых бактерий S. meliloti в Ленинградской области способствовало созданию эффективной растительно-микробной системы. При этом на дерново-подзолистой почве наиболее эффективным оказался штамм А-4, обеспечивавший прибавку урожая более 25 %, на дерново-карбонатной — штамм А-5, который повышал продуктивность люцерны на 140 %.
Ключевые слова: биопрепарат, клубеньковые бактерии, ассоциативные ризобактерии, формы биопрепаратов.
THE SCIENTIFIC BASIS FOR THE CREATION OF NEW FORMS
OF MICROBIAL BIOCHEMICALS
A.P. Kozhemyakov1, Yu.V. Laktionov1, T.A. Popova1, A.G. Orlova1,
A.L. Kokorina2,
O.B. Vaishlya3, E.V. Agafonov4, S.A. Guzhvin4,
A.A. Churakov5, M.T. Yakovleva6
Herein we summarize the results of a comprehensive study aimed on the creation of liquid form of biological products for symbiotic and associative rhizobacteria. The objects of study were nodule bacteria from the rhizosphere of galegae (Rhizobium galegae), soybean (Bradyrhizobium japonicum) and associative rhizobacteria (Arthrobacter mysorens, Azospirillum brasilense, Agrobacterium radiobacter), as well as soybean (Glycine max), corn (Zea) and wheat (Trticum) plants. As carriers for bacteria, we used gamma-sterile peat, vermiculite and improved sterile liquid media on the basis of components of vegetable or synthetic origin, with the introduction of nutrients and stabilizers (humates, glycerine, potassium sorbate, carboxymethylcellulose, etc.). The efficacy of tested products and forms were compared in a biological survey carried out in different regions of the Russian Federation. Under the conditions of Leningrad Region the effectiveness was evaluated for the preparations based on recently used and perspective strains of alfalfa nodule bacteria Sinorhizobium meliloti. An optimized combination of stabilizers, nutrients and protective substrates provided a long-term storage and high efficiency of biological products. Nevertheless, plant nutrient media (bean broth) did not provide the required quality. Using bean medium for cultivation it is possible to obtain the desired titer of bacteria in the product, but their numbers are rapidly decreasing. Furthermore, preparations obtained with use of bean broth lose quality after 2-3 months after the beginning of storage because of extraneous microflora therein. The new forms of biochemicals designed on the basis of a synthetic nutrient medium can be stored at room temperature for at least 6 months, when sterile-packed in plastic bottles. High bacteria titer (3.6-4.2 billion CFU/ml of liquid formulation) was obtained after cultivation. It is shown that an improved liquid form has a high efficiency. Its application on leguminous plants increased grain yield by 20-40 % in soy, and by 15-25 % in peas. Productivity of cereal crops (wheat, barley) increased by 15-25 %, and the productivity of alfalfa was 20-45 % higher. A significant increase in crop quality was found to be due to higher protein content. The effectiveness of biological products considerably depended on agro-ecological conditions and biological features of the crops. Using different strains of nodule bacteria Sinorhizobium meliloti in the Leningrad Region allowed us to create the effective plant-microbe systems. Thus on the sod-podzolic soil the strain A-4 was most effective providing yield increase by more than 25 %, while on sod-carbonate soil it was the strain A-5 which increased the productivity of alfalfa by 140 %.
Keywords: biological product, nodule bacteria, rhizobacteria association, forms of biological products.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной 2ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский 3ФГБОУ ВПО Томский государственный университет, 4ФГБОУ ВПО Донской государственный аграрный 5ФГБОУ ВПО Красноярский государственный 6ФГБНУ Якутский НИИ сельского хозяйства, |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
