МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
                 РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

                   АО «КАЗАГРОИННОВАЦИЯ»

Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И.Бараева




          ПРИМЕНЕНИЕ ДИАЗОТРОФНЫХ
              БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ
          ВОЗДЕЛЫВАНИЯ БОБОВЫХ ТРАВ




                          Астана 2011
УДК 631. 5
ББК 42.113
П 76



  Применение диазотрофных биопрепаратов для возделывания бобовых трав.
Рекомендации подготовили: Г.Н. Чуркина, Е.П. Салаченок, Е.И. Парсаев, Т.М.
Каберницкая, Н.И. Филиппова - Астана, 2011- 14 с.

  ISBN 9965-407-77-0




  Настоящие рекомендации предназначены для преподавателей и студентов
сельскохозяйственных вузов, научных работников научно-производственных
центров, агрономов, фермеров и специалистов сельского хозяйства.




Издано в рамках программы 057 «Информационное обеспечение субъек-
тов агропромышленного комплекса на безвозмездной основе»


Утверждено решением заседания научно-технической комиссии
АО «КазАгроИнновация» от 3 декабря 2011 года, № 2



                                                               УДК 631. 5
                                                               ББК 42.113




                         © «НПЦЗХ им.А.И. Бараева», 2011

                                     2
Введение
    Химико-техногенная интенсификация выращивания яровой пшеницы
обеспечивает высокие урожаи зерна, но большинство фермеров финан-
сово не в состоянии применить необходимые дозы минеральных удобре-
ний, химических средств защиты растений, ретордантов и стимуляторов
роста растений. С другой стороны, интенсивное использование агрохи-
микатов усиливает процессы загрязнения агроэкосистем и деградацию
гумуса - основы почвенного плодородия. На наш взгляд, решение про-
блемы лежит в эффективном и рациональном использовании биологиче-
ского потенциала почвы, в оптимизации растительно-микробного взаи-
модействия в агрофитоценозах.
    Научно обоснованная доля бобовых культур в общей структуре посе-
вов должна составлять 20-40%, тогда как в настоящее время они зани-
мают менее 10%.
   Бобовые растения обладают уникальной способностью вступать в
симбиоз со специфическими для каждого вида растений клубеньковыми
бактериями, образовывать азотфиксирующие клубеньки и усваивать за
вегетацию до 125-480 кг/га азота воздуха. Это обеспечивает высокие
урожаи дешевого растительного белка без применения дорогостоящих и
экологически небезопасных минеральных азотных удобрений. С пожнив-
но-растительными остатками многолетних бобовых трав в почве остает-
ся в среднем около 50% фиксированного из воздуха азота, который на
2-3 года существенно повышает плодородие почвы и урожай последую-
щих культур.
    Основными "стражами плодородия" являются люцерна и эспарцет. В
почвах южного карбонатного чернозема обитают аборигенные клубень-
ковые бактерии люцерны (Sinorhizobium meliloti) и эспарцета (Rhizobium
onobrichis), численность которых колеблется от сотен до миллионов бак-
терий в 1 г почвы. На корнях растения-хозяина они образуют многочис-
ленные клубеньки с низкой азотфиксирующей активностью. Однако ее
можно значительно увеличить путем применения перед посевом семян
диазотрофных биопрепаратов на основе высокоэффективных и конку-
рентоспособных селекционных штаммов клубеньковых бактерий.
    На основании анализа результатов многолетних исследований из-
вестно, что в естественных условиях бобовые растения используют
только 10-30% своего азотфиксирующего потенциала. Инокуляция их
эффективными селекционными штаммами клубеньковых бактерий повы-
шает этот показатель до 15-50% (на 40-60%), а остальной резерв может
быть использован при оптимизации условий функционирования симбио-
за. Генетический азотфиксирующий потенциал бобово-ризобиального
симбиоза может быть значительно увеличен путем координированной
селекции фито- и ризобиосимбионтов. Использование биопрепаратов
                                  3
клубеньковых бактерий для предпосевной инокуляции семян люцерны и
эспарцета в экспериментальных и производственных опытах показало,
что в 70-80% случаев они существенно увеличивали урожай зеленой
массы в первый и второй годы жизни растений. Лучшие штаммы повы-
шали урожай зеленой массы люцерны на 5-8 т/га, а эспарцета - на 4-7
т/га при увеличении содержания в ней белка на 1-3 абсолютных процен-
та. Последействие многолетних бобовых трав на урожай зерна озимой
пшеницы было эквивалентно внесению 60-90 кг/га минерального азота
по таким предшественникам, как кукуруза на зерно или смесь озимой
ржи с рапсом на зеленый корм.

 Применение диазотрофных биопрепаратов - один из агротех-
 нических приемов возделывания многолетних бобовых трав

   Агротехника возделывания бобовых трав в условиях Северного Ка-
захстана в первую очередь складывается из предпосевной подготовки
семян к посеву. Исходя из того, что бобовые травы обладают уникальной
способностью фиксировать азот атмосферы необходимо усилить эту спо-
собность и адаптировать ее к местным условиям произрастания трав.
   Селекция многолетних бобовых трав в Казахстане ведется по паро-
вым фонам, что в конечном итоге привело утрате у новых сортов трав
азотфиксирующей способности. Вследствие чего, встала задача создания
новых сортов многолетних бобовых трав, обладающих азотфиксирующей
способностью. Усилить азотфиксирующую способность многолетних бобо-
вых трав возможно за счет применения диазотрофных биопрепаратов на ос-
нове клубеньковых бактерий.
   Инокуляция бобовых растений диазотрофными клубеньковыми бакте-
риями является общепринятой международной практикой, обеспечи-
вающей фиксацию биологического азота в максимальном объеме и уве-
личение урожайности растений без применения азотных удобрений.
   Азотфиксация это процесс связывания молекулярного азота (N2) ат-
мосферы и перевода его в азотистые соединения. Она осуществляется
азотфиксирующими микроорганизмами, в том числе клубеньковыми бак-
териями, и другими микроорганизмами (бактерии, актиномицеты, дрож-
жи, грибы и сине-зелёные водоросли), обитающими в почвах, пресных
водоёмах, морях и океанах. Азотфиксация - важнейший биологический
процесс, играющий большую роль в круговороте азота в природе и обо-
гащающий почву и водоёмы связанным азотом. В атмосфере содержится
над 1 га почвы более 70 000 т свободного азота, и только в результате
фиксации часть этого азота становится доступной для использования
высшими растениями. Свободноживущие азотфиксирующие бактерии
связывают несколько десятков килограммов азота на 1 га в год. Общая
                                  4
прибыль азота (в надземных органах и пожнивных остатках) при культи-
вировании бобовых растений составляет от 57,5 до 335 кг/га в год. Ко-
личество азота, внесённого в почву бобовыми растениями за счёт дея-
тельности клубеньковых бактерий, достигает 100 - 250 кг/га за сезон.
Естественно, этот процесс имеет большое значение для улучшения почв
и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
   Были проведены исследования по изучению влияния диазотрофных
препаратов на формирование бобово - ризобиального комплекса в се-
лекционных питомниках у эспарцета, люцерны и донника. Результаты
опытов показали, что применение нитрагина в посевах различных ли-
ний эспарцета стимулирует образование корневых клубеньков, так у
линии №2 их образовывалось до 13,2 штук на одно растение, а у линии
№4 -13,0, а на контрольных вариантах количества клубеньков составля-
ло 1,6-4,2 штук (таблица 1).


   Таблица 1- Влияние нитрагина на образование корневых клубеньков
в посевах эспарцета 2 года жизни, фаза стеблевания

                              Содер-                   Усвоено азота
                    Кол-во
     Варианты                 жание     Сухая             в т.ч.
                      клу-
                              азота в   масса,   всего,     ат-
                     бень-                                           %
                              расте-      г        мг    мосф.,
                    ков, шт
                              нии, %                        мг
Эспарцет №2           1.6      4.02      2.2      88.4     67.7    76.5
Эспарцет             13.2      4.33      3.2     128.9 108.2       83.9
№2+нитрагин
Эспарцет №4           4.2      4.18      2.0     83.6    62.9      75.2
Эспарцет             13.0      4.31      4.2     181.0   160.3     88.5
№4+нитрагин

   Количество клубеньков на корнях растений эспарцета напрямую свя-
зано с накоплением сухой массы и белка в растениях. При инокуляции
нитрагином на основе цеолита различных линий эспарцета наибольшее
содержание белка и сухой массы составляет 4,33 и 4,31% соответствен-
но, тогда как в контроле содержание белка снижается до 4,2%. В посе-
вах люцерны также прослеживается закономерность влияния нитрагина
на накопление азота и белка в растениях.
   У эспарцета после инокуляции нитрагином (линия 2) образуется
большее количество клубеньков на корнях 13,2 шт/на 1 растение (рису-
нок 1).

                                  5
Рисунок 1 – Формирование клубеньков на корнях эспарцета второго года жизни,
                                   Линия 2




   Рисунок 2– Образование клубеньков на корнях эспарцета второго года жизни,
                                   Линия 4
    Различные сорта люцерны (Шортандинская 2, Кокше, Райхан, и ли-
нии № 4 № 215 № 204) также показали отзывчивость к применению
нитрагина, что проявилось в накоплении белка и азота. Так во всех сор-
тах и линиях увеличение содержания азота и белка составило в среднем
(5-12%). Исключение составил сорт люцерны Райхан, при инокуляции
семян которого нитрагином не происходило увеличение содержания азо-

                                       6
та и белка в растениях. Содержание фосфора в сухом веществе люцерны
варьировало в пределах от 0,28 % до 0,32 %.
    Наибольшая концентрация калия 1,94% отмечалась в вариантах с
предпосевной обработкой нитрагином люцерны линии №215, что на
0,17–0,25% выше контрольного варианта.

     Технология применения диазотрофных биопрепаратов

    Ежегодно во всем мире выпускается приблизительно 2000 тонн био-
препаратов на основе азотфиксирующих ризобиальных бактерий, это
количество достаточно для инокулирования посевов 20 млн. га бобовых
растений [1].
    Биопрепараты выпускаются в гранулированной, порошкообразной и
жидкой форме [2-3]. Метод инокулирования зависит от типа биопрепа-
рата: порошкообразные и жидкие препараты в основном применяются
для обработки семян бобовых, а гранулированные препараты вносятся в
почву при посеве вместе с семенами [2, 4].
    Разработка эффективного биопрепарата включает такие элементы
как подбор активных штаммов, носителей, пакетирование и маркетинг
[4].
    В связи с тем, что во многих случаях активность штаммов бактерий
лимитируется природно-климатическими условиями местности, возника-
ет необходимость поиска активных штаммов бактерий адаптированных к
местным условиям.
    Немаловажную роль при разработке биопрепаратов играют наполни-
тели. Наполнитель должен поддерживать рост бактерий и необходимое
их количество в течение определенного времени, должен иметь ней-
тральную рН, обладать высокой способностью удерживать влагу, быть
нетоксичным, легко стерилизоваться, иметь длительный срок хранения.
Также он должен быть доступным в течение всего года и недорогим [1-
2, 5-6]. В качестве наполнителя наиболее широкое применение получил
торф [7-9], он может носить на себе большое количество бактерий (бо-
лее 108 кл/г).
    В Казахстане использование торфа в качестве наполнителя экономи-
ческого не выгодно, что побудило нас к поиску альтернативных напол-
нителей для использования при разработке отечественного биопрепара-
та.
    В своих исследованиях мы изучали различные природные
наполнители, такие как цеолит, сероцеолит, керамзитовая глина. Эф-
фективным для культивирования диазотрофных бактерий бобовых трав
оказался цеолит.
    Для приготовления бактериальных препаратов, использовали чистые
культуры клубеньковых бактерий, размножали их в на гороховой среде.
                                 7
В настоящее время производится и имеет практическое применение
главным образом нитрагин, который содержит культуру клубеньковых
бактерий, размножающихся на корнях бобовых растений и живущих в
симбиозе с ними.
   Большинству бобовых культур (люцерна, эспарцет, донник) присущи
определенные специфические расы клубеньковых бактерий. Некоторые
расы живут одновременно на нескольких видах растений, например одна
и та же раса клубеньковых бактерий пригодна для гороха, вики, чечеви-
цы, бобов. Одна и та же раса бактерий свойственна люцерне и доннику
или люпину и эспарцету. Специфичность клубеньковых бактерий устой-
чива и передается по наследству.
   Нами разработано несколько видов нитрагина: нитрагин для донника,
нитрагин для эспарцета, нитрагин для люцерны, гороха, бобов и т. д.
Готовая форма нитрагина расфасовывалась в пластиковые пакеты из
расчета на гектарную норму высева семян.
   При посеве инокулированных семян нитрагин способствует усилению
активности клубеньковых бактерий, уже имеющихся в почве, специфич-
ных для культур, длительно возделываемых в данной местности. Разные
расы клубеньковых бактерий обладают неодинаковой активностью, по-
этому важно подобрать такие штаммы бактерий, которые лучше фикси-
руют азот.
   Семена обрабатывают нитрагином (нитрагинизация, или инокуляция)
перед самым посевом в закрытом помещении или в тени, так как на
солнце бактерии в препарате погибают. Положенное количество нитра-
гина высыпают в чистую посуду, размешивают в воде из расчета 10 ста-
канов воды на 100 кг семян и полученной болтушкой обливают семена,
тщательно их перемешивая. Если семена нуждаются в протравливании
химическими препаратами, то его проводят не меньше чем за месяц до
посева, а непосредственно перед посевом обрабатывают семена нитра-
гином. Предпосевную обработку семян удобрениями, например молиб-
деном, бором, можно совмещать с нитрагинизацией. Механизированную
обработку семян биопрепаратами клубеньковых бактерий (инокуляцию,
нитрагинизацию) осуществляют машинами для протравливания семян
ПУ-3, ПС-10. Перед работой емкости машин очищают от остатков ядохи-
микатов, промывают раствором соды, стирального порошка и чистой во-
дой согласно санитарным требованиям. Жидкую форму препаратов за-
ливают в бак вместе с водой, а сыпучие формы необходимо предвари-
тельно суспензировать в небольшом количестве воды в отдельной емко-
сти (ведро, бочка) и профильтровать от крупных частиц через фильтр с
отверстиями 1-2 мм или через марлю перед заправкой в бак протравоч-
ной машины. Хорошие результаты получаются и при обработке семян во
вращающихся барабанах или бетономешалках. Можно использовать по-
                                  8
грузчики семян со шнековыми и ленточными транспортерами, но необ-
ходимо равномерно дозировать препарат с помощью садовой лейки или
несложных приспособлений.
   Небольшое количество семян целесообразно обрабатывать вручную.
Порцию семян 100-200 кг высыпают на брезент размером 3х4 м, увлаж-
няют суспензией биопрепарата в воде или растворе прилипателя в ко-
личестве 2-2,5% от массы семян и перемешивают поочередным подни-
манием противоположных концов брезента до равномерного распреде-
ления бактерий на поверхности семян. Через 20-30 минут семена впиты-
вают влагу и восстанавливают сыпучесть. Обработанные семена затари-
вают в мешки и высевают во влажную почву в течение суток.
   Инокуляцию семян люцерны и эспарцета биопрепаратами клубенько-
вых бактерий следует проводить в тени навеса или в складе, чтобы из-
бежать действия прямых солнечных лучей, которые губительны для
микроорганизмов. Нельзя обрабатывать семена в семенных ящиках се-
ялки, потому что жидкий инокулюм стекает на дно и нарушает работу
высевающих аппаратов. Кроме того, увлажненные таким образом семена
теряют сыпучесть и образуют "своды".
   Бобово-ризобиальный симбиоз очень чувствителен к пестицидам. Все
протравители в той или иной степени ингибируют образование клубень-
ков и снижают их азотфиксирующую активность. К наименее токсичным
относятся фундазол, витавакс и бавистин. Вместо химических фунгици-
дов для подавления корневых гнилей и других заболеваний люцерны и
эспарцета целесообразно использовать препараты микроорганизмов -
антагонистов фитопатогенов БСП, ВП-6М, хетомик, фитоспорин, баци-
фор, триходермин и др., которые не уступают им по эффективности и не
оказывают отрицательного влияния на симбиоз бобовых трав с клубень-
ковыми бактериями. Микробы-антагонисты, размножаясь в ризосфере и
на корнях растений, создают защитный барьер от фитопатогенов на
протяжении всей вегетации. Масса гектарной дозы таких биопрепаратов
составляет 100-300 г. Технологически удобно одновременно обрабаты-
вать семена перед посевом препаратами клубеньковых бактерий и мик-
роорганизмов - антагонистов фитопатогенов.
   Оболочка семян люцерны, донника и эспарцета содержит токсичные
для клубеньковых бактерий вещества, в частности алкалоиды, и более
половины нанесенных на семена бактерий гибнет в течение двух часов
после инокуляции. Протравливание фунгицидами и обработка микро-
элементами семян бобовых трав также существенно снижают выживание
клубеньковых бактерий на их поверхности вплоть до полной гибели по-
следних.
   Наиболее эффективным способом нитрагинизации бобовых трав яв-
ляется внесение суспензии бактериального инокулюма во время сева в
                                 9
рядки специальным приспособлением к сеялкам, что обеспечивает прак-
тически полное сохранение жизнеспособности клубеньковых бактерий. С
аналогичной целью можно использовать также устройство для высева
мелкосемянных овощных культур. Благодаря такой технологии эффект
инокуляции препаратами клубеньковых бактерий семян бобовых трав,
обработанных высокотоксичными пестицидами (ТМТД, фентиурам, вита-
тиурам), составляет 70-80% от потенциальной эффективности нитраги-
низации.




Рисунок 3 - Экспериментальные формы диазотрофных биопрепаратов на основе клу-
               беньковых бактерий для эспарцета, люцерны, донника.

Жидкая форма препарата содержит остатки культуральной среды, мета-
болиты бактерий и 15-20 млрд. живых микроорганизмов в 1 мл. Гектар-
ная норма составляет 100 мл. Срок хранения препарата при температуре
4-12 °С один месяца. Перед использованием жидкий препарат разводит-
ся водой в 10 раз и образует стойкую суспензию, которая удобна в при-
менении, особенно для механизированной обработки семян. Бактерии
хорошо удерживаются на поверхности семян без прилипателя, роль ко-
торого выполняют их собственные экзополисахариды. Нитрагинизиро-
ванные семена необходимо высевать в течение суток, а при задержке с
посевом обработать повторно.




                                     10
Эффективность применения диазотрофных биопрепаратов в
                  селекции бобовых трав

   Известно, что в силу своих физиологических особенностей бобовые
травы могут формировать высокий урожай и за счет минерального азо-
та, но тогда теряется азотфиксирующая роль самого растения. В селек-
ции многолетних бобовых трав в последние годы способность фиксиро-
вать атмосферный азот у растений проявляется слабо. Это наблюдает-
ся, из-за отсутствия в почве специфичных для данной культуры клубень-
ковых бактерий, или при наличии угнетающих симбиоз экологических
факторов. Одним из эффективных приемов повышения симбиоза расте-
ний и бактерий в селекции бобовых трав является инокуляция - предпо-
севная обработка семян бобовых растений активными штаммами клу-
беньковых бактерий. Применение нитрагина в посевах различных сортов
люцерны способствовало получению прибавки зеленной массы от 13.3
до 40 ц /га (таблица 2).
     Таблица 2 - Отзывчивость различных сортов и перспективных линий люцерны на
                    инокуляцию семян активными штаммами клубеньковых бактерий

№      Вариант                      Урожайность зеленной массы, ц/га
                           контроль      нитрагин     прибавка от нитрагина
 1     Шортандинская
                             140             180                 40
       2
 2     Кокше                 132             170                 38
 3     Райхан                160             170                 10
 4     №4                    168             200                 32
 5     № 215                166,7            180                13,3
 6     № 204                 180             180                  -

Наиболее отзывчивым сортом к применению нитрагина оказался сорт
люцерны Шортандинская 2 и Кокше, прибавка зеленной массы от нитра-
гина составила в среднем от 38 до 40 ц/га, перспективной линией оказа-
лась линия № 4 прибавка урожая составила 32 ц/га.
   В посевах люцерны в связи с засушливой погодой отрастание отавы
шло медленно, в результате чего прибавка от применения нитрагина
была низкая (таблица 3).




                                        11
Таблица 3 - Урожайность различных линий эспарцета в зависимости
                                                       от применения нитрагина

 №          Вариант           Урожайность зелен-              Прибавка от
                               ной массы, ц/га                 нитрагина
                               кон-     нитрагин
                              троль
  1 Линия эспарцета                                     6
                             949        955
     №2
  2 Линия эспарцета
                             951        959             8
     №4
     Прибавка от применения нитрагина у перспективных линий эспар-
цета составила от 6 до 8 ц/га зеленой массы.
   Засушливая весна и засушливое лето отразились и на урожайности
донника, прибавка от применения нитрагина у различных сортов и пер-
спективных линий была не велика (таблица 4).
   Максимальный сбор зеленной массы донника во 2-й год жизни полу-
чен на вариантах с перспективными линиями КД-1706, КД-1741 и Волж-
ский дикорастущий при инокуляции семян нитрагином. Погодные усло-
вия для получения сухой массы донника также были неблагоприятными,
поэтому на всех вариантах получена недостоверная прибавка урожая.
   Таким образом, дополнительный сбор сухого вещества от применения
биологического препарата нитрагина составил в среднем около 10% в
сравнении с контрольными не инокулироваными вариантами.

     Таблица 4- Урожайность различных сортов и перспективных линий донника в за-
                                              висимости от применения нитрагина

№        вариант                     Урожайность зеленной массы, ц/га
                                    контроль     нитрагин     прибавка
                                                              от нитра-
                                                                гина
    1    Омский скороспелый           64,5         69,0          4,5
    2    Сарбас                       65,5         69,5          4,0
    3    КД-1369                      78,0         82,0          4,0
    4    КД-1706                      75,5         82,0          6.5
    5    Акбас                        65,0         69,5          4.5
    6    КД-1741                      66,0         72,5          6.5
    7    КД-1689                      74,5         78,5          4.0
    8    Волжский дикорас-
                                       63,0            69,5            6.5
         тущий


                                       12
В посевах многолетних бобовых трав в результате длительного отбора
формируется видовой состав растений, который обеспечивает в кон-
кретных условиях устойчивую ассоциацию микроорганизмов и растений,
благодаря которой все почвенные процессы биоцикла азота приходят в
равновесное состояние. И решение проблемы азота состоит в увеличе-
нии приходных статей баланса азота за счет биологической фиксации.
Все это, свидетельствует о том, что биологическая азотфиксация играет
очень важную экологическую роль. Поэтому важно создать условия для
активной жизнедеятельности клубеньковых азотфиксирующих бактерий.
С их активным ростом снижается потребность в дополнительном внесе-
нии минерального азота с удобрениями. А это в свою очередь позволяет
снизить агрохимическую нагрузку на почву.
   Кроме экологических аспектов, для практического земледелия очень
важны также вопросы экономики применения бактериальных удобрений.
   Расчеты экономической эффективности применения препаратов азот-
фиксирующих бактерий, проведены из расчета их себестоимости. По
данным Института промышленной биотехнологии стоимость биопрепара-
тов составила 700 тенге за 200 г (гектарная норма).
   Экономические расчеты показали, что применение нитрагина при об-
работке семян люцерны сорта Шортандинская 2 способствовало увели-
чению урожайности сена на 0,47 т/га, в сравнении с вариантом без об-
работке биопрепаратом (таблица 5).
    В результате чего, условный экономический эффект от применения
нитрагина по сену составил 28,2 %. У донника перспективной линии
КД-1741 применение нитрагина способствовало получению условно
чистого дохода на 11,7%.




                                 13
Таблица 5- Экономические показатели применения диазотрофных препаратов на
основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium в посевах многолетних бобовых трав


                                                             Дополни-
                 Урожайность                    Стоимость
   Вариант                      Содержание        с 1га      тельные     Условный
                 сухого веще-    кормовых                   затраты на  чистый до-
                   ства, т/га      единиц                   удобрения, ход, тенге/га
                                 т/т   т/га                   доллар   доллар %
                                                               США      США
                                       Люцерна
Шортандинская
                     1,40       0,71    0,99    25740 215                 -
2
Шортандинская
                     1,80       0,72    1,30    33800 282       6         61    28,4
2 с нитрагином
Кокше                1,32       0,71    0,93    24180 202                 -
Кокше с нитра-
                     1,70       0,72    1.22    31720 264       6         56    27,7
гином
                                       Донник
Омский скоро-
                     0,65       0.77    0.50    13000 108                 -
спелый
Омский скоро-
спелый с нит-        0,69       0.80    0.55    14300 119       6         5     4,6
рагином
КД-1741              0,66       0.77    0.51    13260 111                 -
КД-1741 с нит-
                     0.73       0.80    0.6     15600 130       6         13    11,7
рагином




                                         14
Заключение

   Основной путь усиления процесса азотфиксации – обработка бобовых
растений препаратами клубеньковых бактерий – нитрагинизация. Во
многих странах с высокоразвитым сельскохозяйственным производством
нитрагинизации подвергают до 60-80% в СНГ – всего 7% посевов бобо-
вых культур. Применение нитрагина, содержащего высокие титры актив-
ных селекционных штаммов клубеньковых бактерий – один из главных
приемов повышения не только урожайности бобовых культур, но и уров-
ня накопления общего и биологически связанного азота в растениях и
почве.
    В результате проведённых исследований был разработан экспери-
ментальный препарат нитрагин на основе клубеньковых бактерий рода
Rhizobum, предназначенный для предпосевной обработки семян бобовых
трав (люцерна, эспарцет, донник), способствующий активной фиксации
атмосферного азота.
   Использование в современных агротехнологиях выращивания люцер-
ны, эспарцета и донника - биопрепарата нитрагина на основе высоко-
эффективных штаммов соответствующих клубеньковых бактерий увели-
чивает урожай зеленой массы этих культур от 13,3 до 40 ц/га люцерны,
от 6 до 8 ц/га эспарцета и содержание в ней белка за счет усиления
симбиотической азотфиксации, а также повышает плодородие почвы для
последующих культур.




                                 15
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


    1.Базилинская М.В. Ассоциативная азотфиксация злаковыми культу-
рами. - М.: ВНИИТЭСК,1988.-44с.
    2. Кожемяков А.П. Источники азотного питания люпина в зависимо-
сти от доз и сроков внесения азотных удобрений//Бюллетень ВНИИСХМ.-
1988.-№49.-С.3-6
    3. Буянкин Н.И. Биологизация земледелия и растениеводства - пер-
спективное направление//Вестник РАСХН.-2005.-№2.-С.40-42.
    4.Гамзиков Г.П. Азот в земледелии Западной Сибири. –
М.:Наука,1981.-267с.
    5. Мишустин Е.Н., Востров И.С., Петрова А.Н. Методы почвенной мик-
робиологии и биохимии. М. изд-во Моск. ун-та, 1980.- 224с
   6.Шотт П.Р. Возможности и перспективы энерго - и ресурсосбереже-
ния при оптимизации азотного питания полевых культур // Сб. энерго- и
ресурсосбережения в земледелии аридных территорий/Материалы меж-
дународно-практической конференции. Барнаул, Россия 17-19 июля 2000
г. – Барнаул, 2000.
    7.Трепачев Е.П. Агрохимические аспекты биологического азота в со-
временном земледелии. Москва,1999-532с
    8.Воробьев В.А. Симбиотическая азотфиксация и температура.
Новосибирск: Наука, Сиб. Предприятие РАН, 1999. –128 с.
    9.Кожемяков А.П., Доросинский Л.М., Берестецкий О.А. Эффектив-
ность использования препаратов азотфиксирующих микроорганизмов в
сельском хозяйстве. Тр. ВНИИс.- х. микробиологии, т.59, Ленинград,
1989




                                  16

применение диазотрофных биопрепаратов для возделывания бобовых трав

  • 1.
    МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН АО «КАЗАГРОИННОВАЦИЯ» Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И.Бараева ПРИМЕНЕНИЕ ДИАЗОТРОФНЫХ БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ БОБОВЫХ ТРАВ Астана 2011
  • 2.
    УДК 631. 5 ББК42.113 П 76 Применение диазотрофных биопрепаратов для возделывания бобовых трав. Рекомендации подготовили: Г.Н. Чуркина, Е.П. Салаченок, Е.И. Парсаев, Т.М. Каберницкая, Н.И. Филиппова - Астана, 2011- 14 с. ISBN 9965-407-77-0 Настоящие рекомендации предназначены для преподавателей и студентов сельскохозяйственных вузов, научных работников научно-производственных центров, агрономов, фермеров и специалистов сельского хозяйства. Издано в рамках программы 057 «Информационное обеспечение субъек- тов агропромышленного комплекса на безвозмездной основе» Утверждено решением заседания научно-технической комиссии АО «КазАгроИнновация» от 3 декабря 2011 года, № 2 УДК 631. 5 ББК 42.113 © «НПЦЗХ им.А.И. Бараева», 2011 2
  • 3.
    Введение Химико-техногенная интенсификация выращивания яровой пшеницы обеспечивает высокие урожаи зерна, но большинство фермеров финан- сово не в состоянии применить необходимые дозы минеральных удобре- ний, химических средств защиты растений, ретордантов и стимуляторов роста растений. С другой стороны, интенсивное использование агрохи- микатов усиливает процессы загрязнения агроэкосистем и деградацию гумуса - основы почвенного плодородия. На наш взгляд, решение про- блемы лежит в эффективном и рациональном использовании биологиче- ского потенциала почвы, в оптимизации растительно-микробного взаи- модействия в агрофитоценозах. Научно обоснованная доля бобовых культур в общей структуре посе- вов должна составлять 20-40%, тогда как в настоящее время они зани- мают менее 10%. Бобовые растения обладают уникальной способностью вступать в симбиоз со специфическими для каждого вида растений клубеньковыми бактериями, образовывать азотфиксирующие клубеньки и усваивать за вегетацию до 125-480 кг/га азота воздуха. Это обеспечивает высокие урожаи дешевого растительного белка без применения дорогостоящих и экологически небезопасных минеральных азотных удобрений. С пожнив- но-растительными остатками многолетних бобовых трав в почве остает- ся в среднем около 50% фиксированного из воздуха азота, который на 2-3 года существенно повышает плодородие почвы и урожай последую- щих культур. Основными "стражами плодородия" являются люцерна и эспарцет. В почвах южного карбонатного чернозема обитают аборигенные клубень- ковые бактерии люцерны (Sinorhizobium meliloti) и эспарцета (Rhizobium onobrichis), численность которых колеблется от сотен до миллионов бак- терий в 1 г почвы. На корнях растения-хозяина они образуют многочис- ленные клубеньки с низкой азотфиксирующей активностью. Однако ее можно значительно увеличить путем применения перед посевом семян диазотрофных биопрепаратов на основе высокоэффективных и конку- рентоспособных селекционных штаммов клубеньковых бактерий. На основании анализа результатов многолетних исследований из- вестно, что в естественных условиях бобовые растения используют только 10-30% своего азотфиксирующего потенциала. Инокуляция их эффективными селекционными штаммами клубеньковых бактерий повы- шает этот показатель до 15-50% (на 40-60%), а остальной резерв может быть использован при оптимизации условий функционирования симбио- за. Генетический азотфиксирующий потенциал бобово-ризобиального симбиоза может быть значительно увеличен путем координированной селекции фито- и ризобиосимбионтов. Использование биопрепаратов 3
  • 4.
    клубеньковых бактерий дляпредпосевной инокуляции семян люцерны и эспарцета в экспериментальных и производственных опытах показало, что в 70-80% случаев они существенно увеличивали урожай зеленой массы в первый и второй годы жизни растений. Лучшие штаммы повы- шали урожай зеленой массы люцерны на 5-8 т/га, а эспарцета - на 4-7 т/га при увеличении содержания в ней белка на 1-3 абсолютных процен- та. Последействие многолетних бобовых трав на урожай зерна озимой пшеницы было эквивалентно внесению 60-90 кг/га минерального азота по таким предшественникам, как кукуруза на зерно или смесь озимой ржи с рапсом на зеленый корм. Применение диазотрофных биопрепаратов - один из агротех- нических приемов возделывания многолетних бобовых трав Агротехника возделывания бобовых трав в условиях Северного Ка- захстана в первую очередь складывается из предпосевной подготовки семян к посеву. Исходя из того, что бобовые травы обладают уникальной способностью фиксировать азот атмосферы необходимо усилить эту спо- собность и адаптировать ее к местным условиям произрастания трав. Селекция многолетних бобовых трав в Казахстане ведется по паро- вым фонам, что в конечном итоге привело утрате у новых сортов трав азотфиксирующей способности. Вследствие чего, встала задача создания новых сортов многолетних бобовых трав, обладающих азотфиксирующей способностью. Усилить азотфиксирующую способность многолетних бобо- вых трав возможно за счет применения диазотрофных биопрепаратов на ос- нове клубеньковых бактерий. Инокуляция бобовых растений диазотрофными клубеньковыми бакте- риями является общепринятой международной практикой, обеспечи- вающей фиксацию биологического азота в максимальном объеме и уве- личение урожайности растений без применения азотных удобрений. Азотфиксация это процесс связывания молекулярного азота (N2) ат- мосферы и перевода его в азотистые соединения. Она осуществляется азотфиксирующими микроорганизмами, в том числе клубеньковыми бак- териями, и другими микроорганизмами (бактерии, актиномицеты, дрож- жи, грибы и сине-зелёные водоросли), обитающими в почвах, пресных водоёмах, морях и океанах. Азотфиксация - важнейший биологический процесс, играющий большую роль в круговороте азота в природе и обо- гащающий почву и водоёмы связанным азотом. В атмосфере содержится над 1 га почвы более 70 000 т свободного азота, и только в результате фиксации часть этого азота становится доступной для использования высшими растениями. Свободноживущие азотфиксирующие бактерии связывают несколько десятков килограммов азота на 1 га в год. Общая 4
  • 5.
    прибыль азота (внадземных органах и пожнивных остатках) при культи- вировании бобовых растений составляет от 57,5 до 335 кг/га в год. Ко- личество азота, внесённого в почву бобовыми растениями за счёт дея- тельности клубеньковых бактерий, достигает 100 - 250 кг/га за сезон. Естественно, этот процесс имеет большое значение для улучшения почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Были проведены исследования по изучению влияния диазотрофных препаратов на формирование бобово - ризобиального комплекса в се- лекционных питомниках у эспарцета, люцерны и донника. Результаты опытов показали, что применение нитрагина в посевах различных ли- ний эспарцета стимулирует образование корневых клубеньков, так у линии №2 их образовывалось до 13,2 штук на одно растение, а у линии №4 -13,0, а на контрольных вариантах количества клубеньков составля- ло 1,6-4,2 штук (таблица 1). Таблица 1- Влияние нитрагина на образование корневых клубеньков в посевах эспарцета 2 года жизни, фаза стеблевания Содер- Усвоено азота Кол-во Варианты жание Сухая в т.ч. клу- азота в масса, всего, ат- бень- % расте- г мг мосф., ков, шт нии, % мг Эспарцет №2 1.6 4.02 2.2 88.4 67.7 76.5 Эспарцет 13.2 4.33 3.2 128.9 108.2 83.9 №2+нитрагин Эспарцет №4 4.2 4.18 2.0 83.6 62.9 75.2 Эспарцет 13.0 4.31 4.2 181.0 160.3 88.5 №4+нитрагин Количество клубеньков на корнях растений эспарцета напрямую свя- зано с накоплением сухой массы и белка в растениях. При инокуляции нитрагином на основе цеолита различных линий эспарцета наибольшее содержание белка и сухой массы составляет 4,33 и 4,31% соответствен- но, тогда как в контроле содержание белка снижается до 4,2%. В посе- вах люцерны также прослеживается закономерность влияния нитрагина на накопление азота и белка в растениях. У эспарцета после инокуляции нитрагином (линия 2) образуется большее количество клубеньков на корнях 13,2 шт/на 1 растение (рису- нок 1). 5
  • 6.
    Рисунок 1 –Формирование клубеньков на корнях эспарцета второго года жизни, Линия 2 Рисунок 2– Образование клубеньков на корнях эспарцета второго года жизни, Линия 4 Различные сорта люцерны (Шортандинская 2, Кокше, Райхан, и ли- нии № 4 № 215 № 204) также показали отзывчивость к применению нитрагина, что проявилось в накоплении белка и азота. Так во всех сор- тах и линиях увеличение содержания азота и белка составило в среднем (5-12%). Исключение составил сорт люцерны Райхан, при инокуляции семян которого нитрагином не происходило увеличение содержания азо- 6
  • 7.
    та и белкав растениях. Содержание фосфора в сухом веществе люцерны варьировало в пределах от 0,28 % до 0,32 %. Наибольшая концентрация калия 1,94% отмечалась в вариантах с предпосевной обработкой нитрагином люцерны линии №215, что на 0,17–0,25% выше контрольного варианта. Технология применения диазотрофных биопрепаратов Ежегодно во всем мире выпускается приблизительно 2000 тонн био- препаратов на основе азотфиксирующих ризобиальных бактерий, это количество достаточно для инокулирования посевов 20 млн. га бобовых растений [1]. Биопрепараты выпускаются в гранулированной, порошкообразной и жидкой форме [2-3]. Метод инокулирования зависит от типа биопрепа- рата: порошкообразные и жидкие препараты в основном применяются для обработки семян бобовых, а гранулированные препараты вносятся в почву при посеве вместе с семенами [2, 4]. Разработка эффективного биопрепарата включает такие элементы как подбор активных штаммов, носителей, пакетирование и маркетинг [4]. В связи с тем, что во многих случаях активность штаммов бактерий лимитируется природно-климатическими условиями местности, возника- ет необходимость поиска активных штаммов бактерий адаптированных к местным условиям. Немаловажную роль при разработке биопрепаратов играют наполни- тели. Наполнитель должен поддерживать рост бактерий и необходимое их количество в течение определенного времени, должен иметь ней- тральную рН, обладать высокой способностью удерживать влагу, быть нетоксичным, легко стерилизоваться, иметь длительный срок хранения. Также он должен быть доступным в течение всего года и недорогим [1- 2, 5-6]. В качестве наполнителя наиболее широкое применение получил торф [7-9], он может носить на себе большое количество бактерий (бо- лее 108 кл/г). В Казахстане использование торфа в качестве наполнителя экономи- ческого не выгодно, что побудило нас к поиску альтернативных напол- нителей для использования при разработке отечественного биопрепара- та. В своих исследованиях мы изучали различные природные наполнители, такие как цеолит, сероцеолит, керамзитовая глина. Эф- фективным для культивирования диазотрофных бактерий бобовых трав оказался цеолит. Для приготовления бактериальных препаратов, использовали чистые культуры клубеньковых бактерий, размножали их в на гороховой среде. 7
  • 8.
    В настоящее времяпроизводится и имеет практическое применение главным образом нитрагин, который содержит культуру клубеньковых бактерий, размножающихся на корнях бобовых растений и живущих в симбиозе с ними. Большинству бобовых культур (люцерна, эспарцет, донник) присущи определенные специфические расы клубеньковых бактерий. Некоторые расы живут одновременно на нескольких видах растений, например одна и та же раса клубеньковых бактерий пригодна для гороха, вики, чечеви- цы, бобов. Одна и та же раса бактерий свойственна люцерне и доннику или люпину и эспарцету. Специфичность клубеньковых бактерий устой- чива и передается по наследству. Нами разработано несколько видов нитрагина: нитрагин для донника, нитрагин для эспарцета, нитрагин для люцерны, гороха, бобов и т. д. Готовая форма нитрагина расфасовывалась в пластиковые пакеты из расчета на гектарную норму высева семян. При посеве инокулированных семян нитрагин способствует усилению активности клубеньковых бактерий, уже имеющихся в почве, специфич- ных для культур, длительно возделываемых в данной местности. Разные расы клубеньковых бактерий обладают неодинаковой активностью, по- этому важно подобрать такие штаммы бактерий, которые лучше фикси- руют азот. Семена обрабатывают нитрагином (нитрагинизация, или инокуляция) перед самым посевом в закрытом помещении или в тени, так как на солнце бактерии в препарате погибают. Положенное количество нитра- гина высыпают в чистую посуду, размешивают в воде из расчета 10 ста- канов воды на 100 кг семян и полученной болтушкой обливают семена, тщательно их перемешивая. Если семена нуждаются в протравливании химическими препаратами, то его проводят не меньше чем за месяц до посева, а непосредственно перед посевом обрабатывают семена нитра- гином. Предпосевную обработку семян удобрениями, например молиб- деном, бором, можно совмещать с нитрагинизацией. Механизированную обработку семян биопрепаратами клубеньковых бактерий (инокуляцию, нитрагинизацию) осуществляют машинами для протравливания семян ПУ-3, ПС-10. Перед работой емкости машин очищают от остатков ядохи- микатов, промывают раствором соды, стирального порошка и чистой во- дой согласно санитарным требованиям. Жидкую форму препаратов за- ливают в бак вместе с водой, а сыпучие формы необходимо предвари- тельно суспензировать в небольшом количестве воды в отдельной емко- сти (ведро, бочка) и профильтровать от крупных частиц через фильтр с отверстиями 1-2 мм или через марлю перед заправкой в бак протравоч- ной машины. Хорошие результаты получаются и при обработке семян во вращающихся барабанах или бетономешалках. Можно использовать по- 8
  • 9.
    грузчики семян сошнековыми и ленточными транспортерами, но необ- ходимо равномерно дозировать препарат с помощью садовой лейки или несложных приспособлений. Небольшое количество семян целесообразно обрабатывать вручную. Порцию семян 100-200 кг высыпают на брезент размером 3х4 м, увлаж- няют суспензией биопрепарата в воде или растворе прилипателя в ко- личестве 2-2,5% от массы семян и перемешивают поочередным подни- манием противоположных концов брезента до равномерного распреде- ления бактерий на поверхности семян. Через 20-30 минут семена впиты- вают влагу и восстанавливают сыпучесть. Обработанные семена затари- вают в мешки и высевают во влажную почву в течение суток. Инокуляцию семян люцерны и эспарцета биопрепаратами клубенько- вых бактерий следует проводить в тени навеса или в складе, чтобы из- бежать действия прямых солнечных лучей, которые губительны для микроорганизмов. Нельзя обрабатывать семена в семенных ящиках се- ялки, потому что жидкий инокулюм стекает на дно и нарушает работу высевающих аппаратов. Кроме того, увлажненные таким образом семена теряют сыпучесть и образуют "своды". Бобово-ризобиальный симбиоз очень чувствителен к пестицидам. Все протравители в той или иной степени ингибируют образование клубень- ков и снижают их азотфиксирующую активность. К наименее токсичным относятся фундазол, витавакс и бавистин. Вместо химических фунгици- дов для подавления корневых гнилей и других заболеваний люцерны и эспарцета целесообразно использовать препараты микроорганизмов - антагонистов фитопатогенов БСП, ВП-6М, хетомик, фитоспорин, баци- фор, триходермин и др., которые не уступают им по эффективности и не оказывают отрицательного влияния на симбиоз бобовых трав с клубень- ковыми бактериями. Микробы-антагонисты, размножаясь в ризосфере и на корнях растений, создают защитный барьер от фитопатогенов на протяжении всей вегетации. Масса гектарной дозы таких биопрепаратов составляет 100-300 г. Технологически удобно одновременно обрабаты- вать семена перед посевом препаратами клубеньковых бактерий и мик- роорганизмов - антагонистов фитопатогенов. Оболочка семян люцерны, донника и эспарцета содержит токсичные для клубеньковых бактерий вещества, в частности алкалоиды, и более половины нанесенных на семена бактерий гибнет в течение двух часов после инокуляции. Протравливание фунгицидами и обработка микро- элементами семян бобовых трав также существенно снижают выживание клубеньковых бактерий на их поверхности вплоть до полной гибели по- следних. Наиболее эффективным способом нитрагинизации бобовых трав яв- ляется внесение суспензии бактериального инокулюма во время сева в 9
  • 10.
    рядки специальным приспособлениемк сеялкам, что обеспечивает прак- тически полное сохранение жизнеспособности клубеньковых бактерий. С аналогичной целью можно использовать также устройство для высева мелкосемянных овощных культур. Благодаря такой технологии эффект инокуляции препаратами клубеньковых бактерий семян бобовых трав, обработанных высокотоксичными пестицидами (ТМТД, фентиурам, вита- тиурам), составляет 70-80% от потенциальной эффективности нитраги- низации. Рисунок 3 - Экспериментальные формы диазотрофных биопрепаратов на основе клу- беньковых бактерий для эспарцета, люцерны, донника. Жидкая форма препарата содержит остатки культуральной среды, мета- болиты бактерий и 15-20 млрд. живых микроорганизмов в 1 мл. Гектар- ная норма составляет 100 мл. Срок хранения препарата при температуре 4-12 °С один месяца. Перед использованием жидкий препарат разводит- ся водой в 10 раз и образует стойкую суспензию, которая удобна в при- менении, особенно для механизированной обработки семян. Бактерии хорошо удерживаются на поверхности семян без прилипателя, роль ко- торого выполняют их собственные экзополисахариды. Нитрагинизиро- ванные семена необходимо высевать в течение суток, а при задержке с посевом обработать повторно. 10
  • 11.
    Эффективность применения диазотрофныхбиопрепаратов в селекции бобовых трав Известно, что в силу своих физиологических особенностей бобовые травы могут формировать высокий урожай и за счет минерального азо- та, но тогда теряется азотфиксирующая роль самого растения. В селек- ции многолетних бобовых трав в последние годы способность фиксиро- вать атмосферный азот у растений проявляется слабо. Это наблюдает- ся, из-за отсутствия в почве специфичных для данной культуры клубень- ковых бактерий, или при наличии угнетающих симбиоз экологических факторов. Одним из эффективных приемов повышения симбиоза расте- ний и бактерий в селекции бобовых трав является инокуляция - предпо- севная обработка семян бобовых растений активными штаммами клу- беньковых бактерий. Применение нитрагина в посевах различных сортов люцерны способствовало получению прибавки зеленной массы от 13.3 до 40 ц /га (таблица 2). Таблица 2 - Отзывчивость различных сортов и перспективных линий люцерны на инокуляцию семян активными штаммами клубеньковых бактерий № Вариант Урожайность зеленной массы, ц/га контроль нитрагин прибавка от нитрагина 1 Шортандинская 140 180 40 2 2 Кокше 132 170 38 3 Райхан 160 170 10 4 №4 168 200 32 5 № 215 166,7 180 13,3 6 № 204 180 180 - Наиболее отзывчивым сортом к применению нитрагина оказался сорт люцерны Шортандинская 2 и Кокше, прибавка зеленной массы от нитра- гина составила в среднем от 38 до 40 ц/га, перспективной линией оказа- лась линия № 4 прибавка урожая составила 32 ц/га. В посевах люцерны в связи с засушливой погодой отрастание отавы шло медленно, в результате чего прибавка от применения нитрагина была низкая (таблица 3). 11
  • 12.
    Таблица 3 -Урожайность различных линий эспарцета в зависимости от применения нитрагина № Вариант Урожайность зелен- Прибавка от ной массы, ц/га нитрагина кон- нитрагин троль 1 Линия эспарцета 6 949 955 №2 2 Линия эспарцета 951 959 8 №4 Прибавка от применения нитрагина у перспективных линий эспар- цета составила от 6 до 8 ц/га зеленой массы. Засушливая весна и засушливое лето отразились и на урожайности донника, прибавка от применения нитрагина у различных сортов и пер- спективных линий была не велика (таблица 4). Максимальный сбор зеленной массы донника во 2-й год жизни полу- чен на вариантах с перспективными линиями КД-1706, КД-1741 и Волж- ский дикорастущий при инокуляции семян нитрагином. Погодные усло- вия для получения сухой массы донника также были неблагоприятными, поэтому на всех вариантах получена недостоверная прибавка урожая. Таким образом, дополнительный сбор сухого вещества от применения биологического препарата нитрагина составил в среднем около 10% в сравнении с контрольными не инокулироваными вариантами. Таблица 4- Урожайность различных сортов и перспективных линий донника в за- висимости от применения нитрагина № вариант Урожайность зеленной массы, ц/га контроль нитрагин прибавка от нитра- гина 1 Омский скороспелый 64,5 69,0 4,5 2 Сарбас 65,5 69,5 4,0 3 КД-1369 78,0 82,0 4,0 4 КД-1706 75,5 82,0 6.5 5 Акбас 65,0 69,5 4.5 6 КД-1741 66,0 72,5 6.5 7 КД-1689 74,5 78,5 4.0 8 Волжский дикорас- 63,0 69,5 6.5 тущий 12
  • 13.
    В посевах многолетнихбобовых трав в результате длительного отбора формируется видовой состав растений, который обеспечивает в кон- кретных условиях устойчивую ассоциацию микроорганизмов и растений, благодаря которой все почвенные процессы биоцикла азота приходят в равновесное состояние. И решение проблемы азота состоит в увеличе- нии приходных статей баланса азота за счет биологической фиксации. Все это, свидетельствует о том, что биологическая азотфиксация играет очень важную экологическую роль. Поэтому важно создать условия для активной жизнедеятельности клубеньковых азотфиксирующих бактерий. С их активным ростом снижается потребность в дополнительном внесе- нии минерального азота с удобрениями. А это в свою очередь позволяет снизить агрохимическую нагрузку на почву. Кроме экологических аспектов, для практического земледелия очень важны также вопросы экономики применения бактериальных удобрений. Расчеты экономической эффективности применения препаратов азот- фиксирующих бактерий, проведены из расчета их себестоимости. По данным Института промышленной биотехнологии стоимость биопрепара- тов составила 700 тенге за 200 г (гектарная норма). Экономические расчеты показали, что применение нитрагина при об- работке семян люцерны сорта Шортандинская 2 способствовало увели- чению урожайности сена на 0,47 т/га, в сравнении с вариантом без об- работке биопрепаратом (таблица 5). В результате чего, условный экономический эффект от применения нитрагина по сену составил 28,2 %. У донника перспективной линии КД-1741 применение нитрагина способствовало получению условно чистого дохода на 11,7%. 13
  • 14.
    Таблица 5- Экономическиепоказатели применения диазотрофных препаратов на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium в посевах многолетних бобовых трав Дополни- Урожайность Стоимость Вариант Содержание с 1га тельные Условный сухого веще- кормовых затраты на чистый до- ства, т/га единиц удобрения, ход, тенге/га т/т т/га доллар доллар % США США Люцерна Шортандинская 1,40 0,71 0,99 25740 215 - 2 Шортандинская 1,80 0,72 1,30 33800 282 6 61 28,4 2 с нитрагином Кокше 1,32 0,71 0,93 24180 202 - Кокше с нитра- 1,70 0,72 1.22 31720 264 6 56 27,7 гином Донник Омский скоро- 0,65 0.77 0.50 13000 108 - спелый Омский скоро- спелый с нит- 0,69 0.80 0.55 14300 119 6 5 4,6 рагином КД-1741 0,66 0.77 0.51 13260 111 - КД-1741 с нит- 0.73 0.80 0.6 15600 130 6 13 11,7 рагином 14
  • 15.
    Заключение Основной путь усиления процесса азотфиксации – обработка бобовых растений препаратами клубеньковых бактерий – нитрагинизация. Во многих странах с высокоразвитым сельскохозяйственным производством нитрагинизации подвергают до 60-80% в СНГ – всего 7% посевов бобо- вых культур. Применение нитрагина, содержащего высокие титры актив- ных селекционных штаммов клубеньковых бактерий – один из главных приемов повышения не только урожайности бобовых культур, но и уров- ня накопления общего и биологически связанного азота в растениях и почве. В результате проведённых исследований был разработан экспери- ментальный препарат нитрагин на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobum, предназначенный для предпосевной обработки семян бобовых трав (люцерна, эспарцет, донник), способствующий активной фиксации атмосферного азота. Использование в современных агротехнологиях выращивания люцер- ны, эспарцета и донника - биопрепарата нитрагина на основе высоко- эффективных штаммов соответствующих клубеньковых бактерий увели- чивает урожай зеленой массы этих культур от 13,3 до 40 ц/га люцерны, от 6 до 8 ц/га эспарцета и содержание в ней белка за счет усиления симбиотической азотфиксации, а также повышает плодородие почвы для последующих культур. 15
  • 16.
    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1.Базилинская М.В. Ассоциативная азотфиксация злаковыми культу- рами. - М.: ВНИИТЭСК,1988.-44с. 2. Кожемяков А.П. Источники азотного питания люпина в зависимо- сти от доз и сроков внесения азотных удобрений//Бюллетень ВНИИСХМ.- 1988.-№49.-С.3-6 3. Буянкин Н.И. Биологизация земледелия и растениеводства - пер- спективное направление//Вестник РАСХН.-2005.-№2.-С.40-42. 4.Гамзиков Г.П. Азот в земледелии Западной Сибири. – М.:Наука,1981.-267с. 5. Мишустин Е.Н., Востров И.С., Петрова А.Н. Методы почвенной мик- робиологии и биохимии. М. изд-во Моск. ун-та, 1980.- 224с 6.Шотт П.Р. Возможности и перспективы энерго - и ресурсосбереже- ния при оптимизации азотного питания полевых культур // Сб. энерго- и ресурсосбережения в земледелии аридных территорий/Материалы меж- дународно-практической конференции. Барнаул, Россия 17-19 июля 2000 г. – Барнаул, 2000. 7.Трепачев Е.П. Агрохимические аспекты биологического азота в со- временном земледелии. Москва,1999-532с 8.Воробьев В.А. Симбиотическая азотфиксация и температура. Новосибирск: Наука, Сиб. Предприятие РАН, 1999. –128 с. 9.Кожемяков А.П., Доросинский Л.М., Берестецкий О.А. Эффектив- ность использования препаратов азотфиксирующих микроорганизмов в сельском хозяйстве. Тр. ВНИИс.- х. микробиологии, т.59, Ленинград, 1989 16