Биопрепараты на основе ассоциативных азотфиксирующих бактерий

Открытие способности ряда азотфиксирующих бактерий к ассоци­ативному симбиозу с небобовыми растениями обусловило возмож­ность создания биопрепаратов для использования под овощные, технические и зерновые культуры. Впервые ассоциативные азотфиксирующие бактерии, относящиеся к семейству Azotobacteriaceae — Azospirillum brasilense и Azospirillum lipoferum, были выделены бразиль­ским ученым И. Доберейнер из ризосферы травянистых растений тропической зоны, где они часто встречаются. У кукурузы, сорго, риса, сахарного тростника и кормовых растений это обычные ком­поненты микрофлоры ризосферы.

Бактерии рода Azospirillum имеют палочковидную изогнутую форму. A. brasilense отличается от близкого вида. A. lipoferum по не­которым физиологическим признакам.

Если азотобактер развивается в некотором отдалении от по­верхности корня (в ризосфере), то азоспириллы находятся на самой его поверхности и могут даже проникать в ткани корня. Тесная связь азотфиксаторов рода Azospirillum с растениями проявляется в том, что эти микроорганизмы находятся даже на стеблях и листьях.

Была изучена возможность использования культур Azospirillum для усиления процесса азотфиксации в зоне корня сельскохозяйст­венных растений. Поставлены опыты с разными культурами, как в вегетационных, так и в полевых условиях. В подавляющем боль­шинстве случаев внесение бактерий дает прибавку урожая в преде­лах 15—30%. При дозах минерального азота выше 60 кг/га, а также при недостаточном освещении положительного действия азоспирилл не наблюдается.

К настоящему времени выявлено более 200 видов бактерий, обладающих различными уровнями активности азотфиксации. Наи­более распространенные ассоциативные азотфиксирующие бакте­рии, живущие в ризосфере, ризоплане (на поверхности корня) и гистосфере (в тканях внутренней поверхности корня и между кле­точными стенками), принадлежат к родам: Agrobacterium, Arthrobacter, Azospirillum, Enterobacter, Bacillus, Flavobacterium, Pseudomonas, Klebsiella и др.

На основе отобранных штаммов бактерий в НИИ сельскохо­зяйственной микробиологии РАСХН создан ряд биопрепаратов для инокуляции семян и другого посадочного материала многих небобо­вых растений.

Агрофил — создан на основе штамма, относящегося к роду Agrobacterium (A. radiobacter, штамм 10). Представляет собой порошковидный торфяной субстрат, обогащенный углеводами, витаминами, микроэлементами, с влажностью 50—55%, инокулированный бактериями. В 1 г препарата содержится не менее 10 млрд активных бактериальных клеток. Биопрепарат находит широкое применение при выращивании овощей в условиях закрытого грунта. Повышает устойчивость к инфекционным заболеваниям и уве­личивает урожайность огурцов, томатов, перца, моркови, капусты, салата и других овощных культур. Препарат хорошо действует при обработке корневой системы клубники, крыжовника, малины, яблони, облепихи и других ягодных и плодовых культур. Улучшает всхожесть семян, стимулирует рост и развитие растений, повышает их устойчивость к корневым гнилям, уско­ряет созревание урожая на 7—10 дней.

В условиях закрытого грунта прибавки урожая овощей составляют 2—4 кг/м². В открытом грунте он обеспечивает прибавку урожайности на 20—50 ц/га в зависимости от культуры, сорта, почвенно-климатических ус­ловий. Расход препарата для открытого грунта: салат, редис, морковь, ук­роп, петрушка, цикорий — 400 г на гектарную норму семян; капуста, свекла, лук — 600 г на 1000 растений; картофель — 1200 г на гектарную норму; земляника, черенки плодовых — 200 г на 1 л воды.

Мизорин — создан на основе штамма, относящегося к роду Arthrobacter (A. mysorens, штамм 7). В 1 г торфяного препарата содержится 8— 10 млрд клеток бактерий. Представляет собой порошковидный торфяной субстрат с влажностью 45—55%, обогащенный питательными веществами. Высокоэффективность препарата проявляется в посевах пшеницы, ячменя, риса, сорго, кормовых трав и овощных культур. При посевной обработке семян препаратом повышает урожайность кормового сорго на 2,5—3,0 т/га, кормовых трав на 1,0—1,5 т/га. Обработка препаратом увеличивает всхо­жесть семян, стимулирует рост и повышает устойчивость растений к корневым гнилям и грибным болезням. В последние годы выявлена эффектив­ность препарата при выращивании картофеля. Прибавка урожая клубней составляет 20—30 ц/га. Перспективно применение мизорина для улучшения приживаемости безвирусного картофеля. При применении его в полевых опытах прибавка урожая клубней составляла 17—29%.

Ризоагрин — создан на основе штамма, относящегося к роду Agrobacterium (A. radiobacter, штамм 204). В 1 г торфяного препарата содержится 8—12 млрд клеток бактерий. Бактерии хорошо приживаются в ризосфере пшеницы, риса, ряда кормовых злаков и других сельскохозяйственных рас­тений. При использовании этого бактериального препарата урожайность пшеницы повышается на 2—5 ц/га, при увеличении содержания белка на 0,5—1,0%. Расход препарата: зерновые, рис — 600 г. на гектарную норму се­мян.

Ризоэнтерин — создан на основе штамма, относящегося к роду Enterobacter (E. aerogenes, штамм 30). В 1 г торфяного препарата содержится около 6 млрд бактериальных клеток. Представляет собой порошковидный торфяной субстрат, обогащенный питательными веществами с влажностью 45—50%. Расход препарата 300 г на гектарную норму семян. Применяется для повышения урожайности риса, озимой пшеницы и ржи. Получены хорошие результаты при выращивании ячменя. Урожайность его повышается на 2—5 ц/га. В результате формирования активной азотфиксирующей ассоциации бактерий с растением улучшается снабжение последних биологиче­ским азотом.

Флавобактерин создан на основе штамма, относящегося к роду Flavobacterium sp. штамм 130. В 1 г торфяного бактериального препарата содержится 5—10 млрд клеток бактерий. Представляет собой порошковидный торфяной субстрат, обогащенный питательными веществами с влажностью 45—50%. Отличительной особенностью препарата является его широкий спектр действия: положительные результаты получены в посевах пшеницы, ячменя, ржи, риса, сорго, кормовых трав, картофеля, капусты, свеклы, огурца, томатов и других. Положительное действие препарата определяет способность бактерий использовать молекулярный азот, стимулировать рост, продуцировать фитогормоны, улучшать минеральное питание, водный обмен и активизировать другие физиологические процессы растений. Ис­пользование препарата позволяет получить дополнительно 3—5 ц/га зерна, 20—60 ц/га овощей, 60—70 ц/га сахарной свеклы. При получении безвирус­ного посадочного материала картофеля и выращивании его в рулонной культуре использование флавобактерина стимулировало приживаемость, увеличивало количество формирующихся микроклубней и снижало поражаемость растений фитофторой. Расход препарата: многолетние злаковые тра­вы — 400 г на гектарную норму семян, зерновые, подсолнечник, кукуруза, сахарная и кормовая свекла — 600 г, для картофеля-1200 г.

На основе представителей рода Pseudomonas создан ряд перспектив­ных препаратов, имеющих широкий спектр действия. К их числу относят­ся: псевдобактерин-2 (на основе штамма P. aureofaciens BS 1393) и псевдобактерин-3 (на основе штамма P. putida BS 1398). Эффект дости­гается за счет способности бактерий синтезировать некоторые антибиотиче­ские вещества и сидерофоры, связывающие железо и переводящие его в недоступное состояние. Выявлена эффективность против септориоза, бурой ржав­чины, твердой головни пшеницы и других болезней. Штаммы продуцируют фитогормоны, которые стимулируют рост растений и переводят труднораст­воримые неорганические соединения фосфора в доступные для поглощения корневой системой.

В опытах с картофелем и другими овощными культурами перспективным является применение бактериальных препаратов на основе штам­мов рода Serratia (S. marcescens, штамм 218 Lg). В каждом грамме приготов­ленного на их основе торфяного препарата содержится не менее 6 млрд кле­ток, в жидком препарате — не менее 10 млрд клеток в 1 мл. Расход торфяного препарата на гектарную норму посадочных клубней составляет около 3 кг. Бактериальные препараты на основе серратии проявили эффективность на овощных культурах за счет хитинолитической способности ото­бранных штаммов по отношению к некоторым патогенам, в частности к фузариозной инфекции.

За последние годы во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии РАСХ была разработана новая группа биопрепаратов комплексного действия — экстрасол, являющаяся частью устойчивого биоорганического земледелия. В состав биопрепаратов экстрасол входят следующие предста­вители почвенных и ризосферных бактерий: Arthrobacter mysorens К, Flavobacterium sp., L20, Agrobacterium radiobacter 204, Azomonas agilis 12, Bacillus subtilis 4—13, Pseudomonas fluorescens 2137, Azospirillum lipoferum 137. Для изготовления препаратов указанной серии используют индивидуальные штаммы или несколько видов (ассоциаций) применительно для данного вида или со­рта растения. Выпускается экстрасол в трех модификациях: экстрасол-90 — фунгицидного действия, экстрасол-09 — стимулирующего действия и экс-трасол-55 — фунгицидно-стимулирующего действия.

Указанные выше биопрепараты безвредны для человека, животных и насекомых, не оказывают какого-либо вредного воздействия на окружаю­щую среду.