“Вітаміни” для ефективних росту та врожайності
14.08.2019
Проблеми продуктивного росту культур та забезпечення хорошого врожаю завжди були актуальними для агровиробників. Мінеральні добрива є або занадто дорогими, або екологічно шкідливими. З появою інокулянтів, які до того ж придатні для використання в органічному землеробстві, песимістичні оцінки підвищення врожайності змінили цілком оптимістичні прогнози (Стаття з журналу Агроіндустрія, травень 2019).
Застосування у фермерських господарствах біологічних препаратів, створених на основі азотфіксувальних мікроорганізмів і ризобактерій, які стимулюють ріст рослин, є одним із технологічних прийомів, що сприяє підвищенню врожаю культурних рослин. Життєвий цикл рослин тісно пов’язаний з діяльністю мікроорганізмів. Зі свого боку бактерії розвинули низку стратегій, що дають їм можливість використовувати рослини як своєрідну екологічну нішу. Ризобактерії родів Flavobacterium, Clostridium, Agrobacterium, Azospirillum, Azotobacter, Pseudomonas, Enterobacter і Bacillus використовують для інокуляції злакових, овочевих бобових.
Останнім часом за кордоном значної уваги здобули дослідження Ж. Доберейнера (Бразилія) з азотфіксувальними бактеріями, що належать до родини Azotobacteriaceae (Azospirillum brasilense і Azospirillum lipoferum). Вони виділені з ризосфери трав’янистих рослин тропічної зони, де зустрічаються досить часто. Однак Azospirillum виявлені в асоціаціях з різними рослинами помірної зони, при цьому вони нерідко переважають над іншими азотфіксаторами. Асоціативні діазотрофи взаємодіють в основному з рослинами, що мають С3 і С4 провідні шляхи фотосинтезу, до яких віднесено ячмінь, пшеницю, кукурудзу, трави, рис, бавовну.
Перспективність Azospirillum як активного агента бактеріальних препаратів обумовлена їхніми властивостями. Azospirillum відрізняються різнобічним пристосувальним метаболізмом вуглецю і азоту, що значною мірою сприяє їх адаптації, приживлюваності та життєдіяльності в конкурентних умовах ризосфери. У несприятливих умовах, наприклад у разі дефіциту харчування, Azospirillum можуть трансформуватися в цистоподібні утворення, що істотно підвищує їх виживання в ризосфері. Ці морфологічні зміни супроводжуються розвитком зовнішньої оболонки, що складається з полісахаридів.
Висока рухливість
Істотною перевагою Azospirillum як агентів біопрепаратів є їх висока рухливість. При цьому A. brasilense відрізняються підвищеною рухливістю за рахунок однієї полярної флагели. Підвищена рухливість служить важливим додатковим захисним фактором, що забезпечує переваги Azospirillum і можливості пересування в зони зі сприятливими умовами живлення, тобто до коріння. У ризосфері існує градієнт концентрації елементів живлення від коренів до навколишнього ґрунту. Дослідами доведено позитивний хемотаксис Azospirillum до органічних кислот, цукрів, амінокислот, а також до кореневих ексудатів. Експериментально показана міграція A. brasilense до коріння проростків пшениці і встановлена її залежність від ґрунтової вологи. Важливою особливістю Azospirillum є аеротаксис – здатність до направленого руху в бік оптимальної концентрації кисню.
Перелічені властивості Azospirillum забезпечують їм суттєві переваги і можливість досягнення оптимальної ніші як для виживання в ризосфері, так і для азотфіксації. Azospirillum є аеробними гетеротрофами, які здійснюють фіксацію азоту в мікроаерофільних умовах.
Колонізація коренів
Колонізація коренів – ключовий фактор успішної взаємодії рослин з Azospirillum. Прикріплення являє собою двофазний процес. У першій фазі бактерії адсорбуються до коріння як окремі клітини швидко, слабко і зворотно за участю полярної флагели, у другій фазі формуються бактеріальні агрегати, які міцно і незворотно прикріпляються до коренів. Вважається, що прикріплення залежить від бактеріальної продукції капсулярного позаклітинного полісахариду. Лектини кореня також беруть участь у процесі колонізації коренів, зв’язування індукує зміни в клітинному метаболізмі Azospirillum brasilense і сприяє азотфіксації, екскреції NН+4 і біосинтезу індолілоцтової кислоти. Клітини Azospirillum виявляються на всіх частинах інокульованої кореневої системи. Мікроскопічні дослідження інокульованих Azospirillum коренів пшениці свідчать про масивну колонізацію зони подовження, зони кореневих волосків, верхівки кореня й основ кореневих волосків, оскільки саме ці частини кореневої системи постійно виділяють атрактанти для Azospirillum і забезпечують їхнє живлення і життєдіяльність.
Азоспірили можуть здійснювати всі реакції циклу азоту за винятком нітрифікації. Джерелами азоту для азоспірил стають атмосферний азот, амоній, нітрати і нітрити. Особливе значення мають два процеси – азотфіксація і денітрифікація. Azospirillum можуть забезпечувати рослини азотом – або за рахунок азотфіксації, або за рахунок денітрифікації.
Інокуляція Azospirillum спричиняє морфологічні та фізіологічні зміни коренів, у них знижується активність окисних ферментів і вміст жирів, підвищується швидкість засвоєння NO-3, K+ і H2PO4, поліпшується використання води. Водний режим може бути одним з головних чинників поліпшення росту інокульованих рослин. Інокульовані коріння відрізняються більшою пропорцією молодих коренів, ніж неінокульовані.
Морфологічні зміни коренів, які спостерігаються при інокуляції азоспірилами, також пов’язані з продукуванням бактеріями фітогормонів (ауксинів, цитокінінів і гіберелінів), вітамінів та інших біологічно активних речовин. Доведено позитивний ефект бактеріальних ауксинів на ініціацію і подовження коренів, збільшення числа латеральних коренів і кореневих волосків, що забезпечує велику поглинаючу поверхню коренів, покращуючи здатність інокульованої рослин використовувати елементи мінерального живлення і воду. Синтез ауксинів ризосферними мікроорганізмами значною мірою визначається складом кореневих виділень, що містять їхній основний метаболічний попередник L-триптофан.
Рішення для озимої пшениці
В Україні за площами виробництва озима пшениця посідає одне з провідних місць. Це високоурожайна та рентабельна культура. Водночас для отримання високого й стабільного урожаю необхідно внести під цю культуру 180–240 кг азоту (залежно від типу ґрунту) на гектар у фізичній вазі. Сьогодні ціни на мінеральні добрива досить високі – відповідно, це негативно позначається на економічній привабливості озимої пшениці.
Інша проблема, яка виникає під час вирощування цієї культури – рівномірне забезпечення азотом протягом усього вегетаційного періоду, особливо від фази виходу в трубку до наливання зерна. Відомо, що саме в цей період триває інтенсивне нарощування вегетативної маси та формування урожаю, і рослини потребують найбільшої кількості азоту. Внесення в достатній кількості азотних добрив у цей період технологічно дуже складне, навіть інколи неможливе. Тому з метою оптимізації азотного живлення рослин озимої пшениці провідна американська компанія Terra Max розробила інокулянти нового покоління для зернових культур.
Інноваційний інокулянт Micro AZ-ST Liquid™ нового покоління базується на основі живих клітин двох штамів бактерій Azospirillum brasilense і А. lipoferum. Технологічно використання препарату Micro AZ-ST Liquid™ нічим не відрізняється від використання інокулянтів на бобових культурах. Це передпосівна обробка насіння з нормою витрати 250 мл на 100 кг насіння. Такий технологічний прийом забезпечить цілу низку переваг порівняно з традиційною технологією підготовки насіння до посіву:
– економію мінеральних добрив на 15–35% без зниження потенційної врожайності;
– збільшення урожайності зернових до 11%;
– поліпшення якісних показників товарної продукції;
– фунгіцидні та бактерицидні властивості (захист від більшості видів можливих гнилей), що дають можливість знизити норми використання засобів захисту рослин;
– забезпечення високої ростостимулючої дії;
– підвищення природного імунітету рослин до несприятливих погодних умов;
– інтенсифікацію росту та розвитку кореневої системи не лише на початкових стадіях росту, а і протягом усього періоду вегетації.
Отже, введення в технологію вирощування озимої пшениці лише одного прийому – обробки насіння інокулянтом Micro AZ-ST Liquid™ забезпечить Вам економію, а значить і заробіток в обсязі щонайменше 100 у. о. на 1 га, до того ж без урахування накопиченого легкодоступного азоту в ґрунті, що буде використаний наступною культурою.
Стаття опублікована у журналі «Агроіндустрія», травень 2019 р.
Пов’язані теми:
