Возделывание многолетних бобовых трав и зернобобовых культур является важным фактором развития устойчивого экологически ориентированного сельского хозяйства. Их возделывание, наряду с увеличением производства кормового растительного белка обеспечивает накопление в пахотном слое до 600 кг биологического азота на гектар за сезон, повышение плодородия почвы и получение экологически чистой продукции.
Повышение плодородия и качества кормов
Среди многолетних бобовых трав, наиболее значимыми являются люцерна посевная и клевер луговой, которые оказывают положительное влияние на агрофизические, агрохимические и биологические свойства почвы (ее плодородие, плотность, твердость, аэрацию, поглотительную и водоудерживающую способность и так далее). Так, в условиях России многолетние бобовые травы характеризуются наименьшей себестоимостью кормовой единицы – в среднем в 2,6 раз ниже, чем у зерна и в 4-6 раз ниже комбикормов для КРС.Бобовые культуры благодаря способности фиксировать азот атмосферы интенсивно накапливают его в почве. Так, за два года произрастания клевер увеличивает запас фиксированного азота в почве и в урожае на 160-180 кг/га. Люцерна способна в симбиозе с клубеньковыми бактериями полностью обеспечить свои потребности в азоте за счёт биологической азотфиксации, размеры которой в год могут достигать 400 и более кг/га. Поэтому многолетние бобовые травы играют важную роль в повышении почвенного плодородия. В условиях сельхозпроизводства они используются в полевом и лугопастбищном травосеянии для получения наиболее дешевых, экологически чистых высокопитательных белковых кормов для животных, удачно взаимодополняют друг друга при формировании непрерывного зеленого конвейера в летний период.
Бактерии как фактор роста потенциала
Росту биологического и продуктивного потенциала бобовых культур способствует интенсификация микробиологической деятельности. Разработка микробиологических способов повышения эффективности растениеводства является важнейшей экономической и социальной задачей для России, ведь проблема азота и фосфора остается одной из самых острых в земледелии с учетом высокой стоимости минеральных азотных и фосфорных удобрений.Для стимуляции роста сельхозкультур применяют различные бактериальные препараты, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами. Микроорганизмы, используемые для производства бакпрепаратов, способствуют снабжению растений не только элементами минерального питания, но и физиологически активными веществами (фитогормонами, витаминами и др.). Использование биопрепаратов при возделывании сельхозкультур получило в настоящее время особую актуальность. Это связано, в первую очередь, с общим снижением применения традиционных минеральных и органических удобрений в сельском хозяйстве. Применение биопрепаратов с использованием низких доз минеральных удобрений позволяет получать при благоприятных условиях возделывания сельхозкультур и минимальных затратах средств и труда оптимальную урожайность и хорошее качество растениеводческой продукции.
Консорциумы микроорганизмов
Одной из важнейших проблем, стоящей перед микробиологами, является создание консорциумов полезных для сельхозкультур микроорганизмов, выделенных из природных источников, не вступающих в антагонистические отношения между собой и взаимодополняющих друг друга.Разработка, производство и применение биопрепаратов на основе полезных и специфичных для бобовых культур клубеньковых и фосфатмобилизующих бактерий в комплексе с современными агротехнологиями позволит реализовать биологический потенциал бобовых культур, который на сегодняшний день используется недостаточно эффективно. Использование микробных препаратов способствует также повышению биологического разнообразия симбиотической и ризосферной микробиоты почв, что в свою очередь, обеспечивает повышение их плодородия, является основой экологической оптимизации растениеводства.
Специально для России
Многолетний отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что микробные удобрения играют важную роль дополнительного фактора повышения урожайности, но они, в большинстве случаев, не заменяют полностью ни органические, ни минеральные удобрения.Для улучшения азотного питания зернобобовых и многолетних бобовых трав применяют препараты на основе клубеньковых бактерий, а для улучшения фосфорного питания используют микробные препараты на основе фосфатмобилизующих бактерий и арбускулярных микоризных грибов. Создание комплексных микробных препаратов, содержащих консорциумы различных видов микроорганизмов, способных активизировать деятельность микробиоты почв, является целью деятельности многих научных центров.В лаборатории взаимоотношений микроорганизмов почвы и высших растений Института микробиологии НАН Беларуси совместно с ООО «Агропромышленная микробиология групп» из клубеньков и корней были выделены специфичные для перспективных бобовых культур, возделываемых в России, эффективные и адаптированные к почвенно-климатическим условиям России, штаммы клубеньковых бактерий, а из дерново-подзолистых почв, насыщенных фосфатами — фосфатмобилизующие штаммы, обладающие повышенной фосфатмобилизующей и ростстимулирующей активностью.
Препарат «Ризофос» марки «Клевер» и «Люцерна»
При отборе изолятов клубеньковых бактерий клевера и люцерны учитывались показатели нодулирующей способности, азотфиксирующей активности и морфология клубенька, свидетельствующие о симбиотической активности штамма клубеньковых бактерий.В качестве составляющего компонента микробного препарата «Ризофос» марки «Клевер» отобран изолят клубеньковых бактерий клевера, обладающий высокой нодулирующей способностью (14шт./1 раст.) и азотфиксирующей активностью (18,3 нМ С2H4 /час). Природный изолят клубеньковых бактерий клевера идентифицирован как Rhizobium trifolii.Выбор изолята клубеньковых бактерий люцерны для создания микробного препарата «Ризофос» марки «Люцерна» обусловлен его высокими симбиотическими способностями: на корнях люцерны образуются крупные, розового цвета клубеньки (9шт./1раст.), обладающие высокой азотфиксирующей активностью (10,5 нМ С2H4/час). Природный изолят клубеньковых бактерий люцерны идентифицирован как Sinorhizobium meliloti, а изолят фосфатмобилизующих бактерий идентифицирован как Bacillus sp. 7.
Технология глубинного культивирования
К факторам, оказывающим влияние на качество биопрепарата, полученного в результате глубинного культивирования микроорганизмов, относятся компоненты питательной среды, их количество, активная кислотность, температурный режим и аэрация. Оптимальные соотношения всех параметров культивирования предопределяют способность микроорганизмов к размножению и сохранению свойств.В процессе изучения динамики роста штаммов клубеньковых и фосфатмобилизующих бактерий в глубинной культуре при совместном культивировании на кукурузно-мелассной среде в лабораторных условиях отработаны оптимальные соотношения бактериальных компонентов при которых достигается равновесное состояние бактериальных культур с выходом максимальных титров и минимальных сроков культивирования. При создании микробного препарата «Ризофос» впервые была использована технология совместного глубинного культивирования клубеньковых бактерий и бацилл, обеспечивающая экономию материальных и энергетических ресурсов и способствующая снижению стоимости препарата.
Ощутимая прибавка урожая
Определение ростстимулирующей активности созданного препарата «Ризофос» показало, что он обеспечивает увеличение длины проростков у люцерны и клевера на 36 и 84%, соответственно, а вес проростков люцерны и клевера увеличивался за счет обработки семян препаратом «Ризофос» «Ризофос» на 33 и 136% соответственно.На посевах люцерны посевной в мелко-деляночном опыте прибавка урожая зеленой массы от применения микробного препарата «Ризофос» марки «Люцерна» составила 47% от контроля, а в производственных условиях получена прибавка 40,0 ц/га по сравнению с вариантом, где не применялся «Ризофос». Применение «Ризофоса», обеспечивающего дополнительное фосфорное питание растений, способствует получению прибавки урожая зеленой массы, составляющей 20ц/га при сравнении с моноинокуляцией. В вариантах с инокуляцией семян «Ризофосом» отмечено достоверное превышение урожайности люцерны по сравнению с контролем на 22%.Анализ роста и развития клевера лугового при применении предпосевной инокуляции микробным препаратом «Ризофос» показал, что в условиях мелко-деляночного опыта инокуляция способствует росту растений в высоту (115% от контроля). В производственных условиях получена прибавка урожая зеленой массы клевера 60,0 ц/га, что составило 127% по сравнению с контролем.
Биоудобрение для многолетних бобовых трав
В результате двухлетних испытаний в России микробного препарата «Ризофос» марок «Клевер» и «Люцерна», проведенных «Агропромышленная микробиология групп»), установлена высокая эффективность применения его в качестве биоудобрения при возделывании многолетних бобовых трав.Эффективность микробного препарата «Ризофос» в качестве биоудобрения была оценена при возделывании люцерны посевной (Medicago sativa) сорта «Будучыня» и клевера лугового (Trifolium pratensе) сорта «Мерея». В среднем за два года инокуляция семян люцерны, а также некорневая подкормка микробным препаратом «Ризофос» достоверно увеличили урожайность люцерны. Так, в варианте с биоудобрением получено 518,7 ц/га зеленой массы, или 88,2 ц/га к.ед. Прибавка составила 84,0 ц/га, или 14,3 ц/га к.ед. Урожайность сена по сравнению с контролем увеличилась на 13,6 ц/га. Применение микробного препарата «Ризофос» под люцерну обеспечило получение 519 ц/га зеленой массы, что на 84 ц/га выше, чем в контроле, а урожайность семян достоверно увеличилась на 29%.Инокуляция семян клевера, а также некорневая подкормка микробным препаратом «Ризофос» достоверно обеспечили увеличение зеленой массы, в среднем за 2 года прибавка продуктивности составила 73 ц/га зеленой массы или 15,5 ц/га к.ед., сухого вещества – 10,9 ц/га, урожая сена – 12,6 ц/га, а урожайность семян клевера увеличилась на 21%.
Рациональный взгляд на культуры
В мировой практике и во многих передовых хозяйствах России в кормопроизводстве многолетние бобовые травы играют важную роль. Следует также учесть, что кроме кормовой ценности бобовые многолетние травы и их смеси со злаками, при доминировании первых, являются важнейшим элементом повышения продуктивности земледелия и снижения затратности в аграрной отрасли в целом. Вместе с тем, роль многолетних бобовых трав в земледелии постоянно недооценивается. Cтруктура посевов почти на 90% представлена злаками или смесями с их участием – культурами одного ботанического семейства. При этом отмечается отрицательная тенденция в содержании гумуса в почве, возрастает численность сорняков, вредителей и болезней, возникает потребность в больших объемах высокозатратных защитных мероприятий, повышенных расходов на удобрения, а в результате чего растениеводство недобирает продукцию.Таким образом, совершенствование севооборотной системы в земледелии и оптимизация на этой основе структуры посевных площадей кормовых культур, решение в итоге проблемы производства растительного белка в кормопроизводсте для скота – важнейшее в настоящее время направление повышения продуктивности АПК, снижения удельной затратности и в конечном итоге укрепления аграрной экономики, выхода на самоокупаемость сельхозпредприятий при сложившемся уровне господдержки.Посевные площади зернобобовых культур в стране требуют не только расширения, но и рационального их размещения согласно биологическим особенностям, комплексу природно-климатических факторов и возможностям использования на пищевые, кормовые и промышленные цели. Особую роль в кормопроизводстве многих стран мира играет такая важная зернобобовая культура, как соя.
Превосходство соевого белка
Соя — ценная универсальная культура, ее семена содержат 17-26% жира, 36-48% хорошо сбалансированного по аминокислотному составу белка и более 20% углеводов. По качеству белка соя значительно превосходит многие другие растения, в том числе масличные и зерновые. Соевый белок хорошо усваивается организмом и по биологической ценности приближается к белкам животного происхождения.Основным достоинством соевого белка признается оптимальное соотношение аминокислот, в первую очередь незаменимых, очень близкое к животному белку и, следовательно, наиболее полно соответствующее потребностям животного организма. По этой причине соевый белок нашел столь широкое применение как в производстве кормов, так и полноценного и сравнительно дешевого питания. В мире нет более технологичной культуры, чем соя. Она используется не только многосторонне, но и практически безотходно. Основная масса соевого белка применяется в виде шрота в качестве добавок в корм сельскохозяйственных животных. Производство соевого белка обходится наиболее дешево, и он идеально балансирует питательные вещества кормов. Сою можно возделывать не только на зерно, но и на зеленую массу. Ее применяют как для непосредственного скармливания животным, так и для заготовок силоса, сена, сенажа, травяной муки и гранул. Зеленая масса сои грубеет медленнее, чем другие зернобобовые культуры, и богаче не только белком, но и марганцем, кобальтом, кальцием, фосфором, а также каротиноидами и витаминами.Соя как бобовая культура обогащает почву азотом, в симбиозе с клубеньковыми бактериями она способствует накоплению до 200 кг азота/га и является ценным предшественником многих полевых культур. В симбиозе с клубеньковыми бактериями соя способна формировать экологически чистый урожай зерновой продукции и зеленой массы. Важным звеном в формировании симбиоза является наличие в почве спонтанных активных конкурентоспособных штаммов клубеньковых бактерий. Выделение из почв, на которых возделывается cоя, эффективных штаммов Bradyrhizobium japonicum и создание на их основе биопрепаратов для предпосевной инокуляции семян является актуальной задачей для микробиологов. Первостепенной задачей для повышения эффективности биологической фиксации азота является получение штаммов брадиризобий с усиленной азотфиксацией и колонизирующей способностью. Колонизация растений сои брадиризобиями протекает очень медленно, лишь единичные из них дают начало клубенькам.
Новые эффективные штаммы
Проблема обеспечения населения земного шара пищевым белком, а также рост потребности в полноценном растительном белке для животноводства стимулируют научные исследования, направленные на разработку экологически безопасных способов повышения продуктивности растений сои (Glycine max (L.) Merr.) как на территориях ее традиционного возделывания, так и в местах, где она впервые вводится в сельхозпроизводство.Для многих регионов России, где соя раньше не возделывалась и в почве спонтанные штаммы Bradyrhizobium japonicum практически отсутствуют или имеются ризобии, которые не обеспечивают высокую эффективность естественной инокуляции, предпосевная обработка семян сои биопрепаратами – необходимое условие ее культивирования на данной территории.Для создания экологически безопасных технологий выращивания сои ведется разработка микробных препаратов, обеспечивающих замену минеральных азотных удобрений и повышение урожайности. Учитывая значительную потребность сельского хозяйства в удобрениях, их высокую стоимость, разработка и получение биоудобрения на основе высоко активных местных штаммов брадиризобий сои, способных в симбиозе с растениями сои (Glycine max (L.) Merr) фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением, является необходимым условием расширения посевов сои на почвах с низким содержанием гумуса.Разработка, производство и применение микробного удобрения на основе селектированных штаммов брадиризобий в комплексе с современными агротехнологиями позволяет реализовать биологический потенциал сои. Наибольший практический интерес исследователей связан с разработкой инокулянтов сои на основе местных высоко эффективных штаммов Bradyrhizobium japonicum и их использованием для повышения продуктивности сои.Создание микробного удобрения включает выделение, селекцию и получение высоко эффективных штаммов Bradyrhizobium japonicum; совершенствование условий их культивирования, обеспечивающих активный рост Bradyrhizobium japonicum; создание различных препаративных форм инокулянтов сои; разработку способов повышения качества инокулянтов с включением в их состав носителей для микроорганизмов, лектинов, регуляторов роста растений и др.
Биоудобрение "СояРиз"
Разработанное в Институте микробиологии НАН Беларуси совместно с «Агропромышленная микробиология групп» биоудобрение «СояРиз» представляет собой сыпучую, однородную увлажненную торфяную массу темно-коричневого цвета с высокой степенью разложения торфа (30-35%), содержащую 1,2·109 КОЕ/г жизнеспособных клубеньковых бактериальных клеток штамма Bradyrhizobium japonicum БИМ В-501-Д. Используется путем предпосевной обработки семян сои путем их смешивания с увлажненным биоудобрением из расчета 200 г на гектарную порцию семян с целью повышения всхожести семян и урожайности сои.При возделывании сои предпосевная обработка семян биоудобрением «СояРиз» оказала положительное влияние на урожайность семян на фоне Р50К120. При обработке семян сои жидким инокулянтом урожайность семян увеличилась на 6,4 ц/га, а при обработке биоудобрением на 7,8 ц/га. Установлено, что использование биоудобрения «СояРиз» на основе клубеньковых бактерий сои, иммобилизованных на торфе, эффективнее применения жидкого инокулянта, поскольку обеспечивает получение более высокой прибавки урожая семян сои, составившей 1,4 ц/га семян. Эффективность инокуляция семян на фоне N30Р50К120 снижалась на 2,1ц/га, при использовании «СояРиз» и на 0,4ц/га при использовании жидкого инокулянта, что позволяет избирательно подходить к отбору инокулянта при соответствующей агротехнике возделывания сои с целью эффективного ее возделывания.Возделывание сои на фоне Р50К120 способствует снижению содержания в почве нитратного азота только на 8,8 мг/кг, а аммиачного – 3,2 мг/кг почвы, тогда как инокуляция биоудобрением «СояРиз» способствует снижению нитратного азота на 60-70%, что обуславливает экологичность биоудобрения как для растений, так и для окружающей среды, в частности дерново-подзолистой почвы.Таким образом, мы видим, что применение микробиологических препаратов и биоудобрений при возделывании многолетних бобовых трав является достойной альтернативой традиционным методам интенсивного земледелия. Экологизация земледелия с помощью таких препаратов, как «Ризофос» и «СояРиз» дает не только доказанную полевыми опытами прибавку в количестве и качсестве урожая, но и закладывает мощную основу для повышения плодородия почвы.
