Пробиотики для земляники садовой

Текст: И. С. Полянская, канд. техн. наук, доц., науч. руководитель; А. А. Смирнова, студент-бакалавр, ФГБОУ ВО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина»

Применение пробиотических комплексов, предназначенных для растений, считается важным приемом как для биофертилизации почв под конкретную культуру, так и для устойчивого экологического земледелия в целом. Подобные препараты могут применяться в том числе при выращивании земляники садовой.

Считается, что внесение пробиотиков в почву позволяет добиться ряда положительных эффектов. В частности, они могут способствовать ускорению роста растений, восстановлению почвенного баланса, увеличению урожайности, защите от грибных заболеваний и другой патогенной микрофлоры. При выборе подобных препаратов необходимо обращать внимание на их определенные свойства и особенности, чтобы они могли максимально выполнить поставленные перед ними задачи.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

В последнее десятилетие микробиологи заменили знакомое всем слово «микрофлора» на менее привычное «микробиота», в данном случае не имеющее никакого отношения к хвойному кустарнику с таким же названием. Такая замена является оправданной, поскольку микроорганизмы не принадлежат к царству флоры. Микробиота, или микробиом почвы, наряду с климатом, включая водный режим, — один из главных образователей ее структуры и основа плодородия. Микроорганизмы способствуют превращению азота из воздуха в аммиак, затем в нитриты и нитраты, необходимые растениям, разложению мертвых органических веществ до минеральных, солюбилизации фосфатов и других солей, улучшению усвояемости культурами ряда биоэлементов, защите от патогенов. В ряде случаев были доказаны синтез почвенным микробиомом полезных для растений компонентов и стимуляторов роста, а также его участие в защите от резкого перепада температур.

Полезную микрофлору растений называют по-разному. Специально приготовленные для сельскохозяйственного использования комплексы таких микроорганизмов обозначают как биоудобрения, или пробиотики. Они представляют собой смесь живых микроорганизмов, приносящих пользу хозяину при инокуляции семян, корней и/или почвы, а также при других способах их введения. С целью изучения особенностей эффективного применения пробиотиков на землянике садовой специалистами ФГБОУ ВО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина» было проведено научное исследование. Для выполнения задачи по поиску информации и ее систематизации использовался метод анализа.

ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТА

Как показало исследование, пробиотики могут содержать различные микроорганизмы, в частности те, которые выполняют процессы азототрансформации. Данные бактерии проводят реакцию, катализируемую ферментом нитрогеназой: N2 + 3H2  2NH3, и являются наиболее перспективными добытчиками остро необходимого растениям азота. Они также называются диазотрофными бактериями. Диазотрофия, или азотфиксация, — процесс восстановления молекулы азота и ее включения в состав своей биомассы прокариотными микроорганизмами. Подобные бактерии были выделены С. Н. Виноградским в 1898 году и названы в честь Луи Пастера. Нитрификаторы могут быть подразделены на бактерии, осуществляющие первую фазу этого процесса, а именно окисление аммония до азотистой кислоты (NH4+NО2–), и микроорганизмы второго периода, переводящие азотистую кислоту в азотную (NО2–NО3–). Большинство из них являются хемоавтотрофами, то есть образуют органические компоненты за счет энергии, освобождающейся при окислении неорганических веществ, в частности аммиака и других.

К настоящему времени были выделены и описаны десятки штаммов азототрансформаторов, в основном из родов Azospirillum, Azotobacter, Beijerinckia, Bacillus, Burkholderia, Paenibacillus, Pseudomonas, Enterobacter, Klebsiella, Serratia и Streptomyces. Их способность усиливать рост и увеличивать урожайность агрономически важных культур, в том числе земляники садовой, была показана во множестве полевых испытаний. Биологическая фиксация азота может стать «зеленой» альтернативой использованию химических азотных удобрений и даже частично их заменить.

ПОВЫСИТЬ ДОСТУПНОСТЬ

Для получения высоких урожаев ягоды в почве должно содержаться не менее 150 мг/кг подвижного фосфора и калия, однако зачастую данные элементы представлены в форме, труднодоступной для растений. Такая ситуация может быть изменена за счет микробной мобилизации, называемой солюбилизацией. Большое количество фосфора, применяемого в качестве удобрения, превращается в неподвижную форму посредством осаждения при взаимодействии с высоко реактивными Al3+ и Fe3+ в кислых и с Ca2+ в нормальных почвах. Способность к солюбилизации фосфатов встречается среди молочнокислых бактерий, которые также могут быть включены в пробиотические препараты и будут полезны при выращивании земляники садовой. Калий также является одним из самых важных питательных веществ и играет ключевую роль в росте и метаболизме растений. В дополнение к увеличению устойчивости сельхозкультур к болезням, вредителям и абиотическим стрессам калий необходим для активирования более чем 80 различных ферментов, ответственных за развитие растений. Широкий спектр сапрофитных бактерий, штаммов микромицетов и актиномицетов может растворять почвенный калий. В целом использование специальных пробиотиков при выращивании сельхозкультур, в том числе земляники садовой, позволит мобилизовать труднодоступные фосфаты, сохранить почвенные ресурсы и избежать неблагоприятного воздействия на окружающую среду, вызванного интенсивным применением калийных и фосфорных минеральных удобрений.

Следует отметить, что на участках с высоким содержанием бактерий обильно размножаются дождевые черви — до 2,5 млн шт/га. Результатом их деятельности становится переработка почвы и повышение ее плодородия. Также в почвах с богатым микробиомом могут встречаться сидерофоры — органические соединения, которые синтезируются микроорганизмами, в частности бактериями, археями или грибами, с целью захвата трехвалентного железа из окружающей среды и его передачи в клетку по специальным каналам. В случаях, когда почва обеднена этим элементом, сидерофоры помогают растению более эффективно его добывать. Так, штамм Phyllobacterium endophyticum PEPV15, продуцирующий такие соединения, способствует росту садовой земляники и повышает качество ягод.

РАЗНЫЕ ВАРИАНТЫ

Сейчас на рынке имеется большой выбор комплексов пробиотических культур, предназначенных для растений, как зарубежного, так и отечественного производства. Кроме штаммов азототрансформаторов и сенсибилизаторов биоэлементов, для земляники садовой как скоропортящегося продукта особое значение имеют комплексы, экологично повышающие лежкость ягод. Хорошим решением будет выбор препаратов, содержащих микроорганизмы рода Bacillus, которые показывают отличные результаты в борьбе с различными патогенами. Большое количество таких штаммов способно вырабатывать антибиотики, активные в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а также многих патогенных грибов. Так, бактерии Bacillus contaminans B-1 эффективны против развития серой гнили.

Чаще всего для колонизации растения его корни, предварительно очищенные от земли, инкубируются в суспензии микробной культуры с полезными свойствами, при этом происходит их массовая колонизация пробиотиком, зачастую остающимся в течение всего существования многолетней культуры. Другой метод внесения подобных препаратов предусматривает распыление суспензии живых бактерий на стерильные семена до их посадки, непосредственно на растения или почву. Более того, опыты показали, что при выращивании рассады земляники садовой на питательной среде из экспантов in vitro также можно использовать пробиотические культуры. Таким образом, анализ существующей информации показал, что применение комплексов с полезными микроорганизмами при возделывании земляники садовой может дать определенные положительные эффекты.