Штаммы бактерий и грибов для микробиологического удобрения «Стерня-12»

Ключевым звеном в формировании плодородия почвы являются микроорганизмы. Среди элементов минерального питания, необходимых растениям в наибольших количествах, выделяют азот, фосфор и калий. Эти основные питательные элементы так же активно используются и почвенными микроорганизмами, переводящими их в доступные для растений формы.

Азот может фиксироваться микроорганизмами из атмосферы. Биофиксаторы азота распространены в разных почвах как в симбиозе с растительными организмами, так и в свободном состоянии. Фосфор и калий благодаря микроорганизмам переводятся из не доступных растениям химических и органических соединений в доступные.

Важным фактором плодородия является и то, что полезные бактерии и грибы в процессе жизнедеятельности вырабатывают биологически активные вещества: стимуляторы роста и развития, гидролитические ферменты, аминокислоты, витамины, а также соединения, подавляющие развитие патогенных бактерий и грибов. Все эти полезные вещества микроорганизмы синтезируют для своего роста, однако, выделяя их в почву в процессе своего развития, предоставляют жизненно важные соединения для роста растений.

В настоящее время выделены из естественных условий и созданы методами микробиологической селекции штаммы ассоциативных микроорганизмов землеудобрительных групп, которые, обитая в прикорневой зоне растений, способны повышать плодородие почвы за счёт фиксации атмосферного азота и увеличения усвояемости фосфорных и калийных соединений, переводя их в доступные формы, а также подавлять фитопатогены. Рациональное сочетание групп микроорганизмов различной направленности биологического действия позволяет улучшать пищевой режим и фитосанитарное состояние почвы.

В составе препарата «Стерня-12» имеются бактерии, относящиеся к группе антагонистов, улучшающих фитосанитарное состояние почвы, обеспечивающие защиту растений от болезней. Это прежде всего бактерии - антагонисты фитопатогенов и энтеробактерий из рода Bacillus: Bacillus subtilis 1К, Bacillus subtilis 3К, Bacillus subtilis 26Д, Bacillus licheniformis 94. Защитный эффект достигается за счёт того, что бактерии способны вырабатывать антибиотические вещества, подавляющие деятельность патогенной микрофлоры (корневая гниль, парша, ризоктониоз, мучнистая роса и др.). Все исследованные штаммы Bacillus subtilis вырабатывают свой индивидуальный набор антибиотических веществ, отличающийся даже среди близкородственных штаммов одного и того же вида. Подбор штаммов бактерий рода Bacillus позволяет обеспечить широкий спектр подавления фитопатогенов.

Помимо антибиотических веществ бактерии рода Bacillus вырабатывают гидролитические ферменты - хитиназы и глюканазы, участвующие в лизисе грибного хитина, что способствует лизису фитопатогенных грибов.

Бактерии рода Bacillus способны также улучшить фосфорное и азотное питание растений за счет перевода почвенного фосфора в доступное для растений состояние. Бактерии Bacillus subtilis растворяют недоступный фосфор, вырабатывая соединения, такие как фосфатазы и органические кислоты. Так, B. subtilis секретирует во внеклеточную среду фитазы, гидролизующие фитаты – соли гексафосфорного эфира инозитола.

Штамм B. subtilis 26Д является эндофитным. Важным преимуществом эндофитных бактерий является их способность повышать адаптивный потенциал растений. Обнаружено, что эти бактерии укрепляют устойчивость растений к различным негативным факторам окружающей среды. Их защитное действие связано со способностью продуцировать:

а) антибиотические соединения пептидной и низкомолекулярной природы;

 б) различные сидерофоры и хелаторы, способствующие усилению усвояемости макро- и микроэлементов, в том числе кальция, железа, или, напротив, изолирующие тяжёлые металлы или токсические вещества, в том числе вырабатываемые  патогенами;

в) вещества, переводящие фосфор из нерастворимого состояния в растворимое, а также усиливающие способность других бактерий фиксировать атмосферный азот;

 г) ферменты, деградирующие клеточные стенки патогенов (хитиназы, β-1,3-глюканазы), а также токсины;

 д) регуляторы роста и различные сигнальные молекулы (ауксины, цитокинины, абсцизовую, салициловую кислоты и жасмонаты);

 е) ферменты, регулирующие синтез этилена, и др.

В составе биопрепарата находятся бактерии с высоким уровнем продукции гидролитических ферментов. Продуценты биологически активных веществ, витаминов, аминокислот, повышающих плодородие почвы и иммунитет растений, - это бактерии Bacillus subtilis 1, Bacillus subtilis 3/28, Bacillus subtilis 3К. Биологически активные вещества стимулируют развитие корневой и проводящей систем, повышают стрессоустойчивость, способствуют образованию продуктивных органов у растений. Также бактерии синтезируют целый спектр витаминов. Эти витамины усваиваются и накапливаются в растениях, стимулируя их развитие и повышая качество сельскохозяйственной продукции.

В составе препарата имеется штамм бактерий из группы азотфиксаторов. Azotobacter chroococcum - аэробная свободно живущая азотфиксирующая бактерия. С помощью этих бактерий осуществляется переход азота атмосферы в связанное состояние. Способность бактерий к азотфиксации позволяет обеспечить растения доступными формами азота и улучшить азотный режим почвы.

Следующий важный элемент - фосфор. Он находится в почве в составе минеральных и органических соединений, усвоение которых малодоступно растениям. Разложение фосфатов в почве происходит главным образом ферментным путем. Бактерии разлагают органические вещества и высвобождают содержащийся в них фосфор, переводя его в растворимые соли фосфорной кислоты. Образуемые в дальнейшем соединения фосфорной кислоты становятся доступны для усвоения растениями. Функция бактерий Bacillus megaterium var. phosphaticum, содержащихся в препарате, - разложение фосфора (органического и минерального), не доступного для растений, до легкоусвояемой для них минеральной формы. Штамм Bacillus megaterium 132 - деструктор органических соединений и пестицидов, продуцирует фосфатазы, которые активно минерализуют органические фосфорсодержащие соединения, переводя их в легкоусвояемую для растений форму, т. е. обладают фосфатмобилизующей активностью.

Растительные остатки после уборки урожая являются важным источником пополнения питательных веществ в почве. В результате их запахивания в почву возвращаются элементы питания: азот, фосфор, калий и др. Но разложение растительных остатков из-за низкой численности специфической микрофлоры происходит медленно, и питательные вещества мало поступают к растениям в первый год. В почве накапливаются лигнин и фенолы, которые тормозят рост культурных растений и замедляют минерализацию органических веществ, накапливаются возбудители болезней и токсинообразующие грибы.

С целью быстрого разложения пожнивных остатков в состав препарата «Стерня» введены штаммы грибов и бактерий с целлюлозолитической активностью, способных к быстрому разложению целлюлозы. Целлюлоза разлагается под действием ферментов бактерий Bacillus subtilis 3/28, а также грибов рода триходермы: Trichoderma reesei 4К и грибов-сахаромицетов Pichia deserticola 2К, которые  являются биодеструкторами растительной массы, продуцентами ферментов и витаминов, антагонистами фитопатогенных грибов и бактерий.

Обработка почвы и растительных остатков предшествующей культуры биопрепаратом «Стерня-12» является эффективным средством улучшения биогенности и пищевого режима почвы, ускорения разложения растительных остатков, повышения продуктивности и качества  возделываемых сельскохозяйственных культур.

Т. КУЗНЕЦОВА, главный научный сотрудник биолаборатории НВП «БашИнком»