Влияние микробных и гуминовых препаратов на ризосферную микробиоту и урожайность кукурузы

Исследования проводили в 2022–2023 гг. в Новосибирской области с целью оценки ростостимулирующего действия микробных и гуминовых препаратов на посевах кукурузы и их влияния на ризосферную микробиоту. Материал для исследования – сорт сахарной кукурузы Лакомка. Схема опыта включала 3 варианта предпосевной обработки семян – водой (контроль); 1 %-ной суспензией микробного препарата Фитоп 8.67; гуминовым препаратом АФГ (0,33 л/т). Работу выполняли на серой лесной тяжелосуглинистой почве. Агрометеорологические условия 2022 г. были засушливыми и жаркими (ГТК за вегетацию составил 0,66), 2023 г. – умеренно влажными и теплыми (ГТК = 0,98). Ризосферные микроорганизмы выделяли на твердых питательных средах, биохимические показатели определяли методом спектрофотометрии. Препарат Фитоп 8.67 на основе бактерий р. Bacillus способствовал увеличению таких биометрических показателей, как высота растений (на 8,3…11,5 %) и количество листьев (в 1,4 раза), по сравнению с контролем. При обработке семян изучаемыми препаратами концентрация хлорофилла b в листьях кукурузы возрастала на 10…20 %, каротиноидов – на 5…8 %. В среднем за два года прибавка урожая, относительно контроля, в варианте с Фитопом 8.67 составила 15 %, АФГ – 30 %. Биопрепараты повышали микробиологическую активность почвы, стимулируя рост основных групп микроорганизмов. Наиболее эффективным в этом отношении оказался препарат АФГ, увеличивший численность бактерий, усваивающих органический азот, в 5,4 раза, минеральный азот – в 1,7 раза, азотфиксирующих бактерий – в 1,4 раза, по сравнению с контролем. Результаты исследований свидетельствуют о положительном влиянии изучаемых препаратов на растения и почвенную микробиоту и подтверждают перспективность их применения в биологизированных технологиях возделывания кукурузы.

1. Mechanisms of rhizosphere plant-microbe interactions: Molecular insights into microbial colonization / L. Yang, X. Qian, Z. Zhao, et al. // Front. Plant Sci. 2024. Vol. 15. Article 1491495. URL: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2024.1491495/full (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.3389/fpls.2024.1491495.

2. PGPR: The treasure of multifarious beneficial microorganisms for nutrient mobilization, pest biocontrol and plant growth promotion in field crops / D. T. Nagrale, A. Chaurasia, S. Kumar, et al. // World J Microbiol Biotechnol. 2023. Vol. 39. Article 100. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11274-023-03536-0 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1007/s11274-023-03536-0.

3. The effectiveness of co-inoculation by consortia of microorganisms depends on the type of plant and the soil microbiome / E. A. Sokolova, O. V. Mishukova, I. V. Hlistun, et al. // Plants (Basel). 2023. Vol. 13. No. 1. Article 116. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/13/1/116 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.3390/plants13010116.

4. Sharma I., Kashyap S., Agarwala N. Biotic stress-induced changes in root exudation confer plant stress tolerance by altering rhizospheric microbial community // Front Plant Sci. 2023. Vol. 14. Article 1132824. URL: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2023.1132824/full (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.3389/fpls.2023.1132824.

5. Исследование эффективности штаммов ассоциативных ризобактерий в посевах различных видов растений / Г. А. Воробейков, Т. К. Павлова, С. В. Кондрат и др. // Известия Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена. 2011. № 141. С. 114–123.

6. Liu X., Mei S., Salles J. F. Inoculated microbial consortia perform better than single strains in living soil: A meta-analysis // Applied Soil Ecology. 2023. Vol. 190. Article 105011. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0929139323002093 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1016/j.apsoil.2023.105011.

7. Comparative effects of individual and consortia plant growth promoting bacteria on physiological and enzymatic mechanisms to confer drought tolerance in maize (Zea mays L.) / M. Saleem, F. Nawaz, M. B. Hussain, et al. // J Soil Sci Plant Nutr. 2021. Vol. 21. P. 3461–3476. doi: 10.1007/s42729-021-00620-y.

8. Турчин В. В., Каменев Р. А., Севостьянова А. А. Сравнительная эффективность применения минеральных удобрений и бактериальных препаратов на кукурузе в условиях черноземов обыкновенных Ростовской области // Аграрная наука. 2018. № 6. С. 53–55.

9. Microbial consortia enhance the yield of maize under sub-humid rainfed production system of India / M. Manjunath, A. Khokhar, G. R. Chary, et al. // Front. Sustain. Food Syst. 2023. Vol. 7. Article 1108492. URL: https://www.frontiersin.org/journals/sustainablefood-systems/articles/10.3389/fsufs.2023.1108492/full (дата обращения: 17.04.2025). doi: 10.3389/fsufs.2023.1108492.

10. Оценка биологической эффективности биологических средств защиты растений против основных вредителей кукурузы / И. С. Агасьева, Е. Ф. Федоренко, М. В. Нефедова и др. // Масличные культуры. 2019. № 3 (179). С. 124–129.

11. Использование биопрепаратов в защите сельскохозяйственных культур от вредных объектов / Л. И. Трепашко, С. В. Надточаева, О. В. Ильюк и др. // Защита растений. 2016. № 40. С. 278–286.

12. Немкевич М. Г., Самонов А. С., Трепашко Л. И. Применение инсектицидов – важный аспект технологии защиты кукурузы от западного кукурузного жука (Diabrotica virgifera virgifera Le Conte) // Защита растений. 2022. № 46. С. 222–231. doi: 10.47612/0135-3705-2022-46-222-231.

13. Влияние микробного препарата ПолиФунКур на агрономически полезные группы микроорганизмов почвы в посевах кукурузы / И. И. Концевая, Н. М. Дайнеко, К. О. Зяблицкий и др. // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. № 9. С. 96–102. doi: 10.5281/zenodo.1418659.

14. Дайнеко Н. М., Тимофеев С. Ф., Концевая И. И. Влияние биопрепаратов на содержание микроорганизмов в почве при возделывании кукурузы // Достижения науки и образования. 2017. № 1 (14). С. 7–10.

15. Influence of plant growth-promoting rhizobacteria on corn growth under drought stress / Y. Lin, D. B. Watts, J. W. Kloepper, et al. // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2019. Vol. 51. No. 2. P. 1–15. URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00103624.2019.1705329 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1080/00103624.2019.1705329.

16. Simmons-Elliott J., Tolosa T., Zebelo S. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) modulates sweet corn-corn earworm interactions // Crop Protection. 2023. Vol. 169. Article 106246. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261219423000698 (дата обращения: 17.04.2025). doi: 10.1016/j.cropro.2023.106246.

17. Rhizosphere microbiomes in a historical maize-soybean rotation system respond to host species and nitrogen fertilization at the genus and subgenus levels / M. A. Meier, M. G. Lopez-Guerrero, M. Guo, et al. // Applied Environmental Microbiology. 2021. Vol. 87. Article e03132-20. URL: https://journals.asm.org/doi/10.1128/aem.03132-20 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1128/AEM.03132-20.

18. Large-scale replicated field study of maize rhizosphere identifies heritable microbes / W. A. Walters, Z. Jin, N. Youngblut, et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2018. Vol. 115. No. 28. P. 7368–7373.

19. Babalola O. O., Molefe R. R., Amoo A. E. Metagenome assembly and annotation of data from the rhizosphere soil of drought-stressed CRN-3505 maize cultivar // Data in Brief. 2024. Vol. 57. Article 110966. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352340924009284 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1016/j.dib.2024.110966.

20. Soil microbiome during corn production as influenced by soil order and nitrogen fertilization / M. Sullivan, B. Geary, K. Veum, et al. // Authorea. 2023. URL: https://www.authorea.com/users/574852/articles/618392-soil-microbiome-during-corn-production-asinfluenced-by-soil-order-and-nitrogen-fertilization (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.22541/essoar.167338523.37698826/v1.

21. Чернов Т. И., Семенов М. В. Управление почвенными микробными сообществами: возможности и перспективы (обзор) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1506–1522. doi: 10.31857/S0032180X21120029.

22. Rhizospheric bacteria of maize with potential for biocontrol of Fusarium verticillioides / A. M. Figueroa-Lopez, J. D. CorderoRamirez, J. C. Martinez-Alvarez, et al. // Springerplus. 2016. Vol. 5. Article 330. URL: https://springerplus.springeropen.com/articles/10.1186/s40064-016-1780-x (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1186/s40064-016-1780-x.

23. Promotion of plant growth, biological control and induced systemic resistance in maize by Pseudomonas aurantiaca JD37 / R. Fang, J. Lin, S. Yao, et al. // Ann Microbiol. 2013. Vol. 63. P. 1177–1185. doi: 10.1007/s13213-012-0576-7.

24. Воронин Ю. А. Полифункциональное средство для растений // Патент РФ № 2729388, 06.08.2020.

25. Миллер С. С. Влияние агротехнических приёмов на продуктивность кукурузы в Западной Сибири // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 43–47.

26. Мякишева Е. П., Соколова Г. Г. Влияние качества света на содержание фотосинтетических пигментов картофеля (Solanum tuberosum L.) в культуре in vitro // Известия Алтайского государственного университета. 2014. № 3-2 (83). С. 46–49. doi: 10.14258/izvasu(2014)3.2-08.

27. Влияние предпосевной обработки семян биопрепаратами на почвенную микробиоту и продуктивность ярового рапса / В. С. Масленникова, Е. В. Шелихова, А. А. Круговых и др. // Плодородие. 2024. № 3 (138). С. 74–79. doi: 10.24412/1994-8603-2024-3138-74-79.

28. Оценка ростостимулирующих свойств ризобактерий Bacillus sp. и их влияние на морфофизиологические характеристики рапса / Г. Г. Борисова, О. В. Воропаева, М. Г. Малева и др. // Аграрный вестник Урала. 2023. Т. 23. № 7. С. 2–13. doi: 10.32417/1997-4868-2023-236-07-2-13.

29. Carotenoids and their derivatives: A “Swiss Army knife-like” multifunctional tool for fine-tuning plant-environment interactions / M. T. Gomez-Sagasti, M. Lopez-Pozo, U. Artetxe, et al. // Env. Exp. Bot. 2023. Vol. 207. Article 105229. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847223000242 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1016/j.envexpbot.2023.105229.

30. Безуглова О. С., Полиенко Е. А., Горовцов А. В. Гуминовые препараты как стимуляторы роста растений и микроорганизмов // Известия Оренбургского ГАУ. 2016. Т. 60. № 4. С. 11–14.

31. Пищик В. Н., Бойцова Л. В., Воробьев Н. И. Влияние гуминовых веществ на растения и ризосферные микроорганизмы в растительно-микробных системах // Агрохимия. 2019. № 3. С. 85–95. doi: 10.1134/S0002188119030116.

32. Vendruscolo E. C. G., Mesa D., de Souza E. M. Corn rhizosphere microbial community in different long term soil management systems // Applied Soil Ecology. 2022. Vol. 172. Article 104339. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0929139321004625 (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1016/j.apsoil.2021.104339.

33. Оценка состояния почвенной микробиоты в загрязненных тяжелыми металлами урбаноземах г. Курска / Н. П. Неведров, Е. П. Проценко, М. Ю. Фомина и др. // Астраханский вестник экологического образования. 2019. № 2 (50). С. 132–137.

34. Bacillus subtilis IAB/BS03 as a potential biological control agent / E. Hinarejos, M. Castellano, I. Rodrigo, et al. // Eur. J. Plant Pathol. 2016. Vol. 146. No. 3. P. 597–608. doi: 10.1007/s10658-016-0945-3.

35. Нерсесян С. М., Дубовский И. М., Коробова Л. Н. Влияние микробного препарата БакСиб на озимый ячмень и состояние чернозема южного // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2022. № 3 (64). С. 55–66. doi: 10.31677/2072-6724-2022-64-3-55-66.

36. Аристовская Т. В. Микробиология процессов почвообразования. М.: Рипол Классик, 1980. 187 с.

37. Characterization of the ammonification, the relevant protease production and activity in a high-efficiency ammonifier Bacillus amyloliquefaciens DT / C. Hui, R. Wei, H. Jiang, et al. // International Biodeterioration & Biodegradation. 2019. Vol. 142. P. 11–17. doi: 10.1016/j.ibiod.2019.04.009.

38. Understanding and application of Bacillus nitrogen regulation: A synthetic biology perspective / H. Hehe, L. Youran, Z. Liang, et al. // Journal of Advanced Research. 2023. Vol. 49. P. 1–14. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222002053?via%3Dihub (дата обращения: 17.02.2025). doi: 10.1016/j.jare.2022.09.003.