Биопрепарат ризоторфин на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium и Bradyrhizobium

Вскоре после того как М. Бейеринк (1888) изолировал клубеньковые бактерии бобовых растений, возникла идея использовать эти бактерии для улучшения образования клубеньков и усиления фиксации атмосферного азота.

Впервые препарат клубеньковых бактерий под названием «нитрагин» был приготовлен в 1896 г. в Германии Ф. Новое и Л. Гильтнером. Позднее под различными наименованиями культуры клубеньковых бактерий появились в других странах. В 1906 г. в Великобритании началось производство «нитрагина», в 1907 г. в США Ф. Гаррисон и Б. Барлоу предложили соответствующий препарат «нитрокультура». В том же году в России Л. Т Будинов применил препарат Rhizobium, именовавшийся также «нитрагином».

Препараты клубеньковых бактерий сейчас широко используют во многих странах под различными названиями. Так, во Франции их называют N-germ, в Чехии и Словакии — нитразон, в России — нитрагин, ризогорфин и т. д.

Использование препаратов клубеньковых бактерий для заражения семян бобовых растений совершенно необходимо, когда в данной местности вводят новые культуры бобовых и в составе флоры нет перекрестно заражающихся с ними растений. Такая потребность возникла в нашей стране при возделывании соевых бобов в новых зонах. При этом клубеньков на корнях бобовых растений практически не было. Инокуляция обеспечивала образование клубеньков, а следовательно, осуществление азотфиксации. В результате увеличивались урожай и содержание белка в растительной массе и зерне.

В целесообразности применения инокуляции для новых культур бобовых растений, а также на вновь осваиваемых сельскохозяйственных угодьях нет сомнения. Значительно труднее решить вопрос о старопахотных, хорошо окультуренных почвах, на которых уже давно возделывают определенные виды бобовых растений. Можно предположить, что в таких почвах уже сложились достаточно стабильные микробные ценозы, в составе которых имеются и клубеньковые бактерии культурных бобовых растений. Нужна ли здесь инокуляция и будет ли она себя оправдывать?

Для ответа на этот вопрос были поставлены многочисленные опыты. В европейской части России массовые опыты с инокуляцией разных бобовых культур были проведены Е. Н. Мишустиным и В. В. Бернардом. В большинстве случаев инокуляция дала заметное увеличение урожая. Наилучший эффект отмечался на кислых почвах.

Объяснить такое действие заражения бобовых растений культурой Rhizobium или Bradyrhizobium на давно освоенных почвах, имеющих в составе микрофлоры клубеньковые бактерии, можно следующим образом. Во-первых, в природных условиях может происходить перекрестное заражение, т. е. высеваемые бобовые растения заражаются клубеньковыми бактериями близких групп растений. В таких случаях клубеньки хотя и образуются, но функционируют неполноценно. В то же время при искусственной инокуляции в корень бобового растения проникает активная раса Rhizobium или Bradyrhizobium, нанесенная на высеваемые семена.

Во-вторых, клубеньковые бактерии, имеющиеся в почве, не занятой бобовыми растениями, существуют как обычные сапрогрофы. Нередко вследствие ряда причин почва оказывается неблагоприятной средой для клубеньковых бактерий. Их количество существенно уменьшается, а активность снижается. Кислые почвы, например, отрицательно влияют на азотфиксирующую способность клубеньковых бактерий, и при сапротрофном существовании происходит существенное снижение их ценных свойств. В таких случаях естественное заражение не дает эффективного симбиоза.

Массовые опыты с нитрагинизацией показали целесообразность и эффективность рассматриваемого агроприема (табл. 20). Довольно широко искусственная инокуляция бобовых культур клубеньковыми бактериями проводится в Чехии, Словакии, Болгарии, Польше, США, Канаде, Франции, Швеции и др.

Таблица 20.

Эффективность нитрагинизации основных бобовых культур

Со временем появилась потребность экспериментально установить территориальные зоны, где инокуляция даст хороший результат. Такая работа была проведена во Франции с люцерной — распространенной здесь бобовой культурой. Выявлена необходимость инокуляции на кислых почвах. Кроме того, этот прием часто приносит пользу на дскальцированных почвах, почвах побережья Атлантического океана и в ряде других мест. На богатых кальццем и известкованных почвах заметного эффекта от заражения не наблюдается.

Бактеризация не только увеличивает урожай бобовых растений, но и улучшает его качество. В растениях, зараженных активными расами клубеньковых бактерий, значительно повышается количество белка и витаминов группы В. Поскольку положительное влияние инокуляции распространяется и на корни растений, то после сбора урожая пожнивные остатки более эффективно действуют на последующую культуру севооборота.

Препарат, содержащий клубеньковые бактерии, готовят разными методами. Чаще всего используют торфяной нитрагин — ризоторфин. Он представляет собой стерилизованный у-облучением низинный торф, к которому добавлены необходимые для клубеньковых бактерий питательные вещества. Расфасованную массу выдерживают в термостате для размножения внесенных в нее бактерий. Иногда готовят торфяной препарат, не стерилизуя торф, но вносят в него большое количество клубеньковых бактерий.

При изготовлении препарата на почве пользуются нейтральной, богатой органическим веществом стерильной почвой, расфасованной в ту или иную тару. Перед посевом семена бобовых растений обрызгивают водной суспензией того или иного препарата. Препараты для заражения бобовых растений можно применять ограниченное время, так как клубеньковые бактерии постепенно отмирают. Для каждой бобовой культуры или узкой группы растений готовят специальный препарат.

В связи с широким использованием приемов химического протравливания семян, применением гербицидов, инсектицидов и т. д. возникает вопрос о совместимости химических мер защиты урожая с инокуляцией семян бобовых клубеньковыми бактериями. Выяснено, что протравливание семян не исключает применения культур клубеньковых бактерий. Однако необходимо подбирать соответствующие протравители и разделять указанные приемы во времени (см. главу 15).

Для эффективного симбиоза клубеньковых бактерий и бобовых растений необходима систематическая работа по селекции активных и вирулентных культур клубеньковых бактерий, а также бобовых растений, обеспечивающих интенсивную деятельность их симбионтов.

В последние годы под бобовые растения применяется около 1,5 млн га порций ризоторфина в год. Ризоторфин позволяет уменьшить объемы применения азотных удобрений; препарат разработан практически для всех бобовых, возделываемых в настоящий момент. Особенно ярко полезность ризоторфина проявляется при введении в культуру новых видов бобовых, многие из которых (например, козлятник) вообще не могут возделываться без наличия в почве соответствующих микроорганизмов. Агрономическая эффективность ризоторфина для бобовых культур в среднем составляет 10—30%, дополнительный сбор белка — 2—5 ц/га. При интродукции новых бобовых культур (люпин, люцерна, козлятник) эффективность бактеризации может составлять 50—100%, а сбор белка увеличивается в 2—3 раза.