3. Биологические удобрения

Микроорганизмы играют большую роль в повышении плодородии почвы, так как в процессе роста и развития улучшают её структуру, обогащают питательными веществами, способствуют более полному использованию удобрений.

Интенсивное растениеводство обедняет почву азотом, так как ежегодно значительная его доля вместе с урожаем выносится из почвы. С древних времён для восстановления и улучшения почв существует практика использования бобовых растений, способных в симбиозе с азотфиксирующими микроорганизмами восполнять поч­венные запасы азота в результате диазотрофности.

Впервые наличие бактерий в клубеньках на корнях бобовых растений описали Лахман в 1858 и Воронин в 1866 г. Чистая куль­тура азотфиксаторов была получена Бейеринком в 1888 г. Вскоре были выделены и описаны другие азотфиксирующие микроорганиз­мы; Виноградский в 1893 г. впервые выделил анаэробную споронос­ную бактерию, фиксирующую молекулярный азот, назвав её в честь великого Л. Пастера Clostridium pasteurianum; в 1901 г Бейеринк открыл вторую свободноживущую азотфиксирующуго бактерию Azotobacter.

Как только была выяснена роль симбиотических бактерий рода Rizobium в азотфиксации, стали разрабатывать способы внесения этих микроорганизмов в почву и также инокуляции семян. Затраты в использовании этих способов невелики, техника применения весьма проста, а эффект значителен. Культивирование бобовых, по­ложительно влияя на азотный баланс почв, также облегчает борьбу с эрозией и помогает восстанавливать истощенные земли.

Технология получения азотных биоудобрений

Наиболее простой способ инокуляции основан на использовании почвы после выращивания на ней бобовых растений. Этот метод разработан в конце XIX века и применяется до настоящего времени. Недостаток метода — необходимость перемещения достаточно боль­ших объёмов почвы (100-1 000 кг/га), а также возможность рас­пространения болезней. Более эффективным оказалось применение для инокуляции семян специальных препаратов азотфиксирующих бактерий.

Клубеньковые бактерии рода Rhizobium, развиваясь в корневой системе бобовых растений, в симбиозе с ними фиксируют атмо­сферный азот, обеспечивая этим азотное питание растений. Соглас­но современным представлениям, азотфиксация является восстано­вительным процессом превращения газообразного азота в аммиак, который в дальнейшем ассимилируется растениями с образованием аминокислот.

Клубеньковые бактерии обладают избирательной способностью по отношению к растению-хозяину. Процесс азотфиксации протекает только в клубеньках на корнях бобовых растений, которые образуются в результате проникновения бактерий через корневые волоски в ко­рень. Взаимоотношения бактерий с растениями зависят от комплек­са условий, включая физиологическое состояние и условий роста растений, а также физиологическую активность и вирулентность бактерий. Под вирулентностью понимают способность бактерий проникать внутрь корня растений и вызывать образование клубень­ка. Существенное влияние на процесс образования клубеньков, а следовательно, на эффективность последующего процесса азотфик­сации, оказывают температура и влажность почвы, наличие в ней необходимых для развития бактерий и растений биогенных элемен­тов.

1. Первая коммерческая разновидность культуры для инокуляции семян (товарное название «Nitragin») была запатентована в Велико­британии Ноббе и Хилтнером в 1896 г.

Получение

1. Бактерии выращивали на агаризованных средах, далее соскабли­вали с поверхности плотной среды и суспензировали в молоке. Суспензию бактерий выливали на кучу семян, перемешивали и далее семена высушивали в тени. Вскоре семена высевали. Данный метод пригоден для инокуляции сравнительно небольших объёмов семян и применялся во многих странах с конца тридцатых до нача­ла семидесятых годов. Затем с сокращением площадей, засеваемых люцерной, в ряде европейских стран объёмы использования метода сократились. Кроме этого, такие препараты азотфиксирующих бак­терий после высушивания быстро погибают, то есть не могут ис­пользоваться в течение длительного времени.

2. Этого недостатка лишены препараты инокулята на торфяной основе. Бактерии выра­щивают обычным способом в глубинной культуре в стерильных условиях. Далее просушенный (остаточная влажность около 10%), измельченный {200 меш) торф доводят до рН 6.5-7.0, добавляя СаСОз, и смешивают с жидкой культурой (40% по массе). Препарат бактерий на торфяной основе в течение нескольких суток созревает. Затем его вновь перемешивают и фа­суют в полиэтиленовые мешочки, которые герметизируют.

2. Аналогом азотных удобрений является другой препарат азотфик-сирующих бактерий — «Азотобактерин», который выпускается про­мышленностью в нескольких вариантах. Бактерии рода Azotobacter являются свободноживущими азотфиксирующими микроорганизма­ми и обладают высокой продуктивностью азотфиксации (до 20 мг/г использованного сахара). Помимо связывания атмосферного азота, эти бактерии продуцируют биологически активные соединения (ви­тамины, гиббериллин, гетероауксин и др.). В результате этого ино­куляция азотобактерином стимулирует прорастание семян и уско­ряет рост и развитие растений. Более того, Azotobacter способен экскретировать фунгицидные вещества. Этим угнетается развитие в ризосфере растений микроскопических грибов, многие из которых тормозят развитие растений. Однако бактерии рода Azotobacter весьма требовательны к условиям среды, особенно к концентрации в почве фосфатов и микроэлементов, и активно развиваются в пло­дородных почвах.

Технология получения сухого препарата азотобактерина анало­гична получению сухого нитрагина и включает получение посевного материала и культивирование бактерий в контролируемых условиях в глубинной стерильной культуре до начала стационарной фазы. Готовый препарат с содержанием не менее 5 млрд. жизнеспособных клеток на 1 кг при остаточной влажности 5—7% фасуют в полиэти­леновые мешки 0.4-2.0 кг, которые герметизируют и далее хранят при температуре до 15°С. Промышленностью выпускаются также торфяной и почвенный препараты азотобактерина.

Способ применения азотобактерина определяется посевным ма­териалом: семена зерновых культур опудривают сухим препаратом механизированным способом; клубни картофеля и корневую си­стему рассады овощных культур равномерно обрабатывают водной суспензией препарата.