ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА
УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

ПОТАШОВА Лариса Миколаївна

УДК 635.654::631.847.211

ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОЩУВАННЯ КВАСОЛІ НА ЧОРНОЗЕМАХ СХІДНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

Спеціальність 06.01.09 - рослинництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2000

Дисертація є рукописом

Роботу виконано в Харківському державному аграрному університеті
імені В.В. Докучаєва та в Інституті землеробства УААН.

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор, академік УААН

ПАТИКА Володимир Пилипович,

Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН, директор;

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор,

ПЕТРИЧЕНКО Василь Флорович,

Вінницький державний сільськогосподарський інститут, проректор з наукової роботи.

кандидат сільськогосподарських наук,
старший науковий співробітник
КАМІНСЬКИЙ Віктор Францович,
Інститут землеробства УААН,
завідувач лабораторії інтенсивних технологій зернобобових і круп`яних культур.

Провідна установа - Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр`єва УААН, м. Харків

Захист відбудеться “16” травня 2000 р. о 12 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 в Інституті землеробства УААН, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту землеробства УААН.

Автореферат розісланий 14 квітня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Л.О. Кравченко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У світовому землеробстві серед зернобобових культур квасоля займає друге місце після сої. Попит на квасолю зумовлений наявністю в її зерні високоякісних за амінокислотним складом білків та інших живильних речовин, що дозволяє широко використовувати цю культуру в народному господарстві. Надійним шляхом одержання високоякісних екологічно чистих продуктів переробки квасолі є впровадження у виробництво екологічно безпечної технології, яка передбачає підсилення функціонування симбіотичної системи (В.П.Патика, 1993), застосування методів алелопатичної біостимуляції макро- і мікросимбіонтів (Е.А.Головко, 1984; Г.Ф.Наумов, 1991), обмеження або повну відмову від використання пестицидів і мінеральних, особливо азотних, добрив. Запровадження такої технології дозволяє одержати квасолеву сировину і харчову продукцію без нітратів і сторонніх хімічних сполук, збагачену додатковою кількістю білка, незамінних амінокислот, ліпідів і ненасичених жирних кислот. Крім того, запропонована технологія є більш економною, порівняно з існуючою, і не потребує додаткових матеріальних витрат.

Квасоля здавна була традиційною культурою в Україні, але вона не знайшла широкого розповсюдження. Відсутність високоврожайних сортів, придатних до механізованого збирання, недостатнє використання можливостей біологічної азотфіксації стримують вирощування квасолі у виробничих умовах. Тому подальша розробка наукових основ екологічно безпечної технології її вирощування є актуальною проблемою.

Зв“язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відповідності до завдання комплексної науково-технічної програми (НТП) “Продовольство – 95” проекту “Родючість грунтів” на 1991 – 1995 рр. та НТП “Родючість грунтів” підпрограми “Сільськогосподарська мікробіологія” на 1996 – 2000 рр. і тематичного плану лабораторії грунтової мікробіології Інституту землеробства УААН та тематичного плану Харківського державного аграрного університету “Розробка теоретичних основ одержання біологічно активних речовин стимулюючої та регулюючої дії з проростаючого насіння-донора та застосування практичних заходів передпосівного обробітку ними насіння польових культур” (№ державної реєстрації 194U023437).

Мета досліджень. Метою досліджень є удосконалення технології вирощування квасолі на основі екологічно безпечних прийомів передпосівної інокуляції і біостимуляції насіння в умовах Східного Лісостепу України.

Для досягнення поставленої мети передбачалося:

· встановити вплив різних штамів бульбочкових бактерій Rhizobium phaseoli на формування симбіотичного і фотосинтетичного апарату квасолі та виявити серед них найбільш ефективні для передпосівної обробки насіння;

· вивчити роль сортових особливостей квасолі в ефективності симбіозу з бульбочковими бактеріями;

· з’ясувати значення фізіологічно активного пшеничного екстракту вполіпшенні симбіотичної фіксації азоту рослинами квасолі;

· дослідити дію штамів бульбочкових бактерій Rh. phaseoli спільно з фізіологічно активним екстрактом на процес симбіозу, ріст, розвиток і врожайність квасолі;

· дати біоенергетичну і економічну оцінку запропонованої технології вирощування квасолі.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі комплексного використання прийомів передпосівної інокуляції і біостимуляції насіння удосконалено технологію вирощування квасолі, яка є екологічно безпечною, сприяє ефективному засвоєнню азоту повітря, збільшенню врожаю і збору білка. Вперше в умовах чорноземних грунтів Східного Лісостепу України досліджено ефективність симбіотичної азотфіксації і продуктивність районованих сортів квасолі при використанні різних штамів бульбочкових бактерій Rhizobium phaseoli. Виділені штами ризобій місцевої популяції та показано їх вплив на ефективність симбіозу і врожайність квасолі. Визначено роль алелопатичних речовин проростаючого насіння в підвищенні симбіотичної активності бульбочкових бактерій. Одержано високоякісну продукцію квасолі з підвищеною кількістю білка за рахунок впровадження ефективної технології використання можливостей біологічної фіксації азоту.

Практична цінність і реалізація результатів роботи.. Розроблено і рекомендовано виробництву екологічно безпечні технологічні прийоми передпосівної обробки насіння квасолі фізіологічно активним пшеничним екстрактом і препаратом бульбочкових бактерій, які поліпшують його посівні якості, ефективність роботи симбіотичного і фотосинтетичного апарату рослин. Для районованих у Східному Лісостепу України сортів квасолі Харківська штамбова, Первомайська і перспективного сортономера 86-117 підібрані комплементарні штами Rhizobium phaseoli, що дозволяє на фоні біостимуляції отримати прибавку врожаю 1.9-2.5 ц/га, підвищити вміст білка в зерні на 1.5-2.6 %.. Запропоновані рекомендації використовуються при плануванні напрямків експериментальних робіт на базі Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН (м. Чернігів), його Південного філіалу (республіка Крим) і деяких інших наукових закладів Української академії аграрних наук.

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, що викладені в дисертації, отримані автором особисто. Самостійно проведено аналіз даних польових дослідів з районованими у Харківській області сортами квасолі та штамами бульбочкових бактерій Rhizobium phaseoli. Обгрунтовано закономірності поведінки симбіотичної системи при використанні для передпосівної обробки насіння квасолі фізіологічно активного пшеничного екстракту. За результатами досліджень зроблено висновки і рекомендації щодо застосування запропонованої технології.

Апробація роботи. Основні положення і окремі розділи роботи розглядались і схвалені на ІІ Всесоюзній науковій конференції ВОДСАФ (Калуга, 1991); ІУ Всесоюзній науковій конференції “Микроорганизмы в сельском хозяйстве” (Пущино, 1992); республіканській науково-виробничій конференції “Основные направления получения экологически чистой продукции растениеводства (Горки, 1992); щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу Харківського ДАУ (Харків, 1993-1999); міжнародній конференції “Україна в світових земельних, продовольчих і кормових ресурсах і економічних відносинах (Вінниця, 1995); першій науково-практичній конференції “Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность” (Днепропетровск, 1995); конференції, присвяченій 50-річчю факультету агрохімії та грунтознавства (Харків, 1996); конференції молодих учених та спеціалістів “Актуальные вопросы ботаники и экологии” (Харьков, 1996); науковій конференції, присвяченій 140-річчю заснування Львівського державного сільськогосподарського інституту (Львів, 1996), міжнародній науково-практичній конференції “Селекція, насінництво і технологія вирощування польових культур” (Чернівці, 1996); міжнародному симпозіумі “Екологічні та економічні проблеми застосування засобів хімізації АПК (Умань, 1997); міжнародній науково-практичній конференції молодих учених та спеціалістів Інституту землеробства УААН “Сучасні технології в аграрному виробництві України” (Київ, 1997); міжнародній конференції, присвяченій 90-річчю заснування Інституту рослинництва ім.В.Я. Юр’єва (Харків, 1999).

Публікації. За результатами досліджень з теми дисертації опубліковано три статті у збірках наукових праць, одну рекомендацію, 12 тез і матеріалів конференцій.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 174 сторінках комп’ютерного тексту, містить 38 таблиць і 9 рисунків; складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, рекомендацій виробництву і 12 додатків. Список використаних літературних джерел включає в себе 246 найменувань, у тому числі 64 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У першому розділі “Біологічні прийоми удосконалення технології вирощування бобових культур (огляд літератури)” показано, що виробництво екологічно чистої продукції зернобобових культур, у тому числі квасолі, дозволяє значною мірою вирішувати проблему дефіциту білка. Як свідчать результати досліджень, наведені в монографії А.О.Бабича (1993), ефективні технології вирощування зернобобових культур забезпечують одержання продукції з високим вмістом протеїну і незамінних амінокислот.

Аналіз робіт Є.М. Мішустіна, В.К. Шильникової, О.О. Берестецького, Л.М. Доросинського, Г.Ф. Наумова, І.А.Тихоновича, В.П.Патики, М.З.Толкачова та інших дослідників показав, що впровадження екологічно чистих технологій забезпечення сільськогосподарських рослин біологічно зв’язаним азотом є надійним шляхом підвищення якості зернобобових культур. Значне місце серед цих технологій належить мікробіологічній фіксації атмосферного азоту, яка, крім того, є ще й енергозберігаючою, оскільки здійснюється за рахунок енергії Сонця.

Досягти високоефективного функціонування симбіотичної системи і її стабільності неможливо без вивчення алелопатичних взаємовідносин рослин і бульбочкових бактерій при біологічній фіксації азоту повітря і використання цього процесу в селекційній роботі та одержанні високоякісної продукції

У другому розділі “Об’єкти, умови і методи досліджень” наведені основні методи, які використовувались у дослідах з вивчення ефективності біологічної фіксації азоту квасолею, математичної обробки одержаних результатів та біоенергетичної і економічної оцінки запропонованої технології передпосівної підготовки насіння.

Польові дослідження проводили у 1993-1997 рр. на дослідному полі Харківського державного аграрного університету, що знаходиться у східній частині Лісостепу України. Грунт дослідного поля – чорнозем типовий з вмістом: гумусу (за Тюріним) - 5,5% ; легкогідролізного азоту (за Корнфілдом) – 8,1, рухомого фосфору та обмінного калію (за Чириковим) – 12,6 і 20,5 мг/100 г грунту; рН сол. – 6,2-6,4; рН вод. 6,9-7,1.

Об’єктами досліджень були районовані сорти квасолі української селекції – Харківська штамбова, Первомайська і перспективний сортономер 86-117; штами бульбочкових бактерій 2624, 2625, 2626, 2627, 2631, надані Південним філіалом Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН; фізіологічно активний пшеничний екстракт, одержаний за методикою Г.Наумова та ін. (1987).

Сівбу насіння проводили селекційною сівалкою з шириною міжрядь 45 см і глибиною загортання насіння 4-5 см. Норма висіву 500 тис. схожого насіння на гектар. Польові досліди закладали за методикою Б.Доспєхова (1985), повторюваність – чотириразова, облікова площа ділянки 20 м2, розміщення - систематичне.

Протягом вегетаційного періоду проводили фенологічні спостереження за динамікою росту рослин у висоту, нагромадженням сирої і сухої маси та площі листової поверхні (Г.Посипанов, 1991), визначали вміст хлорофілу (Х.Починок, 1976), розчинних сахаридів, азоту, фосфору (Г.Лясковський та ін., 1966, 1969, 1970) і калію (П.Полуектов, 1967) в рослинному матеріалі. Накопичення біологічного азоту визначали за методикою С.Трепачова (1979), масу бульбочок за методикою Г.Посипанова (1991), нітрогеназну активність ацетиленовим методом за О.Теппер (1987). Чисельність мікроорганізмів різних фізіологічних груп визначали на агаризованих середовищах згідно з методиками О.Теппер та ін. (1987). Ідентифікацію мікроорганізмів здійснювали за допомогою визначника А.Берджі (1974). Збирання врожаю проводили роздільним способом з наступним обмолотом. Посівні якості насіння визначали згідно з ГОСТ 12038-84 і ГОСТ 12042-80. Математичну обробку одержаних результатів проводили за методикою Б.Доспєхова (1985) в обчислювальному центрі Харківського ДАУ. Енергетичний коефіцієнт розраховували відповідно до методики біоенергетичної оцінки технологій виробництва продукції рослинництва (Е.Базаров, Е.Глинка, 1983), показники економічної ефективності за методикою В.Мартьянова (1996).

У третьому розділі “Результати та їх обговорення” зроблено аналіз ефективності інокуляції квасолі як селекційними штамами Rh. phaseoli, так і виділеними з місцевої популяції, досліджено біостимулюючу активність екстракту пшениці та ефективність спільної передпосівної обробки насіння квасолі фізіологічно активним екстрактом і бульбочковими бактеріями.

Реакція сортів квасолі на інокуляцію насіння бульбочковими бактеріями Rhizobium phaseoli. Показано, що передпосівна інокуляція насіння штамами Rh.phaseoli сприяє підвищенню польової схожості на 2-5%, помітно збільшується в динаміці висота рослин, їх сира і суха маса, а також накопичення моно-, дисахаридів і азоту в корінні. При цьому наприкінці вегетації вміст азоту підвищується, а вміст розчинних цукрів зменшується, що можна пояснити гальмуванням росту кореневої системи і уповільненням відтоку асимілятів.

Спостереження за розвитком симбіотичної системи у рослин свідчать про те, що, незважаючи на наявність спонтанної інокуляції квасолі аборигенними бульбочковими бактеріями, передпосівна обробка насіння штамами Rh.phaseoli сприяє інтенсивній їх нодуляції, збільшенню кількості бульбочок, їх сирої маси в 1,3-1,6 рази.

Накопичення більшої маси бульбочок на варіантах з інокуляцією призводить до збільшення активного симбіотичного потенціалу (АСП), який враховує масу і час роботи бульбочок (рис.1). Найбільш високі показники АСП спостерігалися при інокуляції насіння сортів Харківська штамбова і Первомайська штамами ризобій 2624, 2626 і 2631. Добре проявив себе також штам 2625 на сортономері 86-117, тоді як штам 2624 виявився менш ефективним.

Рис. 1. Вплив інокуляції Rhizobium phaseoli на активний симбіотичний потенціал квасолі за період трійчатий листок - утворення бобів

Результати визначення нітрогеназної активності бульбочок у фази бутонізації і цвітіння також показали її підвищення на варіантах з інокуляцією в 1,3-1,9 рази в порівнянні з контролем. При цьому найбільшу нітрогеназну активність мали раніше достигаючі сорти Харківська штамбова і Первомайська, що свідчить про істотну роль генетичного потенціалу рослини-хазяїна в ефективності симбіозу.

Інокуляція квасолі активними штамами ризобій сприяла збільшенню в 1,2-1,3 рази асиміляційної поверхні і в 1,1-1,2 рази вмісту хлорофілів у листі. Встановлено, що у фазі цвітіння площа листя на дослідних варіантах максимально відрізнялася від контролю, а в період наливу бобів різниця була менш значною. Аналіз снопових зразків указує на позитивну дію штамів бульбочкових бактерій, особливо щодо збільшення кількості бобів на рослині і маси 1000 зерен (табл.1).

Саме ці показники, в основному, визначили приріст урожаю від застосування штамів Rh.phaseoli, що становив для сорту Харківська штамбова 1,8-2,0 ц/га (штами 2624, 2626, 2631), для сорту Первомайська – 1,4-1,8 (2624, 2626, 2631) і для сортономера 86-117 – 1,1-1,5 ц/га (2625, 2626, 2631).

Ефективність передпосівної інокуляції насіння квасолі штамами Rhizobium phaseoli місцевої популяції. Методом відбору з природної популяції виділені штами бульбочкових бактерій, які істотно підвищували продуктивність рослин. Установлено, що передпосівна інокуляція насіння квасолі сорту Харківська штамбова штамами Rh. phaseoli ФК 6 і Ф 13 збільшила число і масу бульбочок на коренях, біомасу рослин, асиміляційну поверхню листків, вміст у них хлорофілу. Крім того, ці штами позитивно вплинули на підвищення чисельності ризосферних мікроорганізмів: амоніфікуючих - на 64,8%, бульбочкових на - 33,6%, тих що використовують мінеральний азот - на 27,1%. Застосування нових штамів ФК 6 і Ф 13 сприяло підвищенню врожайності квасолі на 3,3 і 3,2 ц/га в порівнянні з контролем і на 1,9 і 1,8 ц/га в порівнянні зі штамом-еталоном 2627, а також збільшенню вмісту білка в зерні відповідно на 1,7 і 1,5%. Штами ФК 4 і Ф 16 виявилися менш ефективними.

Рис.2. Вплив фізіологічно активного екстракту на коренеутворення у черенків квасолі сорту Первомайська Середнє за 1994-1995 рр.

Стимуляція ростових процесів у квасолі фізіологічно активним пшеничним екстрактом. Фізіологічно активний екстракт (ФАЕ) є збалансованим біостимулятором росту рослин, що містить вітаміни В1, В6, РР, інозит, ауксини, гібереліни, цитокініни, флавоноіди, ферменти, нуклеїнові кислоти, білок, розчинні сахариди, має рН 4,5-6,0, вміст сухої речовини 0,6%, де азоту – 2,6%, фосфору – 1,4%, калію – 2,1% (Г.Ф.Наумов, 1992). Дослідження мікрофлори ФАЕ показало, що в її складі домінують бактерії роду Pseudomonas. Замочування насіння-донора у воді призводить до посиленого розмноження Ps. herbicola, відомого як стимулятор росту різних культур завдяки пригніченню ним фітопатогенів (В.В.Смирнов, Е.А.Каприанова, 1990). Показано, що обробка черенків квасолі ФАЕ збільшує кількість корінців у 1,9 рази, довжину зони коренеутворення в 1,3 рази, а також масу корінців і висоту черенків (рис. 2).

Встановлено, що пшеничні ексудати посилюють розмноження бульбочкових бактерій (рис. 3). Так, через 20 годин інкубації у розчині екстракту кількість клітин Rh. phaseoli 2626 збільшилась у 1,6 рази в порівнянні з контролем (штам 2626 у воді).

Рис. 3. Вплив фізіологічно активного екстракту на розмноження бульбочкових бактерій

Ефективність симбіозу, продуктивність і якість зерна квасолі при передпосівній інокуляціі Rhizobium phaseoli і біо-стимуляціі. Встановлено, що під впливом спільної перед-посівної обробки насіння екстрактом і ризо-біями (СЕР) підвищується енергія пророс-тання на 5-13%, польова схожість на 3-6%, прискорю-ється на 1-2 дні утворення перших бульбочок, збільшу-ються їх кількість і маса, що призводить до значного підвищення АСП (рис. 4).

Рис. 4. Вплив екстракту і бульбочкових бактерій Rh. рhaseoli

на активний симбіотичний потенціал квасолі за період трійчатий

листок - утворення бобів. Середнє за 1994-1995 рр. (1- контроль;

2- екстракт; 3- штам 2624;4 - штам 2624 + екстракт; 5- штам 2625; 6- штам 2625 + екстракт; 7 - штам 2626; 8 - штам 2626 + екстракт; 9 - штам 2627; 10 - штам 2627 + екстракт; 11- штам 2631; 12- штам 2631 + екстракт )

При спільній обробці насіння екстрактом і кращим комплементарним штамом Rh. phaseoli 2631 показник АСП за період трійчатий листок – утворення бобів становив для сорту Харківська штамбова 959,1 кг х доба/га, для сорту Первомайська 949,3, для сортономера 86-117 795,0 кг х доба/га; на контролі відповідно 583,7, 553,7 і 502,5 кг х доба/га.

Активність нітрогенази також збільшується при обробці насіння екстрактом з бульбочковими бактеріями залежно від сорту, але максимальна її величина відмічена у фазі цвітіння при використанні екстракту зі штамом Rh. phaseoli 2631. Так, для сорту Харківська штамбова вона становила 2152,5 нМ С2Н4/рослина х година або 172,1% до контролю, для сорту Первомайська – 2202,5 (183,5%), для сортономера 86-117 – 1621,4 нМ С2Н4/рослина х година (137,0%).

Обробка екстрактом з ризобіями збільшує чисельність мікрофлори в ризосфері квасолі, серед якої переважають бактерії і актиноміцети, число їх клітин досягає десятків і сотень мільйонів, воно змінюється за фазами розвитку в залежності від погодних умов. Підвищення кількості мікроорганізмів при обробці СЕР можна пояснити, з одного боку, збагаченням ризосфери фітогормонами екстракту, з другого – кращим розвитком рослин і, як наслідок, збільшенням кореневих ексудатів. Використання СЕР сприяло збільшенню чисельності бульбочкових бактерій і амоніфікаторів, тоді як розмноження мікроскопічних грибів на початкових фазах розвитку квасолі було слабким, а актиноміцетів нижче контролю. Фізіологічно активний екстракт, активізуючи розвиток мікроорганізмів, істотно не впливає на їх співвідношення.

Визначення фотосинтетичних параметрів квасолі показало, що при обробці СЕР рослини сорту Харківська штамбова у фазі трійчатого листка перевищують контроль за площею листя в 1,2-1,3 рази; бутонізації – в 1,3-1,4; цвітіння – в 1,4-1,5; наливу бобів – в 1,1-1,2 рази. У сортів Первомайська та 86-117 ця різниця була меншою і в залежності від фази розвитку і використання обробок перевищення контролю становило 1,1-1,3 рази.

Біостимуляція ФАЕ з інокуляцією бульбочковими бактеріями позитивно впливає на накопичення біомаси і на висоту рослин, а також на структурні показники врожаю (кількість бобів на рослині, масу 1000 зерен) і, що особливо важливо для механізованого збирання врожаю, на такі технологічні параметри, як висота прикріплення нижнього бобу і відстань від кінця нижнього бобу до землі. В цілому кращі показники по всіх сортах має варіант СЕР 2631.

Аналіз урожайних даних свідчить про те, що використання СЕР дало прибавку врожаю як в порівнянні з контролем, так і по відношенню до варіантів з однією інокуляцією (табл. 2). При цьому приріст урожаю за рахунок біостимуляції екстрактом з інокуляцією потенційно малоефективним штамом ризобіум більш помітніший, ніж при біостимуляції симбіотичної пари з високоефективним штамом. Максимальний приріст урожаю отримано у сортів Харківська штамбова та Первомайська при спільній біостимуляції з інокуляцією штамом Rh. phaseoli 2631 відповідно 2,5 і 2,2 ц/га, у сортономера 86-117 – зі штамом Rh. phaseoli 2627 і 2631 по 1,9 ц/га.

Ефект від використання СЕР проявляється також у збільшенні накопичення азоту, фосфору і калію в зерні, соломі і коренях квасолі, але не завжди ці дані, особливо по калію, достовірні. Розрахунок накопичення азоту в урожаї показав, що спільна передпосівна біостимуляція екстрактом і інокуляція Rh. phaseoli 2626 збільшує надходження в рослини симбіотичного азоту і становить для сорту Харківська штамбова 53,2 кг/га; Первомайська – 47,6; сортономера 86-117 – 56,7 кг/га, або відповідно 128,2; 121,7; 117,1% до контролю.

Дані про вміст білка в зерні квасолі також свідчать про перевагу спільної обробки насіння. Збільшення вмісту білка було значним для сорту Харківська штамбова і невеликим для сортономера 86-117. Це стосується і додаткового збору білка з гектара: при спільній біостимуляції екстрактом і інокуляції Rh. phaseoli 2624, 2626 і 2631 він становив 99-103 кг для сорту Харківська штамбова, 85-94 кг на варіантах СЕР 2624 і 2631для сорту Первомайська, 68-72 кг для сортономера 86-117 на варіантах СЕР 2625, 2627 і 2631. Це говорить як про різну алелопатичну активність рослини-хазяїна, так і про генетичну відповідність до нього бульбочкових бактерій.

У четвертому розділі “Біоенергетична і економічна ефектив-ність екологічно безпечної технології вирощування квасолі” наводиться біоенергетична та економічна оцінка запропонованих прийомів передпосівної обробки насіння.

Використання для обробки насіння штамів бульбочкових бактерій, як самостійно, так і разом з екстрактом є ефективним прийомом. Біоенергетичний коефіцієнт вирощування квасолі сорту Харківська штамбова при застосуванні штаму 2631 складає 1,62, при спільній обробці з екстрактом зростає до 1,65, тоді як на контролі становить 1,48. Показники економічної ефективності на варіанті штам 2631 з екстрактом такі: чистий прибуток – 1172,4 грн., рентабельність – 212,2%, окупність – 3,12 грн. Приріст чистого прибутку від інокуляції бульбочковими бактеріями становить 99,4 грн., від обробки екстрактом – 125,5, а від спільної інокуляції та біостимуляції – 154,9 грн.

ВИСНОВКИ

1. В умовах Східного Лісостепу України передпосівна інокуляція насіння квасолі активними штамами бульбочкових бактерій покращує симбіотичні показники сортів, збільшує в 1,3-1,6 рази кількість і масу бульбочок, їх нітрогеназну активність, масу надземної частини рослин та вміст в ній азоту.

2. Найбільш ефективним штамом виявився Rh. phaseoli 2631. Урожайність зерна при його застосуванні збільшувалася на 1,5-2,0 ц/га, тоді як інші штами Rh. phaseoli підвищували урожайність сорту Харківська штамбова на 1,8-1,9 ц/га (2624, 2626), сорту Первомайська – на 1,4-1,6 ц/га (2624, 2626), сортономера 86-117 – на 1,3 ц/га (2625).

3. Методом відбору з природної популяції виділені нові перспективні штами Rh. phaseoli ФК 6, Ф 13, що підвищують урожайність квасолі на 3,2-3,3 ц/га в порівнянні з контролем і на 1,8-1,9 ц/га в порівнянні зі штамом-еталоном Rh. phaseoli 2627.

4. Біологічно активні речовини екстракту стимулюють розмноження бульбочкових бактерій, збільшуючи їх чисельність в 1,6 рази, кількість корінців в 1,9 і довжину зони коренеутворення в 1,3 рази.

5. Передпосівна обробка насіння квасолі фізіологічно активним екстрактом позитивно впливає на кількість і масу бульбочок, утворених як спонтанними бульбочковими бактеріями, так і селекціонованими штамами Rh. phaseoli.

6. Спільна передпосівна обробка насіння квасолі фізіологічно активним екстрактом і бульбочковими бактеріями Rh. phaseoli поліпшує його посівні якості: енергія проростання підвищується на 9-13%, польова схожість – на 3-6%.

7. Спільна передпосівна обробка насіння квасолі штамами Rh. phaseoli і фізіологічно активним екстрактом посилює активність нітрогенази в 1,6-1,8 рази, збільшує чисельність бульбочкових бактерій і мікроорганізмів інших фізіологічних груп у ризосферній зоні рослин.

8. Рослини різних сортів квасолі неоднаково реагують на інокуляцію бульбочковими бактеріями спільно з фізіологічно активним екстрактом. Нітрогеназна активність бульбочок у рослин сорту Харківська штамбова, інокульованих штамами Rh. phaseoli 2625 і 2627 із застосуванням екстракту, підвищується на 25-31%, при інокуляції штамами 2624, 2626, 2631 збільшується в меншій мірі.

9. Встановлено, що серед сортів квасолі, які вивчалися, найбільш активними в алелопатичному відношенні є Харківська штамбова і Первомайська: у симбіозі зі штамом Rh. phaseoli 2631 при додаванні екстракту вони підвищили врожайність зерна відповідно на 2,5 і 2,2 ц/га. Селекційний сортономер 86-117 виявився менш чутливим на спільну обробку: збільшення врожаю становило 1,9 ц/га при застосуванні екстракту зі штамами Rh. phaseoli 2627 і 2631.

10. Спільна передпосівна обробка насіння екстрактом і найбільш ефективними штамами Rh. phaseoli підвищила вміст білка в зерні квасолі на 1,5-2,6%, а його додатковий збір – на 72-103 кг/га.

11. Передпосівна обробка насіння квасолі екологічно чистими препаратами бульбочкових бактерій і фізіологічно активним екстрактом є економічно вигідним і енергозберігаючим заходом. Енергетичний коефіцієнт виробництва зерна квасолі сорту Харківська штамбова збільшується до 1,65 (на контролі - 1,48), а всієї біомаси – до 2,89, (на контролі - 2,59).

ПРАКТИЧНІ ПРОПОЗИЦІЇ

1. Для сортів Харківська штамбова і Первомайська виробництву запропоновані високоефективні штами Rh. phaseoli 2626 і 2631, які підвищують їх продуктивність в умовах Східного Лісостепу України. Досліджені сорти можна використовувати в селекційній роботі для одержання сортів квасолі з високою здатністю до симбіозу з бульбочковими бактеріями.

2. Рекомендовано прийом спільної передпосівної обробки насіння фізіологічно активним екстрактом і біопрепаратом бульбочкових бактерій, що дозволяє поліпшити його посівні якості, ріст і розвиток рослин, підвищити ефективність роботи їх симбіотичної системи, а також урожайність квасолі. Розроблений метод рекомендується використовувати в енергозберігаючій технології вирощування екологічно чистої продукції квасолі.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Патыка В.Ф., Поташёва Л.Н. Исследование эффективности штаммов клубеньковых бактерий фасоли в Восточной Лесостепи Украины // Зб. наук. пр. Ін-ту землеробства УААН. – Вип. 2. – К., 1997.– С. 13-16.

2. Наумов Г.Ф., Поташова Л.М. Вплив біологічно активних речовин пшеничного екстракту на інокуляцію квасолі // Зб. наук. праць Уманської СГА. – К., 1997. – С. 312-314.

3. Поташёва Л.Н., Поташёв Ю.Н. Изменение симбиотической активности и урожайности фасоли под действием штаммов клубеньковых бактерий и физиологически активного экстракта // Вісник ХДАУ. – 1998. - №1. – С. 93-99.

4. Рекомендації по ефективному застосуванню біопрепаратів азотфіксуючих і фосформобілізуючих бактерій в сучасному ресурсозберігаючому землеробстві / В.П.Патика, М.З.Толкачов, О.В.Шерстобоєва, … Л.М.Поташова та ін. – К., 1997. – 20 с.

5. Биологическая стимуляция семян бобовых культур / Г.Ф.Наумов, М.С.Кисель, О.В.Харина, В.А.Ельникова, Л.Н.Поташёва, Т.В.Щепкина, О.А.Куфориджи .- Информ. листок №064-90. – Харьков: ЦНТИ, 1990. – 4 с.

6. Наумов Г.Ф., Кисель М.С., Поташёва Л.Н. Аллелопатическое действие пшеничного экстракта как целевая функция повышения фиксации молекулярного азота // Биологический азот: Тез. докл. второй Всесоюз. науч. конф. СОИСАФ. – Калуга, 1991. – С. 74-76.

7. Наумов Г.Ф., Кисель М.С., Николаенко А.Н., Поташёва Л.Н., Ельникова В.А., Подоба Л.В. Аллелопатические приемы повышения активности клубеньковых и ассоциативных фиксаторов азота. // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез. докл. IV Всесоюз. науч. конф. – Пущино, 1992. – С. 146-147.

8. Наумов Г.Ф., Кисель М.С., Николаенко А.Н., Подоба Л.В., Поташёва Л.Н., Ельникова В.А. Экологические чистые методы улучшения азотного режима питания растений и повышения их продуктивности // Основные направления получения экологически чистой продукции растениеводства: Тез. докл. респ. науч.-производ. конф. – Горки, 1992, - С. 21.

9. Поташова Л.М., Мантео С.А., Тетте Е.Л. Ефективність передпосівної інокуляції насіння квасолі штамами Rhizobium phaseoli // Шляхи раціонального використання земельних ресурсів України: Тези доп. міжнар. наук.- практ. конф. молодих вчених і спеціалістів. – Чабани, 1995. – С. 140.

10. Наумов Г.Ф., Поташёва Л.Н. Влияние комплексной бактеризации и стимуляции семян фасоли обыкновенной на азотфиксацию и продуктивность растений // Україна в світових земельних, продовольчих і кормових ресурсах і економічних відносинах: Тези доп. міжнар. конф.- Вінниця, 1995. – С. 216.

11. Наумов Г.Ф., Подоба Л.В., Коваленко А.М., Поташёва Л.Н., Никола-енко А.Н., Ельникова В.А. Значение комплексной бактеризации и биостимуляции семян зернобобовых и зерновых культур в повышении эффективности биологической азотфиксации и продуктивности растений // Україна в світових земельних, продовольчих і кормових ресурсах і економічних відносинах: Тези доп. міжнар. конф. – Вінниця, 1995. – С. 310-311.

12. Поташёва Л.Н. Сортовая специфичность фасоли во взаимодействии с клубеньковыми бактериями // Актуальные вопросы ботаники и экологии: Тез. докл. молодых учёных и специалистов. – Харьков. 1996. – С. 89.

13. Наумов Г.Ф., Поташёва Л.Н. Эффективность инокуляции фасоли клубеньковыми бактериями на чернозёме типичном // Грунти України: екологія, еволюція, систематика, окультурення, оцінка, моніторинг, географія, використання: Тези доп. конф. – Харків, 1996. – С. 134.

14. Наумов Г.Ф., Поташова Л.М. Активність симбіотичного апарату та продуктивність квасолі при бактеризації насіння // Проблеми агропромислового комплексу України: стан і перспективи: Тези доп. наук. конф. – Дубляни, 1996. – С. 66-87.

15. Наумов Г.Ф., Поташёва Л.Н., Мантео С.А., Тетте Е.Л. Изучение эффективности нескольких симбиотических комплексов фасоли обыкновенной // Селекція, насінництво і технологія вирощування польових культур: Мат-ли міжнар. наук.-практ. конф. – Чернівці: Буковина, 1996. – С. 161-162.

16. Поташёва Л.Н. Влияние комплексной бактеризации и стимуляции на корневую микрофлору фасоли // Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва: Тези доп. міжнарод. конф. – Харків, 1999. – С. 191-192.

Поташова Л.М Екологічно безпечна технологія вирощування квасолі на чорноземах Східного Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.09 – рослинництво. Інститут землеробства УААН, Київ, 2000.

На основі комплексного використання прийомів передпосівної інокуляції і біостимуляції насіння удосконалено технологію вирощування квасолі. Для районованих сортів Харьківська штамбова, Первомайська і перспективного сортономера 86-117 підібрані комплементарні штами бульбочкових бактерій Rh. phaseoli, що дозволяє збільшити урожайність квасолі на 1,5-2,0 ц/га, вміст білка в зерні – на 1,7-2,4%.

Передпосівна біостимуляція екстрактом з проростаючого насіння озимої пшениці і екстрактно-ризобіальною суспензією поліпшує симбіотичні властивості сортів, збільшує кількість і масу бульбочок в 1,4-2,4 рази, посилює активність нітрогенази в 1,6-1,8 рази, сприяє підвищенню асиміляційної поверхні листя та накопиченню біомаси рослин, забезпечує прибавку врожаю 1,9-2,5 ц з гектара.

Ключові слова: технологія вирощування, квасоля, бульбочкові бактерії, штами, інокуляція, екстракт, біостимуляція.

Поташёва Л.Н. Экологически безопасная технология выращивания фасоли на чернозёмах Восточной Лесостепи Украины. – Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.09 - растениеводство. – Институт земледелия УААН, Киев, 2000.

На основе комплексного использования приёмов предпосевной инокуляции и биостимуляции семян усовершенствована технология выращивания фасоли . Для районированных сортов Харьковская штамбовая, Первомайская и перспективного сортономера 86-117 подобраны комплементарные штаммы клубеньковых бактерий Rh. рhaseoli, позволяющие увеличить урожайность на 1,5-2,0 ц/га, содержание белка в зерне – на 1,7-2,4%.

Установлено стимулирующее действие биологически активных веществ экстракта, полученных из прорастающих семян озимой пшеницы, на размножение клубеньковых бактерий, что способствует активизации симбиотических взаимоотношений макро- и микросимбионтов.

Предпосевная биостимуляция пшеничным экстрактом совместно с клубеньковыми бактериями стимулирует обменные процессы в прорастающих семенах, положительно влияет на их посевные качества. Максимальный стимулирующий эффект был получен при совместной биостимуляции с инокуляцией штаммом клубеньковых растений Rh. рhaseoli 2631, благодаря чему энергия прорастания семян повысилась на 11-13%, полевая всхожесть – на 4-6% по сравнению с контролем.

Применение совместной предпосевной обработки семян способствует увеличению массы клубеньков в 1,4-2,4 раза, усилению нитрогеназной активности в 1,6-1,8 раза, увеличению площади листовой поверхности в 1,3-1,5 раза.

Сорта фасоли Харьковская штамбовая, Первомайская и сортономер 86-117 характеризуются различной реакцией на обработку физиологически активным экстрактом и экстракто-ризобиальной суспензией, что может указывать на различную природу их аллелопатической активности.

Микробиологические исследования показали высокую степень колонизации ризосферной зоны фасоли клубеньковыми, аммонифицирующими бактериями и другими микроорганизмами. Исследование ризоценозов трёх сортов фасоли под влиянием инокуляции, применяемой совместно с биостимуляцией, показало наибольшее увеличение численности ризобий в ризосфере фасоли Харьковская штамбовая. Другие микроорганизмы также проявили тенденцию к повышенному размножению.

Предпосевная биостимуляция семян совместно с клубеньковыми бактериями оказывает существенное влияние на продуктивность фасоли: увеличиваются выживаемость растений, количество бобов на растении и их озёрненность, повышается масса 1000 семян.

Аллелопатическая биостимуляция семян физиологически активным экстрактом совместно с клубеньковыми бактериями способствовала повышению урожайности фасоли и улучшению качества продукции. Максимальная прибавка урожая с гектара отмечена у сорта Харьковская штамбовая на варианте с предпосевной обработкой семян экстрактом и штаммом Rh. рhaseoli 2631 –2,5 ц, у сорта Первомайская – также на варианте с обработкой экстрактом и штаммом 2631-2,2 ц, у сортономера 86-117 – на варианте с обработкой экстрактом и штаммами 2627 и 2631 - по 1,9 ц. Повышение урожайности в указанных вариантах сопровождалось увеличением содержания белка в зерне на 1,5-2,6 %, что обеспечило дополнительный его сбор в количестве 72 - 103 кг/га.

Результаты биоэнергетического и экономического анализа свидетельствуют, что энергетический коэффициент производства зерна на варианте обработки экстрактом со штаммом Rh. рhaseoli 2631 возрастает по сравнению с контролем на 11,5%.

Ключевые слова: технология выращивания, фасоль, клубеньковые бактерии, штаммы, инокуляция, экстракт, биостимуляция.

Potashova L.N. The ekological dangerless technology of kidney beans growing on chernozem Eastern Forest Steppe of Ukraine.-Manuscript

Dissertation on the scientific degree competition of candidate of agricultural science in the speciality 06.01.09 – planting. Institute of agriculture UAAS, Kiev, 2000.

The techology of kidney beans growing has been improved on the base of complex usage of reception of till seeding innokulation and biostimulation.The complementary strains of noodle bacterias Rh.phaseoli that improve the yield of kidney beans to 1.5-2.0 c/ha and contain more than 1.7-2/4 % protein in grain have been selected for such sorts as Kharkovskaya stambovaya, Pervomayskaya and sort № 86-117.

Till seeding biostimulation with extract of germinating wheat seeds and extract-risobium suspense raise simbiotic qualities of varieties, increase of number and mass of nodules 1,4-2,4 , and nitrogenase activity 1,6-1,8 , raise the assimilation leaf surface and accumulation of the plant biomass and provide the yield surplus of 1,9-2,5 c/h.

Key words: technology of growing, kidney beans, nodules bacterias, strains, inoculation, extract, biostimulation.