ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ ТА БІОТЕХНОЛОГІЇ

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

УСМАНОВА Галина Олексіївна

УДК 631.95:579:633.85

АГРОЕКОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ВИКОРИСТАННЯ

ФОСФАТМОБІЛІЗУЮЧИХ БАКТЕРІЙ

ПРИ ВИРОЩУВАННІ ОЛІЙНИХ КУЛЬТУР

спеціальність 03.00.16 – екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

КИЇВ – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті сільськогосподарської мікробіології Української академії аграрних наук, м. Чернігів

Науковий керівник : доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник,

МАЛИНОВСЬКА Ірина Михайлівна,

Інститут землеробства УААН,

головний науковий співробітник лабораторії

ґрунтової мікробіології, смт. Чабани Київської обл.

Офіційні опоненти : доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник,

ШЕРСТОБОЄВА Олена Володимирівна,

Інститут агроекології та біотехнології УААН,

завідувач відділом моніторингу і біотехнології

мікроорганізмів та вірусів, м. Київ

доктор сільськогосподарських наук, професор,

СЛЮСАР Іван Тимофійович,

Інститут землеробства УААН,

завідувач лабораторії землеробства на осушених

землях, смт. Чабани Київської обл.

Провідна установа : Полтавська державна аграрна академія,

Мінагрополітики України, м. Полтава

Захист відбудеться “ 15 “ березня 2005 р. о 13 годині

на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 в Інституті агроекології та біотехнології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту агроекології та біотехнології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12

Автореферат розіслано 13.02.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради Л.І.Моклячук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Більшість ґрунтів України достатньо забезпечена сполуками фосфору, але вони знаходяться в грунті у формі важкодоступних рослинам мінеральних фосфатів і органофосфатів. Для повноцінного забезпечення потреб рослин у фосфорі необхідно інтенсифікувати процес розчинення важкодоступних сполук фосфору в ґрунті. На розчинність цих сполук впливає низка факторів, зокрема збалансованість макроелементів, внесення органічних добрив, спосіб обробітку ґрунту, науково-обґрунтовані сівозміни, вапнування кислих ґрунтів тощо. Актуальним є пошук інших прийомів, які впливають на перетворення важкодоступних сполук в рухомі. Насамперед, це використання препаратів на основі фосфатмобілізуючих мікроорганізмів, які покращують мінеральне живлення рослин, інтенсифікують їх ріст і розвиток, позитивно впливають на мікробіоту ризосфери. Цей шлях оптимізації фосфатного живлення рослин є найбільш зручним і дешевим для виробника та екологічно безпечним для агроекосистем.

Біопрепарати на основі фосфатмобілізуючих мікроорганізмів почали розробляти в 30-х роках 20-го століття. Широке використання отримав фосфобактерин, виготовлений на основі Bacillus megatherium var. phosphaticum (Р.А. Мєнкіна, 1956). Були й інші розробки (В.Ф. Павлова, О.І. Горська, 1987, Н.І. Мільто, Л.А. Суховицька, 1991), але вони не отримали подальшого розвитку. З початком екологічної і економічної кризи в Україні почалися роботи по створенню бактеріальних препаратів для покращання мінерального живлення сільськогосподарських культур: альбобактерину і поліміксобактерину – для цукрового буряку (Л.М. Токмакова, В.І. Канівець, Ю.Н. Мелимука, 1995), фосфонітрагіну – для зернобобових культур (І.М. Малиновська, 1999). В Росії розроблений препарат бактофосфін, який використовується під овочеві, технічні, плодові та ягідні культури (Є.В. Кандиба, 1997).

Особливим попитом на цей час користується продукція олійних культур. Їх насіння використовується з метою отримання високобілкових кормів для тваринництва і рослинної олії для харчових і технічних потреб. В Україні велика увага приділяється як традиційній олійній культурі – соняшнику – основному джерелу олійної сировини, так і ріпаку, який є джерелом паливо-мастильних матеріалів. Для цих сільськогосподарських культур також існує необхідність оптимізації мінерального живлення шляхом використання бактеріальних препаратів. Тому дослідження, направлені на вивчення впливу фосфатмобілізуючих бактерій на ріст і розвиток рослин ріпаку і соняшнику та на мікробіоту ґрунту їх ризосфери з метою оптимізації фосфатного живлення рослин, і, як результат – отримання високих і якісних врожаїв олійних, є необхідними і актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились в рамках наукової тематики Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН з виконання завдань “Розробити нові і удосконалити існуючі технології виробництва біопрепаратів нового покоління та ефективні тест-системи діагностики патогенів” (№ держреєстрації 0198U004589) і "Розробити нові форми бактеріальних препаратів та удосконалити технології виробництва існуючих" (№ держреєстрації 0101U003750).

Мета і завдання досліджень. Метою роботи є обґрунтування можливості застосування екологічно безпечних фосфатмобілізуючих препаратів альбобактерину і поліміксобактерину в технологіях вирощуванні ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо на чорноземі вилугованому легкосуглинковому в умовах Полісся. При виконанні даної роботи ставилися такі завдання:

–

–

–

–

–

–

–

–

Об'єкт дослідження – взаємодія фосфатмобілізуючих бактерій A.album 1122 i Р. polymyxa КВ, які є біоагентами препаратів альбобактерину і поліміксобактерину, з рослинами ріпаку і соняшнику та мікроорганізмами їх ризосфери.

Предметом дослідження є вплив фосфатмобілізуючих бактерій A. album 1122 i Р. polymyxa КВ та створених на їх основі препаратів альбобактерину і поліміксобактерину на олійні культури – ріпак сортів Оксамит, Аріон, Калинівський, Статут, Стимул, Клітинний-8 та соняшник сортів Аламо, Харківський-49, Луганський, Роднік.

Методи дослідження: - лабораторні методи - мікробіологічний – для вирощування біомаси мікроорганізмів A.album 1122 i Р.polymyxa КВ, отримання стрептоміцинстійких мутантів, визначення чисельності мікроорганізмів різних еколого-трофічних і фізіологічних груп; біохімічний - для визначення концентрації хлорофілу, вбирної здатності коріння; агрохімічний – для визначення вмісту рухомого фосфору в ґрунті, вмісту макроелементів у зерні і біомасі рослин, оцінки якості насіннєвої продукції; вимірювально-ваговий – для визначення біометричних показників бактеризованих рослин;

- вегетаційні і польові – для вивчення впливу біопрепаратів на кількісні показники продуктивності ріпаку і соняшнику;

- статистичний метод – встановлення вірогідності отриманих результатів на основі математико-статистичного і розрахунково-порівняльного методів аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше доведена екологічна й економічна доцільність застосування біопрепаратів альбобактерину і поліміксобактерину в технологіях вирощування олійних культур – ріпаку й соняшнику. Показано, що діюча основа біопрепаратів – мікроорганізми A.album  i Р.polymyxa КВ – приживаються в ризосфері досліджуваних сільськогосподарських культур і позитивно впливають на мікрофлору ризосфери, азотфіксуючу активність асоціативних мікроорганізмів, фізіолого-біохімічні процеси в рослинах, що призводить до прискорення росту бактеризованих культур, підвищення урожайності і олійності насіння. Препарат альбобактерин більш ефективний при вирощуванні ріпаку, приріст урожайності за його застосування складає 20,0%. Поліміксобактерин більш ефективний при вирощуванні соняшнику і дозволяє одержати приріст урожаю 24,2%.

Проведеними дослідженнями з впливу твердих мінеральних добавок на культивування і збереження життєздатності клітин бактерій A. album 1122 і Р.КВ встановлено, що мінеральна добавка цеоліт (0,5%) позитивно впливає на підвищення титру і терміну зберігання клітин обох штамів бактерій.

Практичне значення одержаних результатів. Застосування фосфатмобілізуючих препаратів альбобактерину і поліміксобактерину для передпосівного оброблення насіння ріпаку і соняшнику стимулює ріст і розвиток рослин, забезпечує покращання їх фосфатного й азотного живлення; збільшує врожайність ріпаку на 0,23–0,25 т/га при 1,25 т/га на контролі, соняшнику – на 0,45–0,87 т/га при 3,60 т/га на контролі; підвищує олійність насіння ріпаку на 0,32–0,75% при 40,03% на контролі, соняшнику – на 1,69–1,91% при 45,77% на контролі.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок здобувача полягає у плануванні та проведенні лабораторних, вегетаційних та польових досліджень, відборі зразків грунту і рослин, проведенні мікробіологічних посівів, агрохімічних і фізіолого-біохімічних досліджень, в аналізі наукової літератури з питань, що стосуються предмета досліджень, в узагальненні, аналізі та статистико-математичній обробці отриманих результатів. Основні наукові положення та висновки сформульовані та обгрунтовані особисто автором.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи обговорювались на щорічних наукових засіданнях лабораторії технічної мікробіології і вченої ради Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН. Основні положення результатів досліджень були представлені на науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати” (Київ-Чабани, 1999), конференції молодих вчених Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН (Чернігів, 1999), Міжнародному симпозіумі ВПС МОББ “Промислові технології виробництва і застосування засобів біологізації землеробства. Моніторинг ентомофагів” (Одеса, 1999), на науково-практичній конференції молодих вчених-аграріїв Чернігівщини “Наукове обґрунтування сталого розвитку агроекологічних систем Чернігівщини в ринкових умовах і обмеженого ресурсного забезпечення (Чернігів, 1999), на науково-практичній конференції “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання ґрунтових ресурсів (Київ, 2000), на ІХ (ІІ) з’їзді товариства мікробіологів (Чернігів, 2000), на з’їзді ґрунтознавців (Умань, 2001), на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів з проблем виробництва зерна в Україні (Дніпропетровськ, 2002), на конференції молодих вчених і спеціалістів “Досягнення і перспективи розвитку агробіотехнології в Україні“ (Київ, 2002), конференції молодих вчених і спеціалістів “Сільськогосподарська мікробіологія: здобутки і проблеми” (Чернігів, 2002), науковій конференції “Сталий розвиток агроекосистем” (Вінниця, 2002), на конференції “Сучасні питання створення і використання сортів і гібридів олійних культур” (Запоріжжя, 2002), Всеукраїнській конференції молодих вчених “Засади сталого розвитку аграрної галузі” (Київ, 2002), міжнародній науково – практичній конференції “Актуальні проблеми сучасного землеробства”(Луганськ, 2003), міжнародній науковій конференції “Біологічні науки і проблеми рослинництва”(Умань, 2003).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 14 наукових праць, з яких 5 статей у фахових журналах і збірниках.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, висновків, пропозицій виробництву, списку використаної літератури та додатків. Роботу викладено на 191 сторінці, включаючи 52 таблиці, 4 рисунки. Список використаної літератури налічує 301 назву, у тому числі 64 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. Розглянуто проблеми вмісту й доступності рослинам сполук фосфору в ґрунтах України та агроекологічні шляхи покращання фосфатного живлення рослин, одним з яких є застосування біопрепаратів на основі фосфатмобілізуючих мікроорганізмів. Наведено результати досліджень вітчизняних і закордонних дослідників щодо ефективності при вирощуванні сільськогосподарських культур мікроорганізмів, які здатні до мобілізації важкорозчинних сполук фосфору в ґрунті та продукуванню біологічно активних речовин. Розглянуто роль ріпаку і соняшнику у вирішенні проблеми забезпечення рослинною олією харчову й технічну промисловість та високобілковими кормами тваринництво, а також відмічені особливості технології вирощування цих культур. На основі здійсненого аналізу обґрунтовано необхідність та перспективи проведення досліджень щодо доцільності застосування препаратів фосфатмобілізуючих бактерій при вирощуванні олійних культур.

Об’єкти, методи і умови проведення досліджень. Предметом досліджень були штами бактерій A. album 1122 і Р. polymyxa КВ та виготовлені на їх основі біопрепарати альбобактерин і поліміксобактерин, олійні культури – ріпак сортів Оксамит, Аріон, Калинівський, Статут, Стимул, Клітинний-8 і соняшник сортів Аламо, Харківський-49, Луганський, Роднік. Бактеріальні препарати були виготовлені нами за технологією “Виробничого регламенту на виготовлення біопрепаратів альбобактерину і поліміксобактерину”. Використані в роботі мікроорганізми A. 1122 і Р. polymyxa КВ люб’язно надані нам одним з авторів препаратів альбобактерину і поліміксобактерину, завідуючою лабораторії біологічного фосфору Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН кандидатом сільськогосподарських наук Токмаковою Л.М, за що виражаємо їй щиру подяку.

Вегетаційні досліди проводили на темно-сірому опідзоленому грунті з такими агрохімічними показниками: рНсол – 5,6 , вміст гумусу (за Тюріним) – 3,12%, азоту – 510 мг/кг, рухомого фосфору (за Чириковим) – 231 мг/кг, обмінного калію (за Кірсановим) – 170 мг/кг грунту. Досліди проводили з використанням посудин об'ємом 500 см3 в люміностаті з освітленням 20 тис. люкс і світловим періодом 16 годин, температурою повітря на рівні зеленого ярусу 22±2оС. Повторність досліду – шестиразова.

Мікропольові досліди проводили на базі дослідного господарства Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН на чорноземі вилугованому, орний шар якого характеризується такими агрохімічними показниками: рНвод 5,9-6,5, вміст гумусу (за Тюріним) 3,2-3,4%, Р2О5 (за Чириковим) – 140-160 мг/кг грунту, К2О (за Кірсановим) – 120-140 мг/кг ґрунту, загального азоту 0,27-0,31%.

Попередником досліджуваних культур була озима пшениця.

Норма висіву для ріпаку складала 1,2 млн./га схожих насінин, ширина міжрядь – 35 см; для соняшнику – 100 тис./га схожих насінин, ширина міжрядь – 60 см. Повторність дослідів шестиразова; посівна площа ділянок 6,25м2, облікова – 4м2. Розміщення варіантів - рендомізоване.

Мікробіологічні дослідження проводили за загальноприйнятими в мікробіології методиками (Сэги Й., 1983; Гергхардт Ф, 1984).

Вміст рухомого фосфору в ризосфері визначали за методом Чирикова (Петербургский, 1968). Кількість хлорофілу в листі рослин і вбирну здатність коріння визначали спектрофотометрично (Гродзинський А.М., Гродзинський Д.М., 1973). Нітрогеназну активність визначали методом ацетиленредукції Харді в модифікації Волкогона (Методичні рекомендації по визначенню активності азотфіксації в ґрунті та кореневій зоні рослин ацетиленовим методом, 1997).

Якість насіння, вміст фосфору, азоту і ліпідів у біомасі рослин визначали за методами, описаними і затвердженими відповідними ГОСТами (ГОСТ 12038-84, ГОСТ 26657-97, ГОСТ 13496.4-93, ГОСТ 13496.15-97).

Статистичну обробку результатів проводили за Б.А.Доспєховим (1985).

Особливості вегетації ріпаку і соняшнику за інокуляції насіння альбобактерином і поліміксобактерином. В результаті проведених польових досліджень встановлено, що для ріпаку оптимальним є бактеріальне навантаження A. і Р. polymyxa КВ у кількості 105 клітин бактерій на одну насінину. В такій концентрації альбобактерин збільшує енергію проростання й схожість насіння ріпаку відповідно на 10,0% і 8,0%, поліміксобактерин – на 10,0% і 9,5% (табл.1). Маса і висота проростків ріпаку за використання альбобактерину максимально зростає на 24,3% і 26,7%, за використання поліміксобактерину – на 11,7% і 15,9%.

Таблиця 1

Вплив фосфатмобілізуючих бактерій на енергію проростання й схожість насіння ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо

Культура | Варіант | Енергія проростання насіння, % | Схожість насіння, % | Маса пророст-ків, г | Висота пророст-ків, см

Ріпак | Без бактеризації | 80,0 | 85,0 | 2,55 | 4,60

Альбобактерин | 90,0 | 93,0 | 3,17 | 5,83

Поліміксобактерин | 90,0 | 94,5 | 2,85 | 5,33

НІР01 | 2,02 | 2,20 | 0,07 | 0,40

Соняшник | Без бактеризації | 74,0 | 76,0 | 13,1 | 6,01

Альбобактерин | 83,5 | 85,5 | 15,7 | 6,80

Поліміксобактерин | 90,5 | 95,0 | 16,6 | 7,00

НІР01 | 2,40 | 2,01 | 0,42 | 0,30

Для соняшнику оптимальним є бактеріальне навантаження в кількості 106 клітин бактерій на одну насінину. Енергія проростання й схожість насіння соняшнику за оброблення альбобактерином максимально зростають на 9,5%, за оброблення поліміксобактерином – на 16,5% і 19,0% відповідно. Маса і висота проростків соняшнику за використання альбобактерину збільшується відповідно на 19,6% і 13,3%, за використання поліміксобактерину – на 26,3% і 16,7% відповідно.

Оброблення насіння досліджуваних олійних культур бактеріальними препаратами позитивно впливає на вегетаційні процеси в рослинах, збільшуючи висоту ріпаку у середньому на 9,1%, площу листкової поверхні – на 21,1% (табл. 2). На соняшник кращий вплив за цими показниками має поліміксобактерин, який збільшує висоту рослин на 16,1%, площу листкової поверхні – на 20,6%. Фосфатмобілізуючі препарати позитивно впливають на величину вбирної здатності коріння рослин ріпаку і соняшнику. Так, альбобактерин сприяє збільшенню даного показника у рослин ріпаку на 11,1%, поліміксобактерин збільшує активну поглинальну поверхню коріння соняшнику на 25,9%.

Таблиця 2

Вплив альбобактерину і поліміксобактерину на висоту рослин, площу листкової поверхні, вбирну здатність коріння ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо

Культура | Варіант | Висота рослин, см | Площа листкової поверхні, см2Активна поглинальна площа поверхні коріння, м2/см3

Ріпак | Без бактеризації | 18,8 | 52,7 | 0,27

Альбобактерин | 22,5 | 65,5 | 0,30

Поліміксобактерин | 22,2 | 62,1 | 0,29

НІР01 | 0,50 | 1,51 | 0,01

Соняшник | Без бактеризації | 11,8 | 34,9 | 0,27

Альбобактерин | 12,3 | 38,4 | 0,29

Поліміксобактерин | 13,7 | 42,1 | 0,34

НІР01 | 0,41 | 1,80 | 0,02

Вивчення сортової реакції досліджуваних культур показало, що рослини ріпаку сортів Оксамит, Аріон, Калинівський, Статут, Стимул, Клітинний-8 за оброблення альбобактерином збільшують висоту на 5,08 – 25,7%, площу листкової поверхні – на 5,88 – ,8%, масу надземної біомаси – на 10,7 – ,7%. Нітрогеназна активність мікроорганізмів ризоплани бактеризованих рослин збільшується в середньому в 2,0 рази. Рослини цих же сортів за використання поліміксобактерину збільшують висоту на 5,88 – ,8%, площу листкової поверхні на 6,90 – ,2%, масу надземної біомаси – на 7,14 – ,6%. Нітрогеназна активність збільшується у середньому в 1,5 – ,0 рази.

Сорти соняшнику Аламо, Харківський–49, Луганський, Роднік більш компліментарні до Р. polymyxa КВ, оброблення яким дозволяє збільшити висоту рослин на 14,8 – ,4%, площу листкової поверхні на 2,11 – ,6%, масу надземної біомаси – на 10,8 – ,4%, нітрогеназну активність мікроорганізмів ризоплани бактеризованих рослин – у 1,3 – ,9 рази.

Передпосівна інокуляція насіння ріпаку і соняшнику фосфатмобілізуючими бактеріями активізує процес синтезу хлорофілу. У листковій біомасі рослин ріпаку за використання альбобактерину і поліміксобактерину вміст хлорофілу а зростає відповідно на 19,9% і 29,2%, сумарного хлорофілу – на 28,6% та 26,8% (табл. 3). У біомасі листя рослин соняшнику вміст хлорофілу під впливом альбобактерину майже не змінюється, під впливом поліміксобактерину вміст сумарного хлорофілу зростає на 16,1%.

Таблиця 3

Вплив біопрепаратів на вміст хлорофілів в біомасі листя рослин ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, фаза утворення суцвіття, 2002р.)

Культура | Варіант | Кількість хлорофілу в біомасі листя рослин, мг/100 г

“а” | ”в” | “а+в”

Ріпак | Без бактеризації | 81,4 ± 1,10 | 30,4 ± 1,10 | 112

Альбобактерин | 97,6 ± 1,20 | 46,3 ± 1,50 | 144

Поліміксобактерин | 105 ± 1,50 | 36,3 ± 0,90 | 142

Соняшник | Без бактеризації | 102 ± 1,30 | 40,4 ± 0,90 | 143

Альбобактерин | 103 ± 1,20 | 43,2 ± 1,20 | 147

Поліміксобактерин | 104 ± 1,60 | 61,3 ± 1,00 | 166

В зв’язку з тим, що для бактеризації насіння використовували фосфатмобілізуючі бактерії, виникло питання вивчення впливу бактеріального оброблення на зміну концентрації доступного фосфору в ризосфері рослин. В результаті проведених польових досліджень показано, що вміст рухомого фосфору в ризосфері рослин ріпаку у фазах утворення суцвіття і молочної стиглості зменшується (рис.1, 2). В цей час фосфор інтенсивно поглинається корінням рослин і використовується для утворення генеративних органів, формування і наливу насіння. У фазах цвітіння і воскової стиглості насіння в ризосфері інокульованих рослин відбувається збільшення вмісту Р2О5 внаслідок менш інтенсивного поглинання фосфору корінням. В контрольних варіантах протягом всієї вегетації

Рис. 1 Динаміка вмісту рухомого фосфору в ризосфері рослин ріпаку сорту Оксамит (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, середнє за 2001–2002 рр.).

Примітка: 1 – перед сівбою; 2 – утворення суцвіття; 3 – цвітіння; 4 – молочна стиглість насіння.

НІР05 мг/кг за фазами розвитку рослин:  – ,50; 2 – ,00; 3 – ,50; 4 – ,70.

Рис. 2 Динаміка вмісту рухомого фосфору в ризосфері рослин соняшнику сорту Аламо (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, середнє за 2001–2002 рр.).

Примітка: 1 – перед сівбою; 2 – фаза 5-6 листків; 3 – утворення стебла; 4 – утворення суцвіття; 5 – цвітіння; 6 – молочна стиглість насіння.

НІР05 мг/кг за фазами розвитку рослин:  – ,30; 2 – ,80; 3 – ,10; 4 – ,10; 5 – 5,30; 6 – 4,80.

рослин відбувається повільне зменшення вмісту рухомих сполук фосфору, яке припиняється в фазі молочної стиглості насіння. Це свідчить про те, що препарати, за рахунок здатності розчиняти важкодоступні фосфати ґрунту, покращують фосфатне живлення рослин і дозволяють підтримувати на певному рівні вміст рухомого фосфору в ризосферному ґрунті.

Застосування альбобактерину і поліміксобактерину для бактеризації насіння ріпаку і соняшнику покращують не тільки фосфатне, але й азотне живлення рослин, що підтверджується збільшенням вмісту даних елементів у біомасі рослин (табл. 4). Так, вміст фосфору й азоту в надземній біомасі ріпаку під впливом альбобактерину у середньому зростає відповідно на ,5% та ,29%, під впливом поліміксобакте-рину істотно зростає лише вміст фосфору – на 23,5%. В насінні ріпаку у варіантах з альбобактерином і поліміксобактерином вміст фосфору перевищує контроль відповідно на 6,02% і 7,23% , вміст азоту – на 2,18%.

У надземній біомасі соняшнику вміст фосфору істотно зростає за використання поліміксобактерину – на 19,2%, вміст азоту – за використання альбобактерину – на 9,52%. В насінні соняшнику у варіанті з поліміксобактерином вміст фосфору збільшується на 5,00%, вміст азоту при використанні альбобактерину і поліміксобактеину збільшується на 14,0% і 11,6% відповідно.

Таблиця 4

Вплив біопрепаратів на вміст фосфору й азоту в біомасі рослин ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, 2000–2002рр.)

Культура | Варіант | Вміст фосфору,% | Вміст азоту,%

над-земна біомаса | корін-ня | насін-ня | над-земна біомаса | корін-ня | насін-ня

Ріпак | Без бактеризації | 0,51 | 0,21 | 0,83 | 2,17 | 0,79 | 4,12

Альбобактерин | 0,64 | 0,23 | 0,88 | 2,35 | 0,85 | 4,21

Поліміксобактерин | 0,63 | 0,20 | 0,89 | 2,20 | 0,70 | 4,21

НІР05 | 0,03 | 0,03 | 0,02 | 0,04 | 0,03 | 0,03

Соня-шник | Без бактеризації | 0,52 | 0,19 | 0,80 | 2,10 | 0,76 | 2,42

Альбобактерин | 0,56 | 0,21 | 0,81 | 2,30 | 0,83 | 2,76

Поліміксобактерин | 0,62 | 0,25 | 0,84 | 2,16 | 0,79 | 2,70

НІР05 | 0,03 | 0,02 | 0,02 | 0,04 | 0,03 | 0,05

У результаті проведених досліджень встановлено, що фосфатмобілізуючі препарати істотно впливають на величину врожайності та якість одержаної насіннєвої продукції ріпаку і соняшнику (табл.5). Середній приріст урожайності насіння ріпаку під впливом альбобактерину і поліміксобактерину відповідно складає 0,25 т/га (20,0%) і 0,23 т/га (18,4%), вміст ліпідів зростає на 0,85% та 0,32% відповідно. Урожайність соняшнику під впливом альбобактерину збільшується на 0,45 т/га (12,5%), під впливом поліміксобактерину – на 0,87 т/га (24,2%), вміст ліпідів зростає за використання альбобактерину на 1,91%, за використання поліміксобактерину – на 1,69% .

Таблиця 5

Вплив бактеріальних препаратів на врожайність та олійність насіння ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, 2000–2002рр.)

Культура | Варіант | Урожайність, т/га | Олійність, %

2000р. | 2001р. | 2002р. | серед-нє | 2000р. | 2001р. | 2002р. | серед-нє

Ріпак | Без оброблення | 0,90 | 1,31 | 1,55 | 1,25 | 39,5 | 39,28 | 41,28 | 40,02

Альбобактерин | 1,18 | 1,51 | 1,81 | 1,50 | 40,0 | 39,87 | 42,73 | 40,87

Поліміксобактерин | 0,95 | 1,55 | 1,94 | 1,48 | 39,5 | 40,32 | 41,20 | 40,34

НІР05 | 0,5 | 0,05 | 0,06 | 0,15 | 0,10 | 0,24

Соняш-ник | Без оброблення | 3,63 | 3,20 | 3,98 | 3,60 | 44,00 | 43,06 | 50,24 | 45,77

Альбобактерин | 3,90 | 3,84 | 4,42 | 4,05 | 45,50 | 44,39 | 53,16 | 47,68

Поліміксобактерин | 4,30 | 4,00 | 5,11 | 4,47 | 47,50 | 43,70 | 51,18 | 47,46

НІР05 | 0,13 | 0,13 | 0,12 | 0,35 | 0,20 | 0,30

Таким чином, передпосівна інокуляція насіння ріпаку і соняшнику біопрепаратами фосфатмобілізуючих бактерій покращує фізіолого-біохімічні і біометричні показники росту й розвитку рослин, серед яких – схожість насіння, площа листкової поверхні й маса надземної біомаси, накопичення хлорофілу, площа активної поглинальної поверхні коріння; фосфатне і азотне живлення рослин, що в кінцевому результаті призводить до зростання врожайності та покращання якості насіннєвої продукції.

Інтродукція A. album 1122 i P. polymyxa KB та їх вплив на стан мікробіоценозу ризосфери рослин ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо. Дослідження з питання приживаності бактерій A. album 1122 і Р. КВ у ризосфері ріпаку і соняшнику дозволяють стверджувати, що дані мікроорганізми приживаються в ризосфері олійних культур і протягом вегетації специфічно впливають на ріст і розвиток рослин. В процесі вегетації спостерігали поступове зменшення чисельності інтродукованих стрептоміцинстійких варіантів мікроорганізмів A. album 1122 і Р. polymyxa КВ у 2,7–7,3 рази, яке тривало до фази цвітіння (табл.6). Надалі спостерігали припинення зменшення чисельності бактерій A. album 1122 і Р. polymyxa КВ, що свідчить про виникнення взаємозв’язків між рослинами та інтродукованими мікроорганізмами.

Таблиця 6

Динаміка чисельності стрептоміцинстійких варіантів штамів A. album 1122 та Р. polymyxa КВ у ризосфері ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо протягом вегетації (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, 2002 р.), тис. клітин / г ґрунту

Культура | Варіант | Фаза розвитку рослин

5-6 листків | утворення суцвіття | цвітіння | кінець цвітіння

Ріпак | A. album 1122 str | 585 ± 40,0 | 320 ± 20,0 | 80,0 ± 7,12 | 87,3 ± 5,30

Р. polymyxa КВ str | 121 ± 11,0 | 51,2 ± 4,04 | 21,0 ± 2,04 | 30,5 ± 1,92

Соняш-ник | A. album 1122 str | 850 ± 71,1 | 590 ± 40,3 | 310 ± 30,1 | 270 ± 15,1

Р. polymyxa КВ str | 732 ± 50,2 | 420 ± 30,1 | 216 ± 15,1 | 243 ± 14,3

Препарати альбобактерин і поліміксобактерин позитивно впливають на мікробіоту ризосфери ріпаку і соняшнику як безпосередньо – через взаємовідносини між інтродукованими і аборигенними мікроорганізмами, так і опосередковано – через рослину. Це проявляється в збільшенні чисельності мікроорганізмів агроно-мічно цінних груп і підвищенні активності асоціативних азотфіксаторів (табл. , 8). В ризосфері ріпаку під впливом обох біопрепаратів збільшується чисельність амоніфікаторів, у 1,5–3,0 рази зростає чисельність спороутворюючих бактерій.

Кількість стрептоміцетів, мікроскопічних грибів і бактерій, які використовують мінеральний азот, у ризосфері бактеризованих рослин порівняно з

Таблиця 7

Вплив альбобактерину і поліміксобактерину на чисельність мікроорганізмів ризосфери ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, фаза цвітіння, 2000р.)

Культура | Варіант | Бактерії, млн/г ґрунту | Мікроміце-ти, тис/г грунту | Стрептомі-цети, млн/г грунту | Фосфатмо-білізуючі бактерії, млн/г грунту

Амоні-фікуючі | Споро-утво-рюючі | Бактерії, які вико-ристову-ють міне-ральний азот

Ріпак | Без бакте-ризації | 13,8 ± 1,42 | 0,90 ± 0,07 | 44,0 ± 3,30 | 40,0 ± 3,11 | 2,51 ± 0,21 | 7,31 ± 0,45

Альбо-бактерин | 15,2 ± 1,70 | 1,21 ± 0,12 | 25,0 ± 2,53 | 30,0 ± 2,70 | 1,32 ± 0,10 | 7,32 ± 0,50

Полімік-собакте-рин | 15,8 ± 1,45 | 2,71 ± 0,30 | 17,0± 1,50 | 29,0 ± 3,06 | 1,90 ± 0,12 | 6,01 ± 0,50

Соняшник | Без бакте-ризації | 6,13 ± 0,50 | 0,60 ± 0,03 | 114 ± 5,30 | 30,0 ± 2,70 | 4,80 ± 0,56 | 3,80 ± 0,40

Альбо-бактерин | 7,40 ± 0,72 | 0,73 ± 0,04 | 93,0 ± 5,35 | 20,0 ± 2,23 | 5,00 ± 0,50 | 4,13 ± 0,40

Полімік-собакте-рин | 10,0 ± 0,85 | 0,71 ± 0,03 | 63,0 ± 3,91 | 20,5 ± 2,10 | 3,42 ± 0,40 | 7,20 ± 0,60

контролем зменшується в 1,5–3,0 рази. В ризосфері соняшнику під впливом поліміксобактерину в 1,6 та 1,9 рази збільшується відповідно чисельність амоніфікуючих і фосфатмобілізуючих бактерій, в 1,8 рази зменшується кількість бактерій, які використовують мінеральний азот. Під впливом обох біопрепаратів в 1,5 рази знижується чисельність мікроскопічних грибів.

Зростання кількості амоніфікуючих і фосфатмобілізуючих бактерій свідчить про інтенсифікацію обмінних процесів у бактеризованих рослин порівняно з контрольними. На нашу думку, під дією бактеризації збільшується кількість кореневих виділень рослин, в тому числі білкової і амінокислотної природи, які є субстратом для амоніфікуючих бактерій, і вуглеводів, які використовуються мікроорганізмами інших фізіологічних груп. Бактерії, які використовують мінеральний азот, є конкурентами рослин за цей поживний елемент, тому зменшення кількості мікроорганізмів вказаної фізіологічної групи під впливом бактеріальних препаратів цілком закономірно і свідчить про позитивність наслідків бактеріального оброблення насіння фосфатмобілізуючими бактеріями. Важливим фактом є зменшення в ризосфері бактеризованих рослин кількості мікроскопічних грибів, адже вони є активними токсиноутворювачами і збудниками багатьох фітоінфекцій.

Отже, оброблення насіння ріпаку і соняшнику A. album 1122 та Р. КВ призводить до істотних змін у структурі мікробіоценозу вегетуючих рослин, основним напрямком яких є збільшення кількості мікроорганізмів, які синтезують необхідні для рослин метаболіти, регулятори росту і розчиняють недоступні рослинам форми мінеральних елементів.

Нітрогеназна активність в ризоплані досліджуваних олійних культур під впливом альбобактерину і поліміксобактерину також істотно зростає – в 3,5 – 4,5 рази у фазі утворення суцвіття, в 2,2 – 6,1 рази під час цвітіння (табл. 8).

Таблиця 8

Вплив бактеріальних препаратів на нітрогеназну активність мікроорганізмів ризоплани рослин ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо протягом вегетації (мікропольовий дослід, чорнозем вилугований легкосуглинковий, 2002р.)

Культура | Варіант | Нітрогеназна активність в різні фази розвитку рослин, нмоль С2Н4 /г коренів за годину

утворення суцвіття | початок

цвітіння | молочна

стиглість

Ріпак | Без бактеризації | 22,5 ± 2,23 | 120 ± 15,3 | 40,4 ± 3,13

Альбобактерин | 87,3 ± 6,02 | 728 ± 68,2 | 60,2 ± 6,21

Поліміксобактерин | 80,8 ± 7,40 | 646 ± 68,2 | 52,8 ± 6,34

Соняшник | Без бактеризації | 15,6 ± 1,29 | 107 ± 10,1 | 83,2 ± 7,29

Альбобактерин | 59,7 ± 4,21 | 198 ± 14,2 | 61,7 ± 5,45

Поліміксобактерин | 70,0 ± 6,24 | 235 ± 23,0 | 102 ± 11,5

Вплив твердих мінеральних добавок на титр і термін зберігання препаратів альбобактерин і поліміксобактерин. Для покращання якості препаратів використовували тверді дисперсні матеріали: вермикуліт, цеоліт, бентоніт, перліт і лігнін, які додавали в рідке поживне середовище (табл.9). У результаті проведених досліджень виявлено, що використання цеоліту як мінеральної добавки при виробництві альбобактерину підвищує титр препарату в 1,5 рази і подовжує термін зберігання до 6 місяців з титром 6,0 млрд. клітин бактерій в 1 мл (табл. 9).

Використання цеоліту при виробництві поліміксобактерину підвищує титр препарату в 2,0 рази і подовжує термін зберігання до 7 місяців з титром 5,5 млрд. клітин бактерій в 1 мл препарату. За ефективністю впливу на рослини ріпаку і соняшнику цеолітна форма альбобактерину та поліміксобактерину дорівнює ефективності рідкої і вермикулітної форм цих препаратів.

Таблиця 9

Вплив твердих мінеральних добавок у концентрації 0,5% на титр клітин A.1122 і Р. за різного терміну зберігання препаратів

Бак-терії | Варі-ант | Кількість бактерій за терміну зберігання, млрд/мл

Почат-кова | 1 міс. | 2 міс. | 3 міс | 4 міс. | 5 міс. | 6 міс. | 7 міс.

A. album 1122 | Конт-роль | 8,1 ± 0,6 | 6,3 ± 0,3 | 2,0 ± 0,2 | 0,6 ± 0,1 | 0,5 ± 0,0 | 0,6 ± 0,0 | 0,4 ± 0,0–

Цео-літ | 12,5 ±1,1 | 11,8 ±0,8 | 8,0 ± 0,5 | 9,0 ± 0,5 | 7,3 ± 0,2 | 6,3 ± 0,1 | 6,0 ± 0,0–

Верми-куліт | 14,2 ±1,0 | 13,5 ±1,1 | 11,7 ±1,0 | 10,2 ±1,1 | 8,0 ± 0,4 | 7,2 ± 0,4 | 6,4 ± 0,4–

Р. polymyxa KB | Кон-троль | 9,4 ± 0,7 | 8,1 ± 0,6 | 6,2 ± 0,5 | 5,4 ± 0,3 | 3,5 ± 0,1 | 3,2 ± 0,1 | 2,8 ± 0,1 | 2,0 ± 0,0

Цео-літ | 18,5 ±1,3 | 15,3 ±1,3 | 14,6 ±1,1 | 13,8± 1,2 | 12,5 ±1,1 | 10,4 ±0,9 | 7,4 ± 0,5 | 5,5 ± 0,3

Верми-куліт | 14,0 ±1,2 | 12,7± 1,1 | 10,8 ±0,8 | 9,2 ± 0,7 | 8,0 ± 0,6 | 6,5 ± 0,4 | 4,5 ± 0,2 | 3,0 ± 0,1

Ліг-нін | 12,2 ±1,1 | 11,4 ±1,0 | 9,6 ± 0,8 | 8,3 ± 0,6 | 7,5 ± 0,5 | 5,2 ± 0,3 | 3,5 ± 0,2 | 2,0 ± 0,1

Біоенергетична й економічна оцінка агроекологічних елементів технології вирощування ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо. Застосування альбобактерину і поліміксобактерину при вирощуванні ріпаку і соняшнику впливало на вихід енергії шляхом формування визначеного рівня врожайності. Бактеризація насіння ріпаку препаратами збільшує вихід енергії порівняно з контролем у середньому на 19,0%, за бактеризації насіння соняшнику поліміксобактерином – на 24,2% (табл. 10). Витрати сукупної енергії за бактеріального оброблення збільшуються для ріпаку на 95 МДж/га, для соняшнику – на 92 МДж/га, а витрати енергії в перерахунку на одиницю продукції знижуються для ріпаку у середньому на 2500 МДж/т, для соняшнику – на 570 МДж/т і 1020 МДж/т у варіантах відповідно з альбобактерином і поліміксобактерином.

Коефіцієнт енергетичної ефективності (Кее) при вирощуванні ріпаку збільшується від 1,12 в контрольному варіанті до 1,34 за використання альбобактерину і 1,32 – за використання поліміксобактерину. При вирощуванні соняшнику Кее збільшується від 3,33 до 3,73 і 4,12 за використання альбобактерину і поліміксобактерину відповідно.

Використання мікробіологічних препаратів у технологіях вирощування ріпаку і соняшнику дозволяє отримати додатковий прибуток у межах 111 – грн/га для ріпаку і 329 – грн/га – для соняшнику. При цьому рентабельність виробництва продукції, порівняно з варіантами без бактеризації, зростає на 21,0 – ,0% за вирощування ріпаку і на 31,0 – % – за вирощування соняшнику.

Таблиця 10

Біоенергетична й економічна оцінка доцільності оброблення насіння олійних культур біопрепаратами (у середньому за 2000–2002рр.)

Культура | Варіант | Уро-жай-ність, т/га | Вихід енергії, МДж/га | Витрата енергії | Коефіцієнт енергетичної ефективності (Кее) | Прибуток, грн/га | Рентабель-ність, %

МДж/га | МДж/т

Ріпак | Без бакте-ризації | 1,25 | 22287 | 19870 | 15900 | 1,12 | 397 | 113

Альбобак-терин | 1,50 | 26744 | 19965 | 13310 | 1,34 | 520 | 137

Поліміксо-бактерин | 1,48 | 26388 | 19965 | 13490 | 1,32 | 508 | 134

Соняшник | Без бакте-ризації | 3,60 | 64187 | 19255 | 5350 | 3,33 | 2512 | 682

Альбобак-терин | 4,05 | 72210 | 19347 | 4780 | 3,73 | 2841 | 713

Поліміксо-бактерин | 4,47 | 79698 | 19347 | 4330 | 4,12 | 3177 | 797

ВИСНОВКИ

Встановлено, що використання фосфатмобілізуючих препаратів альбобактерину і поліміксобактерину в технологіях вирощування олійних культур ріпаку і соняшнику дозволяє інтенсифікувати ріст і розвиток рослин, підвищити їх продуктивність, поліпшити якість одержаної продукції, покращити фосфатне живлення культур за рахунок розчинення важкодоступних форм фосфору грунту і азотне живлення за рахунок підвищення азотфіксуючого потенціалу асоціативної мікрофлори за одночасного збереження довкілля.

1. Для бактеризації насіння ріпаку оптимальним є бактеріальне навантаження альбобактерину і поліміксобактерину в кількості 105 клітин бактерій на 1 насінину, для соняшнику – 106 клітин бактерій на 1 насінину.

2. Альбобактерин і поліміксобактерин позитивно впливають на ріст і розвиток рослин ріпаку сортів Оксамит, Аріон, Калинівський, Статут, Стимул, Клітинний–8, збільшуючи висоту рослин на 5,08 – 25,7%, площу листкової поверхні на 5,88 – 20,8%, масу вегетативної біомаси на 7,14 – 26,7%.

3. На ріст і розвиток рослин соняшнику сортів Аламо, Харківський–49, Луганський, Роднік ефективніше впливає поліміксобактерин, який збільшує висоту рослин на 14,8 – 22,4%, площу листкової поверхні на 2,11 – 28,6%, масу вегетативної біомаси на 10,8 – 17,4%.

4. За використання альбобактерину і поліміксобактерину вміст хлорофілу а в біомасі листя рослин ріпаку зростає відповідно на 19,9% і 29,2%, сумарного хлорофілу – на 28,6% та 26,8%. В листях рослин соняшнику вміст хлорофілу під впливом поліміксобактерину зростає на 16,1%. Активна поглинальна поверхня коріння ріпаку сорту Оксамит за використання альбобактерину зростає на 11,1%, соняшнику сорту Аламо за використання поліміксобактерину – на 25,9%.

5. Вміст фосфору в надземній біомасі і насінні рослин ріпаку під впливом альбобактерину збільшується в середньому на 25,5% і 6,63%, під впливом поліміксобактерину – на 23,5% і 6,63% відповідно. Вміст фосфору в надземній біомасі і насінні рослин соняшнику під впливом поліміксобактерину збільшується в середньому на 19,5% і 5,00% відповідно. Вміст азоту в надземній біомасі ріпаку і соняшнику під впливом альбобактерину збільшується відповідно на 8,29% і 9,52%, в насінні соняшнику під впливом поліміксобактерину – на 11,6%.

6. Вміст ліпідів у насінні ріпаку під впливом альбобактерину зростає на 0,85%,