Агроекологічні аспекти вирощування гороху в умовах східного лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут агроекології та біотехнології української академії аграрних наук

УДК 579.26: 579.262: 633. 35

Агроекологічні аспекти вирощування гороху в умовах східного лісостепу України

03. 00. 16 - екологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Ніколаєнко Ірина Володимирівна

Київ 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в лабораторії ґрунтової мікробіології Інституту землеробства і лабораторії екології ґрунтових мікроорганізмів Інституту агроекології та біотехнології УААН

Науковий керівник:

доктор біологічних наук, професор, академік УААН Патика Володимир Пилипович, директор Інституту агроекології та біотехнології УААН

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Волкогон Віталій Васильович, Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН, завідувач лабораторії біологічної трансформації азоту

доктор біологічних наук, професор Головко Ераст Анатолійович, Центральний національний ботанічний сад НАН України, завідувач відділу алелопатії рослин

Провідна установа:

Білоцерківський державний аграрний університет Міністерства агропромислової політики України

Захист відбудеться 18.06.2002 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.371.01 в Інституті агроекології та біотехнології УААН за адресою: 03143, Київ-143, вул. Метрологічна, 12

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту агроекології та біотехнології УААН за адресою: 03143, Київ-143, вул. Метрологічна, 12

Автореферат розісланий 17.05.2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Заякіна Г.В.

горох бульбочковий симбіотичний продуктивність

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з основних завдань, що ставиться перед агропромисловим комплексом України є забезпечення внутрішньої потреби країни в екологічно чистих продуктах харчування на рівні рекомендованих фізіологічних норм (Зубець, 1999). Згідно матеріалів ФАО у світі виробляється в 1,5 раз менше необхідної кількості білку. Як і раніше, ключовою проблемою залишається збільшення виробництва зерна, в загальному балансі якого вагоме місце займає горох. (Шульга, 1971; Бабич, 2000; Сайко, 1997).

Біологічна фіксація молекулярного азоту є однією з найскладніших фундаментальних проблем біології і надзвичайно актуальною для сільськогосподарської біології, тому що вона безпосередньо пов'язана з урожайністю важливих сільськогосподарських - бобових рослин. Проблема біологічного азоту в даний час віднесена до найважливіших серед агроекологічних досліджень у всіх індустріально розвинених країнах, незважаючи на їхню потужну азотну промисловість.

Не зважаючи на велику кількість досліджень, присвячених вивченню різних аспектів біологічної азотфіксації, наявна інформація з цього питання розрізнена і висвітлює лише окремі аспекти даної проблеми. Щодо гороху, то треба відмітити, що недостатньо дослідженими є умови створення високоефективних симбіотичних систем горох - Rhizobium, утворених різними сортами даної культури і штамами бульбочкових бактерій, в яких біологічний азот є основним джерелом при формуванні врожаю. Практично нез'ясованими є екологічні аспекти використання симбіотичних систем в агроценозах. Тому розкриття механізму відновлення молекулярного азоту, принципів дії і можливостей регулювання ферментативних систем, пов'язаних з цим процесом, є необхідним при вирішенні питань, спрямованих на покращення умов і підвищення ефективності біологічної фіксації молекулярного азоту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з міжнародною програмою “Інтербіоазот-2000”, завдань комплексної науково-технічного проекту “Родючість грунтів” підпрограми “Сільськогосподарська мікробіологія” на 1996-2000 рр., проекту Фонду фундаментальних досліджень України “Вивчити фізіолого-генетичні механізми формування високопродуктивних азотфіксуючих систем бобових рослин” (5.3/268) і тематичних планів лабораторії грунтової мікробіології Інституту землеробства та лабораторії екології грунтових мікроорганізмів Інституту агроекології та біотехнології УААН.

Мета і задачі досліджень. Метою досліджень було з'ясувати екологічні аспекти формування і високопродуктивного функціонування в агроценозах Лівобережного Лісостепу України симбіотичних систем Pisum sativum L. - Rhizobium leguminosarum, а також розробити наукові основи підсилення активності процесу симбіотичної фіксації азоту і інтенсивності фотосинтезу за рахунок інтродукованих штамів бульбочкових бактерій та їх природних рас. Для досягнення поставленої мети необхідно було вивчити:

· умови для формування активних симбіотичних систем та максимальної фіксації ними атмосферного азоту;

· симбіотичні взаємовідносини різних сортів гороху з бульбочковими бактеріями;

· вплив регуляторів росту рослин на формування і функціонування симбіотичного та фотосинтетичного апаратів і насіннєву продуктивність гороху;

· вклад біологічного азоту в підвищення продуктивності та якості гороху;

· дати біоенергетичну та економічну оцінку розробленим агрозаходам.

Об'єкт дослідження: горох

Предмет дослідження: симбіотична система “горох - Rhizobium”

Методи дослідження: ацетиленовий метод визначення азотфіксуючої активності бульбочкових бактерій; спектрофотометричний, колориметричний методи - кількісна оцінка показників фізіологічного стану насіння і рослин. Статистичну обробку результатів здійснювали із застосуванням методів варіаційної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів.

· Науково обґрунтовано роль симбіотичної азотфіксації в підвищенні продуктивності гороху за рахунок біологічного азоту.

· Науково обґрунтовано і експериментально доведено позитивну роль макро- і мікросимбіонтів у формуванні врожаю, яка полягає в інтенсифікації утворення в них лімітуючих синтез білка амінокислот - метіоніну, лізину, гістидину, тирозину та ін.

· Досліджено фізіологічні особливості дії природних та синтетичних стимуляторів росту на перебіг основних фізіологічних процесів симбіотичних систем гороху з бульбочковими бактеріями, а також можливість підвищення продуктивності сортів гороху при сумісній обробці насіння біопрепаратами азотфіксуючих бактерій і біостимуляторами.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень основних закономірностей формування високоефективних симбіотичних систем “горох - бульбочкові бактерії” дозволили розробити рекомендації щодо розширення посівів гороху сорту Харківський янтарний при обов'язковій інокуляції насіння. Впроваджено такий агрозахід як сумісна обробка насіння комплементарними штамами Rhizobium leguminosarum 263б та фізіологічно активними речовинами стимулюючої і регулюючої дії ДГ-482 та бактозоля на сортах гороху Харківський 29, Резонатор і Інтенсивний 92 ДПРД-21-03.

Вивчення симбіотичних взаємовідносин сортів гороху зі штамами бульбочкових бактерій дозволило підібрати високоефективні комплементарні пари цих симбіонтів, які рекомендовані для використання у сільськогосподарському виробництві.

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, які викладені в дисертації, одержані автором на основі дослідження впливу на рослини гороху біопрепаратів бульбочкових бактерій Rhizobium leguminosarum і фізіологічно активних речовин стимулюючої і регулюючої дії ДГ-482 та бактозолю. Крім того, автором самостійно проведено аналіз даних лабораторних, вегетаційних і польових дослідів за допомогою ПЕОМ у прикладній програмі Microsoft Exel 97, і за результатами досліджень зроблено висновки та рекомендації щодо введення екологічно безпечних елементів до технології вирощування гороху. Автором також вивчена роль гороху у створенні позитивного балансу азоту в грунті.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації були представлені на Міжнародній конференції, присвяченій 90-річчю від заснування Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва УААН “Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва (Харків, 1999); на Міжнародній науково-практичній конференції “Землеробство ХХІ-го століття - проблеми та шляхи вирішення” (Київ-Чабани, 1999); науково-практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати” (Київ-Чабани, 1999); Всеукраїнському науково-практичному семінарі “Насінництво кормових культур в сучасних умовах господарювання (Київ-Чабани, 1999); а також на наукових засіданнях лабораторії грунтової мікробіології та методичних комісіях Інституту землеробства УААН в 1998-1999 рр., лабораторії екології грунтових мікроорганізмів та методичній комісії Інституту агроекології та біотехнології УААН в 2000-2001 рр. та наукових конференціях професорсько-викладацького складу Харківського державного аграрного університету (Харків, 1999-2001 рр.); на ХI з'їзді Українського ботанічного товариства (Харків, 2001 р.).

Публікації. За матеріалами досліджень, що представлені в дисертації, опубліковано 9 наукових праць, з них у фахових наукових журналах 4, збірниках наукових тез і матеріалів конференції - 5.

Об'єм та структура роботи. Дисертація викладена на 194 сторінках машинописного тексту, складається із вступу, 8 розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків, що містять копії актів виробничих випробувань. Робота містить 36 таблиць і 12 рисунків. Бібліографічний список складає 300 літературних джерел, з них 76 на іноземній мові.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі дисертаційної роботи “Огляд літератури”, розглянуто роль гороху в створенні стійких агроекосистем, а також особливості технології вирощування гороху в Україні. Наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних і зарубіжних дослідників щодо взаємодії бульбочкових бактерій з бобовими рослинами та ролі ростових речовин в підвищенні ефективності ризобіального симбіозу.

На основі здійсненого аналізу обгрунтовано необхідність проведення досліджень по темі дисертації.

Другий розділ дисертаційної роботи “Об'єкти та методи досліджень”. Досліджували районовані сорти гороху Харківський 29, Інтенсивний 92, Харківський янтарний, Резонатор, Аграрій. Насіннєвий матеріал категорії супереліта наданий відділом зернобобових культур Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр'єва.

Для вивчення ефективності інокуляції насіння гороху застосовували високоактивний штам 263б бульбочкової бактерії Rhizobium leguminosarum, отриманий в лабораторії симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин та генетики НАН України методом експериментальної селекції (Пат. 21012 А Україна, МКИ6СО5F 11/08 с 12 R 1:4).

В дослід включали бактеріальний препарат на основі симбіотичного азотфіксатора Rhizobium leguminosarum П-2 в рідинній, гельній та торф'яній формі, який нам наданий співробітниками лабораторії біологічного азоту Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН.

Використовували біостимулятори ДГ-480, ДГ-482, ДПРД-21-03 - синтетичні аналоги фітогормонів ауксиново-цитокінінової природи, похідні пірідина (синтезовані НІЦ “Аксо” Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України П.Г. Дульнєвим), а також природного походження екологічно чистий бактеріальний екзополісахарид бактозоль, одержаний у лабораторії мікробіології відділу мембранології та фітохімії Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України.

Представлений у дисертації експериментальний матеріал одержано в результаті досліджень, що проводились у 1998-2001 роках у лабораторії грунтової мікробіології Інституту землеробства УААН та дослідного господарства тієї ж установи, відділі симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України, кафедрі генетики, селекції і насінництва Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва та дослідного поля тієї ж установи.

Закладення дослідів, спостереження, обліки та відбір зразків проводили згідно методики польового досліду Б.А. Доспєхова (1985).

Попередником гороху в усі роки досліджень була озима пшениця.

Норма висіву - 1,2 млн. шт/га.

Розміщення варіантів в досліді систематичне, повторність чотириразова, облікова площа ділянки 20 м2.

Обробку насіння в день посіву проводили за методикою В.П. Патики та ін. (1997, 2000).

Азотфіксуючу активність кореневих бульбочок в вегетаційних дослідах визначали атециленовим методом (R.W.F. Hardi, 1968) на газовому хроматографі “Хром-504”. Вивчення активності азотфіксації в грунтово-рослинних монолітах польових дослідів проводили ацетиленовим методом (R.W. F. Hardi, 1968) в модифікації В.В. Волкогона (1987).

Кількість та масу бульбочок, активний симбіотичний потенціал (АСП), площу листової поверхні гороху визначали за методикою Г.С. Посипанова (1991).

Вміст розчинних цукрів, загального азоту та фосфору в рослинах, зерні визначали колориметричним методом (Г.М. Лясковський та ін., 1966, 1969, 1970). При перерахунку даних % азоту на % сирого протеїну користувались коефіцієнтом 6,25.

Накопичення біологічного азоту розраховували за методом Е.П. Трепачова (1979).

Визначення амінокислотного складу насіння гороху проводили за методикою Б.П. Плєшкова (1968).

Концентрацію виділень проростаючого насіння гороху вивчали спектрофотометричним методом А.П. Дуброва (1971) при довжині хвилі 846 нм на спектрофотометрі Spekord (Чехія).

Кількість хлорофілу в листях визначали спектрофотометрично за Х.Н. Починком (1976).

Енергію проростання, лабораторну схожість, масу 1000 насінин, технологічні якості визначали згідно ГОСТ 12038-84, ГОСТ 12042-80, ГОСТ 110-91-64, польову схожість за методикою М.К. Іжика (1976).

Статистичну обробку даних проводили за Б.А. Доспєховим (1985), енергетичну оцінку за Є.І. Базаровим та ін. (1983), показники економічної ефективності за методикою В.П.Мартьянова (1996).

Третій розділ “Ефективність ризобіальної системи “горох-бульбочкові бактерії”. У розділі викладені результати досліджень вивчення ефективних та конкурентноздатних бактеріальних препаратів для інокуляції насіння гороху на чорноземах типових з хорошими фізико-механічними властивостями, високою гумусованістю та біологічною активністю. Показано, що інокуляція насіння гороху культурою R. leguminosarum штамом П-2 рідинною, гельною, торф'яною формами, та штамом 263б рідинною, торф'яною, гранульованою формами справляє позитивний вплив на наростання надземної маси рослин; вмісту в ній азоту; на формування, розвиток симбіотичного апарату, підсилює його активність та сприяє збільшенню врожаю гороху на 2,1-3,3 ц/га.

Найбільш ефективні і до того ж вони технологічні біопрепарати - рідинна та гранульована форми на основі симбіотичного азотфіксатора R. leguminosarum штама 263 б.

Розділ четвертий “Реакція сортів гороху на інокуляцію насіння бульбочковими бактеріями”. Надзвичайно важливим моментом в розвитку бобово-ризобіального симбіозу - це період появи перших бульбочок.

Встановлено, що у чутливих сортів гороху Харківський янтарний, Інтенсивний 92 закладка бульбочок у варіантах, де насіння обробляли бактеріальним препаратом на основі штаму R. leguminosarum 263 б, починалась значно раніше, ніж на контролі. У сорту Харківський янтарний утворення бульбочок прискорюється на 3-4 дні, у сорту Інтенсивний 92 на 2-3 дні, у сорту Харківський 29 - на 1-2 дні, а у сорту Резонатор - на 1 день.

Бактеризація насіння сприяла активному утворенню бульбочок на коренях гороху і на протязі вегетації їх чисельність на дослідних варіантах перевищувала чисельність на контролі в 1,3-4,3 рази. Накопичення більшої маси бульбочок на варіантах з інокуляцією призводить до збільшення активного симбіотичного потенціалу (АСП), який враховує масу і час роботи бульбочок.

Результати досліджень показують, що інокуляція справляє позитивний вплив на накопичення вуглеводів у надземній частині і активному відтоку їх в коріння. Збільшення потоку фотоасимілятів з листя в бульбочки і корінь гороху іде у фази 5-6 листка та в фазу бутонізації-початок цвітіння. На наступних стадіях органогенезу ці процеси поступово затухають. Найбільша кількість цукрів накопичується як в надземній частині, так і в корінні рослин гороху сорту Харківський янтарний. В фазу бутонізації-початку цвітіння в надземній частині дослідних варіантів накопичення цукрів відбувається за рахунок діцукрів. Сума цукрів складає на контролі 8,13%, моноцукрів - 4,08%, діцукрів - 4,05%, а при інокуляції відповідно: 10,97%; 4,62%; 6,35%. Припускаємо, що це є одне з енергетичних джерел, яке і забезпечило більш активний процес азотфіксації, а в подальшому і найбільший приріст врожаю.

Аналізуючи урожайні дані необхідно відзначити високу пластичність гороху сорту Харківський янтарний, його стійкість проти несприятливих умов, здатність максимально реалізовувати генетичний потенціал у конкретних грунтово-кліматичних умовах. Застосування прийому передпосівної підготовки насіння бактеріальним препаратом на основі R. leguminosarum штам 263 б забезпечило приріст врожаю в 1998 р. на 3,6 ц/га; 1999 р. на 3,3 ц/га; а в 2000 р. на 3,0 ц/га. В середньому за роки досліджень прибавка урожайності по сорту Інтенсивний 92 склала 2,0 ц/га, по сорту Харківський 29 - 1,6 ц/га. Найменш чутливий до інокуляції сорт Резонатор. В 1998 р. одержали недостовірну прибавку, а в 1999-2000 рр. вона склала в середньому 1,3 ц/га.

Розділ п'ятий “Роль гороху у створенні позитивного балансу азоту в ґрунті”. Розрахунками встановлено, що в умовах східного Лісостепу України для одержання запланованого врожаю гороху (3.0 т/га), враховуючи природну родючість грунту, необхідно додатково внести 64, 5 кг/га азоту, 34,0 кг/га фосфору, а калію в грунті є в надлишку. Нестача елементу азотного живлення може поповнитися завдяки симбіотичній азотфіксації азоту з атмосфери в кількості 85,5 кг/га, що з надлишком задовольняє потребу рослини гороху. Фосфору засвоюється за рахунок фосфатмобілізуючих мікроорганізмів 11,5 кг/га. Кількість фосфору, яку треба поповнити за рахунок мінеральних добрив складає 22,5 кг/га.

Отже, ефективне використання діяльності бульбочкових бактерій, які фіксують азот повітря і мобілізують важко доступні форми фосфату грунту, дозволяє підвищувати родючість грунту, і в кінцевому результаті дає можливість зекономити значну кількість мінеральних азотних добрив і одержувати високі стабільні врожаї.

Розділ шостий “Ефективність фізіологічно активних речовин при вирощуванні гороху”. Встановлено, що передпосівна обробка насіння рістстимуляторами сприяє активізації в них біохімічних процесів.

Вміст цукрів та сирого протеїну у виділеннях обробленого проростаючого насіння гороху сорту Інтенсивний 92 значно перевищував вміст цукрів та сирого протеїну на контролі. В період проростання насіння в дослідних варіантах проходять більш повні витрати їх запасних речовин, підвищується інтенсивність початкового росту (рис. 2).

Передпосівна обробка позитивно впливає на підвищення енергії пророщення на 2-5%, 1-2% лабораторної схожості, 2-6% польової схожості.

Біологічно активні речовини підсилюють ростові процеси в рослинах гороху. Уже на стадії розвитку рослин 5-6 листків у дослідних варіантів відмічено більш активне наростання сирої та сухої маси коріння. Так у варіанті, де насіння обробляли рістстимулятором бактозолем (cорт Харківський 29) накопичення сухої речовини в корінні в 2 рази перевищувало контроль. Приріст надземної біомаси рослин іде не стільки за рахунок висоти рослини і потовщення стебла, а і більш розвиненої листової поверхні, прилистників. На момент утворення 5-6 листка дослідні рослини гороху сорту Харківський 29 перевищували контрольні за площею листової поверхні на 4,1-27,8%; в фазу бутонізації на 7,4-30,7%; цвітіння на 4,7-33,4%; утворення бобів на 9,3-33,0% в залежності від застосування рістстимуляторів.

Позитивну роль фізіологічно активні речовини справляють на вміст хлорофілу в листях гороху (табл.1).

Передпосівна обробка насіння біологічно активною речовиною ДГ-480 забезпечила прибавку врожаю 0,7-1,5 ц/га; ДГ-482 - 0,9-2,1 ц/га; ДПРД-21-03 - 0,1-1,6 ц/га; бактозоля - 1,1-2,4 ц/га.

Розділ сьомий “Особливості росту і розвитку рослин гороху, їх фотосинтетична дяльність в залежності від біостимуляції насіння” складається з таких підрозділів.

Синергічна дія біостимуляторів та бульбочкових бактерій на продуктивність гороху. В результаті досліджень встановлено, що передпосівна обробка насіння гороху біопрепаратами позитивно впливає на його “стартові” реакції, різко підсилює його видільні функції. На протязі вегетаційного періоду спостерігається більш активний ріст та розвиток дослідних рослин, формується більша площа листової поверхні на 9,4-47,8%, відмічена більша кількість хлорофілу.

Встановлено позитивний вплив ростових та стимулюючих речовин на процеси біологічної азотфіксації. Так, за вегетацію кількість азотфіксуючих бульбочок на корінні бактеризованих рослин підсилених дією ДГ-482 зросла на 37,2-60,3%, а по фону бактозоля - 34,7-67,8% в порівнянні з контрольними рослинами. Більша маса активних бульбочок, довша тривалість їх функціонування забезпечили і вищий АСП на 20,2-67,2% дослідних варіантів. Активність бульбочок дослідних рослин підтверджується визначенням нітрогеназної активності (рис.3.).

У вегетаційному досліді, який проведено в Інституті фізіології рослин та генетики УААН, досліджували співвідношення азоту і вуглецю в рослинах гороху сорту Аграрій під впливом бактеріальних штамів та біостимуляторів.

Позитивний вплив фітогормонів ауксиново-цитокінінової дії полягає в тому, що під їх впливом в комплексі з бульбочковими бактеріями, підвищувався вміст відновленого азоту, а співвідношення вуглецю і азоту підтримувалося на рівні, оптимальному для азотфіксації.

В результаті загального значного покращення використання факторів продуктивності посівами на тих варіантах, де насіння перед сівбою оброблялося рістстимуляторами та бактеріальним препаратом, суттєво підвищується їх урожайність (табл.2).

Таким чином, біостимуляція сумісно з інокуляцією в умовах Східного Лісостепу України є найбільш доцільною обробкою.

Підвищення якості насіння гороху як результат більш ефективного симбіозу макро- і мікросимбіонтів. Встановлено, що біостимуляція насіння сумісно з інокуляцією дає можливість одержати більш крупне, більш повноцінне зерно. Комплексна обробка є ефективним агротехнічним заходом для зменшення матрикальної неоднорідності та дозволяє одержати більш однорідне насіння з високими врожайними якостями, що має важливе значення при вирощуванні гороху на насіннєві цілі.

Визначено підвищений вміст білка на дослідних варіантах на 0,8-1,6%, збір білка до 26,8%. Обробка насіння гороху штамом 263 б та бактозолем справляє позитивний вплив на вміст практично всіх амінокислот, а особливо глютамінової кислоти, лізину, гістидину, метіоніну, фенілаланіну, тирозину та ін.

Розділ восьмий “Біоенергетична і економічна оцінка агроекологічних елементів технології вирощування гороху”. Аналіз біоенергетичної і економічної ефективності застосування прийомів передпосівної обробки насіння демонструє їх перспективність.

Так, коефіцієнт енергетичної ефективності (КЕЕ) при вирощуванні зерна гороху сорту Харківський 29 склав на варіантах, де застосовували для передпосівної обробки насіння бактеріальний препарат - 1,94; рістимулятор ДГ-480 - 1,86; рістстимулятор бактозоль - 1,98; при спільній обробці насіння бактеріальним препаратом з рістстимулятором ДГ-482 - 2,00; бактозолем - 2,10; тоді як на контролі КЕЕ становить 1,78.

Одержано додатковий прибуток на дослідних варіантах в межах 603,1-678,4 грн., на контролі - 531,8 грн. Рівень рентабельності виробництва продукції найбільший на варіанті, де застосовували для передпосівної обробки бактеріальний препарат та рістстимулятор бактозоль, він складав 174,8%, що на 30,4% більше контролю. Окупність затрат на дослідних варіантах становить від 2,49 грн. до 2,75 грн.

ВИСНОВКИ

1. Одержання додаткового екологічно чистого зерна гороху доцільно здійснювати без внесення мінеральних азотних добрив, а за рахунок передпосівної інокуляції його насіння культурою R. leguminosarum штамом П-2 рідинною, гельною, торф'яною формами, та штамом 263б рідинною, торф'яною, гранульованою формами. Позитивний вплив при цьому проявляється на наростанні надземної маси рослин, вмісту в ній азоту та сприяє збільшенню врожаю зерна гороху на 9,0-14,2 % і білковості зерна на 0,6-1,2 %.

2. В умовах Східного Лісостепу України для передпосівної обробки насіння гороху найбільш ефективні екологічно чисті біопрепарати на основі симбіотичного азотфіксатора R. leguminosarum штама 263б рідинній та гранульованій формах, які дозволяють збільшити врожай зерна на 2,9-3,5 ц/га.

3. Встановлено сортова специфічність за ознаками ефективності симбіозу в гороху. Найбільш активним і високоефективним є сорт Харківський янтарний, який у симбіозі зі штамом 263б R. leguminosarum підвищив урожайність на 3,6 ц/га. Найменш чутливий на інокуляцію є сорт Резонатор. Сорт Інтенсивний 92 за роки досліджень підвищив урожайність на 1,6-2,0 ц/га, а сорт Харківський 29 - 1,4-1,8 ц/га.

4. Ефективне використання діяльності бульбочкових бактерій, які фіксують азот повітря дозволяє підвищувати родючість грунту, і в кінцевому результаті дає можливість зекономити більш ніж 65 кг/га мінеральних азотних добрив і одержувати високі стабільні врожаї на рівні 3,0 т/га і більше.

5. Регулятори росту біостимулятори ДГ-480, ДГ-482, ДПРД-21-03 - синтетичні аналоги фітогормонів ауксиново-цитокінінової природи, похідні пірідина, а також природного походження екологічно чистий бактеріальний екзополісахарид бактозоль позитивно впливають на посівні якості насіння, сприяють активізації процесів фотосинтезу, стимулюють функціонування симбіотичного апарату. Застосування природного рістстимулятора бактозоля дозволяє отримати додатковий прибуток 1,0-3,8 ц/га, рістстимуляторів синтетичного походження ауксиново-цитокінінової дії: ДГ-480, ДГ-482 - 1,0-2,5 ц/га. Позитивний вплив стимулятора росту рослин ДПРД-21-03 спостерігали тільки на сорті Інтенсивний 92. Прибуток в 1999-2000 рр. склав 2,5 ц/га.

6. Оптимальне поєднання високоефективного штаму R. leguminosarum 263б та регуляторів росту ауксиново-цитокінінової дії для передпосівної обробки насіння гороху забезпечує зростання ефективності симбіотичних систем горох - бульбочкової бактерії, завдяки чому зростає врожай на 11-20% та вміст протеїну до 1,5% і більше.

7. Використані штами R. leguminosarum та регулятори росту рослин позитивно впливають на формування екологічно чистої продукції гороху, завдяки підвищенню вмісту білка в зерні гороху, практично всіх амінокислот, особливо глютамінової кислоти, лізину, гістидину, метіоніну, тирозину тощо.

8. Комплексна передпосівна обробка насіння є перспективний метод сумісної обробки насіння і ефективний агротехнічний засіб при вирощуванні гороху на насіннєві цілі, так як зменшує матрикальну неоднорідність, дозволяє одержати більш однорідне насіння з високими врожайними властивостями.

9. Передпосівна обробка насіння екологічно чистими біопрепаратами дозволяє отримати додатковий прибуток 563,2-678,4 грн./га. Коефіцієнт енергетичної ефективності виробництва зерна гороху збільшується з 1,78 на контролі до 2,10 в досліді.

10. Результати отримані при виконанні наших досліджень, використані для удосконалення технологій вирощування гороху в різних агроекологічних умовах Східного Лісостепу України.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Рекомендовано в умовах Східного Лісостепу України, на чорноземах типових середньогумусових структурних для підвищення врожайності та поліпшення якості зерна гороху сортів Харківський янтарний та Інтенсивний 92 проводити передпосівну обробку насіння бактеріальними добривами на основі бульбочкових бактерій Rhizobium leguminozarum 263б. Для широкого впровадження у виробництво та розширення обсягів вирощування гороху, рекомендуються сорти Харківський янтарний та Інтенсивний 92. Ці сорти також рекомендуються селекціонерам як вихідний матеріал для створення нових сортів з високою азотфіксуючою здатністю, високою продуктивністю.

Для підвищення інтенсивності процесу симбіотичної азотфіксації та надходження біологічного азоту в рослину пропонуються сумісний передпосівний обробіток насіння біопрепаратами бульбочкових бактерій та регуляторами росту рослин природного походження бактозолем і синтетичними біостимуляторами ауксиново-цитокінінової дії, що дасть змогу додатково одержувати до 4 ц/га і більше екологічно чистої продукції зерна гороху.

Запропонована технологія передпосівної обробки насіння гороху впроваджена в КСП “Маяк” Краснокутського району Харківської області та КСП “Троїцьке”, ТОВ “Україна” Петропавлівського району Дніпропетровської області.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ніколаєнко І.В. Особливості дії рістактивуючих речовин на ефективність симбіотичної азотфіксації та урожайність гороху.//Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН.-К.: Нора Прінт. - 1998. - Вип. 2.-С.122-124.

2. Ніколаєнко І.В. Вплив стимулятора росту рослин ДГ-480 і ризоторфіну на активність обробленого насіння гороху.//Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К.: Нора Прінт. - 1999. - Вип. 1-2.-С.172-174.

3. Ніколаєнко А.М., Патика В.П., Кругова О.Д., Ніколаєнко І.В. Вплив стимуляторів росту на активність азотфіксації рослин пшениці і гороху.//Бюлетень Інституту с.-г. мікробіології УААН. - 1999. - №5. - С.12-14.

4. Ніколаєнко І.В. Екологічно безпечні елементи технології вирощування гороху на чорноземах східного Лісостепу України.//Зб. наук. праць Інституту агроекології та біотехнології УААН. - Київ, 2000. - Вип.4. - С.126-131.

5. Ніколаєнко А.М., Патика В.П., Кругова О.Д., Ніколаєнко І.В. Вплив бактеріальних препаратів та стимуляторів росту рослин на продуктивність озимої пшениці і гороху.//Тез. доп. Міжнар. наук.-прак. конф. “Наукові основи стабілізації виробництва продукції рослинництва”. - Харків. - 1999. - С.180-181.

6. Патыка В.П., Николаенко И.В. Биологические методы предпосевной обработки семян гороха.//Матер. Міжнар. наук.-прак. конф. “Землеробство 21 століття - проблеми та шляхи вирішення”.- К.: Нора Прінт. - 1999.-С.21-22.

7. Патыка В.Ф., Николаенко И.В., Николаенко А.Н. Влияние биостимуляции и инокуляции на качество семян гороха в потомстве.//Матер. Всеукр. наук.-практ. семінару “Насінництво кормових культур в сучасних умовах господарювання”. - К.: Нора Прінт. - 1999. - С.92-93.

8. Ніколаєнко І.В. Роль мікробіологічних методів та фітогормонів в підвищенні симбіотичної взаємодії гороху з бульбочковими бактеріями. //Матер. наук.-практ. семінару молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати”. К.: Нора Прінт. - 1999. - С.60-61.

9. Подоба Л.В., Патика В.П., Ніколаєнко А.М., Поташева Л.М., Подоба Ю.В., Ніколаєнко І.В. Використання азотфіксуючого потенціалу рослинно-бактеріальної асоціації для одержання екологічно чистої продукції.//Матер. XI з'їзду Українського ботанічного товариства. - Харків. - 2001. - С.300-301.

АНОТАЦІЇ

Ніколаєнко І.В. Агроекологічні аспекти вирощування гороху в умовах Східного Лісостепу України. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Інститут агроекології та біотехнології УААН, Київ, 2002.

В дисертаційній роботі викладено результати досліджень з питань більш повного використання потенційних можливостей симбіотичної системи горох-бульбочкові бактерії.

Встановлена доцільність застосування для передпосівної обробки насіння гороху високоефективних екологічно безпечних регуляторів росту рослин ДГ-482, бактозоля на фоні інокуляції комплементарним штамом Rhizobium leguminosarum 263 б.

Одночасна стимуляція макро- і мікросимбіонтів позитивно впливає на ріст, розвиток рослин гороху, процеси фотосинтезу, на формування і розвиток симбіотичного апарату. Встановлено, що нітрогеназна активність на дослідних варіантах більше, ніж в два рази перевищувала нітрогеназну активність на контролі. Під впливом рістстимуляторів в комплексі з бульбочковими бактеріями підвищувався вміст відновленого азоту, а співвідношення вуглецю і азоту підтримувалося на рівні, оптимальному для азотфіксації.

Сумісне застосування бактеризації та біостимуляції забезпечує прибуток до 4,6 ц/га, підвищує якість продукції.

Ключові слова: Rhizobium leguminosarum, горох, симбіоз, рістстимулятори, біостимуляція, бактеризація.

Николаенко И.В. Агроэкологические аспекты выращивания гороха в условиях Восточной Лесостепи Украины. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Институт агроэкологии и биотехнологии УААН, Киев, 2002.

Для предотвращения создавшейся в условиях интенсивного земледелия напряженной экологической обстановки необходима разработка принципиально новой стратегии в земледелии. Важнейшая особенность эколгмческого земледелия - активация природных азотфиксирующих систем, благодаря которым обеспечивается питание возделываемых культур преимущественно за счет биологического азота.

В диссертационной работе изложены результаты исследований более полного использования потенциальных возможностей симбиотической системы горох-клубеньковые бактерии.

Подобраны комплементарные пары сортов гороха и соответствующих штаммов клубеньковых бактерий.

Повышение урожайности гороха опытных вариантов обусловлено высокой эффективностью бобово-ризобиального симбиоза. Бактеризация семян гороха способствовало активному клубенькообразованию. На опытных вариантах на протяжении вегетации численность розовых клубеньков превышала численность клубеньков на контроле в 1,3-4,3 раза, их масса в расчете на 1 га была выше на 140,2-260,1 %, отмечена повышенная активность нитрогеназы. Исследованиями установлено, что в условиях восточной Лесостепи Украины на черноземах типичных средне-гумусовых структурных эффективное использование деятельности клубеньковых бактерий микробиологического препарата R. leguminosarum штамма 263б обеспечивает дополнительное поступление биологического азота в растения гороха, повышает плодородие почвы, дает возможность экономить значительное количество минеральных, азотных удобрений.

Установлено, что предпосевная обработка семян физиологически активными веществами естественного и синтетического происхождения активизирует в них биохимические процессы, положительное влияние оказывает на рост, развитие, продуктивность гороха.

Одновременная стимуляция макро- и микросимбионтов создает высокоактивную биохимическую среду вокруг семени, корней гороха и клубеньковых бактерий, что является важным условием формирования симбиоза и повышения его активности. Отмечено, что совместная обработка семян биопрепаратами способствовала большему накоплению надземной биомассы растений, корней, содействовала активизации фотосинтетических процессов в растениях за счет увеличения содержания хлорофилла в листьях и увеличения площади листовой поверхности.

Установлено повышение уровня азотфиксации на вариантах, где применяли биостимуляцию с инокуляцией: увеличивалась численность клубеньковых бактерий, их масса, активный симбиотический потенциал, нитрогеназная активность.

Совместное применение бактеризации и биостимуляции способствовало значительной реализации потенциала азотфиксирующего симбиоза горох- Rhizobium leguminosarum, обеспечивая прибавку до 4,6 ц/га, улучшая качество зерна.

Ключевые слова: горох, клубеньковые бактерии, макро- и микросимбионты, бактеризация, биостимуляция.

Nikolaenko I.V. The agriecological aspects of pea growing under the conditions of Ukrainian Eastern Forest-steppe. - Manuscript. Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of agricultural sciences on a speciality 03.00.16 - ecology, Institute of Agriecology and Biotechnology UAAN, Kiyv, 2002.

The dessertation work presents the results of the investigations on more effective use of potential possibilities in symbiotic system of pea-nodule bacteria. The use of highly effective and ecologically safe regulators for plants growth ДГ-482, bactozole against a back-ground of innoculation by complement stamm Rhizobium leguminosarum 263 b proved to be expedient for pre-sowing treatment of pea seeds.

The semultaneous stimulation of macro and microsimbionts has an influence on growth and development of pea plants, photosynthesis process, formation and development of symbiotic organs. Nitrogenase activity on experimental variants seems to be twice more than that on control.

Renovated nitrogen content rose under the influence of growth stimulators and nodule bacteria and ratio between carbon and nitrogen was kept on the optimum level for nitrogen fixation.

Complex use of bacteriozation and bio stimulation ensures profit up to 4.6 cnt/ha and increases quality of the production.

Key words: Rhizobium leguminosarum, pea, symbiosis, growth stimulators, biostimulation, bacteriozation.

Размещено на Allbest.ru

...