Оптимізація структури мікробних угруповань кореневої зони озимої пшениці

Активізація процесу біологічної азотфіксації в кореневій зоні сприяла підвищенню вмісту сирого протеїну в зерні інокульованих рослин на 0,2 - 0,5% і загального збору його з 1 га на 2 - 13% (рис. 6).

Таблиця 11

Вплив обробки насіння біопрепаратами на урожайність

озимої пшениці сорту Миронівська 61 (МІП УААН)

У ризосфері озимої пшениці, яку вирощували після гороху або чорного пару, спостерігали високу нітрогеназну активність аборигенної азотфіксуючої мікрофлори, яка, відповідно, складала 111,2 і 108,1 нМ етилену/корінь за добу

Такий рівень азотфіксуючої активності вказує на сприятливі умови для мікробного угруповання і досить високу забезпеченість енергетичними речовинами функціональної групи, яка відповідає за цей процес.

Не зважаючи на це, під впливом діазотрофів, якими обробляли насіння перед посівом, у ризосфері озимої пшениці, вирощуваної після гороху, нітрогеназна активність зростала у 1,5 рази. Відповідно, середня за 4-и роки урожайність зерна озимої пшениці була вища в варіантах з інокуляцією насіння на 0,4 т/га при урожайності на контролі 4,2 т/га (рис. 8).

У ризосфері неінокульованих рослин озимої пшениці, яку вирощували після чорного пару, спостерігали високий рівень нітрогеназної активності аборигенної мікрофлори, і інтродукція високоактивних діазотрофів у кореневу зону підвищувала рівень нітрогеназної активності у 2 рази. Але це не спричиняло суттєвого підвищення врожайності зерна озимої пшениці, яка вирощувалась по чорному пару. Це можна пояснити високою забезпеченістю біогенними елементами живлення рослин та збалансованістю їх у грунті цього варіанту, про що свідчить висока урожайність, яка в середньому за чотири роки складала на контролі 5,0 т/га, а при інокуляції насіння діазотрофами - 5,1 т/га.

Як видно з наведених результатів, на фоні високої урожайності культури менш помітна позитивна дія діазотрофів.

У кореневій зоні рослин озимої пшениці, вирощуваної після кукурудзи або ячменю, азотфіксація аборигенної мікрофлори була на дуже низькому рівні (18,3 - 22,5 нМ етилену/корінь за добу) як в контрольному варіанті, так і у варіанті з інокуляцією насіння діазотрофами . Це свідчить про створення умов, які пригнічують функціонування аборигенної й інтродукованої азотфіксуючої мікрофлори. Не встановили й впливу передпосівної інокуляції насіння діазотрофами на урожайність озимої пшениці. Врожайність, у середньому за три роки, варіювала у межах похибок дослідів 3,4 - 3,6 т/га

Експериментальні дані доводять, що за 4-и роки спостережень препарати діазофіт і флавобактерин, за умов вирощування інокульованої озимої пшениці після гороху, забезпечили підвищення урожайності зерна на 9,1% і 8,2%, що було на рівні позитивного впливу мінерального азоту в дозі 60 - 90 кг/га (табл.12). Але слід враховувати, що мікроорганізм забезпечує такий ефект не лише за рахунок фіксації азоту інтродукованим діазотрофом, а й активізації процесів азотфіксації, фосфатмобілізації і підвищення антифунгального статусу аборигенного мікробного угруповання кореневої зони.

Таблиця 12

Порівняльна оцінка впливу мінерального азоту, діазофіту та флавобактерину

на врожайність пшениці озимої у посівах після гороху (Одеська ДСГДС)

Польові досліди вивчення асоціативної взаємодії мікроорганізмів з ярою пшеницею сорту Миронівчанка показали, що обробка насіння більшостю біопрепаратів сприяла зростанню врожайності інокульованих рослин в порівнянні з контролем на 0,24 - 0,29 т/га (табл.13).

Таблиця 13

Ефективність передпосівної обробки біопрепаратами насіння

ярої пшениці сорту Миронівчанка (МІП УААН)

Але найбільшу ефективність дії спостерігали при обробці насіння антифунгальним препаратом БСП на основі Р. polymyxa 6М, при обробці насінні яким врожайність зростала на 0,46 т/га. Домінуючим фактором в даному випадку є зниження пропагул грибів на поверхні насіння і підвищення антифунгального статусу ризосферного грунту.

Препарати БСП і алкалігін суттєво, на 60 - 74%, підвищували азотфіксацію в кореневій зоні ярої пшениці, ініціювали накопичення сирого протеїну в зерні та збільшення його загального збору з 1 гектару на 7 - 17 %.

Визначали ефективність дії біопрепаратів, створених для озимої пшениці, на продуктивність ярого і озимого ячменю. Всі 3 роки досліджень за приростом урожайності переважав препарат ризоентерин, створений для ячменю на основі Enterobacter aerogenes 30ф.

Таким чином, результати польових експериментів підтвердили необхідність виділення штамів адаптованих до кореневих ексудатів певного виду рослин і підбору комплементарних асоціативних рослинно-мікробних пар.

Різні сорти озимої пшениці селективно реагували на інокуляцію діазофітом. У польовому досліді на базі МІП УААН передпосівна інокуляція насіння підвищувала: азотфіксуючу активність мікробного угруповання кореневої зони - на 16 - 57%, вміст азоту в біомасі рослин - на 0,10 - 0,13% і урожайність - на 4,4 - 14,2%, залежно від сорту озимої пшениці. У вегетаційних, польових і виробничих дослідах показано, що найбільш ефективно агробактерії взаємодіють з озимою пшеницею сортів Миронівська 808, Миронівська 61, Обрій і Мирлебен.

Удосконалення технологій застосування біопрепаратів у сільськогосподарському виробництві потребує вивчення взаємовпливу хімічних та біологічних засобів різної функціональності при їх одночасному застосуванні.

Найбільш поширеним наслідком суміщення хімічних пестицидів і мікробних препаратів є інгібування азотфіксуючої активності ризоценозу рослин

Так, протруйники фундазол і, в меншій мірі, максим нівелюють дію біопрепаратів БСП і діазофіту, знижуючи рівень азотфіксації в кореневій зоні рослин. Застосування діазофіту для покращання азотного живлення рослин і БСП для захисту їх від фітопатогенних грибів, як окремо, так і у сполученні (на відміну від протруйника байтану), активізувало азотфіксуючу мікрофлору ризоценозу озимої пшениці. Нітрогеназна активність у ризосфері рослин зростала більше, ніж у 5 рази при інокуляції насіння окремо штамом 204, і у 7 рази при одночасній обробці з біопротектором БСП. Сумісна обробка біопрепаратами сприяла й достовірному приросту врожаю на 0,22 т/га.

Дослідження ефективності застосування препаратів діазофіту і БСП одночасно з різними рістрегуляторами, фунгіцидами, гербіцидами (фундазолом, вітаваксом, максимом, байтаном, агростимом, агатом-25, ризопланом), які підтверджені літературними даними досліджень суміщення біопрепаратів з діаленом, мівалом, байтаном, ризопланом та ін. (Гармашов, 2002), показали, що препарати біологічного походження менш негативно впливають на ефективність одне одного, ніж хімічні агрозаходи, які в більшості несумісні з біопрепаратами, в яких діючим чинником є живі клітини мікроорганізмів.

Виробничі досліди і експериментальне впровадження біопрепаратів у різних грунтово-кліматичних умовах показали, що оптимізація мікробних процесів у кореневій зоні рослин може бути одним із заходів підвищення їх продуктивності.

Аналіз зерна озимої пшениці у виробничих дослідах 4-х господарств Київської області, яке одержано з обробленого комплексним біопрепаратом насіння, продемонстрував, що кількість інфекційних зачатків мікроскопічних грибів на поверхні зерна врожаю зібраного з інокульованих рослин була в 2 - 7 разів меншою, ніж на поверхні зерна контрольного варіанту (табл. 14). Значно знизилась і видова різноманітність епіфітних мікроміцетів. Антифунгальним компонентом у комплексному препараті був P. polymyxa 6М, азотфіксуючим - діазофіт, а фосфатмобілізуючим - поліміксобактерин.

У виробничому досліді, проведеному в Сімферопольському районі АР Крим при обробці насіння вітатіурамом одержана урожайність озимої пшениці сорту Обрій 3,24 т/га, при обробці насіння БСП - 3,66 т/га і діазофітом - 4,12 т/га. Отже ефективність діазотрофів, що володіють комплексом корисних для рослин властивостей була вищою за дію хімічного протруйника, відповідно на 13,0 і 27,1% .

Застосування препаратів діазофіту і БСП, як компонентів технології рекультивації земель, показало їх позитивний вплив на врожайність озимої пшениці Альбатрос одеський (приріст врожаю 10,2 - 21,1%) на всіх фітомеліорованих гірських породах Орджонікідзевського дослідного стаціонару рекультивації Дніпропетровського державного аграрного університету. Експериментальне впровадження діазофіту в Дніпропетровській області показало, що обробка насіння озимої пшениці сорту Вікторія одеська і вирощування її після гороху зі стартовою дозою азоту у нормі 50 кг/га аміачної селітри, забезпечили приріст врожаю на 0,4 т/га. Економічна ефективність агрозаходу склала 115 грн./га.

Таблиця 14

Інфікованість мікроміцетами зерна озимої пшениці врожаю 2001 р.

у виробничих дослідах з комплексним біопрепаратом (КБП), Київська обл.

Кагарлицький р-н, с. Переселення

Васильківський р-н, с. Ксаверівка

Васильківський р-н, с. Соколівка

Баришівський р-н, с. Поділля

Таким чином, встановлено, що збагачення кореневої зони рослин високоактивними штамами бактерій з комплексом агрономічно корисних властивостей сприяє активізації азотфіксації ризоценозу, поліпшенню фітосанітарного стану та підвищенню врожайності озимої пшениці. Стабільність позитивної дії біопрепаратів досягається створенням оптимальних умов для функціонування мікробно-рослинної системи з врахуванням властивостей мікро- і макропартнерів.

ЕКОЛОГІЧНА І САНІТАРНО-ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА БЕЗПЕКИ БІОПРЕПАРАТІВ

Результати, які одержані нами при мікробіологічних, гігієнічних, токсикологічних і гістологічних дослідженнях A. radiobacter 204 (препарат діазофіт) і R. leguminosarum П-2 (препарат ризобофіт), та відомі з літератури щодо A. radіobacter 10 (препарат агрофіл) (Омельянець, 1994) і B. japonicum 634б (препарат ризоторфін) (Кузьмінский, 1998), довели, що штами асоціативних і симбіотичних азотфіксуючих бактерій є екологічно безпечними, бо є природними мешканцями грунту кореневої зони рослин. Нами показано, що теплокровний організм не є середовищем, придатним для їх життєдіяльності. Ці бактерії не здатні проникати в клітини теплокровних тварин і розмножуватись в них, про що говорить їх відсутність при бактеріологічному дослідженні внутрішніх органів і крові заражених ними тварин і підтверджено відсутністю будь-яких клінічних симптомів захворювань дослідних тварин.

Проте для екологічного і санітарного контролю виробництва біопрепаратів необхідно визначення їх гранично допустимих концентрації у повітрі робочої зони. Для цього були розроблені і впроваджені МОЗ України методи визначення кількості Аgrobacterium radiobacter, Paenibасіllus polymyxa, представників родів Rhizobium і Bradyrhizobium.

ВИСНОВКИ

Стратегія створення біопрепаратів, які регуляторно впливають на активність та функціональну і таксономічну структуру мікробного угруповання кореневої зони рослин, базується на використанні комплексу конкретних властивостей мікро- і макропартнерів та врахуванні просторових, екологічних і функціональних взаємодій мікроорганізму-біоагенту препарату як з рослинами, так і з компонентами мікробного угруповання їх кореневої зони.

Розроблено елективний метод селекції штамів діазотрофів, адаптованих до кореневих ексудатів певного виду сільськогосподарських рослин і конкурентоспроможних при інтродукції їх в кореневу зону. За допомогою цього методу виділено 7 високоефективних штамів діазотрофів, здатних накопичувати в асоціації з рослинами озимої пшениці на 2,5 - 4,2 мг більше загального азоту в 1 г біомаси рослин, ніж епіфіти.

Для конкурентноздатних штамів діазотрофів при інтродукції у кореневу зону озимої пшениці властива пріоритетна ознака: у Agrobacterium radiobacter 8306, Flavobacterium sр. 7201, Azospirillum brasilense 408 - азотфіксація, у Paenibасіllus polymyxa 6М - антагонізм до фітопатогенних мікроміцетів, у Alcaligenes рaradoxus 207 і Аgrobacterium radiobacter 8301 - рістстимуляція, у Alcaligenes рaradoxus 221 - фосфатмобілізація.

Антагонізм Paenibасіllus polymyxa 6М щодо фітопатогенних мікроміцетів має широкий спектр дії та обумовлений високою швидкістю росту і опанування поживними речовинами, синтезом ферменту хітинази та продукцією антифунгальних продуктів метаболізму. У Paenibасіllus polymyxa 6М відсутня бактерицидна дія щодо біоагентів існуючих препаратів, тому на його основі створено біопротекторний препарат БСП, сумісний з іншими мікробними препаратами. За ефективністю він не поступається хімічним протруйникам фундазолу, вітатіураму і максиму.

Структура мікробного угруповання ризоплани, ризосфери і едафосфери 30-ти добових рослин озимої пшениці характеризується переважанням прока-ріотів. У бактеріальному угрупованні ризоплани домінують евтрофні мікроорганізми, зокрема, амоніфікатори, чисельність яких у ризосфері зменшується у 2,5 рази, а в едафосфері - у 8 разів; целюлозоруйнуючих мікроорганізмів - в едафосфері менше в 30 разів; азотфіксуючих бактерій - вдвічі. Оліготрофи і педотрофи, навпаки, значного розвитку досягають лише в едафосфері. Кількість пропагул мікроміцетів складає близько 0,03% від загальної чисельності бактерій у ризоплані і 0,08% - у ризосфері.

Встановлена локалізація популяцій діазотрофів Аgrobacterium radiobacter 204 і 8301 та Paenibасіllus polymyxa 6М, інтродукованих у кореневу зону озимої пшениці. Аgrobacterium radiobacter 204 і 8301 проявляють високу залежність від кореневих виділень і локалізуються, в основному, у ризоплані та найближчій ризосфері з поступовим зниженням чисельності популяцій за віддаленням від кореневої поверхні. Факультативно анаеробний штам Paenibасіllus polymyxa 6М найбільшу активність проявляє в ризосфері, а в ризоплані та едафосфері його кількість у 2 - 5 разів менша.

Поверхнева тканина коренів ювенільних рослин озимої пшениці є недоступною для проникнення штамів досліджених штамів діазотрофів у гістосферу. Проте пошкодження епіблеми скарифікацією або кореневими гнилями дозволяє Аgrobacterium radiobacter 204 і Paenibасіllus polymyxa 6М проникати в гістосферу і утворювати локальні популяції чисельністю не більш 102 КУО/см без системної дисемінації у тканинах.

Колонізація кореневої зони Аgrobacterium radiobacter 204 і 8301 та Paenibасіllus polymyxa 6М у 1,5 - 2 рази підвищує чисельність азотфіксуючих бактерій і обмежує розвиток мікроміцетів у локальностях, де чисельність їх популяцій найбільша. Інтродукція антифунгального штаму Paenibасіllus polymyxa 6М в 5 разів знижує кількість пропагул мікроміцетів і збільшує у 2 рази кількість мікроорганізмів-антагоністів фітопатогенних мікроміцетів у ризосфері, що значно підвищує антифунгальний потенціал ризосферного грунту. На інші функціональні групи мікроорганізмів інтродукція діазотрофів не впливає або впливає слабо.

Інтродукція діазотрофів Аgrobacterium radiobacter 204 і 8301 та Paenibасіllus polymyxa 6М у кореневу зону озимої пшениці інтенсифікує процес біологічної фіксації молекулярного азоту і сприяє підвищенню вмісту загального азоту в ризосферному грунті і фітомасі. Проте, градієнт концентрацій, який створює поглинання рухомих форм азоту рослиною, не дозволяє повністю ліквідувати дефіцит елементу в кореневій зоні рослин.

Розроблені технології одержання препаративних форм високоефективних штамів діазотрофів у гельному і вермикулітному субстратах. Встановлено, що за ефективністю застосування гельні і вермикулітні препарати є взаємозамінними і значно переважають рідкі. Складені технологічні регламенти і технічні умови виробництва мікробних препаратів ризобофіт - для бобових культур і діазофіт - для озимої пшениці.

При вирощуванні озимої пшениці в зоні Лісостепу на чорноземах встановлено, що обробка насіння до посіву мікробними препаратами активізує азотфіксуючу активність мікробного угруповання кореневої зони озимої пшениці сорту Миронівська 61 і підвищує її врожайність на 0,16 - 0,43 т/га, вміст сирого протеїну в зерні на 0,2 - 0,5% та загальний збір його на 2 - 13%. Бактеризація насіння біопрепаратами підвищує урожайність ярої пшениці Миронівчанка на 0,24 - 0, 29 т/га, а найбільший приріст врожаю 0,46 т/га одержали при обробці насіння антифунгальним препаратом БСП. Біопрепарати, створені для озимої пшениці, поступаються за стабільністю позитивної дії на рослини ярого і озимого ячменю ризоентерину - стандартному препарату для цих культур.

У Південній Степовій чорноземній зоні України попередники озимої пшениці горох і чорний пар створюють едафофон, який сприяє функціонуванню аборигенної азотфіксуючої мікрофлори і інтродукції діазотрофів, наслідком чого є активізація азотфіксації в кореневій зоні озимої пшениці в 1,5 - 2 рази. Відповідно, врожай зерна зростає у варіантах з інокуляцією насіння діазофітом на 0,39 т/га порівняно з контролем по гороху, після чорного пару - на 0,10 т/га .

У кореневій зоні рослин озимої пшениці, яку вирощували після кукурудзи або ячменю, азотфіксація резидентного мікробного угруповання була на порядок нижчою, ніж після гороху і чорного пару. Внесені штами діазотрофів не приживались, внаслідок чого врожайність озимої пшениці на цих варіантах варіювала у межах 3,36 та 3,59 т/га і не залежала від інокуляції насіння діазотрофами.

Реакція озимої пшениці на інокуляцію діазотрофами має сортову специфічність. Найбільш ефективно проявилась асоціативна взаємодія агробактерій з рослинами сортів і ліній: Миронівська 808, Миронівська 61, Лютесценс 10795, Мирлебен, Обрій. Нітрогеназна активність мікробного угруповання в ризосфері підвищується на 16 - 57%, вміст азот в біомасі рослин - на 0,10 - 0,13% і врожайність - на 4,4 - 14,2% залежно від сорту.

Надходження біологічного і мінерального азоту (40 кг/га) активізує діяльність різних еколого-трофічних груп мікроорганізмів у ризосфері озимої пшениці і інтенсифікує розклад целюлози в грунті з заораними рештками кукурудзи. На ранніх етапах розвитку рослин мінеральний азот інгібує активність азотфіксуючої мікрофлори, а інокуляція діазотрофом штамом 8301 - стимулює.

Мікробіологічні, токсикологічні, гістологічні, гігієнічні дослідження біоагентів препаратів діазофіту - Agrobacterium radiobacter 204 і ризобофіту - Rhizobium leguminosarum П-2 свідчать про їх безпечність для теплокровних організмів. Гранично допустимі концентрації біоагентів для діазофіту - 5·104 КУО/м3 за діючим інгредієнтом - азотфіксуючими бактеріями виду Agrobacterіum radіobacter 204 і для ризобофіту - 1,2·104 КУО /м3 за діючим інгредієнтом - бактеріями родів Rhizobium і Bradyrhizobium.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для екологічно безпечних агротехнологій землеробства запропоновано поліпшення азотного живлення сільськогосподарських рослин шляхом застосування мікробних препаратів діазофіту - для злакових культур і ризобофіту - для бобових культур. Для контролю фітопатогенних мікроміцетів запропоновано антифунгальний біопрепарат БСП, який можна застосовувати як окремо, так і у комплексі з іншими бактеріальними препаратами. Складені рекомендації ефективного застосування біопрепаратів у сільськогосподарському виробництві.

Для одержання стабільних позитивних реакцій рослин на обробку насіння препаратами діазотрофів і створення сприятливих умов для процесу біологічної фіксації молекулярного азоту в кореневій зоні озимої пшениці, рекомендовано вирощувати її після гороху та чорного пару.

Мікробіологічним виробництвам запропоновано технології одержання мікробних препаратів на вермикулітних і гельних субстратах. Розроблено Технічні умови і тимчасові технологічні регламенти виробництва мікробних препаратів діазофіту і ризобофіту.

Для екологічного і санітарного контролю виробництва мікробних препаратів пропонуються методи визначення біоагентів препаратів Agrobacterіum radіobacter (діазофіт), Paenibасіllus polymyxa (БСП) Rhizobium і Bradyrhizobium (ризобофіт) у повітрі робочої зони, які впроваджені в санітарно-епідеміологічних контролюючих органах Міністерства охорони здоров'я України.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Патика В.П., Коць С.Я., Волкогон В.В., Шерстобоєва О.В., Мельничук Т.М., Калиниченко А.В., Гриник І.В. Біологічний азот. - К.: Світ, 2003. - 432 с.

Статті в наукових виданнях

Шерстобоева Е.В., Дудинова И.А., Крамаренко С.Н., Шерстобоев Н.К. Биопрепараты азотфиксирующих бактерий: проблемы и перспективы применения //Мікробіологічний журнал. - 1997. - Т. 59, № 4. - С. 109-116 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Патика Т.І., Патика В.П., Мельничук Т.М., Шерстобоєва О.В., Гармашов В.В., Кислухіна М.В. Мікробіологічні фактори сталого розвитку сучасного ресурсозберігаючого землеробства // Зб. наук. праць „Аграрний вісник Причорномор'я”. С-г. науки. - №3(6), ч. 1: Агрономія. - Одеса. - 1999. - С. 156-160 (збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Тараріко Ю.О., Токмакова Л.М., Шерстобоєва О.В. Вплив органічних і мінеральних добрив на еколого-енергетичний стан ґрунтів // Вісник аграрної науки. - Київ. - 2001. - № 12. - С. 55-59 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В. Зміни у мікробному ценозі грунту ініційовані інтродукцією Agrobacterium radiobacter 204 // Вісник Одеського національного університету. - 2001. - Т. 6, №4. - С. 354-356.

Шерстобоєва О.В. Азотфіксуючі штами Bacillus polymyxa як основа препарату для захисту рослин від грибних хвороб // Агроекологічний журнал. - 2001. - №2. - С. 55-58.

Шерстобоєва О.В. Оцінка дії біологічних і хімічних препаратів на продуктивність озимої пшениці // Наукові записки Тернопільського педуніверситету, серія: біологія. - 2002. - Вид. 4 (19). - С. 106-109.

Шерстобоєва О.В., Шевченко А.І., Твердохліб О.І., Кузьменко Г.І. Ефективність застосування мікробіологічних препаратів при вирощуванні ячменю //Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - 2002. - Вип. 3-4. - С. 16-18 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В., Шевченко А.І., Твердохліб О.І., Кузьменко Г.І. Ефективність застосування мікробілогічних препаратів для підвищення продуктивності ярої та озимої пшениці //Агроекологічний журнал. - 2003. - № 1. - С. 47-50 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В. Елементи технології застосування Вacillus polymyxa - діазотрофу з антифунгальними властивостями //Физиология и биохимия культурных растений. - 2003. - Т. 32, № 1. - С. 79 - 83.

Шерстобоєва О.В. Реакція сортів озимої пшениці на інтродукцію азотфіксуючих бактерій в їх ризосферу //Вісник Харківського державного аграрного університету. - 2003. - № 1. - С. 124 - 128.

Омельянець Т.Г., Шерстобоєва О.В. Оцінка небезпеки біопрепаратів на основі асоціативних азотфіксуючих мікроорганізмів //Агроекологічний журнал. - 2003. - № 4. - С. 57-61 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Омельянець Т.Г., Шерстобоєва О.В. Оцінка небезпеки біопрепаратів на основі симбіотичних азотфіксуючих штамів мікроорганізмів //Вісник Полтавської державної академії. - 2003. - № 1-2. - С. 135 - 138 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В., Дем'янюк О.С. Мікробна біомаса в ґрунтах різних екосистем //Збірник наукових праць Уманського державного аграрного університету (спецвипуск). Біологічні науки і проблеми рослинництва. - 2003. - С. 306 - 310 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В. Вплив комплексного біопрепарату на мікофлору зерна озимої пшениці //Агроекологічний журнал. - 2003. - №2. - С. 38-40.

Шерстобоєва О.В. Реакція мікробного угруповання кореневої зони озимої пшениці на інтродукцію діазотрофів //Агроекологічний журнал. - 2003. - №3.-С. 42-46.

Шерстобоєва О.В., Дем'янюк О.С. Функціонування мікробних угруповань при використанні на добриво побічної продукції рослинництва //Зб. Наук. праць Інституту землеробства. - 2003. - №1-2. - С. 17-22 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В., Чабанюк Я.В., Гармашов В.В. Вплив попередників на врожайність озимої пшениці та інтродукцію діазотрофів //Вісник аграрної науки. - 2003. - № 11. - С. 33-35 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В. Роль біологічного і мінерального азоту у формуванні мікробного угруповання ризосфери озимої пшениці // Зб. наук. праць Ін. землеробства. - 2003. - Спецвипуск. - С. 64-68.

Шерстобоєва О.В. Накопичення азоту в грунті кореневої зони озимої пшениці при інтродукції азотфіксуючих бактерій //Вісник Полтавської державної аграрної академії. Сільське господарство. - 2003. - № 5. - С. 100-104.

Шерстобоєва О.В. Вплив інтродукції агрономічно корисних штамів мікроорганізмів на мікробне угруповання ризосфери рослин //Мікробіологічний журнал. 2003. - Т. 65, № 6. - С. 43-48.

Дем'янюк О.С., Шерстобоєва О.В. Активність мікробіоти грунту агроекосистеми і екосистеми біосферного заповідника „Асканія-Нова”//Вісті Біосферного заповідника „Асканія-Нова”.-2003.-Т.5. С. 147-146 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Патыка Т.И., Татарин Л.Н., Кузнецова Л.Н., Шерстобоева Е.В., В.Ф.Патыка. О технологичности высокоактивных штаммов Bacillus thuringiensis как основы для производства битоксибациллина //Бюллетень ІСГМ УААН. - Чернігів. - 1999, №4. - С. 33-35 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Тараріко О.Г., Шерстобоєва О.В., Патика В.П. Концепція і наукове обгрунтування основних напрямків удосконалення систем випуску і реалізації мікробіологічних препаратів для сільськогосподарського виробництва // Мікробіологічний журнал. - 1997. - Т. 59, № 4. - С. 102-108 (збір літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Антипьева Н.И., Шерстобоева Е.В., Шерстобоев Н.К. Новый микробный препарат антифунгального действия //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. - Сер. Биология. - 2001. - Т. 14, № 1. - С. 11-14 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Надкерничний С.П., Патика Т.І., Шерстобоєва О.В., Патика В.П. Біометод: підсумки, проблеми, перспективи //Захист рослин. - 1999. - Т.6. - С. 2-3 (збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Шерстобоєва О.В. Новий препарат для захисту рослин від кореневих гнилей на основі антифунгального штаму Bacillus polymyxa 6M // Вісник аграрної науки. - Київ. - 2002.- № 1. - С. 71.

Каменева И.А., Шерстобоева Е.В., Лунгул А.А. Использование микробных препаратов при выращивании табака //Научные тр. Крымского госуниверситета. С-г. науки. - 2002. - Вып. 72. - 50-54 (постановка завдання, збір експериментальних і літературних даних, їх аналіз та написання статті).

Чайковська Л.О., Мельничук Т.М., Шерстобоєва О.В. Штам фосформобілізуючих бактерій Enterobacter nimipressuralis 32-3 як основа препарату для покращання фосфорного живлення сільськогосподарських рослин //Вісник аграрної науки. - Київ. - 2001. - № 6. - С. 44 (особистий внесок здобувача полягає у постановці завдання, зборі експериментальних даних, їх аналізі).

АНОТАЦІЇ

Шерстобоєва О. В. Оптимізація структури мікробного угруповання кореневої зони озимої пшениці. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Інститут агроекології та біотехнології УААН, Київ, 2004.

У дисертаційній роботі викладені результати досліджень взаємодії штамів діазотрофів, відібраних за спорідненістю до кореневих ексудатів озимої пшениці, з рослинами і мікробним угрупованням їх кореневої зони.

Встановлена конкретна топографія популяцій інтродукованих штамів діазотрофів у ризоплані, ризосфері та едафосфері. Показано, що колонізація ними кореневої зони ініціює певні перебудови таксономічної і функціональної структури мікробних угруповань ризоплани і ризосфери. Висока азотфіксуюча активність штамів, продукція речовин фітогормональної та антибіотичної дії, засвоєння важкорозчинних фосфатів обумовлюють підвищення активності азотфіксації, руйнування целюлози та антифунгального потенціалу ризосферного грунту, що, в свою чергу, підвищує продуктивність озимої пшениці.

На основі селекційних діазотрофов розроблені оригінальні технології одержання вермикулітних та гельних препаратів. Розроблено елементи технології застосування біопрепаратів для підвищення продуктивності озимої пшениці. Доведена безпека потрапляння препаратів у навколишнє середовище.

Ключові слова: азотфіксація, антагонізм, рістстимуляція, рослинно-мікробні системи, мікробне угруповання, продуктивність пшениці, біопрепарати.

Шерстобоева Е.В. Оптимизация структуры микробного сообщества корневой зоны озимой пшеницы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Институт агроэкологии и биотехнологии УААН, Киев, 2004.

В диссертации изложены результаты решения актуальной агроэкологической проблемы регуляторного влияния на структуру микробного сообщества корневой зоны озимой пшеницы, которая включает разработку теоретических и научно-методических вопросов интродукции диазотрофов в корневую зону растений и их влияния на микробные сообщества ризопланы, ризосферы и эдафосферы.

Установлена локализация и численность популяций интродуцированных диазотрофов Agrobacterium radiobacter 204 и 8301, Paenibacillus polymyxa 6M в корневой зоне озимой пшеницы, дифференцированной на ризоплану, ризосферу и эдафосферу. Показана зависимость диазотрофов от корневых экссудатов и их высокая конкурентная способность в микробном сообществе, которая обусловлена способностью к усвоению молекулярного азота и труднорастворимых фосфатов, продукции веществ фитогормонального и антифунгального действия.

Колонизация корней и ризосферы штаммами Agrobacterium radiobacter 204 і 8301 та Paenibacillus polymyxa 6М повышает численность и активность азотфиксирующей микрофлоры, соответственно, увеличивается содержание общего азота в почве и биомассе растений и активизируется разложение целлюлозы. Антагонизм в отношении фитопатогенных грибов, в разной степени присущий исследованным штаммам диазотрофов, способствует снижению количества пропагул грибов в почве ризосферы и повышает ее общий антифунгальний потенциал. В эдафосфере, где влияние корневых выделений на микроорганизмы меньше выражено, а общая численность микроорганизмов и популяций штаммов-интродуцентов значительно снижается, подобных эффектов не наблюдали.

Расширено представление о динамике общего и легкогидролизуемого азота в микробно-растительной ассоциативной системе. Показано, что, несмотря на потребление азота растением и накопление его в фитомассе, в почве ризосферы, где численность популяций интродуцированных диазотрофов и резидентной азотфиксирующей микрофлоры наиболее высокие, наблюдается повышенный уровень содержания азота. Однако, его дефицит полностью не покрывается поступлением биологического азота и содержание общего азота в почве корневой зоны не достигает концентрации в почве без растений.

Разработаны оригинальные технологии производства препаратов в гельных и вермикулитных субстратах и показаны их преимущества над нативными культурами штаммов. Разработаны методы определения количества Agrobacterium radiobacter, Paenibacillus polymyxa, бактерий родов Rhizobium і Bradyrhizobium в воздухе рабочей зоны, с помощью которых установлена биологическая безопасность работы с созданными препаратами диазофит и ризобофит. Их предельно допустимые концентрации в окружающей среде, составляют 5·104 и 1,2•105 КУО/м3, что не превышает нормативов, принятых для непатогенных микроорганизмов.

В зоне Степи и Лесостепи Украины установлено, что применение препаратов, созданных на основе штаммов диазотрофов, адаптированных к корневым экссудатам озимой пшеницы, повышает стабильность положительного действия препаратов. Предпосевная обработка семян повышает нитрогеназную, целюлозоразрушающую и антифунгальную активность ризоценоза, что обеспечивает повышение урожайности культуры, содержание сырого протеина в зерне и общий его сбор. Эффективность приема зависит от свойств микро- и макропартнеров и примененной агротехники. Впервые многолетними экспериментами установлено, что предшественники озимой пшеницы горох и черный пар, в отличие от кукурузы и ячменя, создают благоприятный эдафофон для функционирования азотфиксирующей микрофлоры и интродукции диазотрофов в корневую зону озимой пшеницы, что существенно влияет на азотфиксирующую активность ризосферного сообщества и продуктивность культуры.

Ключевые слова: азотфиксация, антагонизм, ростстимуляция, растительномикробные системы, микробное сообщество, продуктивность озимой пшеницы, биопрепараты.

Sherstoboeva O.V. Optimization of structure microbial association of a root zone of a winter wheat.- Manuscript.

Thesis submitted for the degree of the doctor of agricultural sciences on a specialty 03.00.16 - ecology, Institute of Agricultural and Biotechnology UAAS, Kiev, 2004.

In the dissertation results of researches of interaction the strains of diazotrophes, which were selected as adapted to root exudates of winter wheat, with plants and microbial association of their root zone are adduced.

Concrete topography of a population of introduced stains of diazotrophes inside rhizoplan, rhizosphere and edaphosphere was established. It was shown, that their colonisation of root zone can initiate some changes of taxonomic as well as functional structure of microbes associations for both rhizoplan and rhizosphere.

High nitrogen fixing activity for different strains and high producing of phytohormonal and antibiotic substances as well as assimilation low solved phosphates can increase of general nitrogen fixing activity, can activate destruction of cellulose amounts in soils, establishing of antifungal capacity of rhizosphere. All above mentioned factors lead to increasing of general productivity for winter wheat plants.

As a result, on the basis of the selected diazotrophes original technologies were created to produce vermiculite and gel preparations. Technologies to use biological preparations for increasing of general productivity of winter wheat plants were developed.

It was shown that an unexpected releasing of the preparations to an environment is safe for the environment.

Key words: nitrogen fixation, antagonism, stimulation of plant growth, plant-microbial systems, microbe association, productivity of winter wheat, biopreparations

Размещено на Allbest.ru