Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ ТА БІОТЕХНОЛОГІЇ УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

спеціальність 03.00.16 - екологія

УДК 631.95:579:633.85

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

АВТОРЕФЕРАТ

АГРОЕКОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ВИКОРИСТАННЯ ФОСФАТМОБІЛІЗУЮЧИХ БАКТЕРІЙ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ОЛІЙНИХ КУЛЬТУР

Усманова Галина Олексіївна

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

1. 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:

вивчити вплив альбобактерину і поліміксобактерину на розвиток проростків ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо;

з'ясувати ефективність застосування альбобактерину і поліміксобактерину щодо різних сортів ріпаку і соняшнику;

виявити вплив альбобактерину і поліміксобактерину на фізіолого-біохімічні властивості рослин ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо;

визначити роль альбобактерину і поліміксобактерину у формуванні урожаю та якості продукції ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо;

вивчити приживаність інтродукованих мікроорганізмів Achromobacter album 1122 і Рaenіbacillus polymyxa КВ в ризосфері ріпаку і соняшнику;

виявити вплив інтродукованих мікрорганізмів A. album 1122 і Р polymyxa КВ на мікробіоценоз ризосфери ріпаку сорту Оксамит і соняшнику сорту Аламо;

дати біоенергетичну й економічну оцінку заходам, які направлені на підвищення продуктивності ріпаку і соняшнику та поліпшення якості зерна;

вивчити вплив твердих мінеральних добавок на титр і термін зберігання клітин бактерій A. album 1122 і Р. polymyxa КВ у препаратах.

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 1122 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. polymyxa 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.

2. 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. album 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. album 1122 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

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

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 - 20,8%, масу надземної біомаси - на 10,7 - 26,7%. 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 - 18,8%, площу листкової поверхні на 6,90 - 13,2%, масу надземної біомаси - на 7,14 - 22,6%. Нітрогеназна активність збільшується у середньому в 1,5 - 2,0 рази.

Сорти соняшнику Аламо, Харківський-49, Луганський, Роднік більш компліментарні до Р. polymyxa КВ, оброблення яким дозволяє збільшити висоту рослин на 14,8 - 22,4%, площу листкової поверхні на 2,11 - 28,6%, масу надземної біомаси - на 10,8 - 17,4%, нітрогеназну активність мікроорганізмів ризоплани бактеризованих рослин - у 1,3 - 2,9 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%. фосфатмобілізуючий альбобактерин олійний рослина

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.)

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: 1 - 4,50; 2 - 6,00; 3 - 6,50; 4 - 6,70.

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: 1 - 4,30; 2 - 4,80; 3 - 7,10; 4 - 5,10; 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 25,5% та 8,29%, 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.)

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.)

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. polymyxa 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

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. 7, 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.)

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. polymyxa 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.)

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. album 1122 і Р. polymyxa KB за різного терміну зберігання препаратів

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 - 123 грн/га для ріпаку і 329 - 665 грн/га - для соняшнику. При цьому рентабельність виробництва продукції, порівняно з варіантами без бактеризації, зростає на 21,0 - 24,0% за вирощування ріпаку і на 31,0 - 116% - за вирощування соняшнику.

Таблиця 10 - Біоенергетична й економічна оцінка доцільності оброблення насіння олійних культур біопрепаратами (у середньому за 2000-2002рр.)

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%, під впливом поліміксобактерину - на 0,32% при 40,02% в контрольному варіанті. Олійність насіння соняшнику за використання альбобактерину зростає на 1,91%, за використання поліміксобактерину - на 1,69% при 45,77% в контрольному варіанті.

7. Приріст урожайності ріпаку під впливом альбобактерину складає 0,25 т/га (20,0%), під впливом поліміксобактерину - 0,23 т/га (18,4%) при 1,25 т/га в контрольному варіанті. Урожайність соняшнику під впливом поліміксобактреину зростає на 0,87 т/га (24,2%), під впливом альбобактерину - на 0,45 т/га (12,5%) при 3,60 т/га в контрольному варіанті.

8. Бактерії A. album 1122 і Р. polymyxa КВ приживаються в ризосфері рослин ріпаку і соняшнику і позитивно впливають на стан мікробіоценозу їх ризосфери, збільшуючи чисельність агрономічно цінних мікроорганізмів та підвищуючи нітрогеназну активність асоціативної мікрофлори в 1,7-6,9 рази.

9. При виробництві альбобактерину використання цеоліту в концентрації 0,5% як твердої дисперсної добавки в поживне середовище сприяє зростанню титру клітин у препараті в 1,5 рази і терміну зберігання до 6 місяців з кінцевим титром 6,0 млрд. клітин бактерій в 1 мл препарату. При виробництві поліміксобактерину використання цеоліту в концентрації 0,5% призводить до підвищення титру клітин в препараті в 2,0 рази і терміну зберігання до 7 місяців з кінцевим титром 5,5 млрд. клітин бактерій в 1 мл препарату.

10. Передпосівна інокуляція насіння ріпаку і соняшнику препаратами фосфатмобілізуючих бактерій дозволяє отримати додатковий прибуток у межах від 111 грн/га до 665 грн/га, рентабельність виробництва збільшується від 21,0% до 116%, коефіцієнт енергетичної ефективності - від 0,20 до 0,79 в залежності від варіанту бактеризації.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

В умовах Полісся при вирощуванні ріпаку сорту Оксамит рекомендується передпосівне оброблення насіння біопрепаратом альбобактерин (штам A. album 1122) для збільшення врожайності на 20% (0,25 т/га), олійності - на 0,85% Бактеріальне навантаження повинно складати не менше 105 клітин бактерій на 1 насінину.

В умовах Полісся при вирощуванні соняшнику сорту Аламо пропонується передпосівне оброблення насіння біопрепаратом поліміксобактерин (штам P. polymyxa КВ) для збільшення врожайності на 24,2% (0,87 т/га), олійності - на 1,69%. Бактеріальне навантаження повинно складати не менше 106 клітин бактерій на 1 насінину.

При виробництві біопрепаратів альбобактерин та поліміксобактерин з метою підвищення титру і збільшення терміну зберігання життєздатних клітин пропонується мінеральна добавка цеоліт у концентрації 0,5% від об'єму поживного середовища.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Цигура Г.О., Погорілько М.Я. Застосування біопрепаратів фосформобілізуючих бактерій для обробки насіння сільськогосподарських культур // Бюл. Інституту с.-г. мікробіології УААН.- 2000. - № 6. - С. 59-60.

Усманова Г.О., Патика В.П. Мікробіологічні препарати в посівах ріпаку і соняшнику // Збірник наукових праць Уманського державного аграрного університету (спеціальний випуск) “Біологічні науки і проблеми рослинництва”. - Умань, 2003. - С. 247-250.

Цигура Г.О., Патика В.П. Ефективність застосування біопрепаратів при вирощуванні соняшнику // Агроекологічний журн. - 2003. - №1. - С. 43-46.

Усманова Г.О., Патика В.П. Застосування альбобактерину і поліміксобактерину на посівах ріпаку і соняшнику // Агроекологічний журн. - 2004. - №4. - С. 70-74.

Малиновська І.М., Усманова Г.О. Стан мікробіоценозу ризосфери ріпаку і соняшнику за бактеризації насіння альбобактерином і поліміксобактерином // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН.- 2004.- вип. 2-3. - С. 74-77.

Усманова Г.О., Патика В.П. Ефективність передпосівного обробітку насіння олійних культур біологічними препаратами // Мат-ли міжнар. науково-практ. конфер. “Актуальні проблеми сучасного землеробства”. - Луганськ, 2003. - С. 504-509.

Цигура Г.О. Вплив фосформобілізуючих біопрепаратів на ріст та розвиток олійних культур // Матеріали науково-практ. конфер. молодих вчених аграріїв Чернігівщини “Наукове обґрунтування сталого розвитку агроекологічних систем Чернігівщини в ринкових умовах і обмеженого ресурсного забезпечення”. - Чернігів, 1999. - С. 16-19.

Хаитова Н.А., Цыгура Г.А., Погорилько Н.А. Биопрепараты как средство оптимизации агроэкосистем в нетрадиционном растениеводстве // Сб. научн. трудов междунар. симпозиума ВПС МОББ “Промышленные технологии производства и применения средств биологизации земледелия. Мониторинг энтомофагов”.- Одесса, 1999. - С. 141-142.

Цигура Г.О., Хаітова Н.О. Вдосконалення технологій виробництва азотфіксуючих та фосформобілізуючих біопрепаратів // Матеріали науково-практ. семінару молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати”. - Київ-Чабани, 1999. - С. 22-23.

Цигура Г.О., Погорілько М.Я. Біопрепарати на основі фосформобілізуючих мікроорганізмів // Мат-ли науково-виробничої конфер. “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання ґрунтових ресурсів. - Київ: ДІА, ...