Агроекологічне обгрунтування застосування біологічного препарату мікрогуміну при вирощуванні ячменю ярого

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська академія аграрних наук

Інститут агроекології

УДК 574:579.26:631.95:631.461:631.86/87

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Агроекологічне обгрунтування застосування біологічного препарату мікрогуміну при вирощуванні ячменю ярого

03.00.16 - екологія

Волкогон Катерина Іванівна

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в лабораторії біологічної трансформації азоту і фосфору Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН Бердніков Олександр Михайлович, Чернігівський інститут агропромислового виробництва УААН, завідувач лабораторії агрохімії

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Шерстобоєва Олена Володимирівна, Інститут агроекології УААН, завідувачка відділу еколого-біологічних досліджень

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Драч Юрій Олексійович, ННЦ “Інститут землеробства” УААН, завідувач лабораторії ґрунтової мікробіології

Захист відбудеться «12» травня 2009 р. об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 в Інституті агроекології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту агроекології УААН за адресою: м. Київ, вул. Метрологічна, 12

Автореферат розіслано «11» квітня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат сільськогосподарських наук В.В. Чайковська

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Створення екологобезпечних аграрних технологій за інтродукції в агроценози активних штамів азотфіксувальних бактерій та застосування мінеральних добрив у дозах, що не перевищують фізіологічних потреб рослин, є необхідним для сучасного сільськогосподарського виробництва.

Як відомо, рослина, знаходячись у гармонійних взаємовідносинах з активним комплексом ґрунтових мікроорганізмів, які є трофічним посередником між кореневою системою і ґрунтом, здатна значною мірою реалізувати генетичний потенціал урожайності. Проте ідеальних умов щодо забезпечення культурних рослин необхідною для їх життєдіяльності мікробіотою в сучасних агроценозах України не існує. Але технологічно цілком можливим є штучне привнесення агрономічно корисних мікроорганізмів «у потрібне місце, у потрібній кількості, в потрібний час» (Тихонович, Круглов, 2006). На цьому базується ідея застосування мікробних препаратів у екологічно безпечних технологіях вирощування сільськогосподарських культур. біологічний ячмінь азотний

На сьогодні створено низку біопрепаратів для більшості сільськогосподарських культур, у т.ч небобових, проте їх ефективність часто є невисокою, оскільки залежить від впливу численних факторів біогенного та абіогенного характеру. Зокрема, це стосується і препаратів для ячменю ярого. У зв'язку з цим перспективним є пошук чинників, які здатні підсилити ефект штучної бактеризації. Одним з цих факторів може бути застосування екзогенних фізіологічно активних речовин (ФАР) при інтродукції корисних мікроорганізмів в агроценози. Сумісне використання азотфіксувальних бактерій та ФАР зможе покращити екологічний стан агроценозів при залученні до метаболізму рослин біологічного азоту та обмеженні використання азоту технічного походження.

Іншим напрямом підвищення продуктивності азотфіксації та урожайності культурних рослин є застосування мінерального азоту в екологічно обґрунтованих дозах. При цьому взаємодія інтродукованих бактерій з рослиною-живителем буде проявлятися максимально ефективно (Патика з співавт., 2003).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в лабораторії біологічної трансформації азоту і фосфору Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН у відповідності з НТП УААН «Наукові основи сталих агроекосистем», підпрограмою «Сільськогосподарська мікробіологія», завданням «Розробити заходи оптимізації процесів біологічної трансформації сполук азоту і фосфору в ґрунті для поліпшення живлення рослин» (№ 0101U003751) та НТП УААН «Землеробство», завданням «Розробити технологію виробництва і застосування нового біологічного препарату поліфункціональної дії та вивчити його вплив на рівень азотфіксації і фосформобілізуючу активність в кореневій зоні ярого ячменю» (№ 0103U002431).

Мета та завдання досліджень. Метою роботи є обґрунтування доцільності застосування біологічного препарату комплексної дії в технології вирощування ячменю ярого з позицій екологічних вимог до сільськогосподарського виробництва.

Для досягнення поставленої мети передбачалося вирішити такі завдання:

- дослідити активність азотфіксувальних бактерій в асоціації з рослинами ячменю ярого за впливу фізіологічно активних речовин;

- провести аутекологічні дослідження Azospirillum brasilense 410 та оптимізувати технологічні параметри одержання мікрогуміну - біопрепарату комплексної дії для ячменю;

- визначити вплив мікрогуміну на формування мікробного угруповання ризосфери ячменю ярого;

- дослідити особливості азотного живлення рослин ячменю ярого при застосуванні мікрогуміну;

- вивчити перебіг біологічної трансформації азоту в кореневій зоні рослин ячменю ярого за різних рівнів удобрення та інокуляції, встановити екологічно доцільні дози мінерального азоту;

- дослідити вплив інокуляції за різних агрофонів на урожайність ячменю ярого та якість продукції;

- економічно та енергетично оцінити ефективність запропонованих агроприйомів.

Об'єкт дослідження: процеси мікробно-рослинної взаємодії та механізми оптимізації продукційного процесу рослин ячменю ярого.

Предмет дослідження: особливості формування і функціонування азотфіксувальної асоціації «бактерії - ячмінь ярий» за використання нового біологічного препарату комплексної дії; екологічне обґрунтування доцільності застосування біопрепарату в технології вирощування культури в залежності від агрофону.

Методи дослідження: лабораторні (мікробіологічні, фізико-хімічні, фізіолого-біохімічні, агрохімічні), польові, лізиметричні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Отримані результати поглиблюють теоретичні уявлення про взаємодію азотфіксувальних бактерій з рослинами ячменю ярого та впливу ФАР на взаємовідносини партнерів асоціації. Вперше створено біологічний препарат комплексної дії для ячменю ярого на основі бактерій роду Azospirillum та екзогенних ФАР.

За використання методу ізотопного розбавлення та лізиметричних досліджень встановлено особливості азотного живлення рослин ячменю ярого під впливом нового біопрепарату. Застосування мікрогуміну сприяє збільшенню надходження атмосферного азоту та зростанню коефіцієнта засвоєння рослинами цього елементу з добрив, а також попереджає вимивання поживних речовин по ґрунтовому профілю за межі кореневмісного шару.

Розширено уявлення про динаміку формування мікробного угруповання та процеси біологічної трансформації азоту в кореневій зоні інокульованих рослин ячменю залежно від рівня мінерального удобрення. Застосування мікрогуміну сприяє зростанню активності процесу асоціативної азотфіксації та зменшенню втрат сполук азоту внаслідок обмеження біологічної денітрифікації за умови оптимізації удобрення. За використання біопрепарату по високих агрофонах зростає емісія закису азоту з ґрунту.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблений біопрепарат та особливості його ефективного застосування можуть бути використані як дієвий елемент екологобезпечної технології вирощування ячменю ярого. Застосування препарату сприяє підвищенню урожайності культури на 13-23 %.

При вирощуванні ячменю ярого на дерново-підзолистих ґрунтах кількість мінерального азоту рекомендується зменшувати наполовину за умов застосування мікрогуміну.

Спосіб виготовлення біопрепарату захищений патентом України (№ 47304). Зареєстровано ТУ У (24.1-00497360-007:2009). Результати роботи використано при розробці «Рекомендацій з ефективного застосування мікробних препаратів у технологіях вирощування сільськогосподарських культур», рекомендованих Міністерством аграрної політики України.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним дослідженням автора. Здобувачем проаналізовано наукову літературу, здійснено проведення лабораторних, вегетаційних та польових експериментів, статистичну обробку одержаних даних, їх узагальнення та порівняльний аналіз із літературними даними, а також підготовку матеріалів до публікації.

Дослідження ізотопного складу азоту в рослинах проведено разом з О.В. Гусєвим, що відображено в спільній публікації. Технологію виготовлення біопрепарату комплексної дії розробляли спільно з д. с.-г. н. В.В. Волкогоном та к. с.-г. н. В.І. Лоховою, що відображено в патенті та публікаціях.

Планування роботи, аналіз результатів та формулювання окремих положень і висновків дисертації здобувачем проведено за участю наукового керівника роботи, д. с.-г. н., проф., чл.-кореспондента УААН О.М. Берднікова.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались на міжнародній науково-практичній конференції «Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання, рекультивація, охорона» (Дніпропетровськ - Орджонікідзе, 2-4 червня 2003), міжнародній науково-практичній конференції «Мікробні препарати в землеробстві» (Чернігів,
26-29 червня 2006), міжнародній науковій конференції «Мікробні біотехнології» (Одеса, 11-15 вересня 2006р.), Всеукраїнській науковій конференції «Проблеми моніторингу ґрунтів і сучасні технології відтворення їх родючості» (Кам'янець-Подільський, 7-8 червня 2007), міжнародній науковій конференції «С.П. Костычев и современная сельскохозяйственная микробиология» (Ялта, 8-12 жовтня 2007), міжнародній науково-практичній конференції «Биологические препараты в растениеводстве» (Київ, 10-13 червня 2008); міжнародній науково-практичній конференції «Екологічна безпека сільськогосподарського виробництва» (Київ, 3-6 червня 2008), ІІ науково-практичній конференції молодих вчених «Сучасні аспекти ведення сільського господарства» (23 січня 2008 р., с.м.т. Прогрес), звітних сесіях Інституту с.-г. мікробіології УААН.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 17 робіт, з яких 8 статей (7 - у наукових фахових виданнях), 1 патент України, 8 тез доповідей у збірках матеріалів міжнародних та вітчизняних конференцій і конгресів, «Рекомендації з ефективного застосування мікробних препаратів у технологіях вирощування сільськогосподарських культур» та «Рекомендації з ефективного застосування біологічного препарату мікрогуміну в технології вирощування ярого ячменю».

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, огляду літературних джерел, основної частини, висновків, додатків, списку використаної літератури, який включає 330 першоджерел. Загальний обсяг роботи становить 130 сторінок. Робота ілюстрована 45 таблицями і 9 рисунками.

Основний зміст роботи

Огляд літератури. У розділі представлено аналіз наукових публікацій з питань взаємовідносин мікроорганізмів з рослинами, передпосівної інокуляції насіння як перспективного екологобезпечного елементу сучасних аграрних технологій та умов ефективного застосування мікробних препаратів при вирощуванні сільськогосподарських культур і, в т.ч., ячменю ярого.

Матеріали і методи досліджень. Скринінг активних штамів асоціативних азотфіксувальних бактерій проводили за використання колекційних культур (Національна колекція корисних ґрунтових мікроорганізмів при Інституті с.-г. мікробіології УААН) та при виділенні мікроорганізмів із кореневої зони рослин ячменю.

Ідентифікацію ізольованих культур мікроорганізмів проводили на основі вивчення морфологічних (фазово-контрастна мікроскопія), культуральних і фізіолого-біохімічних ознак, передбачених визначником Берджі (1997).

У дослідженнях використовували біогумус (вермикомпост), одержаний згідно технічних умов (ТУ У 64.4688624-02-91).

Мікробіологічні дослідження ризосферного ґрунту ячменю проводили загальноприйнятими в мікробіології методами (Методы общей бактериологии, 1984; Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1980).

Для вивчення ступеню приживаності бактерій Azospirillum brasilense 410 в кореневих сферах ячменю застосовували метод генетичного маркування популяцій (Obaton, 1971). Антибіотикостійкі мутанти одержували за методом Зібальського (Методы общей бактериологии, 1984).

Актуальну активність азотфіксації в грунтово-рослинних монолітах визначали газохроматографічно ацетиленовим методом у модифікації. Потенційну нітрогеназну активність у ризосферному ґрунті вивчали ацетиленовим методом за додавання розчину глюкози (Умаров, 1976) та на відмитих коренях у напіврідких живильних середовищах Доберейнер та Ешбі. При цьому редукцію ацетилену визначали на хроматографі «Chrom-4» з полум'яно-іонізаційним детектором.

Потенційну активність денітрифікації в ризосферному ґрунті ячменю вивчали ацетиленовим методом за додавання розчину глюкози та нітрату калію (Умаров, 1997). Емісію закису азоту визначали на хроматографі «Цвет-560М» з детектором теплопровідності.

Дослідження особливостей азотного живлення бактеризованих рослин ячменю проводили у вегетаційному досліді методом ізотопного розбавлення
(з 15N), а також у лізиметричних установках Чернігівського інституту АПВ УААН.

Вміст амінокислот у зерні ячменю досліджували методом рідинної іонообмінної хроматографії на хроматографі ВРХ «DІОNЕХ ІСS-3000».

Кількість розчинного Р2О5 у ризосферному ґрунті визначали за методом Кірсанова (Радов и др., 1985), вміст фосфору в зерні ячменю - за чинним стандартом (ГОСТ 26657-85) фотометричним ванадієво-молібдатним методом.

Вегетаційні досліди проводили у вегетаційному будиночку та в люміностаті на дерново-підзолистому пилувато-супіщаному окультуреному ґрунті. Ефективність інокуляції ячменю азоспірилами та експериментальним препаратом, створеним на їх основі, вивчали в умовах польових дослідів на дерново-підзолистому пилувато-супіщаному ґрунті (рНсол - 5,8; гумус - 1,02%; Р2О5 - 330 мг/кг; K2O - 148 мг/кг) дослідного господарства Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН, та дерново-підзолистому супіщаному ґрунті (рНсол. - 5,5; гумус - 1,1 %; Р2О5 - 170 мг / кг; K2O -_ 62 мг / кг) Чернігівського інституту АПВ УААН.

У дослідах використовували сорти ячменю Гонар, Носівський, Вакула, Галактик, СН-28, Подільський-14, Подолян, Вінницький, Каштан.

Мінеральні добрива вносили згідно схем дослідів під оранку.

Планування і проведення польових дослідів, статистичну обробку експериментальних даних виконували за Доспєховим (1985).

За методичну основу економічних розрахунків взято загальноприйняті рекомендації (Трибель, 2001, Говорунов, 1991). Оцінка енергетичної ефективності застосування мікрогуміну проведена згідно науково-методичних розробок із зазначеної проблематики (Тараріко та ін. 2001, 2005; Мартьянов, 1996).

Результати досліджень та їх обговорення

Скринінг активних асоціативних діазотрофів. Як відомо з літератури, найактивнішими азотфіксаторами кореневої зони ячменю ярого є Azospirillum brasilense та Azotobacter chroococcum. У зв'язку з цим ми провели скринінг активних діазотрофів - представників зазначених видів, які утворюють ефективні асоціації з рослинами ячменю. Збільшення активності азотфіксації в кореневій зоні та суттєвий вплив на розвиток рослин забезпечувала низка штамів, проте найефективнішим виявився A. brasilense 410.

Вплив ФАР на взаємодію Azospirillum brasilense 410 з рослинами ячменю ярого. У зв'язку з тим, що одним із основних завдань наших досліджень було вивчення можливостей збільшення активності асоціативної азотфіксації за ініціації ФАР процесу формування рослинно-бактеріальних асоціацій, досліджували вплив різних концентрацій фітогормонів (індоліл-оцтової кислоти, кінетину, гіберелової кислоти), синтетичних регуляторів росту (безиламінопурину та триману-1), а також водного екстракту вермикомпосту.

Результати дослідів демонструють позитивну дію окремих ФАР на перебіг процесу азотфіксації в кореневій зоні ячменю ярого (табл. 1).

Таблиця 1 Активність азотфіксації в кореневій зоні ячменю ярого під впливом бактеризації та фізіологічно активних речовин, вегетаційний дослід

Варіанти досліду	Нітрогеназна активність, нмоль С2Н4 / 5 рослин / годину
	30 днів вегетації	46 днів вегетації	65 днів вегетації
Контроль	0,046	0,061	0,035
Інокуляція A. brasilense 410	0,114*	0,225*	0,079*
Інокуляція A. brasilense Я-111	0,067*	0,119*	0,061*
ІОК (10-4 г / л)	0,034	0,048	0,036
ІОК (10-5 г / л)	0,090*	0,188*	0,075*
ІОК (10-6 г / л)	0,076*	0,145*	0,058*
Кінетин (10-4 г / л)	0,022	0,060	0,029
Кінетин (10-5 г / л)	0,083*	0,159*	0,035
Кінетин (10-6 г / л)	0,061	0,092*	0,037
Гіберелін (10-5 г / л)	0,044	0,050	0,025
Гіберелін (10-6 г / л)	0,052	0,074	0,048
Гіберелін (10-7 г / л	0,050	0,065	0,034
Триман-1 (10-3 г / л)	0,018	0,044	0,024
Триман-1 (10-4 г / л)	0,088*	0,175*	0,069*
Триман-1 (10-5 г / л)	0,053	0,068	0,031
БАП (10-3 г / л)	0,029	0,055	0,035
БАП (10-4 г / л)	0,075*	0,112*	0,057*
БАП (10-5 г / л)	0,066*	0,086	0,048
Водний екстракт біогумусу (1:16)	0,028	0,063	0,031
Водний екстракт біогумусу (1:32)	0,054	0,120*	0,030
Водний екстракт біогумусу (1:64)	0,092*	0,210*	0,060*
Водний екстракт біогумусу (1:128)	0,079*	0,164*	0,052*
Водний екстракт біогумусу (1:256)	0,069*	0,088	0,043
Водний екстракт біогумусу (1:512)	0,065*	0,080	0,034
НІР05	0.021	0.030	0,015

*) - тут і далі жирним шрифтом та зірочкою виділено достовірні зміни до контролю

За винятком гіберелової кислоти всі досліджені речовини у відповідних концентраціях суттєво впливали на показники. У дослідах чітко прослідковується залежність активності азотфіксації від концентрації застосованих речовин.

Встановлено значне підсилення активності у варіантах з екстрактом біогумусу. Вермикомпост найчастіше розглядають з позицій агрохімії як джерело макро- та мікроелементів. Між тим, особливості його одержання за участю каліфорнійського гібриду Eisenia foetida сприяють активному накопиченню ФАР, включно з фітогормонами, вітамінами, амінокислотами тощо. У подальших дослідженнях, спрямованих на підсилення активності азотфіксації інтродукованого в кореневу зону ячменю ярого A. brasilense 410, ми використовували біогумус, зважаючи на комплексність ФАР, представлених у ньому, показники рістстимулювальної активності, ціну і доступність.

За поєднання суспензії A. brasilense 410 з екстрактом біогумусу важливо було оптимізувати співвідношення обох компонентів з точки зору оптимальності вмісту ФАР у біопрепараті. Така вимога диктується тим, що і біогумус, і суспензія азоспірил містять значні кількості рістстимуляторів, а дія останніх на розвиток рослин, як відомо, залежить від їх концентрації.

У ході досліджень оптимізовано співвідношення біологічно активних компонентів експериментального препарату, за якого досягається підвищення активності асоціативної азотфіксації, одержано патент України № 47304 («Спосіб одержання бактеріального препарату»), розроблено дослідно-промисловий регламент на виробництво, зареєстровано ТУ У (24.1-00497360-007:2009) на виробництво препарату, який одержав назву мікрогумін.

Перевірка ефективності мікрогуміну в умовах вегетаційних і польових дослідів підтверджує високу біологічну активність та вплив препарату на розвиток рослин і формування урожаю (табл. 2).

Таблиця 2 Ефективність мікрогуміну в умовах польового досліду з ячменем ярим, дерново-підзолистий ґрунт

Варіанти досліду	Урожайність, ц/га	Приріст до контролю	Активність азотфіксації, мкг N / м2 / годину**
		ц/га	%
Контроль, без інокуляції	24,7	-	-	0,053
A. brasilense 410	28,1*	3,4	13,8	0,175*
Мікрогумін	29,9*	5,2	21,1	0,310*

НІР05 3,1 0,025

**) - визначення активності проведено у фазу виходу в трубку

Дослідження ступеню приживаності A. brasilense 410 у кореневих сферах ячменю ярого в умовах вегетаційного досліду свідчить про інтенсивну колонізацію бактеріями ризосферного ґрунту та коренів при застосуванні мікрогуміну. Ступінь приживаності виявився вищим порівняно із застосуванням суспензії азоспірил. Ми пояснюємо такий результат впливом ФАР вермикомпосту на інтенсивність формування рослинно-бактеріальних асоціацій.

Таким чином, поєднання біологічно активного субстрату - біогумусу із суспензією азоспірил за оптимального співвідношення дозволяє отримати біологічний препарат з чітко вираженим стимулювальним впливом на формування рослинно-бактеріальної асоціації, яка характеризується підвищеною біологічною активністю, а це, в свою чергу, позитивно впливає на ріст і розвиток рослин ячменю ярого, урожайність культури.

Азотне живлення ячменю ярого при застосуванні мікрогуміну. Особливості впливу нового біопрепарату на процес асоціативної азотфіксації та азотне живлення рослин ячменю ярого досліджували за використання методу ізотопного (15N) розбавлення.

Дослід проводили в люміностаті з ячменем ярим сорту Носівський. Використовували 15NH415NO3 зі збагаченням 15N 99,5 ат. %. Результати узагальнено в табл. 3.

Таблиця 3 Вплив мікрогуміну на урожайність ячменю ярого та азотне живлення рослин, вегетаційний дослід, піщана культура

Варіанти досліду	Біологічний урожай, г / 5 рослин	Азот, мг / 5 рослин	Приріст біологічного азоту, мг / 5 рослин
		Загальний (А)	Добрив (В)	Насіння (С)	Біологічний (А-В-С)
Контроль	1,315	6,97	3,32	2,25	1,40	-
Інокуляція A. brasilense 410	2,105*	9,03*	4,30*	2,25	2,48	1,08
Мікрогумін	2,765*	11,86*	5,72*	2,25	3,86	2,49
НІР05	0,310	1,98	0,80

Одержані дані свідчать, що за використання препарату значно зростає надходження в рослини біологічного азоту, асимільованого інтродукованими в ризосферу азотфіксувальними бактеріями. Отже, азотний метаболізм інокульованих рослин значною мірою забезпечується за рахунок екологічно безпечного біологічного азоту. Проте застосування як чистої культури азоспірил, так і мікрогуміну активізує також засвоєння мінерального азоту, що є наслідком впливу ФАР на процеси ризогенезу та додаткового синтезу ферментів азотного обміну.

Опосередкованим свідченням кращого засвоєння мінеральних сполук азоту інокульованими мікрогуміном рослинами є також зменшення вмісту нітратів у фільтраційних водах при проведенні лізиметричних досліджень. Суттєво зменшуються при цьому і втрати сполук інших біогенних елементів, а також водорозчинних форм гумусу.

Застосування мікрогуміну в технології вирощування ячменю ярого сприяє активному синтезу амінокислот. Визначення вмісту 15 амінокислот у зерні ячменю, відібраного з безазотного та невисокого (N60P60K60) агрофонів, свідчить про значні зміни показників. Так, застосування мікрогуміну по безазотному фону сприяє зростанню вмісту 11 з 15 досліджених амінокислот. Концентрація зазначених амінокислот практично сягає їх рівня у варіанті з внесенням добрив. Зокрема, вміст таких незамінних амінокислот, як валіну збільшився на 329 %, лейцину - 46 %, лізину - 30 %, фенілаланіну - 23 %. Інокуляція по фону N60P60K60 забезпечує не настільки контрастні показники, як це має місце по фону вирощування культури без добрив, але і в даному випадку зростає вміст таких незамінних амінокислот як валін, лізин та фенілаланін, а також замінних: аланіну, аргініну, гліцину, глютамінової кислоти, проліну та тирозину.

Вплив мікрогуміну на розвиток рослин ячменю ярого, формування мікробного угруповання в кореневій зоні, урожайність культури і якість продукції залежно від рівня удобрення. У польових дослідах на дерново-підзолистому пилувато-супіщаному ґрунті протягом трьох років (2003-2005) вивчали ефективність мікрогуміну при вирощуванні ячменю ярого сорту Гонар на різних агрофонах. У дослідах використовували азотні і калійні добрива згідно наведених у таблицях і рисунках схем. Фосфорні добрива не вносили через високий вміст фосфатів у ґрунті. Найбільшу дозу добрив N120K50 розраховували за виносом на запланований урожай зерна 40 ц/га.

Вплив інокуляції та удобрення на розвиток рослин ячменю. Встановлено, що мікрогумін активно впливає на ріст і розвиток рослин. Найактивніше ячмінь розвивається на високому агрофоні, проте під кінець вегетаційного періоду, у фазу молочно-воскової стиглості, показники висоти рослин, отримані у варіантах з внесенням N60K25 та інокуляцією, практично не відрізняються від значень, відмічених у відповідних варіантах по високому агрофону.

Під впливом експериментального препарату активніше, ніж при застосуванні суспензії азоспірил, накопичується біомаса рослин. При цьому слід зазначити, що застосування мікрогуміну за внесення N60K25 сприяє накопиченню сухої речовини рослин у більшій мірі, ніж це має місце при застосуванні високих доз добрив без використання інокуляції.

Відмічено також і особливості впливу інокуляції на розвиток кореневої системи ячменю. Внесення невисокої дози добрив сприяє розвитку коріння найбільшою мірою. Застосування по цьому агрофону мікрогуміну забезпечує найкращий у досліді розвиток кореневої системи.

Вплив інокуляції на формування мікробного угруповання ризосфери ячменю ярого залежно від агрофону. Бактеризація азоспірилами і особливо застосування мікрогуміну сприяє значному підвищенню загальної чисельності бактерій. Інокуляція впливає також на чисельність мікроорганізмів окремих фізіологічних груп. Як правило, кількість діазотрофів при інокуляції зростає. На чисельність азотфіксаторів активно впливають мінеральні добрива. Найбільшу кількість цих бактерій у фазу кущіння відмічено у варіантах блоку без добрив.

У ході органогенезу, по мірі використання добрив рослинами, пік чисельності азотфіксаторів зміщується у варіанти з внесенням мінеральних добрив.

Інокуляція приводить до зниження кількості денітрифікувальних бактерій у кореневій зоні рослин ячменю ярого, що вирощуються по безазотному фону та за внесення невисокої дози добрив. І, навпаки, по фону підвищених доз добрив застосування препаратів сприяє зростанню чисельності денітрифікаторів.

Дослідження розвитку фосфатмобілізівних бактерій у ризосфері ячменю ярого в динаміці також свідчить про зростання показників у варіантах з новим біопрепаратом в окремі фази органогенезу інокульованих рослин.

За визначення чисельності мікроміцетів у ризосферному ґрунті виявлено, що інокуляція сприяє зниженню їх кількості. Потенційно це може мати позитивні наслідки, особливо в роки епіфітотій грибних захворювань ячменю.

Особливості біологічної трансформації азоту та фосфору в кореневій зоні рослин ячменю ярого. Відомо, що процес азотфіксації є раціональним з енергетичної точки зору і, за наявності у ґрунті надлишкової кількості азоту, нітрогеназна активність пригнічується (Умаров, 1986), оскільки зв'язаний азот є енергетично вигіднішим для бактеріальної клітини, ніж газоподібний N2. Отже, активність процесу азотфіксації є надійним тестом для визначення надлишку азоту в ґрунті. Дослідження нітрогеназної активності в динаміці протягом вегетаційного періоду дає змогу визначити екологічно доцільні дози азотних добрив, тобто дози, які протягом більшого відрізку часу або сприяють підвищеній порівняно з контролем активності азотфіксації, або принаймні не знижують цей показник.

Одержані дані (табл. 4) свідчать про тенденцію до зростання активності азотфіксації упродовж вегетаційного періоду при внесенні невеликої дози добрив. Спостерігається значний інгібуючий ефект високої дози добрив на прояв активності у першу досліджувану фазу розвитку рослин. У подальшому активність азотфіксації в цьому варіанті досліду відновлюється до контрольних показників і наприкінці вегетаційного періоду навіть дещо перевищує їх.

Зовсім інші залежності спостерігаються при застосуванні мікрогуміну. У фазу кущіння інокуляція забезпечує найвищі показники активності азотфіксації у блоці варіантів без внесення добрив. Відмічено стимуляцію активності процесу інокулянтами у блоці з невисокою дозою добрив. За внесення розрахункової дози добрив відбувається пригнічення азотфіксувальної активності (як це має місце і в контрольному варіанті). У фазу виходу в трубку активність азотфіксації суттєво знижується у блоці варіантів без добрив, натомість, найбільші значення досліджуваного процесу спостерігаються за невисокого агрофону. Такі зміни можливі лише за умови зниження в ґрунті надлишкових концентрацій мінерального азоту, а це за невеликий відрізок часу може бути досягнуто при активному залученні ініційованими рослинами мінеральних сполук азоту для конструктивних потреб. При застосуванні бактеризації по фону найвищої в досліді дози добрив у цей час ще спостерігаються низькі значення активності. Наприкінці вегетаційного періоду найвищі значення активності асоціативної азотфіксації вже відмічаємо у варіантах з інокуляцією по високому агрофону. Варто зазначити, що по всіх агрофонах застосування мікрогуміну сприяє прояву найвищої активності. Це можна пояснити активним впливом біопрепарату на засвоєння мінерального азоту і, відповідно, зниженням концентрації зв'язаних форм азоту в зоні коренів.

Звертає на себе увагу, що у варіантах із мікрогуміном, застосованим по фону невисокої дози добрив, вищі відносно контролю показники спостерігаються упродовж усього вегетаційного періоду, що свідчить про екологічну доцільність поєднання біогенного та абіогенного чинників.

Таблиця 4 Вплив інокуляції на активність азотфіксації в кореневій зоні ячменю ярого в залежності від агрофону

Варіанти досліду	Активність азотфіксації, мкг N / м2 / годину
	фаза кущіння	фаза виходу в трубку	фаза молочної стиглості
Фон І- без добрив
Контроль	97,9	35,6	35,6
Інокуляція A. brasilense 410	267,0	35,6	49,0
Мікрогумін	235,9	48,9	71,2
Фон ІІ- N60K25
Контроль	102,4	42,2	75,7
Інокуляція A. brasilense 410	120,2	155,8	80,1
Мікрогумін	142,5	191,4	102,4
Фон ІІІ- N120K50
Контроль	53,4	48,9	97,9
Інокуляція A. brasilense 410	49,0	57,8	138,0
Мікрогумін	44,6	55,7	191,4

НІР05 по досліду 34,5 42,0 32,7

для інокуляції 16,0 21,0 16,3

для агрофонів 18,5 21,0 16,3

Особливо контрастно вплив біологічних та абіогенних чинників просліджується при вивченні потенційної нітрогеназної активності. Представлені на рисунку дані свідчать про суттєві позитивні зміни активності у варіантах з мікрогуміном. Причому, найбільші показники відмічено по фону внесення невисокої дози мінерального азоту. Слід відмітити також і те, що по даному агрофону активізація досліджуваного процесу спостерігається впродовж усього вегетаційного періоду, на відміну від аналогічного варіанту з внесенням N120K50, де суттєве зростання активності спостерігається лише наприкінці вегетаційного періоду, після вичерпання надлишкових концентрацій мінерального азоту.

Зважаючи на те, що процес азотфіксації є за своєю суттю раціональним і за присутності надлишкової кількості зв'язаних форм азоту проявлятись не може, представлені дані є надійним тестом щодо екологічної доцільності тих чи інших доз добрив і, в першу чергу, азотних. Оскільки внесення N60K25 сприяє збільшенню активності азотфіксації протягом найбільшого відрізку часу, екологічно доцільнішим для поєднання з новим препаратом у технології вирощування культури є зазначений агрофон.

Рис. Потенційна нітрогеназна активність ризосферного ґрунту рослин ячменю ярого під впливом інокуляції та удобрення

Фон І - без добрив	Фон ІІ - N60K25	Фон ІІІ- N120K50
1 - контроль 2 - інокуляція A. brasilense 410 3 - мікрогумін	4 - контроль 5 - інокуляція A. brasilense 410 6 - мікрогумін	7 - контроль 8 - інокуляція A. brasilense 410 9 - мікрогумін

Несподівані результати одержано при визначенні потенційної активності процесу денітрифікації (табл. 5). За вирощування ячменю ярого без добрив та при внесенні невеликих їх доз інокуляція приводить до зниження активності процесу, що є цілком логічним з огляду на те, що біопрепарати сприяють швидшому засвоєнню рослинами мінерального азоту, а відтак - зниженню його втрат. Але при застосуванні підвищеної дози азоту інокуляція призводить до збільшення емісії закису азоту. Ми пояснюємо це тим, що за умов надлишкового забезпечення агроценозу доступними формами азоту мікроорганізми переключаються з фіксації атмосферного азоту на засвоєння енергетично вигіднішого субстрату - мінерального азоту. При цьому вони можуть виконувати функції денітрифікаторів, що відомо з літератури. Це підтверджується подальшими дослідженнями активності процесу денітрифікації у зазначених варіантах: наприкінці вегетаційного періоду вона зменшується, що, вірогідно, пов'язано зі зниженням концентрації мінерального азоту в ризосферному ґрунті.

Таблиця 5 Потенційна активність денітрифікації в ризосферному ґрунті рослин ячменю ярого під впливом інокуляції і в залежності від агрофону

Варіанти досліду	Активність денітрифікації, нмоль N2O / г сух. ґрунту за добу
	фаза кущіння	фаза виходу в трубку	фаза мол.-воскової стиглості
Фон І- без добрив
Контроль	180,4	1652,8	3786,4
Інокуляція A. brasilense 410	151,1	1443,5	2981,6
Мікрогумін	149,5	1442,3	3309,6
Фон ІІ- N60K25
Контроль	146,7	2104,8	3564,0
Інокуляція A. brasilense 410	155,7	1452,2	3341,7
Мікрогумін	135,0	1452,2	3341,7
Фон ІІІ- N120K50
Контроль	178,0	2828,4	6525,4
Інокуляція A. brasilense 410	183,7	3011,3	6400,9
Мікрогумін	189,5	3214,8	5993,9
НІР05 по досліду для інокуляції для агрофонів	23 11 13	350 180 180	410 200 210

Розвиток фосфатмобілізівних бактерій та стимулювальна дія мікрогуміну на продукційний процес рослин позначаються на ступені засвоєння фосфору культурою та виносі даного елементу з урожаєм. Вміст розчинних фосфатів у ризосфері рослин ячменю ярого при застосуванні мікрогуміну, як правило, зменшується, що є закономірним, адже використання комплексного біопрепарату викликає інтенсивніший ріст і розвиток рослин, а, отже, й підвищену активність поглинання фосфору з ризосферного ґрунту.

Урожайність ячменю ярого під впливом інокуляції та удобрення. Встановлено, що урожайність зерна ячменю ярого під впливом мікрогуміну в середньому зростала на 13-23 % у залежності від агрофону (табл. 6). Найбільші прирости врожайності від інокуляції одержано по середньому (N60K25) і високому (N120K50) агрофонах. На нашу думку, це цілком закономірний результат, оскільки рослини в цих умовах здатні одержувати додаткове азотне живлення та раціональніше використовувати мінеральні добрива завдяки вищеописаному впливу на цей процес ФАР.

Порівняння ефективності нового біопрепарату з ефективністю інокуляції чистою культурою A. brasilense 410 є на користь першого.

Слід підкреслити, що в дослідах дія мікрогуміну при внесенні невисоких доз добрив була еквівалентною впливу не менше 60 кг/га мінерального азоту і 25 кг/га К2О.

Таблиця 6 Вплив інокуляції та добрив на урожайність ячменю ярого за роками

Варіанти досліду	Урожайність, ц/га	Приріст до контролів
	2003 р.	2004 р.	2005р.	середнє	ц/га	%
Фон І - без добрив
Контроль	26,3	23,6	21,4	23,7	-	-
Інокуляція A.brasilense 410	28,1	24,9	23,1	25,4	1,7	7,2
Мікрогумін	29,2	26,7	24,9	26,9	3,2	13,5
Фон ІІ - N60K25
Контроль	32,4	32,1	27,2	30,6	-	-
Інокуляція A.brasilense 410	35,3	38,7	31,9	35,3	4,7	15,3
Мікрогумін	38,2	41,3	33,7	37,7	7,1	23,2
Фон ІІІ - N120K50
Контроль	35,0	40,3	32,1	35,8	-	-
Інокуляція A.brasilense 410	36,8	43,2	35,2	38,4	2,6	7,3
Мікрогумін	42,3	45,2	38,3	41,9	6,1	17,0

НІР05 по досліду 3,6 2,4 3,4

для інокуляції 1,8 1,4 1,7

для агрофонів 1,8 1,1 1,7

Застосування мікрогуміну сприяє формуванню продукції з високими якісними показниками. Так, зокрема, зростає вміст білка в зерні. Це відбувається внаслідок активнішого засвоєння поживних речовин і, в т.ч., мінерального азоту інокульованими рослинами та активізації їх азотасиміляторних ферментних систем через вплив ФАР. При цьому слід зазначити, що застосування мікрогуміну за внесення невисоких доз добрив забезпечує тенденцію до зростання вмісту білка. Інокуляція по фону підвищених доз добрив приводить до значного збільшення вмісту білка в продукції, що є не завжди доцільним. Так, використання зерна ячменю з такими характеристиками для пивоварних потреб є небажаним. Зважаючи на це застосування нового біопрепарату в технологіях вирощування пивоварних сортів ячменю повинно здійснюватися виключно на невисоких агрофонах (що є також і економічно вигідним).

У цілому слід зазначити, що вплив біогенних (інокуляція) і абіогенних (добрива) факторів впливу на стан агробіоценозу суттєво позначається на кількісному і якісному складі мікробного угруповання. Загальна чисельність мікроорганізмів зростає, але при цьому одні групи домінують, інші зменшуються в чисельності. Зазначена обставина у поєднанні з іншими чинниками впливу на розвиток рослин позначається на перебігу процесів біологічної трансформації азоту та фосфору, що сприяє оптимізації продукційного процесу ячменю ярого.

Одержані в польових дослідах результати підтверджуються у виробничих дослідах, проведених з різними сортами ячменю ярого.

Економічна та енергетична ефективність застосування мікрогуміну в технології вирощування ячменю ярого. При розрахунках економічної ефективності витрати на інокуляцію насіння, збирання, транспортування, доробку та складування додаткової продукції визначали за технологічною картою Чернігівського Інституту АПВ УААН.

При застосуванні мікрогуміну по оптимальному агрофону збільшення витрат відбувається значно меншими темпами, ніж приріст урожайності
(на 93 грн. / га або на 2,2 %), у результаті чого зменшилася і собівартість 1 ц зерна (на 23,51 грн. або на 17,0 %). У свою чергу, завдяки підвищенню врожайності, отримано більший розмір виручки з розрахунку на 1 га посівної площі (на 1283 грн. або на 23,2 %). Значно зросли показники прибутку і рентабельності. Так, завдяки зменшенню рівня собівартості зріс розмір прибутку з розрахунку на 1 ц зерна - на 23,51 грн. або на 55,0 %. Даний чинник, підсилений збільшенням виходу продукції і, відповідно, виручки сприяв ще більшому зростанню розміру прибутку з розрахунку на 1 га посівної площі - на 1190 грн. або на 91,0 %. При цьому рівень рентабельності виробництва зерна зріс на 26,9 відсоткових пункти і склав 57,9 %, що значно перевищує межу розширеного відтворення, а рівень рентабельності додаткових витрат склав 1279,6 %, що підкреслює високу економічну ефективність застосування мікрогуміну.

Енергетична ефективність від нового агроприйому зросла на 23942 МДж / га (23,0 %).

Висновки

У дисертаційній роботі теоретично обґрунтовано та практично вирішено наукове завдання, що полягає в підвищенні азотфіксувальної активності бактерій роду Azospirillum в асоціації з рослинами ячменю ярого за використання фізіологічно активних речовин вермикомпосту, створення на цій основі біопрепарату комплексної дії та агроекологічному обґрунтуванні його застосування в технології вирощування культури.

1. Застосування екзогенних фізіологічно активних речовин стимулює процес азотфіксації A. brasilense 410 в асоціації з рослинами ячменю ярого.

2. Інтродукція в зону коренів ячменю ярого A. brasilense 410 за дії фізіологічно активних речовин біогумусу забезпечує формування високоактивної рослинно-бактеріальної асоціації.

3. Вивчено вплив абіотичних чинників на розвиток A. brasilense 410 та оптимізовано технологічні параметри одержання біопрепарату комплексної дії мікрогуміну.

4. Використання мікрогуміну активно впливає на формування мікробного угруповання в ризосфері ячменю. Зростає кількість азотфіксувальних та фосфатмобілізівних бактерій, зменшується чисельність мікроміцетів.

5. Мікрогумін суттєво впливає на ступінь засвоєння азоту з добрив інокульованими рослинами, що підтверджено за використання методу ізотопного розбавлення (з 15N). Застосування біопрепарату в технології вирощування ячменю ярого обмежує вимивання поживних речовин по ґрунтовому профілю за межі кореневмісного шару.

6. За використання показників перебігу процесів асоціативної азотфіксації та біологічної денітрифікації встановлено оптимальний рівень азотного удобрення інокульованих рослин ячменю ярого при вирощуванні культури на дерново-підзолистому ґрунті. Екологічно доцільним є внесення мінерального азоту в дозі 60 кг / га при збалансованості живлення фосфором і калієм. Застосування азотних добрив у дозі 120 кг / га призводить до втрат азоту внаслідок активізації процесу денітрифікації. Інокуляція при цьому підсилює емісію закису азоту.

7. Використання мікрогуміну в технологіях вирощування ячменю ярого сприяє одержанню приросту урожайності в межах 3-7 ц / га залежно від умов вирощування. За оптимізації агрофону дія мікрогуміну на формування урожайності ячменю ярого є еквівалентною внесенню 60 кг / га мінерального азоту.

8. Застосування нового біопрепарату сприяє додатковому синтезу амінокислот у зерні ячменю ярого, що значно поліпшує харчову та кормову цінність продукції.

9. Вирощування ячменю ярого для пивоварних потреб за використання мікрогуміну повинно здійснюватися на невисоких агрофонах. Внесення високих доз добрив у поєднанні з дією інтродукованих мікроорганізмів сприяє додатковому синтезу білка (понад 12 %), що недоцільно для пивоваріння.

10. Прибуток від застосування мікрогуміну за оптимального агрофону в технології вирощування ячменю ярого зростає в межах 1190 грн. / га за реалізаційної ціни 180 грн. / ц зерна. Енергетична ефективність при цьому зростає на 23942 МДж / га (23,0 %).

Рекомендації виробництву

При вирощуванні ячменю ярого рекомендується використання біологічного препарату комплексної дії мікрогуміну, що дозволяє збільшити рівень урожайності культури внаслідок позитивного впливу інтродукованих бактерій та фізіологічно активних речовин на ріст і розвиток рослин, додаткового залучення атмосферного азоту, зростання коефіцієнта засвоєння елементу з добрив, попередження вимивання поживних речовин по ґрунтовому профілю за межі кореневмісного шару та обмеження біологічної денітрифікації.

Принципи біологічного тестування фізіологічно (екологічно) доцільних доз мінерального азоту у технологіях вирощування ячменю ярого слід враховувати при розробці систем удобрення культури.

За використання мікрогуміну в технологіях вирощування ячменю ярого на дерново-підзолистих ґрунтах рекомендується застосовувати мінеральні азотні добрива з розрахунку 60 кг/га, а фосфорні і калійні - у збалансованій до азоту кількості.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Волкогон В.В. Застосування біологічного препарату мікрогуміну в технологіях вирощування ярого ячменю / В.В. Волкогон, В.П. Сальник, К.І. Волкогон, Н.В. Луценко, Н.П. Штанько // Зб. наук. праць Ін-ту землеробства УААН. - 2004. - С. 111-119. (Проведення польових та лабораторних досліджень щодо впливу бактеризації на урожайність та якість продукції).

2. Волкогон К.І. Особливості біологічної трансформації азоту і фосфору в ризосфері ярого ячменю при застосуванні мікрогуміну / К.І. Волкогон, Н.В. Луценко // C.-г. мікробіологія. - 2005. - № 3. - С. 66-80. (Визначення активності процесів асоціативної азотфіксації та біологічної денітрифікації).

3. Волкогон В.В. Вплив триману-1 на процес асоціативної азотфіксації та розвиток азотфіксувальних бактерій у кореневій зоні ячменю / В.В. Волкогон, О.І. Бакун, К.І. Волкогон, Н.П. Штанько, П.Г. Дульнєв // С.-г. мікробіологія. - 2007. - № 6. - С. 29- 38. (Визначення активності азотфіксації та денітрифікації, мікробіологічні дослідження).

4. Волкогон К.І. Особливості біологічної трансформації азоту в ґрунті під ярим ячменем // Зб. наук. праць Подільського АТУ. - 2007. - №15. - С. -257.

5. Волкогон К.І. Оптимізація азотного удобрення ячменю ярого за використання біологічного препарату мікрогуміну // Агроекол. ж. - 2008. - С. 55-59.

6. Волкогон К.І. Вплив фізіологічно активних речовин на процес азотфіксації в кореневій зоні ярого ячменю // Зб. наук. праць Уманського ДАУ. - 2008. - Спец. вип. - С. 192-196.

7. Волкогон В.В. Технологічні особливості створення нового біологічного препарату мікрогуміну. / В.В. Волкогон, О.М. Бердніков, К.І. Волкогон, Н.П. Штанько // С.-г. мікробіологія. - 2008. - № 7. - С. 57-68. (Мікробіологічні дослідження, проведення вегетаційних дослідів).

8. Волкогон В.В. Особливості азотного живлення ячменю при застосуванні нового біологічного препарату мікрогуміну / В.В. Волкогон, О.В. Гусев, К.І. Волкогон // Живлення рослин: Теорія і практика. - К.: Логос, 2005. - С. 209-213. (Проведення вегетаційного досліду, визначення вмісту азоту).

9. Пат. 47304 Україна, МПК С05F11/08. Спосіб одержання бактеріального препарату / В.В. Волкогон, В.І. Лохова, К.І. Носовець; заявник та патентовласник Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН. - № 2001107417; Заявл. 31.10.2001; Опубл. 16.05.2005, Бюл. №5. - 3с. (Проведення вегетаційних та лабораторних дослідів).

10. Рекомендації з ефективного застосування мікробних препаратів у технологіях вирощування сільськогосподарських культур / [С.І. Мельник, В.А. Жилкін, М.М. Гаврилюк ... К.І. Волкогон та ін.]. - К., 2007. - 53 с. (Підготовка розділу по бактеризації ячменю ярого).

Анотація

Волкогон К.І. Агроекологічне обґрунтування застосування біологічного препарату мікрогуміну при вирощуванні ячменю ярого. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Інститут агроекології УААН, Київ, 2009.

Дисертаційна робота присвячена агроекологічному обґрунтуванню застосування нового біологічного препарату мікрогуміну, розробленого в ході досліджень взаємодії азотфіксувальних бактерій з рослинами за участю екзогенних фізіологічно активних речовин, у технології вирощування ячменю ярого. Використання мікрогуміну сприяє інтенсивному росту і розвитку рослин, зростанню урожайності на 13-23 % у залежності від агрофону, додатковому синтезу амінокислот.

За використання методу ізотопного розбавлення та лізиметричних досліджень встановлено, що застосування мікрогуміну сприяє збільшенню надходження атмосферного азоту та зростанню коефіцієнта засвоєння рослинами цього елементу з добрив, а також попереджає вимивання поживних речовин по ґрунтовому профілю за межі кореневмісного шару.

Досліджено динаміку формування мікробного угруповання ризосфери рослин ячменю ярого та процеси біологічної трансформації азоту в кореневій зоні інокульованих рослин при вирощуванні культури на дерново-підзолистому ґрунті залежно від рівня мінерального удобрення.

Застосування мікрогуміну сприяє зростанню активності процесу асоціативної азотфіксації та зменшенню втрат сполук азоту внаслідок обмеження біологічної денітрифікації за умови оптимізації удобрення. За використання біопрепарату по високих агрофонах зростає емісія закису азоту з ґрунту.

Ключові слова: асоціативна азотфіксація, фізіологічно активні речовини, мікробні препарати, інокуляція, біологічна денітрифікація, екологічно оптимальне удобрення, азотні добрива, ячмінь ярий.

Аннотация

Волкогон Е.И. Агроэкологическое обоснование применения биологического препарата микрогумина при выращивании ячменя ярового. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Институт агроэкологии УААН, Киев, 2009.

Диссертационная работа посвящена агроэкологическому обоснованию применения нового биологического препарата микрогумина, разработанного по результатам исследования взаимодействия азотфиксирующих бактерий с растениями при участии экзогенных физиологически активных веществ, в технологии выращивания ячменя ярового. Использование микрогумина способствует интенсивному росту и развитию растений, увеличению урожайности на 13-23 % в зависимости от агрофона, дополнительному синтезу аминокислот.

При использовании метода изотопного разбавления и лизиметрических исследований показано, что применение микрогумина способствует увеличению поступления атмосферного азота и возрастанию коэффициента усвоения растениями этого элемента из удобрений, а также предупреждает вымывание нитратов, водорастворимых форм гумуса и других питательных веществ по почвенному профилю за пределы корнеобитаемого слоя.

Исследовано динамику формирования микробного сообщества ризосферы растений ячменя ярового и процессы биологической трансформации азота в корневой зоне инокулированных растений при выращивании культуры на дерново-подзолистой почве в зависимости от уровня минерального удобрения. Показано увеличение численности азотфиксирующих и фосфатмобилизирующих бактерий в ризосфере растений, выращиваемых по оптимальному агрофону, снижение количества микромицетов. Применение микрогумина по безазотному фону, а также при внесении невысокой дозы удобрений (N60K25) способствует возрастанию активности процесса ассоциативной азотфиксации и уменьшению потерь соединений азота вследствие ограничения биологической денитрификации при оптимизации удобрения. Использование биопрепарата по высокому агрофону (N120K50) способствует возрастанию эмиссии закиси азота из почвы.

Наиболее оптимальным агрофоном для проявления положительного действия микрогумина при выращивании ячменя на дерново-подзолистой почве является внесение N60K25. При этом оптимизируются процессы биологической трансформации азота в агроценозе, обеспечивается наибольшая прибавка урожайности зерна от инокуляции, хорошее качество продукции, высокая экологическая и экономическая эффективность препарата.

Обосновано необходимость применения микробиологического тестирования (динамика показателей азотфиксации и денитрификации) при определении экологически обоснованных доз азотных удобрений для ячменя ярового.

Ключевые слова: ассоциативная азотфиксация, физиологически активные вещества, микробные препараты, инокуляция, биологическая денитрификация, экологически оптимальное удобрение, азотные удобрения, ячмень яровой.

Summary

Volkogon K.I. Ag...