Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Алелопатические и симбиотические особенности люпина при разных уровнях азотного питания

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Алелопатические и симбиотические особенности люпина при разных уровнях азотного питания"

АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

~ л інститут Фізіології рослин і генетики

РГ8 Ом

На правах рукопису ПИДА СВІТЛАНА ВАСИЛІВНА „

АЛЕЛОПА ГІРШІ І СИМБІОТИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЛЮПИНУ ПРИ РІЗНИХ РІВНЯХ АЗОТНОГО ЖИВЛЕННЯ

03.00.12 - фізіологія рослин

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на вдобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Київ - 1994

Дисертаціаи е рукопис, .

Робота виконана у Тернопільському педагогічному Інституті 1 відділі алелопатії Центрального ботанічного саду АН України.

Науковий керівник; доктор біологічних наук

ГОЛОВКО Зфаст Анатолійович

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук Н1ЧЩ Майя Михайлівна

доктор біологічних наук АНТИДЧУК Аїель Федорівна

НроИдна установа: Харківський державний аграрний

університет . ім.В.В,Докучаева ц.Харьків

Захист дисертації відбудеться " 199** рок}

я /(Ґ) годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 016.57.01 по захисту дисертації на здобуття ітукового ступеня доктора наук при Інституті фізіології рослин і генетики АН України за адресою; ;252022,, Київ -22,» ' вул. Васильківська, 31/17.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізіології рослин і генетики АН України.

Автореферат розісланими "№ " 1994 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради /Зі л >у Іруханов В.А,

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТО ' і

.Актуальність теми. Вивчення фізіолого-біохімічних особливостей симбіотичної азотфіксації бобовими рослинами е актуальним і пріо-рітетним напрямком біології. Це пояснюється тим, що біологічна фіксація молекулярного азоту е унікальним явищем, яке при опти -мальних умовах дозволяє вирішувати питання дефіциту білка, накопичення в грунті рухомих форм азоту, скорочує використання мінеральних добрив і поліпшує екологічні умови в агроекосиетемях /Львов, 1983; Старченков і іній і, 1964,1991; Кияневська, І99Р,

Нічик, 199?/.

Симбіоз бобових рослин з бульбочковими бактеріями е найбільш досконалим екологічним механізмом алелопатії. Мікробні снмбіонти асимілюють молекулярний азот, сприяють трансформації елементів мінерального живлення рослин, продукують фізіологічно активні сполуки, виконують захисну функцію /Берестецький, І9ЬІ; Селиванов,

1984; Гродяінський, 1991/. ..

.4 позиції алелопатії при формуванні і становленні високоефективної бобово-ризобіальної системи важливо розкрити не лише значення бульбочкових бактерій, але й роль кореневих виділень бобової рослини.Відомо, чо фенольні сполуки пригнічують азотфіксацію симбіотичних мікроорганізмів /Гродзінський, 1973, йісе ,1974/.Цілком природно, то подібний механізм може існувати і в агрофітоценозах.

При цьсму слід відмітити, що найбільш ретельно і на різних рівнях /генетично-молекулярному, біохімічному, біотехнологічному/ на сьогодні, вивчена симбіотична азотфіксація гороху, сої, люцерни

і, порівняно,слабо - люпину. Це особливо вадливо для регіонів Західного Поділля де вирощують лппин як на корм так і на сидерат. Тому проведення дослідів щодо підвищення ефективності симбіотичної азотфіксації на. основі вивчення алелопатичних властивостей люпину в цих умовах е важливим і актуальним.

Мета і завдання.Метоп даної роботи було вивчення алелопатичних і симбіотичних особливостей люпину при різних рівнях азотного живлення в умовах Західного Поділля і розроблення унов для створення високоефективних бобово-ризобіальних систем. В зв"язку з цим вирішувалися такі завдання: вивчення впливу мінерального азоту на ріст рослин, азотфіксуючу активність бульбочок і продуктивність люпину;

дослідження динаміки алелопатичної активності люпину на фоні інокуляції і живлення мінеральним азотом;

визначення впливу мінерального азоту і інокуляції на алелопатич-ну активність пожнивно-кореневих решток люпину і грунту після збирання врожаю;

виявлення впливу активних штамів бульбочкових бактерій на ріст рослин, розвиток симбіотичного аперату і продуктивність люпину;

встановлення ефективності бобово-ризобіального симбіозу при застосуванні бульбочкових бактерій в препаратах ризоторфін і ри-зо.чігнін. .

Наукова новизна. Встановлені алелопатичні відмінності надземних і підземних органів люпину білого і жовтого, вивчено вплив інокуляції бульбочковими бактеріями /вітам ІбІО/ і різних доз мінерального взоту на фіксацію молекулярного ааоту і продуктивність люпину. 3"яг-овано, що алелопатичні відмінності фіксуються на ранніх і зберігаються на пізніших фазах росту і розвитку рослин. Показано, що найбільше алелопатично активних речовин накопичується в листках т бобах люпину. Коренева система володіє менлсю алелопатичною активністю і тому її клітинний сік сприяв спонтанному заселенню коренів бульбочковими бактеріями, Вивчено взаємодію люпину з бульбочковими бактеріями, яка проявляється через біосинтез /кількісний і якісний склад/ амінокислот в надземних органах рослин.

Практична цінність.Вивчено взаємодію районованих сортів люпину з бульбочковими бактеріями, підібрані комплементарні пари "сорт1' рослини та "штам" бульбочкових бактерій, які забезпечують найбільш ефективну симбіотичну азотфіксацію. На основі вивчення донорно-акцє торного механізму алелопатії показано, що люпин є аутоінтолерантнос рослиною до своїх кореневих вицілень, алелопатично активною відпо -відно до крес-салату і озимої пшениці.В роботі обгрунтовано харяктс ристику рияолігніну і ризоторфіну як препаратів інокуляції. Резуль тати досліджень можуть бути використаними для рекомендації активних штамів бульбочкових бактерій при виробництві цих препаратів. Апробація роботи.Результати досліджень були представлені і обговорені на регіональній науково-практичній конференції "Проблеми охоро ни природи і відтворення природноресурсного пі>тенціалу Західного Поцілля" /Тернопіль, 1990/, Республіканській конференції "Виологи -чесиая фиксация молекулярного азота и азотный метаболизм бобовых растений" /КиеЬ,І99І/, конференції "Физиолого-генетические механизм регуляции азотного питания растений” /Киев, ЮТ/, IX з"їзді Українського ботанічного товариства /Дніпропетровськ, 1992/, ІУ Всесосз пій науковій конференції "Микроорганизмы в сельском хээяйстье"/11у-ІЦШІО, 1992/, ХУ І українській конференції з органічної хімії /Тер-

- З -

Ffonтль, 1992/, II з"їзді українського товариства фізіологів рослим /Київ,1993/, Міжнародній науковії конференції " Навколишнє середпвипііг. і ядоров"я" /Чернівці, 1993/, .

П.убчікрції. Па. матеріалами дисертації опубліковано ІЗ робіт.

Структура та об"бм роботи. Дисертаційна робота складається я вступу, літературного огляду, опису об'єктів та методів дослідження, трьох розділів експериментальної частини, узагальнення, висновків, списку літератури, який пнлотяв 295 джерел, з них 78 іно-іємних. Робота викладена на 189 сторінках машинописного тексту, в тому числі 48 таблиць тп 16 малюнків. ■

ОБ'ЄКТИ ' 1 МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ '

Об'єктами дослідження послужили два сорти люпину білого /іліріГШЯ altms і/ - Київський мутант та Олежка і один люпину жовтого /tuplnue Xuteua L. /- Мотив 369. Польові досліди проведено в грунтово-кліматичних умовах Західного Поділля на чорноземі опідзоле-ному середиьосугяиннстому на лесах агробіостанції Тернопільського педагогічного інституту протягом 1989 - 1993 років. Грунт характеризується такими показниками: вміст гумусу 3,05'', лужногідроліао-врного азоту 11,4 мг, фосфору 14,6 мг, калій 6,3 мг на 100 г грунту, кислотність /pH/ - 6,4, в гідролітична кислотність - 1,4 мг-екв/

100 г грунту. .Дюпин білий висівали а розрахунку 125 кг/га, а лшин жовтий - 100 кг/га, з шириною міжрядь 45 см, глибиною загортання • 2-4 см.

Досліди проводились яа схемою: на контрольній ділянці /К/ мінеральних добрив у грудг не вносили. її ділили на дві ртвні частини.На першій частині /і-t/, висівали не інокульоване насіння, а на другій /К+І/ - насіння перед посівом інокулювали ризоторфіном з бактеріями 3radyrhiisobiurn зр. /Luplnus/. D 190Э році досліджували бактерії итаму 367а, в протягом наступних трьох /1993-1992/ років - штам 1610. На другій ділянці перед висіванням насіння під культивація в перерахунку на діючу речовину вносили ЗО кг/га аміачної селітри і по 90 кг хлориду калію та суперфосфату. На першій половині цієї ділянки ! нЗО/ росли неінокульовані рослини, а на другій / Н 30+1/ -іну -<уяьовані. На третій ділянці /м60/ під культивацію вносили 50кг/гї аміачної селітри, а хлорид каліа і суперфосфат залишили в ’ій же кількості. Ділянку такс* ділили на дві частіші’: 8 60 і не інокульованими рослинами та N 60+1 з інокульованими.Площа

облікової ділянки 10,15,20 м.кв, повторність дослідів 3-5 кратна.

На., не інокульованих рослинах виявили бульбочки спонтанного поход -мення. В польових дослідах 1992,1993 років вивчали ефективність бобово-ризобіального симбіозу люпину в залежності від різних штамів /1614,1630,1631,1632,64 / бульбочкових бактерій, одержаних із інституту сільськогосподарської мікробіології /Санкт-Петербург/. Разом з цим досліджували активність бульбочкових бактерій при інокуляції люпину препаратами ризоторфіном і ризолігніном. Препарати отримали з Кримського філіалу грунтової мікробіології Інституту землеробства УШІ. Площа облікової ділянки 3 м.кв., повторність дослідів п"ятикратна.

Вегетаційні досліди проводили за загальноприйнятою методикою в оранжереї на перліті. Перед посівом насіння стерилізували протягом 20 хв. 70% етиловим спиртом після чого його промивали дистильованою водою. Рослини першого варіанту культивували з неінокульованого насіння, другого - з насіння, яке перед посівом інокулювали буль -бочковими бактеріями штаму 1610. Перліт цих двох варіантів зволожували дистильованою водою з розрахунку 60JS від повної вологоємкості. Рослини наступних трьох варіантів вирощували з інокульованого насіння на перліті, який зволожували розчином Хогленда-Арнона з додаванням суміші мікроелементів /Рубин, 1976/. Азот в поживному розчині цих варіантів дозували: 0,1, J,0, 2,0 норми. Повторність дослідів п"ятикратна.

Протягом вегетації проводили фенологічні спостереження: вимірювали висоту рослин та плоіцу листків методом зважування паперових контурів /Проценко, 1958/, фіксували нагромадження надземної маси. Гіитому поверхневу щільність листків /ШЩЛ/ розраховували за відношенням сухої маси листків до їх площі /Расулов, Аероков,І982/. Вміст хлорофілу в листках визначали на спектрофотометрі за методом Починка / 1986/.

Для обліку маси бульбочок в польових умовах тричі за вегетаційний період викопували моноліти грунту 25 х ЗО см. Корені відмивали, обривали бульбочки, висушували їх при ІОЬ^С і визначали їх суху масу із п"яти рендомізованих рослин, взятих з кожної повторності.

Активність нітрогенази встановлювали методом редукції ацетилену / Hardi et ьі., 1968/.

Вміст загального азоту в рослинному матеріалі і в грунті визна -іали методом Кьельдаля на аналізаторі КЕЛЬТЕК АВТО ІОЗО/Ллешков, І9&5/, вільні амінокислоти - на аналізаторі AhXV 339 /Тимошенко і

інші, 1980/, а вміст нітратів - іоНоСелєктивнмм методом /Дорст, 1972/.

В листквх і насіНні визначвли вміст сирої клітковини за методом Генгнбєрі’а і Штомаиа /Городній, 1972/, сирого жиру за кількістю обезжиреного залмлку методом Рупкоеського /Миіібевь та їй., 19)9/, без^зотистих окстрйктивнИх речовин /БЕР/ і водорозчинних вуглеводів /Луквшнк, Таратилнн, 1965/, Ллелопатичну активність надземних і підземних' органів люпину вивчали Методом бістесЙВ За Гродзін-ським / 1973/Лін біотєст використовували насіння озиМої пшениці сортів Щедра Полісся і Миронівська 61. Ллелопатичну активність пожнивних решток встановлювали методом біотєстів в умовах піщаник культур. Біотестпми случило насіннй люлиНу, Крес-салату / Ьеріііиа заЫ>тт Ь. / і озимої пшениці. Контролем використовували рослини біотєстів, що були вирощені на Ніску, зволоженому ДІІСТИЛЬОВЙИОИ водоч. Фітотокеичіїість Грунту і перліту, після Збирання врожай, визначали методом прямого біотестуванНя за Нейбаувром /Гродзінсь-яий Л.М., ГродяінсіькиИ Д.М., І973/..Статистичну обробку експериментальних даних виконано аа Доспеховим / І98б/. -

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

І. Ростові процеси і інтенсивність азотфіксації люпину при різних рівнях азотного живлення і інокуляції бульбочковими бактеріями.

В результаті проведених польових досліджень встановлено, що інокуляція люпину позитивно впливає на ріст рослин і розвиток фотосинтетичного апарату. Спостереження показали, що на ділянках, де була Внесена аміачна селітрА сходи появилися на 3-4 пні пізніше в гіорів-нянні з контрольними варіантами. Передпосівне внесення в груп* Низької дози аміачної: селітри / 30кг/№/ позитивно впливає на ріст люпину. Більш Висока доза /бОкг/га/ протягом вегетації привоцить до помітного відставання раслин у рості.

Взаємозв'язок між фотосинтезом і азотним живленням залежить ВІД транспорту продуктів фотосинтезу з листків рослин, Величини фотосинтетичного апарату /Пароменська, 1990/ і властивостей штамів бульбочковий бактерій /Корякин, Ї980Л На основі проведених вегетаційних і багаторічних польових дослідів встановлено залежність між кількістю азоту в гіот.ивному середовищі, передпосівною інокуляцією Насіння і вмістом, хлорофілу в листках люпину. У фазі цйітіння, в момент максимальної азотфіксуючої активності бульбочок, найвищий

- б

вміст хлорофілу спостерігався в листках рослин інокульованих бульбочковими бактеріями штаму 1610 /табл.І/.

Мінеральний азот сприяв збільшенню співвідношенім між вмістом хлорофілу а і j, Простежується позитивна кореляційна залежність між нітрогаїазною активністю Сульбочик і вмістом хлорофілів у листках рослин.

Передпосівна інокуляція насіння інтенсифікує формування ризо-біальних наростів на коренях люпину /таблиця 2/. Інокульовані рослини /штем 1610/ протягом вріеї вегетації володіли високою азотфіксуючою активністю, а у фазі бутонізації, цвітіння вона була на багато вищою проти рослин контрольного варіанту. Внесення в грунт невисокої дози / 30кг/га/ мінерального азоту стимулює формування бульбочок на коренях люпину. Збільшення дози азотних добрив до бОкг/га гальмує наростання бульбочок і знижує їх иітро-геназну активність. Експеримент показав: чим вища доза мінерального азоту в грунті, тим сильніше гальмуєтесь фіксація його з атмосфери. Тому Вносити мінеральний азот під люпин, включати і стартові цоаи / ЗО кг/га/ економічно невигідно, а більш високі' екологічно недоцільно.

Еагаточисленні літературні дані вказують на позитивний рплив симбіотичної азотфіксації щодо амінокислотного складу бобових рос лин.

Нами встановлено, що у фазі цвітіння і на початку утворення бобів найбільший вміст вільних амінокислот в листках білого і жовто го люпину спостерігався в тих рослин, які виросли з інокульованої’ насіння і вегетували на ділянці де вносили ЗО кг/га мінерального азоту. В порівнянні з контролем /0,94» 0,61/ загальна сума амінокислот в листках цих рослин збільшувалась на 191,5Х /люпин білий/, 178,1% /люпин жовтий/ і становила 2,74 і 1,90. Вирощуван ця рослин при тій же кількості а грунті мінерального азоту/30кг/г бе'і пєрецпосівної інокуляції насіння також приводило до збільшення вільних амінокислот у листках обох видів люпину. їх загальний вміст був вищим на 73,6# у люпину жовтого і на 110,6# у люпину білого. Внесення в грунт бОкг/га мінерального азоту, навпаки зменшувало загальний вміст амінокислот в листках обох видів люпин в порівнянні з рослинами вищезгаданих варіантів. Передпосівна інокуляція насіння люпину жовтого Br.ap./Lupiuus / 1610 по-

рівняно до спонтанної інокуляції /контроль/ не змінювала загального вмісту амінокислот, але покращувала якість амінокислотного

Таблиця Г. Вміст пігментів /хлорофілів а і в / в листках люпину жовтого /мг на 100г сухої речовини/.

Еаріанти досл іду

Пв іт іння

Налив

бобів

хлорофіл а :тслох»о<ЬЇл в : а+в : а/в : хлорофіл а .-хлорофіл в : а+в : а/в

Контроль 491,6 + 5,8 139,2 _+ 1,2 630,8 3,53

/без внесення добрив/

606,9 + 1,9 196,8 + 2,2 805,7 3,09

Я зо 610,5 + 6,4 142,4 + І,7 752,6 4,29. 621,8 + 4,7 199,3 + 1,3 621,1 3,12

в 60 594,6 + 6,6 140,5 + 1,9 735,2 4,23 463,5 + 4,5 138,1 + 3,3 601,7 3,35

к+1 672,8 +6,1 198,5 + 3,9 671,3 3,39 697,9 + 2,7 212,1 + 5,2 909,9 3,29

Н30+1 521,0+7,8 130,0 +2,4 651,1 4,0Г 616,2 + 3,9 170,1 + 3,9 786,3 3,62

ябО+І 533,9 ± 6,2 141,7 + 3,8 675,6 3,77 546,6 + 1,6 150,1 + 3,8 696,7 3,64

Таблиця 2. Дитаміяа формування. маси бульбочок ла коренях люпину /мг/ і їх нітрогеназна активність /мК Моль С^Кд/год на одну рослину/

Варіанти : Суха маса бульбочок : : Азотфіксуюча оттіганість

ДОСЛІДУ : І : II : Ш : ' І * и . Ш

Контроль - 6,4 +2,4 /без ВНЄСРН- ня добрив/ ІЬ,9 +0,7 А ю а и н 31,6+0,3 ■ Ж 0 в 0,26 +0,{5 т и Я 0,62 + 0,23 0,65 І 0,22

и зо 33,6 +2,5 70,1 +3,5 80,6 +7,8 6,35 _+0,36 Т,66 + 0,26 3,76 + 0Д2

N 60 11,5 +0,6 27,2 +1,8 65,2 +1,2 І,£2 +0,16 0,53 + 0,01 2.,ЗБ ± °’75

к ЗО+І 15,8 +3,6 67,6+0,в 97,6 +7,4 3,49 +0,26 4,02 і о,п 6,17 + 0,35

К 60г 1. 22,0 +3,1 55,1 +1,2 76,6 +3,4 1,76 +0,45 о,аз + 0,15 6,33 + 0,21

К+1 44,8 +7,5 67,1 +3,9 57,6 +3,8 7,17 +0,69 13,67 + 0,74 12,62 + 0,П

Йрикітка: фази розвггку росяин: І - ГІ-І2 листків, II -бутонізації, III - двітгннн.

Л.-» п и и б і jb.I1

Контроль 38,0 /без' ЕНОСРН- +3,3 61,7 +1,8 169,3 +7,0 .1,45 +0,08 3,11 + 0,31 4,25 + 0,35

ня добрив!

н 30 34,0 ±4,1 94,2 +5,9 96,0 +6,5 1,22 +0,21 .3,45 + 0,13 1,44 + 0,19

в 60 10,0 +1,5 75,0 +2,1 87,3 +5,5 0,Б9 +0,09 3,32 + 0,46 0,63 + 0,04

К+І 80,0 +3,0 139,2.+5,0 189,0 +5,4 3,44 +0,20 4,69 + 0,12 7,35 + 0,51

Я 30+1 33,5 +2,4 ' 75,5 +5,3 114,5 +3,0” 1,® +0,07 0,80 + 0,07 . 0,71 + 0,09

н 60+1 19,7 +І<1 184,0 +6,7 201,0 _4,0 0,£9 +0,08 . 2,61 + 0,34 0,22 + 0,03

Примітка: фази розпитку рослин: І -10-12 листків,

початок бутонізації, II -цвітіння, ПІ -налив

бобІЕ. -

складу. Так, процент суми незамшимих амінокислот в інокульованих рослим від загального вмісту становив 21,3, а в спонтанно інокульованих - лише 11,5.

Інтенсивний біосинтез амінокислот суттєво впливав на продуктивність і вміст загального азоту в надземній масі і пожнивних реш-тквх люпину. Црредпосівиа інокуляція насіння бульбочковими бактеріями штвму 1610 збільшувала нагромадження сухої біомаси, рослинами люпину жовтого на 43 - 50"? і білого на 28 - 57! /бутонізація, цвітіння, налив бобів/. Рослини цаних варіантів за вмістом азоту в надземній масі протягом онтогенезу домінували над контрольними. Експеримент показав, що інокуляція штвмом 1610 в умовах Західпого Поділля сприяв утримуванню високого вмісту загального азоту /2,38 - 3 , 335?/ в надземній масі люпину протягом вегетації, це дає можливість використовувати люпин тривалий час на зелений корм. В пожнивних рештках вміст загального азоту становив 0,67 - 0,73$, в грунті - 0,14%.

Очним із показників якості рослинної продукції моде служити вміст нітратів п їх тканинах. Дослідження показали, що передпосівне внесення аміачної селітри під люпин сприяє накопиченню в тканинах нітра -тів. У фазі бутонізації найвищий вміст нітратів спостерігався в стеблах інокульованих рослин, які виросли на ділянках з внесенням бОкг/га мінерального азоту. Найменша їх кількість фіксувалась у сизих бобах інокульованих рослин, які виросли без мінерального азоту.

В результаті дослідів встановлено взаємозв'язок між інокуляцією рослин бульбочковими бактеріями, різним рівнем живлення мінеральним азотом і формуванням бобів та насіння у люпину /табл.З/. Найбільше продуктивних квіток, на яких потім утворилися боби, було на інокульованих рослинах і рослинах варіанту N60. Проте, більш високий урожай насіння з підвищеним вмістом протеїну зібрано у варіанті з інокуляцією, але без внесення мінерального азоту.

2. Алелопатична активність різних видів люпину.

Дослідженнями показано, що стебла, листки і боби люпину за алело-пптичною активністю суттєво відрізняються між собою. Найбільше але-лопятичних речовин накопичується в бобах і листках люпину, що пояснюється активною фотосинтетичною діяльністю рослин. В порівнянні з контролем / дистильована воца/ алелопатична активність бобів і листків проявляла гальмівну дію в межах ЗЬ,І - 51,Е$. Менш актив -

Таблиця 3. Насінева продуктивність люпину жовтого в польових дослідах.

Яялтяни' Кількість бобів: Вага насіння :Урожай на- .'Вміст про* . 11 на І рослину т рослини, г сіння, ц/га теїну в

досліду _ * ; ’ .насінні/,

Контроль /без внесення добрив/ 12,8 1,80 + 0,14 9,21 37,0

изо 11,9 1,85+ 0,13 8,00 36,9

И 60 14,1 1,85 + 0,11 6,69 35,4

К+І 14,2 2,88 + 0,15 10,64 39,8

и 30+1 12,3 1,63 + 0,21 6,42 37,7

к 60+1 12,7 1,90 + 0,12 5,10 38,7

11ІР 0,05 1,42 ' 0,75 3,16 0,37 .

ними, але також гальмівними були водні екстракти іа стебел 67,3 -97,і кореневої системи 81,0 - 87,9$. Таким чином, клітинний сік коренів люпину слабо токсичний по відношенню до біотестів і сприяв спонтанному заселенню бульбочковими бактеріями. Підвищена активній листків і бобів липину пояснюється суто фітозахисними реакціями рослин по відношенню до фітопатогенів. Слід зазначити, що на алело-патичну активність листків, бобів і особливо коренів люпину мінері льний азот суттєво не впливає.

Аналізуючи експериментальні дані щодо динаміки алелопатичної активності надземних органів люпину можна відмітити корелятивну зале; нтсть даного показника від фази розвитку і продуктивності рослин. Найбільша гальмівна дія екстрактів надземних органів люпину білого спостерігається у фазі 9-Ю листків /приріст біотесту по варіантах досліду складав' 2,67 - 2,89 мм або 11,8 - 13,9# до контролю на дистильованій воді /табл.4/. У фазі бутонізації і на початок цвітіння алалопатична активність екстрактів надземних органів люпину білого зберігалася на високому рівні і становила 26,5 - 33,1% до контролю біотесту. В ме«ак вищевказаних показників фіксувалась але лопатична активність надземних органів люпину білого і жовтого у фазі цвітіння та початку утворення бобів. Відповідно до фази роз-

' витку люпину показники влелопатичної активності кореневих систем були в 3,0 ■ 3,5 рази нижчі порівняно з надземними органами. Передпосівна інокуляція насіння знижувала алелопатичну • активність кореневої системи люпину. За алелопатичною активністю лчіпин білиіі сорт Олежка і жовтий сорт Мотив 369 суттєво не відрізнялися. .

Внесення мінерального азоту і застосування інокуляції підвищували алелопатичну активність пожнивних кореневих залишків люпину. Активність водних екстрактів надземної фітоласи в розведенні 1:10 проявляла гальмівну дію в межах 22,4 - 64,95 по відношенню до контролю на дистильованій воді і індиферентну /слабку стимулюючу дію/ в розведенні алелопатвдних агентів 1:100 / 73,1 -І0&,4%/. Екстракти із кореневих залишків були більш активні і в співвідношенні 1:100 / 30,5 - 70,5$/.

Вивчення алелопатичної активності грунту показала, по грунт після впрошування люпину не був токсичним, а навпаки, його біологічна активність підвищувалась за рахунок кореневих виділень і продуктів мінералізації пожнивно-кореневих решток. Приріст рослин стимулювався в основному по варіантах з внесенням мінерального азоту / від 7 до 27^ в порівнянні з контролем/. Продуктивність надземної маси біотесту озимої шіеннці по всіх варіантах польового досліду перевищувала контроль в межах 12,0 - 41,0у. Стимулююча післядія впрошування люпину білого була дегцо ни-кчою по відношенню до кореневих систем озимої пшениці.

Таблиця 4. Динаміка алелопатичної активності надземних органів люпину білого в залежності від фази розвитку/біотест . озима пшениця, %% до контролю на дистильованій воді,

мм -довжина коренів біотесту/

9-10 листків

: початок цвітіння : початок утп.бобів

витку рослин Варіанти мм 1 : мм : : мм . у*

Контроль 2,7 ±0,6 II,fc S,4 + 0,1 30,4 4,0 ± 0,3 20/.)

Н ЗО 2,9 ±0,3 12, (j 5,7 + 0,1 3.‘!, fc 6,4 + о,;г 23,2

Я 60 3,1 ±0,2 ІЗ, 9 4,6 +_ 0,6 2:’<,5 5,6 + 1,5 24,1

ltd ±0,2 12,6 4,o± 0,4 e!7,6 5,7 - 0,3 , V

И ЗО-і I 2,7 +0,3 11,9 5,Ь + 0,1 33,1 6,1 ± 0,;. і 0,4

11 60+1 z.v ±0,1 12,1 4,7 ± 0,3 27 >- 6,0 ± 3.0,1

Дослідження влелопатичної активності пожнивних решток люпину в ' умовах вегетаційних дослідів показало суттєву різницю по варіантах. 'Гребо відмітити, що вперше в експерименті біотестом служили проростки люпину жовтого, тобто вивчали донорно-акцоиторну взаємодію плелопатично активних речовин пожнивних решток і кореневих виділень рослини акцептора. Виявилося, що пожнивні рештки, в основному, стимулювали продуктивність рослин-якцепторів люпину: висота стебел зростала в середньому на 8 - 2ІІ. Вага стебел / в перерахунку на суху речовину/ під впливом інокуляції зростала на 17,0 - 48,5$. Гальмівний ефект внесення пожнивних решток на фоиі застосування підвищених норм мінерального азоту спостєрі -гався у накопиченні сухої речовини в корінцях люпину / 48,7 -63,9$/. Отже, вилуговані грунтовим розчином алолопатично активні речовини люпину проявляють гальмівну дію по відношенню до кореневих систем рослин - акцепторів, тобто люпин б аутоімтолерантною рослиною т його не можливо вирощувати беззмінно.

Вегетаційні досліди за схемою донорно-вкцепторної взаємодії:ААР /влелопатично активні речовини/ люпину /донор/ - кореневі виділеп-. пя біотесту озимої пшениці /акцептор/ показали, що АЛР люпину індиферентні по відношенню до приросту надземної маси і біосинтезу сухої речовини. Але у розвитку кореневої системи озимої пшениці 'спостерігалася стимулююча дія ЛЛР люпину: накопичення сухої речовини в коренях пшениці: зросло в медах 24,Б - 64,в порівнянні з контролем. Винятком виявився .варіант з внесенням 60кг/га мінерального азоту. У всіх варіантах простежувався позитивний вплив інокуляції бульбочковими бактеріями. \

До<;лідчення дії донорно-акцепторного механізму на ріст і накопичення сухої речовини біотестом крес-салатом показало, що ЛЛР, вилуговані із по-чнивних решток люпину стимулювали приріст проростків 1 особливо накопичення сухої речовини - в 1,7 - 2,0 рази збільшувалася продуктивність в порівнянні з контролем. Це пояснюється видоспецифічним впливом ААР;люпину на ріст і продуктивність крес-. сплату.

3. реактивність інокуляції насіння лдлину різними штамами

Вгай.угМгоЬіид вр- /т.прі пня. У.

П^рсцпосірнп інокуляція насіння люпину досліджуваними штамами бульбочкових бактерій активізувала ростові процеси в рослин. Проте, наПкрРіпе ріс люпин білий після інокуляції штамами 1631,1632,1630,

64, а жовтий після штамів 1632, 1630 і 64. Визначення вмісту хлорофілу в інокульованих рослин показало, що інокуляція насіння штамами 1614, 1630,1631 у фазі цвітіння збільшувала вміст хлорофілу а в листках люпину жовтого. У фазі наливу бобів його вміст дещо знизився, але рослини інокульовані штамами 1614, 1630 містили на 26 - 33 мг на 100 г сухої речовини більше хлорофілу а, ніж листки спонтанно інокульованих рослин. Згідно з даними, другого польового досліду всі досліджувані штами підвищували вміст хлорофілів в листках люпину жовтого, але у листках рослин інокульованих штамом 1632 вміст хлорофілів /фаза цвітіння, початок утворення плодів/ був на 170 нг на І00 г сухої речовини вищим від контролю і на 98"- від вмісту зелених пігментів рослин інокульованих виробничим штамом. Згідно з даними польового досліду 1933 року люпин білий інокульований штамами 1630, 1632 і 64 містив на ІІ9-І32 мг на 100 г сухої речовини більше хлорофілу а в листках, ніж спонтанно інокульовані рослини. Сцнак, достовірну прибавку врожаю в розмірі 4,6 - 7,4 ц/га було отримано у липину жовтого сорту Мотив 369, інокульованого гатамом 1614 і 1632 /врожай насіння становив 15,8 і 18,5 ц/га/ і білогп сорту Олежка, інокульованого штамом 1630 /врожай насіння - 31,5 ц/га/.

Аналізуючи,дамі про врожайність,можна прийти до висновку про наявність сортової специфічної досліджуваних рослин до відповідних етямів бульбочкових бактерій. Так, вже у фазі 9-13 листків спостерігається диференціація у наростанні маси бульбочок на коренях рослин інокульованих різними штамами. Найбільше їх у цій фазі утворилося на коренях люпину жовтого інокульованого штамами 64 і 1630, а у фазах бутонізації і цвітіння - інокульованих штамами 1614, 1632, 64, 1610. Всі досліджувані штами не тільки сприяли наростання бульбочок на коренях люпину, але і підвищували їх азотфіксуючу активність. Шк азотфіксуючої активності в люпину жовтого спостерігався у фазі 10-13 листків. В рослин інокульованих штамами 1630, 1614, 1632 - активність нітрсгенази була у 9,0 -

13,0 разів вища порівняно з контролем /рис.І/. У рослин інокульованих виробничим штамом протягом всієї вегетації спостерігався високий рівень азотфіксуючої активності. Слід відмітити ефективність штаму 64. В умовах польового досліду 1993 року він був активним в порівнянні з контролем та виробничим штамом. Це може свід- . чити про його комплементарність з люпином жовтим сорту Мотив 369,

Рис.1. Вплив штамів бульбочкових бактерій на динаміку азотфіксуючої активності у люпину жовтого / польовий дослід, І992рік/.

І - спонтанна інокуляція /контроль/, 2 -1610, 3 *-1614,

, 4 - 1630, 5 - 163І, 6 - 1632. ' '

а - 10-13 листків, в -бутонізації, початок цвітіння, с - цвітіння, початок утворення бобів. ■

Про сортову специфічність свідчать також дані досліду,з люпином білим сорту Олєжка. Найбільш ефективними виявилися штами 1632, 1630 і 64. У фазі 10-13 листків - початок бутонізації активністі нітрогенази рослин інокульованих цими бактеріями була в 14,0 -

30,0 разів вищо» порівняно з контролем. Це свідчить про конплемеп тарність люпину білого'сорту Олєжка з штамами бульбочкових бактерій 1630, 1632, 64. .

Порівняльне дослідження застосування ризоторфіну і ризолігпіку для інокуляції насіння показало, що люпин білий і жовтий приблизн однаково реагували на торф і лігнін - як субстрат відповідного нітрагіну. Яяпин, який виріс з інокульованого насіння ризоторфіне і ризолігяіном виготовлених на основі бульбочкових бактерій шта*

1610 практично мав одинакову висоту протягом всієї вегетації.

Облік маси бульбочок в процесі онтогенезу люпину жовтого показав, що у фазах 9-Ю, 10-13 листків рослини інокульовані, ризолігніном сформували меншу кількість бульбочок, ніж інокульовані ризоторфіном. Проте пізніше, у фазах бутонізації, цвітіння і наливу бобів істотної різниці у масах бульбочок рослин обох варіантів не спостерігалося. В рослин люпину білого інокульованих ризолігніном на усіх фазах розвитку маса бульбочок була вищою, ніж в рослин інокульованих ризоторфіном, але величина нітрогеназної активності рослин . обох варіантів була приблизно одинаковою. Лшин жовтий інокульований ризолігніном у фазах 10-13 листків і наливу бобів проявляв дещо нижчу азотфіксуичу актизність, порівняно з рослинами інокульованими ризоторфіном. В інших фазах розвитку у величинах нітро -гечазної активності рослин інокульованих ризоторфіном і ризолігніном істотної різниці не спостерігалося.

Таким чином, за впливом на ріст рослин, розвиток і функціонування симбіотичного апарату лігнін як наповнювач бактеріального препарату під люпин не поступається перед торфом. •

. ВИСНиВКИ •

1.Дано фізіологічне обгрунтування засобів, які підвищують ефективність бобово-ризобіального симбіозу у люпину. Оптимальними умовами для росту і розвитку люпину у вегетаційних дослідах в інокуляція рослин ефективним штамом бульбочкових бактерій та внесення до поживного розчину 0,1 норми мінерального азоту. Підвищення дози мінерального азоту в поживному середовищі приводить до зменшення ефекту інокуляції. В польових умовах знесення 60-ти кг/га мінерального азоту приводить до гальмування ростових процесів

у люпину. ■

2.Азотфіксуюча активність люпину знахоциться в оберненій залежності від кількості внесеного в грунт мінерального азоту. Чим вшца доза мінерального азоту в середовиці, тим менше бульбочок формується на коренях г зменшується фіксація його з атмосфери. Фосфорні і калійні добрива позитивно впливають на формування і ріст бульбочок та їх нітрогеназну активність.

3.Передпосівна інокуляція насіння люпину активними штамами бульбочкових бактерій підвищує продуктивність рослин:збільшує біомасу, вміст азоту в надземній масі, хлорофілів, клітковини, жиру і процент

суми незамінимих амінокислот в листках, а звідси зростає вро;*аЯ зерил

та вміст у ньому білка.

4.При використанні ефективних штамів бульбочкових бактерій для інокуляції люпину в польових умоввх вносити мінеральний азот під цю культуру економічно невигідно і екологічно недоцільно навіть у ’’стартових'1 дозах / 30кг/га/.

Б.Вперше вивчена алелопатична активність різних органів рослин люпину білого і жовтого. Найбільше плелопатичних речовин накопичується в листках і бобях. Водні екстракти з кореневої системи володіють слабкою алелопатичною активністю і клітинний сік коронів сприяє спонтанному заселенна бульбочковими бактеріями.

6.Вста/адвлено корелятивну залежність алололатичної активності' надземних органів люпину від фази розвитку і продуктивності рослин. Інокуляція знижує алелопатичну активність коренів люпину. За показниками алелопатичної активності люпин білий і люпин жовтий суттєво не відрізняються. Внесення підвищеної дози мінерального азоту на фоні інокуляції підвищує алелопатичну активність люпину.

7.Вивчення донорно-акцепторної взаємодії показало, шо люпин є • аутоінтолерантним по відновіенню до своїх кореневих .виділень і активним по відношений до крес-салату і озимої пшениці,

В,Вивчено взаємодію двох сортів люпину з різними штамами бульбочкових бактерій в грунтово-кліматичних умовах Західного Поділля. Підібрані комплементарні пари "сорт" рослини та "штам" бульбочкових бактерій, які забезпечують найбільш ефективний Симбіов.

9.Передпосівна інокуляцЬі йк ризоторфіном, так і ризолігніном позитивно впливає на азотфіксуючу активність симбіотичних систем люпину і підвищує їх продуктивність.'

СПИСОК Р0ЕІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ дасЕРтлцІї

1.Бутиицький І.М., Донченко П.О., БснцаровськиЙ Д.М., Пида С.В.* Блищак М.С. Застосування ризоторфіну з метою підвищення урожаю

і вирощування екологічно чистої продукції рослин // Проблеми . охорони природи і відтворення природноресурсного потенціалу Західного Поділля: Тези доп.регіональної наук.практ.конф.-Тернопіль, 1990.-с.66-60. .

2.Головко Е.А., Пида С.В. Вплив мінерального азоту і передпосівної інокуляції насіння на алелопатичну активність лвиину//Еи^логичес-кг.л фиксация молекулярного азота и азотный метаболизм бобовых растений: Теэ.докл.Республ. конф.Тернополь, октябрь 1991,-Киев,

I99I.-c.I9.

3.Еутмицький I.М., Старчеиков Ю.Л., Векгрчик К.М., Лида С.В.,Дон-ченко П.0., Кругова О.Д., Еенцаровський Д.М. Вплив передпосівної

' інокуляції насіння бульбочковими бактеріями та різного рівня азотного живлення на азотфіксуючу активність, ріст і урожай липину жовтого.// Биологическая фиксация молекулярного азотд и азотный метаболизм бобовых растений: Тез,докл.Республ. коиф. Тернополь, октябрь І99І.-Киев, 1991.-е.13.

4.Головко Э.А., Бутшіцкий И.Н., ГГыда С.В. Особенности роста и накоп -лення нитратов у люпина белого под влиянием минерального азота

и инокуляции // Физиолого-генетические механизмы регуляции азотного питания растений. Тез.докл.конЛ. /14-19 октября 1991г/.-К., 1991.-С.78-79.

6-ьутницький 1,М. ,Пида С,В. Особливості росту, накопичення азотистих сполук і формування врожаю люпином жовтим під впливом інокуляції та мінерального азоту // Тези доп. IX з"хз,ду УЬТ.-Ниїв: Наукова думка, 1992.-е.262-263.

6.Пыда С.В., Старчеиков її.П., Головко Э,А., Бутницкий И.Н., Ми- ■ хайловская Е.Н. Влияние инокуляции и минерального азота на азот-фиксирующую активность, содержание хлорофиллов и урожай люпина желтого // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез.докл. ІУ Всесоюэн.науч.нонф. / Пушино, 20-24 января 1992/ - Нуїцино, 1992.-с.169.

7.Бутнуцький 1.М., Пица С.В. Дослідження азотфіксуючої і алелопа-тичної активності бобових рослин та екологічне виховання вчителів біології і хімії // Тези доп.ХУІ укр,конференції з орган, хімії. -Тернопіль, 1992.-С.458.

8.Пида С.В,, Бутницький І.М., Головко Е.А., Доіменко П.О. Ріст і

’ нагромадження азоту в надземних органах люпину жовтого під

впливом нітрагінізації. // Тези доп. II з"їзду укр. тов.фізіологів рослин, том II. -Киї в,1993.-е.42-43.

9.Пида С.0., Головко Е.Я., Старчеиков Й.П., Бутницький І.М. Дос -ліцжеиня росту та алелопатичної активності люпину під впливем

. інокуляції і. мінерального азоту // Тези доп. II з"їзяу укр.тов. фіз.рослин, том II. -Київ,1993.-с.43-44.

10.Головко Э.Л., Старченков К.П., Пыда С.В., Еутмицкий И.ІІ, Влияние ризоторфина и минерального азота на симбиотические свойства . люпина желтого // Физиология и биохимия культ, растений.-1993. 21,14, - с.352 - 356,

11. Бутиицький 1.М., ПидаС.В., Вплив інокуляції і мінерального азоту ма азотфіксацію та алелопатичиу активність люпину //•

Навколишнє середовише і здоров"я. Тези доп,)<1іжн, наук. ' копф. - Чернівці, 1993.-с.122.

12. Пида О.В., Головко Е.А. Фотосинтетична ефективність симбіот-рофної азотфіксації люпину в умовах Західного Поділля // Навколишнє середовище і здоров"л: Тези доп. ІЛіжн. наук, конф -Чернівці, І993.-С.І66,

ІЗ. Пида С,В., Ьутницький І.М., іеськів О.А., Нірода В.Ы.Дослід ження інокуляції ляпкну білого новими штамами бульбочкових бактерій // Матеріали звітної наук.конф.викладачів і студен тів природничого факультету за 1991р.-Тернопіль, 1993.с.41.

Тернопіль,вул.Под Ставом,10. ВІдоїл оперативної поліграфії. Обласне управління статистики.