Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Азотфиксирующие микроорганизмы ризосферы гречки и их влияние на продуктивность растений

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Азотфиксирующие микроорганизмы ризосферы гречки и их влияние на продуктивность растений"

¡3 од

^ \\ уС;ч'1НСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

Українська Академія Аграрних Наук

и

На правах рукопису

Лохова Валентина Іванівна

УДК 576.8:631.847.21:631.86/633.12

Азотфіксуючі мікроорганізми ризосфери гречки

ТА ЇХ ВІ1ЛІШ НА ПРОДУКТИВНІСТЬ рослин

Спеціальність: 03.00.07 - мікробіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Київ - 1997

Дисертацією с рукопис.

Робота виконана в лабораторії біологічного азоту Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН та в лабораторії грунтової мікробіології Інституту землеробства УААІ І в 1985-1996 роках.

Науковий керівник: кандидат біологічних наук,

старший науковий співробітник, завідувач лабораторії біологічного азоту Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН ВОЖОГОН Віталій Васильович

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук,

завідувач відділу загальної та грунтової мікробіології Інституту мікробіології та вірусології ім. Д.К.Заболотного НАНУ ІУТИНСЬКА Галина Олександрівна.

кандидат сільськогосподарських наук, завідувач лабораторії технічної мікробіології Південного філіалу Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН 1ІІЕРСТОБОСВА Олена Володимирівна Провідна установа: Харківський державний аграрний університет ім. В.В.Докучаєва.

Захист дисертації відбудеться 4 £ ДЕ £/*> В Р/ 1997 року о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 01.20.01 при Інституті землеробства УААН.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту землероба

УААН.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою, просимо надсилати за адресою:

255205 Київська обл., Києво-Святошинський район, смт. Чабани,

Інститут землеробства УААН на ім’я вченого секретаря Снецради.

Автореферат розіслано 1997 року.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук

Л.О.Кравченк

Загальна характеристика роботи.

Актушіьність теми. Мікробіологічна фіксація азоту - екологічно чистий економічно вигідний шлях забезпечення рослин зв’язаним азотом, при якому .южливо забруднення грунтів, водоймищ та повітря. Окрім цього, фіксація юсферного азоту здійснюється переважно за рахунок енергії сонця і іволяє запобігати великих витрат енергетичної сировини. Вважається, що ковите опанування процесом мікробіологічної фіксації молекулярного азоту, ¡волить вирішити проблему харчування в умовах швидкого зростання :елення планети та зменшення запасів нафти, газу та вугілля (Мишустин, шышкова, 1968, Патика з спів. 1993).

На сьогодні в ряді наукових центрів інтенсивно проводяться ¡лідження процесу фіксації атмосферного азоту в кореневій зоні небобових ;лин та азотфіксуючих мікроорганізмів, які розвиваються в даній екологічній іі. Початок цим працям поклали дослідження ряду зарубіжних вчених, які сазани, що інтенсивність процесу азотфіксації набагато більша в ризосфері :лин в порівнянні з оточуючим грунтом (Кіпаисіо, 1971; Ваіапсігеаи, Уіііешіп, □ ; ОоЬегеіпег, Оау, 1975). Проведені на той час дослідження у данному ірямку визначили появу в грунтовій мікробіології самостійного розділу, їй одержав назву “асоціативна азотфіксація”. Вважається, що в кореневій іі більшості видів сільськогосподарських рослин інтенсивність зв’язування юсферного азоту вища, ніж в грунті без рослин ('/епкаїагатпап, 1982). Проте пінь дослідження процесу азотфіксації під певними сільськогосподарськими іьтурами різна. Значної уваги заслуговує питання про з’ясування жливостей використання асоціативних азотфіксаторів для інокуляції ьськогосподарських культур. Праці багатьох дослідників свідчать про льшення врожайності рослин, поліпшення якості продукції від застосування >го агроирийому (Патика, 1987; Патика з спів., 1993; Окоп, 1982; Кеупсіеге, ^ак, 1982).

В більшості наукових центрів роботи по з’ясуванню чутливості рослин інокуляцію проводились з такими культурами, як пшениця, ячмінь, рис, сурудза, жито, просо та сорго. В відношенні гречки такі дослідження не зводились, що робить актуальним та необхідним пошук активних штамів тфіксуючих бактерій та створення на їх основі бактеріального препарату під культуру.

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - створення бактеріального :парату на основі асоціативних азотфіксаторів гречки, здатного підсилювати )цес азотфіксації в кореневій зоні рослин та підвищувати продуктивність іьтури.

г

Виходячи з мсти досліджень, ставились основні завдання:

• вивчення активності азотфіксації в кореневій зоні рослин гречки;

• дослідження комплексу асоціативних азотфіксуючих мікроорганіз\ кореневих сфер рослин гречки;

• виділення штамів, які характеризуються високою азотфіксуючою актив; стю, інтродукція їх в кореневу зону рослин гречки різних сортів визначення їх ефективності;

• створення бактеріального препарату для підвищення активності азотфікса в кореневій зоні гречки та збільшення продуктивності культури;

• вивчення ефективності препарату на різних сортах гречки у польових виробничих дослідах в різних грунтово-кліматичних зонах України.

Наукова новизна. Показано, що в кореневій зоні гречки інтенсив проходить процес азотфіксації. Вперше вивчено асоціативні азотфіксато ризосфери та коренів гречки.

Вперше виділено штами, які характеризуються високою азотфіксу чою активністю в асоціації з рослинами гречки, здійснена інтродукція ц штамів у кореневу зону різних сортів гречки та вивчена реакція рослин інокуляцію.

Встановлена наявність в кореневій зоні гречки азоспірил, виділе штам Агозрігіїїига ЬгаэПепзе 18-2, який має високу азотфіксуючу активність здатність підвищувати врожайність культури. На основі цього штаму створе бактеріальний препарат під гречку.

Практична цінність роботи. Застосування бактеріального препарату основі АгозрігіПит ЬгаБІІеше шт.18-2 для передпосівної обробки насін гречки дозволяє підвищувати урожайність культури на 15% і більше поліпшувати якість продукції.

На захист виносяться основні положення:

• активність процесу азотфіксації в кореневій зоні рослин гречки;

• таксономічний склад азотфіксуючих бактерій гречки;

• чутливість гречки на інокуляцію азосиірилами;

• дослідно-промисловий регламент виробництва бактеріального препарату основі Агозрігіїїиш ЬгазіІепБе шт.18-2.

Декларація конкретного особистого внеску дисертанта в розроб наукових результатів, які виносяться на захист. Проведення лабораторних польових досліджень, аналіз та теоретичне обгрунтування одержаної науко! інформації виконано дисертантом особисто або при його безпосередній учас В проведенні досліджень та їх узагальненні доля автора - 70%.

з

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідались на :публіканській конференції “Симбіотрофні азотфіксатори та їх використання лльському господарстві” (Чернігів, 1987); IV міжнародному симпозіумі по ;чці (Орел, 1989); міжрегіональній науково-практичній конференції кологічні проблеми аграрного виробництва” (Дніпропетровськ, 1992); кнародніи науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів ібани, 1996). Результати досліджень по темі дисертації доповідались та говорювались на засіданнях лабораторії біологічного азоту та щорічних тних сесіях Вченої ради Інституту сільськогосподарської мікробіології, на :іданнях методичної комісії Інституту землеробства УААН з питань ілеробства та рослинництва (1996-1997 р.).

Публікації результатів досліджень. По матеріалах досліджень, поданих .исертації, опубліковано 10 робіт.

Структура і обсяг роботи. Дисертація викладена на 110 сторінках шинопису, включає літературний огляд, об’єкти і методи досліджень та 5 :периментальних розділів, крім цього до складу дисертації входять: вступ, :новки, рекомендації виробництву, додаток та список літератури із 233 іменувань, в тому числі 150 іноземними мовами. Містить 46 таблиць і 12 пюнків.

Автор висловлює щиру вдячність завідувачу проблемної лабораторії ;чки Подільської державної аграрно-технічної академії, професору єксеєвій О.С. та науковим співробітникам цієї лабораторії, а також науковим вробітникам Інституту сільськогосподарської мікробіології Надкерничній 3., Мамчуру O.E., Машко Н.О. за надану допомогу в проведені досліджень.

ОБ’ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ.

Об’єкти досліджень. Об’єктами досліджень служили азотфіксуючі роорганізми кореневої зони рослин гречки (Fagopyrum) сортів: Вікторія, піта, Галея, Космея, Рада, Крупинка, Омега, Кара-Даг, Зеленоквіткова-90, дільська, Козачка, Чорноплідна, Подолянка.

Вивчення активності азотфіксації в кореневій зоні рослин проводили в звах мікровегетаційних дослідів з контролем параметрів вологи та тепла, етаційних дослідів в теплиці (грунт - дерново-підзолистий, вміст гумусу --1,0%, pH - 6,5) та польових дослідів на світло-сірому опідзоленому іісчаному грунті Козелецької сорто-випробувальної дільниці (Чернігівська іасть) (вміст гумусу - 1,0%, рНс0Л - 6,2) та чорноземі вилугованому малогу-

4

мусному дослідного поля Подільскої державної аграрно-технічної академії (вміст гумусу - 4,2-4,5%, рНсол - 6,8-7,2).

Вивчення ефективності застосування бактеріального препарату діазобактерину у виробничих дослідах проводили на чорноземі вилугованому дослідного поля Подільської державної аграрно-технічної академії і дерново-підзолистому пилувато-суспісчаному грунті дослідного господарства Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН (вміст гумусу - 0,7-1,0%, рНС0Л -6,5), а також в господарствах Хмельницької області на: чорноземі онідзоленому на лесі (вміст гумусу - 5,2%, рНС0Л - 7,0), чорноземі вилугованому малогумусному (вміст гумусу - 4,3%, рНС0;, - 7,1); Тернопільської області на чорноземі типовому потужному малогумусному (вміст гумусу - 4,2%, рНсол -7,4); Чернігівської області на дерново-підзолистому суспісчаному грунті (вміст гумусу - 0,9%, pHC0JI - 6,6) і Херсонської області на тем но-каштановому солонцюватому грунті (вміст гумусу- 3,4%, рНС0Л - 6,5).

Мікробіологічні методи досліджень. Вивчення активності азотфіксації в кореневій зоні рослин гречки проводили ацетиленовим методом в модифікації у непорушеному моноліті “грунт - рослина” об’ємом 350 см3 (Волкогон, 1984). Вміст ацетилену аналізували на газовому хроматографі “Chrom - 4” з полум’яно-іонізаціоним детектором на колонці з ß'-ß'-оксидігіроіііонітршюм. Температура термостату - 50°С, витрата газів (мл/хв): водень -30, азот -100, повітря - 500.

Із накопичувальних культур, які мали високу активність азотфіксації (не нижче 0,5 мг азоту на 1 мл середовища), методом розсіву на твердому поживному середовищі аналогічного складу виділяли чисті культури дІазотрофів (Звягінцев, 1980).

Бактерії роду Azospirillum виділяли по методу Касераса (Cacercs, 1982). Нітрогеназну активність чистих культур визначали у напіврідких середовищах Доберейнер та Ешбі за методом ацетилен-редукції в модифікації Умарова (1976) у посудинах, об’ємом 30 мл, з 10 мл середовища. Після 72 годин інкубації посудин із середовищем у термостаті (t=28°C) вводили ацетилен на добу. Аналіз вмісту етилену проводили на газовому хроматографі “Chrom-4”.

Ідентифікацію виділених культур проводили на основі вивчення морфологічних (фазово-контрастна та електронна мікроскопія), культуральних та фізіолого-біохімічних ознак за визначником Бергі (Bergey’s, 1984) та оригінальними працями (Квасников, Писарчук, 1980; Tarrand et al., 1978).

Амінокислотний склад зерна гречки вивчали на амінокислотному аналізаторі ААА-881. Зразки піддавали гідролізу з 6N НС1 на протязі 24 годин до 105°С (Плешков, 1968).

Умови проведення вегетаційних та польових дослідів. Результати перевірки ефективності штамів діазотрофів, суспензії та препаративних форм A.brasilense шт.18-2, одержані в умовах вегетаційних та польових дослідів. Для

є

>становки вегетаційних дослідів з гречкою використовували посудини з 5 кг іунту (дерново-підзолистий грунт дослідного господарства ІСГМ арактеристика приведена вище). В посудини вносили суміш Прянишникова :з азоту. Азотні добрива вносили окремо із розрахунку 13 мг/кг грунту, зсліди проводили у 5-кратному повторенні.

Чутливість гречки на інокуляцію азоспірилами А.ЬгазіІепзе шт. 18-2 та тими діазотрофами вивчали також в умовах польових дослідів на чорноземі тугованому та світло-сірому суспісчаному грунті (характеристики приведені іще). Досліди ставили у 4-кратному повторенні за схемою:

^оРзоКзо — фон.

Фон + інокуляція.

Із добрив використовували аміачну селітру, суперфосфат, хлористий

лій.

Площа облікової ділянки 10 м2 і 25 м2 в залежності від дослідів, ісіння гречки обробляли сусиензісю штаму А.ЬгаБІІепзе шт.18-2 або різними >рмами препарату в день посіву.

Економічну ефективність передпосівної інокуляції гречки проводили ідно методичних рекомендацій (Мартьянов, 1996).

Математичну обробку одержаних даних проводили використовуючи сгіерсійний та кореляційний аналізи (Доспехов, 1985).

Результати досліджень.

Азотфіксуючі мікроорганізми та активність азотфіксації

В КОРЕНЕВІЙ ЗОНІ ГРЕЧКИ.

Активність процесу азотфіксації в кореневій зоні гречки за нашими остереженнями досягає значних розмірів і не поступається показникам, іміченим у ризосфері таких культур, як ярий ячмінь та озима пшениця. При рощуванні цих культур у вегетаційному досліді відмічені найбільш високі казники активності азотфіксації в кореневій зоні гречки. Необхідно імітити, що нітрогеназна активність під гречкою перевищує показники унту без рослин у 2-3 рази (табл. 1).

В грунті без рослин показники азотфіксуючої активності практично не інювались у часі, тоді як під гречкою (так як і під іншими видами рослин) казники в динаміці змінювались, що свідчить про тісний зв’язок процесу угфіксації з рослиною.

Ці спостереження започаткували вивчення в наших дослідженнях рогеназної активності в кореневій зоні рослин гречки і мікроорганізмів, які 5езпечують цей процес.

З кореневих сфер гречки виділено понад 600 ізолятів, які мали високу >тфіксуючу здатність. Вивчення морфолого-культуральних та фізіолого-іхімічних властивостей чистих культур дозволило віднести їх до таких

є

Таблиця

Активність азотфіксації в кореневій зоні різних видів рослин (грунт дерново-підзолистий).

Вид рослини Активність азотфіксації, мкг N/посудину/годину

Дні після посіву

30 50 70

Ярий ячмінь 0,323 ± 0,019 0,478 ± 0,026 0,793 ± 0,078

Озима пшениця 0,319 + 0,016 0,328 ± 0,035 0,315 ±0,014

Гречка 0,305 ± 0,013 0,580 ± 0,023 0,886 ± 0,028

Грунт без рослин 0,246 ± 0,023 0,260 ± 0,023 0,264 ± 0,026

таксономічних підрозділів: Arthrobacter sp., Azotobactcr sp., Azospirilium sp Klebsiella sp., Micrococcus sp., Pseudomonas sp.

Вивчення активності азотфіксації чистих культур дозволил встановити найбільш високі значення азотфіксації у штамів азоспірил - від 5, до 10,8 мкг азоту на 1 мл середовища за добу в залежності від штаму. 1 ни культури мали активність на порядок нижчу.

В зв’язку з тим, серед вивчених культур азоспірили мали найбільїг азотфіксуючу активність, ми також оцінювали їх активність в асоціації рослинами гречки (табл. 2).

Таблиця

Азотфіксуюча активність штамів діазотрофів в асоціації з рослинами гречки (польовий дослід).

Штами Азотфіксація, мкг азоту на 2 м за годину

Контроль 132,0

Azotobacter chroococcum шт. 16 132,0

Azospirilium brasilensc шт. 233-24 501,4

Azospirilium brasilensc шт. 18-2 891,7

Azospirilium brasilense шт. 233-63 527,8

Неідентифікований шт.2 63,9

HCPos- 117,4

Дані табл.2 свідчать, що штам А.ЬгаБІІепзе 18-2 в асоціації з рослинами гречк сорту Аеліта забезпечує найбільш високу активність азотфіксації - 891,7 мі азоту на м2 за годину, що у 1,5 рази вище, ніж у інших штамів та у 6,7 раз вище, ніж в контролі. Ці дані свідчать про перспективність штаму А.Ьгазіїеп: шт.18-2 як потенційного інокулянту гречки.

г

іким чином, проведеними дослідженнями встановлено, ідо рівень активності отфіксації в кореневій зоні рослин гречки суттєво перевищує відповідний жазник в грунті без рослин. Угрупування азотфіксуючих бактерій кореневої іни гречки представлена різними таксономічними підрозділами (Arthrobacter Azotobacter sp., Azospirillum sp., Klebsiella sp., Micrococcus sp., Pseudomonas >.). Найбільш активними азотфіксаторами серед них є Azospirillum brasilense. тродукція азоспірил в кореневу зону гречки сприяє підвищенню активності оціативної азотфі ксації.

Ефективність інокуляції гречки Azospirillum brasilense шт. 18-2.

Дослідження інтродукції штаму Azospirillum brasilense 18-2 в кореневу ну рослин гречки ми почали з вивчення ефективності цього штаму в »рівнянні із стандартним штамом A.brasilense 107 у вегетаційних та польових »слідах на світло-сірому опідзоленому грунті. Для інокуляції насіння жорисговували 3-х добову культуру бактерій, титр якої складав біля 6*10 ітин у 1 мл суспензії, або 200 тис. клітин на 1 насіння. В таблиці 3 наведені зультати досліджень із інокуляції гречки сорту Аеліта в одному з польових »слідів.

Таблиця З

Ефективність передпосівної обробки насіння гречки сорту Аеліта штамами A.brasilense 18-2 і 107 (польовий дослід, світло-сірий опідзолений грунт)

Варіанти дослідів Урожайність, Збільшення

урожайності

ц/га ц/га %

□куляція штамом A.brasilense 18-2 10,6 1,6 17,7

окуляція штамом A.brasilense 107 9,6 0,6 6,4

>нтроль - без інокуляції 9,0 - -

HCPos-0,6

Передпосівна оборобка насіння гречки штамом в умовах польових слідів забезпечує збільшення урожайності на 17,7-18,1% в залежності від слідів.

Вплив передпосівної оборобки насіння гречки азосгіірилами нами вчався також на багатьох сортах гречки. Основна робота проводилась на рноземі вилугованому малогумусному дослідного поля Подільскої державної зарно-технічної академії (табл. 4).

&

Таблиця

Ефективність інокуляції рослин гречки різних сортів А.ЬгазіІеше 18-2 (польовий дослід, 1988 р.).

Сорти Варіанти досліду Урожайність, Збільшення урожайності Азотфіксуюча активність, мкг азоту па м2.год

ц/га ц/га %

Галея контроль 14,5 - - 113

інокуляція 16,9 2,4 16,5 154

Рада контроль 13,7 - - 140

інокуляція 14,8 ід 8,0 179

Аеліта контроль 14,0 - - 128

інокуляція 15,7 1,7 12,1 157

Вікторія контроль 8,3 - - 125

інокуляція 16,9 8,6 103,6 375

Чорноплідна контроль 10,4 - - 180

інокуляція 11,9 1,5 14,4 183

Подолянка контроль 9,5 - - не визначалась

інокуляція 15,0 5,5 57,9 не визначалась

НСРоз-2,02 НСРоз-98,0

При аналізі представлених в табл. 4 даних, необхідно відмітити, и найбільш чутливий на інокуляцію с сорт Вікторія, який збільшує урожайність порівнянні з контролем на 8,6 ц/га або на 103,6%. Достовірне збільшені урожайності одержано від інокуляції сорту Гапея - 2,4 ц/га або 16,5% та сор Подолянка - 5,5 ц/га або 57,9%. У інших сортів спостерігається тенденція і збільшення урожайності.

Вивчення в польових умовах азотфіксуючої активності в кореневій зо рослин досліджуваних сортів гречки дозволило встановити достовірне збільшення (в 3 рази) тільки по сорту Вікторія. У інших сортів спостерігаєть тенденція до її збільшення (табл.4).

Структура урожаю рослин та технологічні властивості зер проаналізовані окремо по кожному сорту (табл.4). Слід відзначити, и урожайність в результаті передпосівної обробки насіння гречки бактерія? А.ЬгаїіІепБе шт.18-2 збільшується, зокрема у сорту Вікторія, за рахунок гілок го порядку, числа суцвіть і в цілому числа зерен на рослині. При використан дисперсійного аналізу було визначено суттєвий вплив фактору сорту майже всі показники. Фактор інокуляції має менший вплив, але його дія вплинула цілому на урожайність та продуктивність рослин, кількість суцвіть та

з

•дуктивність, кількість виповнених зерен та кількість зерен на рослині, гкт від дії двох факторів відбився в цілому на урожайності і, зокрема, на ідуктивності суцвіть, кількості зерен у суцвіттях та масі 1000 зерен.

Інтродукція штаму A.brasilense 18-2 в кореневу зону різних сортів чки забезпечує не тільки збільшення урожайності, а й змінює якість зерна чки, зокрема його амінокислотний склад. Але необхідно відмітити, що цей :азник залежить від сорту. Так, в зерні гречки сорту Вікторія із незамінних нокислот збільшили свій вміст тільки валін на 12,0% та треонін на 168,6%, із інних амінокислот: кількість аланіну зросла на 28,2%, аргініну на 15,5%, плину на 185,9%. Слід зазначити, що по цьому сорту одержано значне іьшення урожайності (табл. 4), тоді як амінокислотний склад змінився начно.

Особливу увагу привертає склад амінокислот в зерні гречки нюплідна, в якій збільшується вміст кожної із 7 незамінних амінокислот, бливо валіну і треоніну (відповідно на 45,5% і 228,3%) (мат. 1). Вміст інних амінокислот характеризується збільшенням кількості майже всіх нокислот, крім глутамінової, особливо гістндіну (на 173,6%), гліцину (на 3%) і серіну (на 23,8%). По даному сорту не отримано збільшення -жайності, спостерігається тільки тенденція до її підвищення, але іксовано переконливі зміни в якості зерна.

Аналіз даних амінокислотного складу гречки різних сортів дозволив t встановити, що передпосівна обробка насіння гречки азотфіксуючими теріями A.brasilense шт.18-2 у всіх сортів, крім сорту Аеліта, збільшує їііь валіну, лізину та треоніну. В меншій мірі спостерігається підвищення сту таких незамінних амінокислот, як ізолейцину та лейцину у гречки сортів торія, Галея, Чорноплідна.

Відмічені спостереження свідчать про те, що при інокуляції амінокис-ний пул в насінні представлений в основному білковими амінокислотами, ільки незамінні амінокислоти, як правило, включаються в білки і в меншій і присутні в клітинах у вільному стані (Meister, 1965). Це свідчить про те, інокуляція збільшує поживну цінність білків зерна гречки.

Крім цього, інокуляція насіння призводить до підвищення метаболічної ивності в організмі рослин, про що свідчить інтенсивне використання тамінової кислоти в сортах, представлених в табл. 4 (крім сортів Аеліта та солянка), оскільки відомо, що глутамінова кислота є зв’язуючим ланцюгом : вуглеводним та білковим метаболізмом.

Підсумовуючи одержані результати необхідно відмітити, що зодукція штаму A.brasilense 18-2 в кореневу зону різних сортів гречки тьшує урожайність та вміст цінних в харчуванні людини незамінних нокислот.

Мал.1. Вплив передпосівної обробки насіння гречки сорту Чорноплідна А. ЬгаэПепве шт. 18-2 на амінокислотний склад зерна.

Валін

-ркі Ізолейцин [?

Фенілаланін

Аспарагінова кислота Аргінін Гістидін Гліцин

Глутаміноеа кислота Пролін Серін Тірозин

от

□ Контроль

и

Розробка технології і виробництва бактеріального препарату для передпосівної обробки насіння гречки.

Вищеприведені дані базуються на дослідах з інокуляції гречки іензісю азосшірил, виготовленої в лабораторних умовах. Для виходу у сюництво необхідна розробка технологічного регламенту промислового рацювання препарату.

В ході проведених досліджень, було відпрацьоване середовище для зіцування азоспірил такого складу (г/л):

іяса - 20,0

урудзяний екстракт - 20,0

14)2804 — 2,0

:ро4 - 0,5

;Р04* ЗН20 - 0,5

Ю4 * 7Н20 - 0,3

»3 -1,0

і водопровідна до 1000,0

- 6,8-7,2

Це середовище дозволяє досягти титру клітин азоспірил в суспензії біля ірд. в 1 мл.

Крім отримання рідкого інокулюму, схема виробництва бактеріального гарату включає підбір оптимального субстрату-носія для бактерій. Пайці прийнятний з них є торф (Хотянович, 1991). На сьогодні гостро стоїть шня виробництва торф’яних наповнювачів для біопрепаратів в Україні, льки виробництво стерильного торфу зосереджено в Росії та Білорусії. В нігівській області є декілька родовищ торфів, які мають різні ботанічні іктеристики: очеретяно-осокові, осокові, осоково-очеретяні. За нашими іми для виробництва препаратів на основі азоспірил можуть бути пристані торфи з торфо-масиву “Убідське” Корюківського району, торфо-іву “Замглай-центральний” Ріпкинського району та торфо-масиву “Пінське” Чернігівського району.

Внесення інокулюму з титром 3 млрд./мл до стерильного торфу (табл. эзволяс через 2 тижні зберігання препарату досягти титру 9,2 млрд/г торфу, сля 6 місяців зберігання чисельність клітин дорівнює 1 млрд/г торфу, що овідає вимогам до препаратів (Хотянович, 1991).

Нами розроблені лабораторний та дослідно-промисловий регламенти виробництва бактеріального препарату, який одержав назву “діазо-■ерин”.

а

Таблии

Вплив строку зберігання на життєдіяльність клітин А.Ьгазіїеше шт.18-2 в торфі (млрд/г торфу)

Строки зберігання

Штам 2 тижні 2 місяці 3 місяці 6 місяців

А.Ьга5І1еп8е 18-2 3,0 ±0,1 1,5 ± 0,3 1,5 ±0,5 1,0 ±0,4

Необхідними умовами виробництва біопрепаратів є відсутні токсичності використаного штаму та субстрату-носія. Штам А.ЬгаБІІепБе 18 торф’яна форма препарату на основі А.Ьгазіїспзе шт.18-2 проґш токсикологічну оцінку із Українському науковому гігієнічному цен Результати токсикологічної оцінки препарату дозволяють рекомендувати й для реєстрації в Державній міжвідомчій комісії України у спра випробування засобів захисту та регуляторів росту рослин та добрив.

Ефек тивність препарату па основі Аговришхим віьшее^е шт.18-2

Розроблені експериментальні партії препарату діазобактерину (рідка торф’яна форми) випробовували в різних грунтово-кліматичних зонах Укра на районованих й перспективних сортах гречки.

Ефективність рідкої форми препарату нами вивчалась у виробни1 посівах на гречці сорту Вікторія в Хмельницькій області на чорноз' опідзоленому та сорті Аеліта і Крупинка в Тернопільській області на чорноз типовому потужному малогумусному (табл. 6).

Таблиц

Ефективність рідкої форми препарату у виробничих дослідах з гречкою різн

сортів.

Місце проведення досліду Сорт гречки Варіанти досліду Площа, га Урожай- ність, ц/га Збільшення урожайності

ц/га %

Хмельницька обл., Чемеровецький район колгосп ім.Кірова Вікторія контроль 17,0 18,8

інокуляція 2,0 22,5 3,7 19,7

Тернопільська обл., ВО “Гречка” колгосп “Іскра” Аеліта контроль 5,0 25,6 — —

інокуляція 40,0 27,7 2,1 8,2

Крупинка контроль 20,0 24,0 - -

інокуляція 45,0 25,6 1,6 6,7

в

Результати польових та виробничих досліджень випробування рідкої і препарату на основі А.Ьгазіїепзе шт.18-2, дозволяють зробити висновок, ільшення урожайності складає 1,6-3,7 ц/га в залежності від сорту гречки нтово-кліматичних умов вирощування. Слід зазначити, що рідка форма загу має невеликий строк зберігання і не завжди може бути зручною в когосподарському виробництві.

Ефективність торф’яної форми препарату вивчалась у виробничих х на гречці сорту Вікторія в Хмельницькій області, Зіньковецькому і иа чорноземі вилугованому малогумусному (табл. 7).

Таблиця 7

ективність препарату у виробничих дослідах з гречкою сорту Вікторія.

Місце дення досліду Варіанти досліду Площа, га Урожай- ність, ц/га Збільшення урожайності

ц/га %

ницька обл., вецький район :п і м. Артема контроль 15,0 9,0 —

інокуляція 2,0 10,8 1,8 20,0

В результаті інокуляції насіння гречки сорту Вікторія одержано іення урожайності на 1,8 ц/га (20,0%).

Вплив торф’яної форми препарату на урожайність гречки сортів Галея і я нами вивчався також в умовах зрошування на темно-каштановому Херсонської області, Іванівського району. При застосуванні актерину гречка сорту Космея збільшила урожайність на 6,2 ц/га, сорту

- на 3,0 ц/га.

Отримані в польових та виробничих дослідах результати випробувань іної форми препарату на основі А.ЬгаБІІеше 18-2 показують, що в тості від сорту гречки та грунтово-кліматичних умов вирощування іення урожайності складає від 1,1 ц/га до 3,0 ц/га.

Торф’яна форма препарату та строк його зберігання (до 6 місяців) іяють значно раніше та на більш велику відстань транспортувати зат.

;кономічнл ЕФЕКТИВНІСТЬ ПЕРЕДПОСІВНОЇ обробки насіння гречки.

Аналіз економічної ефективності вирощування гречки показав, що ;ці її показники отримані в варіанті, де застосовувався бактеріальний зат діазобактерин. Чистий прибуток складає 255,2 гри. з 1 га посівів, іельність - 60,0%, окупність - 1,6 грн., тоді як на контролі відповідно грн., рентабельність - 42,9%, окупність - 1,4 грн.

i4

Висновки

1. Показано, що рівень активності азотфіксації в кореневій зоні росл гречки в 2 і більше разів вище відповідного показника в грунті б рослин і не поступається показникам, відміченим у різосфері ярове ячменю та озимої пшениці.

2. З ризосфери гречки виділено понад 600 ізолятів бактеріальних культ] які мали високу азотфіксуючу активність. Вони представлені різни) таксономічними підрозділами, домінуючими з яких є: Arthrobact Azotobacter, Azospirillum, Klebsiella, Micrococcus, Pseudomonas.

3. Встановлено, що найбільш високі показники азотфіксації (до 10 м азоту і більше на 1 мл середовища за добу в залежності від шта\ мають бактерії роду Azospirillum.

4. Штам A.brasilense 18-2 в асоціації з рослинами гречки сорту Аєлі забезпечує найбільш високу активність азотфіксації до 890 мкг азоту м2 за годину, що у 1,5 рази вище, ніж у інших штамів та у 6 разів виї показників контролю.

5. Інтродукція штаму Azospirillum brasilcnse 18-2 в кореневу зону різн сортів гречки позитивно виливає на структуру врожаю та його якіс збільшує на 15-20% і більше продуктивність рослин.

6. На основі високоефективного штаму A.brasilense 18-2 розробле лабораторний та дослідно-промисловий регламенти випуску рідкої торф’яної форм біопрепарату діазобактерину. Прибавка врожаю греч від інокуляції зазначеним біопрепаратом складає 1,1-3,0 ц/га залежності від сорту та грунтово-кліматичних умов вирощування.

7. Встановлено, що більш технологічною і ефективною при використанн торф’яна форма. Термін зберігання її складає до 6 місяців, рідкої - до діб.

8. Економічний ефект від передпосівної обробки насіння греч біопрепаратом діазобактерином на 1 га посівів складає 75,2 гр рентабельність збільшується на 17,1%.

І5

Рекомендації виробництву.

Виробництву пропонується дослідно-виробничий регламент одержання біопрепарату на основі Azospirillum brasilense шг. 18-2 в торф’яному субстраті.

Для підвищення урожайності гречки та поліпшення якості продукції рекомендується передпосівна інокуляція насіння біопрепаратом діазобактеріном на основі Azospirillum brasilense 18-2.

Передпосівна бактерізація насіння гречки здістоється в день посіву чи за добу до нього. Застосування рідкої препаративної форми передбачає використання 300 мл бактеріальної суспензії, торф’яної - 200 г препарату на гектарну норму насіння.

Роботи, опубліковані на тему дисертації.

Malceva N.N., Nadkemichnay E.V., Lochova V.I. The buckwheat associative nitrogen fixation. // Proceedings of the 4th International symposium of buckwheat. - Orel.- 1989. - P. 431-437.

Лохова B.I., Алексеева O.C. Препарат діазорф сприяє підвищенню врожайності гречки. // Міжвідомчий збірн. наук, робіт “Вчені-аграрники -сільськогосподарському виробництву”. - Чернівці. - 1993. - С. 145-146. Лохова В.І.Біологічна азотфіксація в кореневій зоні рослин гречки. // Праці міжнар. конфер. “Наслідки наукових пошуків молодих вчених-аграрників в умовах реформування АПК” (Чабани, 1996). - Част. І. - Чабани. - 1996. -С.24.

Алєксєва О.С., Рарок В.А., Лохова В.І. Використання препарату діазобактерину для одержання екологічно чистого високоякісного зерна гречки. // Збірн. наук, праць Уманської с.-г. академії. Київ. - 1997. - С.39-42.

Волкогон В.В., Лохова В.І. Азотфіксуючі мікроорганізми кореневої зони рослин гречки. // Збірник наук, праць Інституту землеробства УААН. -вип.2. - 1997.-С.79-81.

Рекомендації по ефективному застосуванню препаратів азотфіксуючих та фосформобілізуючих бактерій у сучасному ресурсозберігаючому землеробстві. // Київ.: ЦНТІ. - 1997. - 20 с.

Бактеріальний препарат діазобактерин. // Інформ. листок . - Чернігів.: ЦНТІ.- 1997,-3 с.

Надкерничная Е.В., Лохова В.И., Борщ В/Г., Банько В.Н. Активность азотфиксации и азотфиксирующие микроорганизмы в ризосфере и на корнях различных сортов гречихи. // Республ. конфер. “Симбиотрофные азотфиксаторы и их использование в сельском хозяйстве” (Чернигов, 1987) -К.: 1987.-С.82.

ІС

9. Лохова В.И., Бочкарев А.Н., Марусяк И.М. Применение препарг азотфиксирующих бактерий под гречиху. // Межрегион. науч-пра конфер. “Экологические проблемы аграрного производстЕ (Днепропетровск, 1992). - Днепропетровск: 1992.-С.145.

10. А.С. 1538469 СССР, МКИ С 05 11/08, С 12 N 1/20. Штамм бактер Azospirillum brasilense для производства бактериального удобрения л гречиху. / В.И.Лохова, Е.В.Надкерничная (СССР) - №4223845. - Заявле 2.11.1987. Опублик. 15.09.1989. Бюл. №9. - 5с.

Аннотация

Лохова В.И. Азотфиксирующие микроорганизмы ризосферы іречихи и их влияние на продуктивность растений. - Рукопись Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.07 - микробиология. Институт земледелия УААН, Чабаны - 1997.

Изучена активность азотфиксации в корневой зоне растений гречи: Исследован таксономический состав азотфиксаторов в ризосфере и корг гречихи. Среди выделенных культур особый интерес представляют бактер рода Azospirillum. Интродукция активного штамма A.brasilense 18-2 в корнев зону растений гречихи разных сортов способствует увеличению урожайної гречихи и изменению качества белка в зерне гречихи. Разработан опыт] промышленный регламент для промышленной наработки препарата. Соз,> бактериальный препарат для предпосевной обработки семян гречихи, котор увеличивает урожайность этой культуры на 1,1 -3,0 ц/га, согла< исследованиям, проведенным в различных почвенно-климатических зої Украины.

Ключевые слова: азотфиксация, ассоциация, гречиха, азосгшрил.'

инокуляция, бактериальный препарат.

Анотація

Лохова В.І. Азотфіксуючі мікроорганізми ризосфери гречки та їх вплив на продуктивність рослин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.07 -

мікробіологія. Інститут землеробства УААН, Чабани - 1997.

Вивчено активність азотфіксації в кореневій зоні рослин греч Досліджено таксономічний склад азотфіксаторів в різосфері і корінні греч Серед виділених культур особливий інтерес представляють бактерії рі Azospirillum. Інтродукция активного штаму A.brasilense 18-2 в кореневу зон)

іин гречки різних сортів забезпечує збільшення урожайності гречки та іення якості білку в зерні гречки. Розроблений дослідно-промисловий іамент для виробничого наирацювання препарату. Створений бактеріальний іарат для передпосівної обробки насіння гречки, який збільшує урожайність культури на 1,1-3,0 ц/га згідно дослідженням, проведеним в різних ітово-кліматичних зонах України.

)Чові слова: азотфіксація, ассоціація, гречка, азоспірили, інокуляція, гериальний препарат.

Abstract

Lochova V.I. Nitrogen-fixing microorganisms of the rhizosphere buckwheat and their influence on productivity of the plant. - Manuscript.

Thesis for a Candidate’s degree (Agriculture) on speciality 03.00.07 -microbiol ogy. The Institute of Agriculture UAAS, Chabany, 1997.

The nitrogen - fixing activity in the buckwheat root zone has been studied, taxonomic structure of the nitrogen fixator in buckwheat root spheres has been stigated. The bacteria of Azospirillum genus are of special interest among them, ulation of active strains A.brasilense 18-2 in buckwheat root zone of different vars promotes the increasing of plant productivity and protein content in weat grain.

The experimental-industrial technology for receiving preparation has been :loppcd. Bacterium preparation for pre-sowing treatment of buckwheat, which iases the crop capacity on 1.1-3.0 c/ga, according to reseachs in different soil-atic zone Ukraine has been created.

words: nitrogen-fixing, association, buckweat, azospirillas, inoculation, srium preparation.

РИО «РТВ» Зак. 7. Тир. 100. M-24415. 09.09.97. Бесплатно