Агроекологічна роль бактеріальних препаратів у підвищенні азотфіксації люцерно-злакових агрофітоценозів
В умовах інтенсивної хімізації сільського господарства, з урахуванням екологічних та економічних факторів, роль біологічного азоту особливо зростає. Використання біологічного азоту створює сприятливий фон для землеробства і дозволяє більш економно витрачати мінеральні азотні добрива, значно зменшує забруднення навколишнього середовища. Керування процесом азотфіксації має особливо важливе значення в умовах інтенсивного землеробства, оскільки дає можливість одержання необхідної кількості високоякісної продукції при економних витратах природних ресурсів.
Обов’язковою умовою формування фіксуючої бобово-ризобільної системи є наявність у ґрунті в невеликій кількості специфічних для кожного виду бобових бульбочкових бактерій. Але чисельність їх може бути невеликою або мати низьку активність [1,2,3].
Встановлено, що одним із основних прийомів, що здатні різко підвищити азотфіксуючу активність симбіозу з бобовими травами, є нітрагінізація насіння або ґрунту препаратами, конкурентоздатних штамів бульбочкових бактерій[4,5].
Метою наших досліджень було вивчити вплив азотфіксуючих препаратів на підвищення симбіотичної асоціативної азотфіксації в кореневій зоні люцерно-злакових агрофітоценозів, їх хімічний склад та якість корму.
Методика досліджень. Польові і лабораторні дослідження проводили в Інституті кормів НААН в умовах природного забезпечення вологою ґрунту. Ґрунт дослідного поля - сірий опідзолений середньосуглинковий з такими агрохімічними показниками: вміст гумусу в орному шарі – 1,6-1,9%, легкогідролізованого азоту – 80-100 г, обмінного калію - 70-90 г, рухомого фосфору - 100-120 г на 1 кг ґрунту, pH сол.-5,6.
Активність азотфіксації в ґрунті і кореневій зоні рослин визначали ацетиленовим методом в модифікації В.В.Волкогона в динаміці: червень, липень, серпень. Використовували штами для інокуляції стоколосу безостого, грястиці збірної і люцерни посівної, виготовлених в Інституті сільськогосподарської мікробіології НААН.
Визначення хімічного складу корму проводили за загально прийнятими методиками. Розрахунок вмісту кормових одиниць і обмінної енергії проводили за фактичними даними хімічного складу корму з використанням довідникових коефіцієнтів перетравності.
Результати досліджень. Дослідження активності азотфіксуючих бактерій з люцерно-злаковими агрофітоценозами свідчать, що ризоторфін, як правило, значно стимулює активність азотфіксації під усіма досліджуваними травосумішками (табл. 1).
Таблиця 1 – Вплив препаратів азотфіксуючих мікроорганізмів на активність азотфіксації в кореневій зоні люцерно-злакових травосумішок., мг N2 м2/годину
Варіанти |
Роки вивчення |
У середньому |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
|||||
Контроль |
1,39 |
4,89 |
0,59 |
2,41 |
3,32 |
Ризоторфін |
3,09 |
13,51 |
4,58 |
16,51 |
9,42 |
Ризоторфін + діазобактерин |
2,66 |
38,44 |
7,15 |
17,13 |
16,35 |
Люцерна посівна + костриця східна |
|||||
Контроль |
0,56 |
15,27 |
5,87 |
3,62 |
6,48 |
Ризоторфін |
3,81 |
34,53 |
3,84 |
10,82 |
13,25 |
Ризоторфін + діазобактерин |
Не визначали |
||||
Люцерна посівна + грястиця збірна |
|||||
Контроль |
2,16 |
5,40 |
2,76 |
3,31 |
3,41 |
Ризоторфін |
4,50 |
11,43 |
7,36 |
8,14 |
7,86 |
Ризоторфін + діазобактерин |
3,30 |
16,69 |
7,09 |
9,15 |
9,06 |
Дія ризоторфіну на підсилення активності азотфіксації в кореневій зоні сумішки люцерни посівної з стоколосом безостим була в 1,2 рази ефективніша порівняно з сумішкою люцерни із грястицею збірною. У середньому за чотири роки в кореневій зоні люцерно-стоколосової сумішки активність азотфіксації становила 9,42 мг N2 м2/годину, але в 1,4 рази нижчою травосумішки з кострицею східною – 13,25 мг N2 м2/годину. Порівняно з контрольним варіантом, активність азотфіксації досліджуваних сумішок підвищилась у 2,0–4,1 рази. Найбільш активна дія ризоторфіну на активність азотфіксації була у сумішки із стоколосом безостим. Сумісне застосування ризоторфіну для люцерни і діазобактерину для стоколосу і грястиці збірної значно підсилили активність азотфіксації порівняно з контрольним варіантом у люцерно-стоколосової сумішки – у 7 разів і становила у середньому за роки 16,35 мг N2 м2/годину, і грястицею збірною 9,06 мг N2 м2/годину, що в 2,9 рази більше, ніж на контрольному варіанті.
Аналіз активності азотфіксації в кореневій зоні люцерно-злакових травосумішок в роки досліджень показує, що найбільше підсилення процесу активності азотфіксації у травосумішки із стоколосом безостим відмічено на третьому і четвертому роках використання. У кореневій зоні люцерни з кострицею східною під дією ризоторфіну активність азотфіксації підвищилась у перший рік використання, в наступні роки вона дещо знижувалась порівняно з вище згаданою сумішкою. У травосумішці із грястицею збірною дія ризоторфіну на підсилення активності азотфіксації проходила рівномірно в усі роки.
При сумісному застосуванні двох азотфіксуючих препаратів відмічено значне підсилення процесу азотфіксації у кореневій зоні люцерни із стоколосом безостим - на другому році використання – в 12,1 разу, а на четвертому – у 7,0 разів. Така висока активність азотфіксації при сумісному застосуванні двох азотфіксуючих бактеріальних препаратів пояснюється здатністю азоспірилу продукувати пектолітичні ферменти, які сприяють підсиленню інокуляційного процесу у бобових, зокрема більш легкому проникненню бульбочкових бактерій у кореневі тканини бобових рослин та утворенню кількості бульбочок.
Інокуляція насіння люцерни не тільки підвищувала активність азотфіксації, але й впливала на хімічний склад люцерно-злакових травосумішок. При застосуванні ризоторфіну вміст сирого протеїну підвищився лише у травосумішках із стоколосом безостим та грястицею збірною – на 2,23 і 1,34% відповідно. При сумісному застосуванні двох азотфіксуючих бактеріальних препаратів вміст протеїну підвищився у даних травосумішках на 1,94 і 0,56%. Спостерігалось підвищення вмісту золи при застосуванні інокуляції (табл. 2).
Якість корму та його енергетична цінність також підвищувалась при застосуванні бактеріальних препаратів (табл. 3). При застосуванні ризоторфіну вміст перетравного протеїну в одній кормовій одиниці люцерно-злакових підвищився у травосумішках від 172,7 до 184,4 г, а обмінної енергії в 1 кг сухої речовини - до 96 МДж. На контрольному варіанті ці показники становили відповідно 154,4 -170,8 г. і 9,1-9,5 МДж.
Таблиця 2 – Хімічний склад люцерно-злакових травосумішок залежно від інокуляції, %
Варіанти |
Сирий протеїн |
Сирий жир |
Сира зола |
Сира клітковина |
БЕР |
Без інокуляції |
|||||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
17,27 |
3,36 |
9,07 |
27,12 |
43,18 |
Люцерна посівна + костриця східна |
18,77 |
2,86 |
9,85 |
24,97 |
42,74 |
Люцерна посівна + грястиця збірна |
17,10 |
3,15 |
9,60 |
27,19 |
41,16 |
Інокуляція ризоторфіном |
|||||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
19,50 |
3,09 |
9,14 |
25,44 |
42,86 |
Люцерна посівна + костриця східна |
18,62 |
3,22 |
10,00 |
27,10 |
41,76 |
Люцерна посівна + грястиця збірна |
18,44 |
2,92 |
9,43 |
27,94 |
41,27 |
Інокуляція ризоторфіном і діазобактерином |
|||||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
19,21 |
3,14 |
10,59 |
24,98 |
41,50 |
Люцерна посівна + костриця східна |
- |
- |
- |
- |
- |
Люцерна посівна + грястиця збірна |
17,66 |
3,31 |
9,50 |
26,14 |
43,39 |
Таблиця 3 – Вміст поживних речовин в 1 кг сухої маси люцерно-злакових травосумішок
залежно від інокуляції
Варіант |
Вміст в 1кг сухої речовини |
На одну кормову одиницю припадає перетравного протеїну,г |
|
ОЕ МДЖ |
Кормових одиниць |
||
Без інокуляції |
|||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
9,4 |
0,82 |
155,8 |
Люцерна посівна + костриця східна |
9,5 |
0,78 |
170,8 |
Люцерна посівна + грястиця збірна |
9,1 |
0,79 |
154,4 |
Інокуляція ризоторфіном |
|||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
9,6 |
0,78 |
184,4 |
Люцерна посівна + костриця східна |
9,6 |
0,79 |
174,4 |
Люцерна посівна + грястиця збірна |
9,6 |
0,79 |
172,4 |
Інокуляція ризоторфіном і діазобактерином |
|||
Люцерна посівна + стоколос безостий |
9,8 |
0,79 |
180,9 |
Люцерна посівна + костриця східна |
- |
- |
- |
Люцерна посівна + грястиця збірна |
10,2 |
0,80 |
163,4 |
При сумісному застосуванні двох азотфіксуючих препаратів спостерігалось підвищення перетравного протеїну в перерахунку на одну кормову одиницю люцерно-стоколосової сумішки - від 155,8 до 180,9 г, а люцерно-грястицевої – від 154,4 до 163,4 г. Енергетична цінність корму даних травосумішок також підвищилась і становила відповідно 9,4-9,8 і 9,1-10,2 МДж.
Висновки
Встановлено, що передпосівна інокуляція насіння люцерни посівної підвищила активність азотфіксації у кореневій зоні люцерно-злакових травосумішок порівняно з варіантом без інокуляції у 2 рази і становила 7,86 - 13,25 мг N2 м2/год. (на контрольному варіанті 2,41-3,62 мг N2 м2/годину). Найвища ефективна дія бактеризації відмічена у кореневій зоні травосумішки люцерни посівної з кострицею східною. При сумісному застосуванні симбіотичних і асоціативних бактерій активність азотфіксації підвищилась до 9,06-16,35 мг N2м2/год. Найвища дія цих препаратів відмічена у кореневій зоні з стоколосом безостим. Доведено, що інокуляція насіння вплинула на якісні показники корму люцерно-злакових травосумішок. На контрольному варіанті без інокуляції вміст сирого протеїну у сухій масі становив 17,1-18,77 %, обмінної енергії 9,1-9,5 МДж, перетравного протеїну в 1 корм. од. 154,4-170,8 г, а при інокуляції ці показники підвищились і становили, відповідно, 17,66-19,50 %, 9,6-10,2 МДж та 163,4-184,4 г залежно від складу травосумішок.
Список літератури
- Носко Б.С. Перспективы и проблемы развития биологического земледелия на Украине / Б.С. Носко, В.В. Медведев, В.И. Кисель // Земледелие. – 1991. - № 12. – С. 41-44.
- Тараріко О.Г. Біологізація та екологізація ґрунтозахисного землеробства / О.Г. Тараріко // Вісник аграрної науки. – 1999. - № 10. – С. 5-9.
- Гумусний стан чорноземів та шляхи його поліпшення / О.М. Грінченко, Р.Г. Дерев’янко, О.О. Бацула, Г.Я. Чесняк, Л.С. Медведєва. // Як зберегти і підвищити родючість чорноземів. – К: Урожай, 1984. – С. 38-48.
- Патыка В.Ф. Агроекологическая роль азотфиксирующих микроорганизмов в аллелопатии высших растений / В.Ф. Патыка, Г.Ф. Наумов, Л.В. Подоба, А.Н. Николаенко, Л.Н. Поташева, В.А. Ельникова,
И.В. Гринич. – К: Основа, 2004. – 320 с. - Овсянникова Ю.А. Роль кормовых культур в еколого-биосферных системах земледелия /
Ю.А. Овсянникова // Кормопроизводство. – 1998. - № 8. – С. 12-14.
УДК 579.266.636.08551 (292405)
Ковтун К. П. Агроекологічна роль бактеріальних препаратів у підвищенні азотфіксації люцерно-злакових агрофітоценозів [Електронний ресурс] / [Ковтун К. П., Векленко Ю. А., Джура Н. М., Кушнір Л. С.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.2. – С.462–464. Режим доступу: http://eco.com.ua/