СТРАТЕГІЯ РЕГУЛЮВАННЯ АКТИВНОСТІ ДІАЗОТРОФІВ ЗА ЇХ ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

  • Козар С. Ф. Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН
Ключові слова: азотфіксувальні бактерії, ростова активність, азотфіксація, життєздатність, стратегія регулювання активності діазотрофів

Анотація

Мета. Дослідити підходи щодо управління активністю ґрунтових діазотрофів та запропонувати стратегію її регулювання. Методи. Теоретичні, вегетаційного і польового досліду, мікробіологічні, газохроматографічні, математично-статистичні. Результати. Показано, що активність корисних ґрунтових мікроорганізмів може змінюватися за дії температури, вологості, хімічних сполук різної природи, інших мікроорганізмів. Встановлено, що зважаючи на значну різноманітність чинників, необхідна розробка комплексу конкретних способів підвищення ростової й функціональної активності азотфіксувальних бактерій, а також їхньої життєздатності. Доведено, що за поєднання діазотрофів формується ефективна симбіотична бобово-ризобіальна система, що забезпечує надходження додаткового біологічного азоту в агроценози. Водночас відзначено збільшення маси рослин, вмісту хлорофілів у листках, вмісту протеїну та олії в продукції. За сумісного застосування діазотрофів збільшується урожайність, зокрема сої — на 9–16 %, якщо порівняти з інокуляцією чистою культурою бактерій. Висновки. На основі аналізу й узагальнення отриманих результатів досліджень пропонується стратегія регулювання активності діазотрофів для їх ефективної інтродукції в агроценози, яка полягає у поєднанні бактерій різних видів, підборі умов їх сумісного культивування й застосування за стабілізації чисельності життєздатних клітин бактерій. Запропонована стратегія передбачає розв’язання поставленого завдання шляхом отримання інокулянту, який характеризується високим титром і більш стабільною кількістю життєздатних клітин, що дозволяє отримати ефективну азотфіксувальну систему. Стратегія опрацьована на прикладі регулювання ростової й функціональної активності бульбочкових бактерій сої за рахунок поєднання діазотрофів різних видів, обґрунтування умов їх сумісного культивування і застосування для забезпечення позитивної взаємодії за формою коменсалізму, а також шляхом регулювання життєздатності діазотрофів за рахунок внесення добавок-стабілізаторів у середовище.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Patyka, V. P. (2003). Biolohichnyi azot [Bio¬logical nitrogen]. Kyiv [in Ukrainian].
2. Volkohon, V. V. (2006). Mikrobni Preparaty v Zemlerobstvi. Teoriia i praktyka [Microbial Prepa¬rations in Agriculture. Theory and practice]. Kyiv [in Ukrainian].
3. Volkohon, V. V. (2007). Mikrobiolohichni aspekty optymizatsii azotnoho udobrennia silsko- hospodarskykh kultur [Microbiological aspects of nitrogen fertilizer optimization of agricultural crops]. Kyiv [in Ukrainian].
4. Morhun, V. V., Kots, S. Ya. (2018). Rol bio- lohichnoho azotu v azotnomu zhyvlenni roslyn. [The role of biological nitrogen in nitrogen nutrition of plants]. Visnyk Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrai- ny, 1, 62-74, Kyiv [in Ukrainian].
5. Kurdysh, Y. K., Melnykova, N. N. (2011). Vlyianye hlynystykh myneralov na rost y noduliat- syonnuiu aktyvnost Bradyrhizobium japonicum. [In¬fluence of clay minerals on growth and nodulation activity of Bradyrhizobium japonicum]. Mikrobiolo- hichnyi zhurnal, 73(4), 36-40 [in Ukrainian].
6. Stephens, J. H. G., Rask, H. M. (2000). Inoc- ulant production and formulation. Field crops re¬search, 65, 249-258. https://doi.org/10.1016/S0378- 4290(99)00090-8
7. Date, R. A. (2001) Advances in inoculant technology: a brief Review. Australian journal of experimental agriculture, 41, 3, 321-325. https:// doi.org/10.1071/EA00006
8. Brockwell, J., Bottomley, P. J. (1995). Re-cent advances in inoculant technology and prospects for the future. Soil Biology and Biochemistry, 27 (4¬5), 683-697. https://doi.org/10.1016/0038-0717(95) 98649-9
9. Crawford, S. L., Berryhill, D. L. (1983). Sur¬vival of Rhizobium phaseoli in coal-based Legume inoculants applied to seeds. Applied and environ¬mental microbiology, 45(2), 703-705. https://doi. org/10.1128/aem.45.2.703-705.1983
10. Argaw, A. (2012). Evaluation of co-ino-culation of Bradyrhizobium japonicum and phos-phate solubilizing Pseudomonas spp. effect on soy¬bean (Glycine max L. (Merr.)) in Assossa Area. Journal of agricultural science and technology, 14, 213-224.
11. Askary, M., Mostajeran, A., Amooagha- ei, R., & Mostajeran, M. (2009). Influence of the co¬inoculation Azospirillum brasilense and Rhizobium meliloti plus 2,4-D on grain yield and N, P, K con¬tent of Triticum aestivum (cv. Baccros and Mahda- vi). American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Science, 5(3), 296-307.
12. Vorobei, N. A., Patsko, O. V., Kots, S. Ia., & Parshykova, T. V. (2009). Fiziolohichni osoblyvosti rozvytku liutserny za inokuliatsii zmishanymy kultu- ramy azotfiksuvalnykh mikroorhanizmiv [Physio¬logical features of alfalfa development by inocula¬tion with mixed cultures of nitrogen-fixing microor¬ganisms]. Fyzyolohyia y byokhymyia kulturnyikh rastenyi — Physiology and Biochemistry of Culti¬vated Plants, 41 (1), 344-352. [in Ukrainian].
13. Aung, T. T., Tittabutr, P., Boonkerd, N., Herridge, D., & Teaumroong, N. (2013). Co-ino-culation effects of Bradyrhizobium japonicum and Azospirillum sp. on competitive nodulation and rhi- zosphere eubacterial community structures of soy¬bean under rhizobia-established soil conditions. Af¬rican Journal of Biotechnology, 12 (20), 2850-2862.
14. Murodova, S. S., Davranov, K. D. (2014). Kompleksnyie mykrobnyie preparatyi. Prymenenye v selskokhoziaistvennoi praktyke [Complex micro¬bial preparations. Application in agricultural prac¬tice]. Biotechnologia Acta, 7 (6). (pp. 92-101) [in Ukrainian].
15. Dospekhov, B. A. (1985). Metodyka polevo- ho opyita (s osnovamy statystycheskoi obrabotky re- zultatov yssledovanyi) [Methods of field experience (with the basics of statistical processing of research results]. Moskva: Ahropromyzdat [in Russian].
16. Shlehel, H. (1987). Obshchaia mykrobyolo- hyia [General microbiology]. Moskva: Myr [in Rus¬sian].
17. Shylnykov, V. K. (2005). Praktykum po mykrobyolohyy [Workshop on Microbiology]. Mos¬kva: Drofa [in Russian].
18. Bykov, V. A., Vynarov, A. Iu., & Sher- stobytov, V. V. (1985). Raschet protsessov mykro- byolohycheskykh proyzvodstv [Calculation of micro¬biological production processes]. Kyiv: Tekhnyka [in Russian].
19. Pert, S. D. (1978). Osnovy kultyvyrovanyia mykroorhanyzmov y kletok [Fundamentals of Cultur¬ing Microorganisms and Cells]. Moskva: Myr [in Russian].
20. Hardy, R. W. F., Hotsren, R. D., Jack¬son, E. K., & Burns, R. C. (1968). The acetylene- ethylene assay for N2 fixation: laboratory and field evaluation. Plant Physiol, 43 (8), 1185-1207. https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185
21. Hardy, R. W. F., Burns, R. C., Holsten, R. D. (1973). Applications of the acetylene-ethylene assay for measurement of nitrogen fixation. Soil Biology and Biochemistry, 5 (1), 47-81.
22. Volkohon, V. V. (2010). Eksperymentalna gruntova mikrobiolohiia [Experimental soil micro¬biology]. Kyiv: Ahrarna nauka [in Ukrainian].
23. Kozar, S. F., Symonenko, E. P., Lyn- nyk, V. O., & Kaplunenko, V. H. (2015). Influence of nanocarboxylates of microelements on Rhizobium radiobacter 204 growth-regulating activity. Silsko- hospodarska mikrobiolohiia — Agricultural mic¬robiology, 22, 3-8. https://doi.org/10.35868/1997- 3004.22.3-8
24. Ievtushenko, T. A., Kozar, S. F., & Pysh- chur, I. M. (2018, October). Vplyv nanokarboksyla- tiv mikroelementiv na rostovu i funktsionalnu ak- tyvnist Bradyrhizobium japonicum [Influence of microelement nanocarboxylates on growth and fun¬ctional activity of Bradyrhizobium japonicum]. Mikrobiolohiia v suchasnomu silskohospodarskomu vyrobnytstvi: tezy dopovidi XI naukovoi konfer- entsii molodykh vchenykh (pp. 20-22), Chernihiv [in Ukrainian].
25. Kozar, S. F., Yevtushenko, T. A., Usmano¬va, T. O., & Symonenko, Ye. P. (2017). Mikro- biotsenoz ryzosfernoho gruntu ta produktyvnist pshenytsi ozymoi za vykorystannia bakterii Agro¬bacterium radiobacter 204, aktyvovanykh nanokar- boksylatamy metaliv [Microbiocenosis of the rhizo- sphere soil and productivity of winter wheat for the growth of Agrobacterium radiobacter 204 bacteria, activated by metal nanocarboxylates]. Silskohospo- darska mikrobiolohiia — Agricultural microbiology, 26, 17-23 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.35868/ 1997-3004.30.13-19
26. Kozar, S. F., Symonenko, E. P., Volko- hon, V. V., & Volkogon, M. V. (2019). Nanocar- boxylates of molybdenum and of iron enhance the functional activity of Rhizobium radiobacter 204. Applied Nanoscience, 9(5), 795-800. https://doi.org/ 10.1007/s13204-018-00939-6
27. Kozar, S. F. (2003). Antahonistychni vid- nosyny batsyl iz predstavnykamy gruntovykh diazo- trofiv ta perspektyvy vykorystannia yikhnikh kom- pleksiv pry vyroshchuvanni silskohospodarskykh kultur [Antagonistic species of bacilli from repre¬sentatives of primordial diazotrophs and the prospect of victorious complexes in growing silky cultures]. Visnyk ahrarnoi nauky Prychornomoria — Ukraini¬an Black Sea region agrarian science, 1, 302-307 [in Ukrainian].
28. Kozar, S. F., Ushakova, M. A. (2004). Antahonizm azotobaktera shchodo gruntovykh dia- zotrofiv ta vplyv kompleksiv bakterii na rist Roslyn [Antagonism of azotobacter from rodent dyazo- trophs and infusion of bacterium complexes onto the growth of roslin.]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 2, 31-34 [in Ukrainian].
29. Kozar, S. F. (2008). Kompleksne zastosu- vannia diazotrofiv dlia pidvyshchennia urozhainosti ozymoho zhyta [Integrated use of diazotrophs for increasing the yield of winter crops.]. Zbirnyk nau- kovykh prats Umanskoho derzhavnoho ahrarnoho universytetu: osnovy formuvannia produktyvnosti silskohospodarskykh kultur za intensyvnykh tekhno- lohii vyroshchuvannia — Collected works of Uman state university of horticulture: bases of formation of productivity of agricultural crops at intensive tech¬nologies of cultivation (pp. 312-316) [in Ukrainian].
30. Kozar, S. F., Ushakova, M. A., & Pohory- lko, N. V. (2002). Stvorennia shtuchnykh asotsiatsii diazotrofiv dlia inokuliatsii ozymoho zhyta [The creation of piece associations of diazotrophs for the inoculation of winter crops]. Stalyi rozvytok ahroekosystem: tezy dopovidi mizhnarodnoi nau- kovoi konferentsii (pp. 105-107). Vinnytsia [in Uk¬rainian].
31. Kozar, S. F. (2005). Biolohichna efektyvnist kompleksnoho zastosuvannia mikrobnykh prepara¬tive [Biological efficiency of complex storage of mi¬crobial preparations]. Silskohospodarska mikrobi-
olohiia — Agricultural microbiology, 1-2, 86-94 [in Ukrainian].
32. Kozar, S. F. (2006). Vplyv mikrobnykh preparativ na aktyvnist mikrofloryi ryzosferno- ho gruntu yaroho yachmeniu [Infusion of micro¬bial preparations on the activity of microflora in rhizosphere soil of bright barley]. Visnyk KhNAU
im. V. V. Dokuchaieva — The Bulletin of the kharkiv national agricultural university of V. V. Dokuchaev,
4, 126-133 [in Ukrainian].
33. Kozar, S. F. (2005). Byolohycheskye ele- mentyi tekhnolohyy vyirashchyvanyia yarovoho yachmenia na osnove kompleksnoho yspolzovanyia mykrobnyikh preparatov [Biological elements of the technology of growing spring barley based on the integrated use of microbial preparations]. Cherni-
hivskyi derzhavnyi tsentr naukovo-tekhnichnoi i ekonomichnoi informatsii, 4 [in Ukrainian].
34. Kozar, S. F., Nesterenko, V. M., Yevtu-shenko, T. A., Firsovskyi, O. V., & Usmanova, T. O. (2013). Efektyvnist zastosuvannia mikrobnoho pre- paratu ABT v tekhnolohii vyroshchuvannia tsybuli ripchastoi [The effectiveness of the intake of the mi¬crobial drug ABT in the technology of viral cybuli-
zation]. Naukovyi visnyk Natsionalnoho universytetu bioresursiv i pryrodokorystuvannia Ukrainy (Seriia “Ahronomiia”) — Scientific Bulletin of the National
University of Life and Environmental Sciences of Ukraine (Series “Agronomy”). 183 (1), 207-214 [in Ukrainian].
35. Bilokonska, O., Kozar, S. (2020). Viability of Azotobacter chroococcum IMB B-7836 and their influence on cucumber productivity. Anale Universi- tafii din Oradea, Fascicula Biologie.; XXVII, 2,
111-115.
36. Bilokonska, O. M., Kozar, S. F., Yevtu-shenko, T. A., & Usmanova, T. O. (2018). Zbere- zhenist bakterii rodu Azotobacter na nasinni Cu- cumis sativus L. za dii riznykh temperature [Preser¬vation of bacteria of the genus Azotobacter on plants Cucumis sativus L. for different temperatures. Silskogospodarska Microbiology]. Silskohospo-
darska mikrobiolohiia — Agricultural microbiology,
27, 11-17. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.35868/ 1997-3004.27.11-17
37. Goldenfeld, N., Woese, C. (2007). Biolo-gy's Next Revolution. Nature. 445. https://doi.org/ 10.1038/445369a
38. Patyka, M. V., Tanchyk, S. P., Kolodiazh- nyi, O. Yu., Ivaniuk, M. F., Kruhlov, Yu. V., Mel- nychuk, M. D., & Patyka, T. I. (2012). Formuvannia bioriznomanittia ta filotypovoi struktury eubakteri- alnoho kompleksu chornozemu typovoho pry vy- roshchuvanni pshenytsi ozymoi [Formation of bi- oriznomanittya and phylotype structure of eubacteri- al complex black soil typical for growing winter wheat]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy — Reports of the National Academy of Sci¬ences of Ukraine, 11, 163-171 [in Ukrainian].
39. Lenheler, Y., Drevs, H., & Shlehel, H. (2005). Sovremennaia mykrobyolohyia. Prokaryoty: v 2-kh tomakh [Modern microbiology. Prokaryotes: in 2 volumes] Moskov: Myr. [in Russian].
40. De-Bashan, L. E., Hernandez, J., Morey, T., & Bashan, Y. (2004). Microalgae growth-promoting bacteria as “helpers” for microalgae: a novel ap¬proach for removing ammonium and phosphorus from municipal wastewater. Water Research, 38 (2), 466-474. https://doi.org/10.1016/j.watres.2003.09.022
41. Patil, G. B., Lakshman, H. C., Mirdhe, R. M., & Agadi, B. S. (2013) Effect of co-inoculation of AM fungi and two beneficial microorganisms on growth and nutrient uptake of Eleusine coracana Gaertn. (Finger millet). Asian Journal of Plant Sci¬ence and Research, 3 (1). 26-30.
42. Date, R. A. (2001). Advances in inoculant technology: a brief review. Australian Journal of Experimental Agriculture, 41 (3), 321-325.
43. Brockwell, J., Bottomley, P. J. (1995). Re¬cent advances in inoculant technology and prospects for the future. Soil Biology and Biochemistry, 27 (4¬5), 683-697. https://doi.org/10.1016/0038-0717(95) 98649-9
44. Kremer, R. J., Peterson, H. L. (1983). Ef-fects of Carrier and Temperature on Survival of Rhi- zobium spp. in Legume Inocula: Development of an Improved Type of Inoculant. Applied and Environ¬mental Microbiology, 45 (6), 1790-1794. https:// doi.org/10.1128/aem.45.6.1790-1794.1983
45. Kovalevska, T. M., Kozar, S. F., Kruty- lo, D. V., Horban, V. P., Romanova, I. M., & Us-manova, T. O. (2015). Metody kultyvuvannia ta tryvaloho zberihannia bulbochkovykh bakterii v kolektsiiakh: metodychni rekomendatsii [The meth¬od of cultivation of the trivial harvesting of bulbous bacteria in collections: methodical recommenda¬tions]. Chernihiv: ISMAV NAAN [in Ukrainian].
46. Hartley, E. J., Gemell, L. G., & Deaker, R. (2012). Some factors that contribute to poor survival of rhizobia on preinoculated legume seed. Crop and Pasture Science, 63 (8-9), 858-865. https://doi.org/ 10.1071/CP12132
47. Stout, D. G., Hall, J. W., Brooke, B. M., Baalim, G., Thompson, D. J. (1993). Effect of stor¬age temperature and time on viability of rhizobia on lime-coated alsike clover (Trifolium hybridum) seed. The Journal of Agricultural Science, 120 (2), 205¬211. https://doi.org/10.1017/S0021859600074244
48. Bashan, Y., Hernandez, J. P., Leyva, L. A., & Bacilio, M. (2002). Alginate microbeads as inocu- lant carriers for plant growth-promoting bacteria. Biology and Fertility of Soils, 35, 359-368. https://doi.org/10.1007/s00374-002-0481-5
49. Bashan, Y., Gonzalez, L. E. (1999). Long¬term survival of the plant-growth-promoting bacteria Azospirillum brasilense and Pseudomonas fluo- rescens in dry alginate inoculant. Applied Microbi¬ology and Biotechnology, 51 (2), 262-266. https:// doi.org/10.1007/s002530051391
50. Kozar, S. F., Yevtushenko, T. A., & Nes-terenko, V. M. (2017). Vplyv rechovyn riznoho khi- michnoho skladu na zhyttiezdatnist diazotrofiv na nasinni silskohospodarskykh kultur [The inflow of rechovins from a small chemistry warehouse to the life of diazotrophs on the national agricultural cul¬tures]. Silskohospodarska mikrobiolohiia — Agri¬cultural microbiology, 25, 10-17 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.35868/1997-3004.25.10-17
51. Mulder, L., Hogg, B., Bersoult, A., & Cullimore, J. V. (2005). Integration of signalling pathways in the establishment of the legume- rhizobia symbiosis. Physiologia Plantarum, 123 (2), 207-218. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2005. 00448.x

Переглядів анотації: 70
Завантажень PDF: 79
Опубліковано
2021-06-18
Як цитувати
С. Ф. , К. (2021). СТРАТЕГІЯ РЕГУЛЮВАННЯ АКТИВНОСТІ ДІАЗОТРОФІВ ЗА ЇХ ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР. Сільськогосподарська мікробіологія, 33, 33-43. https://doi.org/10.35868/1997-3004.33.33-43

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають