Якісні інокулянти — ефективний спосіб підвищення продуктивності люцерни

Якісні інокулянти — ефективний спосіб підвищення продуктивності люцерни

Люцерна є традиційною кормовою культурою для України і має тривалу історію використання у різних регіонах світу. Передовими країнами за масштабами посівів люцерни є США, Аргентина, Канада, Італія, Австралія, Китай, Франція, Румунія, Болгарія. В Україні, на жаль, посіви цієї культури протягом останніх 10 років є незначними.

Вважають, що для оптимального виробництва повноцінних рослинних кормів частку багаторічних бобових трав і бобово-злакових сумішей у структурі посівних площ кормових культур в Україні доцільно довести в Лісостепу до 45–50%, Степу — 40–45% та Поліссі — 50–55%. При цьому особливу увагу слід приділити багаторічним бобовим травам, зокрема люцерні посівній, використання яких у найближчі роки дозволить підвищити родючість орних земель і може стати основним стабілізуючим фактором сталого розвитку кормовиробництва й невід’ємною складовою біологізації та екологізації агроекосистем.

Люцерну вирощують як самостійну або покривну культуру для виготовлення якісних і збалансованих білково-вітамінних кормів. Вона є «санітаром» ґрунту, закріплює його від згубної дії водної та вітрової ерозій, покращує властивості засолених земель. Як представник родини бобових люцерна є відмінним попередником багатьох сільськогосподарських рослин, фіксує за рік 250–300 кг/га і більше атмосферного азоту, забезпечуючи таким чином поліпшення родючості ґрунтів і підвищення урожаю наступних у сівозміні зернових та технічних культур. Із пожнивними і кореневими залишками люцерни на 1 га ґрунту нагромаджується 20–30 т збагаченої азотом, фосфором, калієм та іншими елементами органічної речовини, що рівноцінно внесенню близько 70 т гною. Відома ця рослина і лікувальними властивостями.

Обов’язковою умовою формування люцерною азотфіксувальної системи з бульбочковими бактеріями є наявність у ґрунті специфічних їй бульбочкових бактерій. Проте природні раси цих мікроорганізмів не завжди формують ефективні симбіотичні взаємовідносини з рослинами і таким чином не забезпечують повної реалізації азотфіксувального потенціалу люцерни. Тому важливим агротехнічним заходом під час вирощування цієї культури є передпосівна інокуляція насіння бульбочковими бактеріями, що дозволяє формувати взаємовигідні бобово-ризобіальні системи й підвищувати продуктивність засвоєння біологічного азоту в 2 і більше рази.

Візуальною ознакою сформованості таких систем є бульбочки — спеціальні утворення на коренях рослин, що є місцем життя і функціонування видозмінених мікроорганізмів — бактероїдів. У результаті взаємокорисного співжиття із бактеріями рослини не лише набувають здатності фіксувати молекулярний азот атмосфери, але й стають стійкішими до несприятливих умов довкілля.

У відділі симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України ведеться робота із селекції та отримання нових штамів мікроорганізмів, стійких до несприятливих чинників довкілля, зокрема до недостатнього водозабезпечення та підвищеного фону мінерального азоту. У складі колекції симбіотичних азотфіксувальних мікроорганізмів відділу, яка має статус національного надбання, налічується понад 30 культур бульбочкових бактерій, специфічних до люцерни. Серед них є ризобії, отримані біотехнологічними та методами аналітичної селекції з особливо цінними господарсько-корисними ознаками, зокрема стійкі до несприятливих чинників довкілля: недостатнього водозабезпечення, підвищеного фону мінерального азоту тощо.

 

05 420 82 1

Рис. 1. Корінь люцерни за інокуляції активними штамами бульбочкових бактерій

 

З метою зниження негативного впливу недостатнього водозабезпечення та створення ефективного бобово-ризобіального симбіозу для передпосівної інокуляції люцерни пропонуються селекціоновані штами S. melilot АС08 та Т17, які сприяють покращанню якості врожаю надземної маси залежно від адаптивного та азотфіксувального потенціалу мікросимбіонта. Зокрема, ефективний штам АС08, виділений нами з природних біоценозів ґрунтово-кліматичних умов зони Полісся України, має екологічну пластичність до дії різних чинників довкілля, що забезпечує йому переваги під час формування симбіозу з люцерною в умовах посухи.

Інокуляція бульбочковими бактеріями S. meliloti АС08 сприяє підвищенню кількісного вмісту амінокислот (загальний), у тому числі незамінних (зокрема, дуже важливої для людей і тварин амінокислоти лізину) у зеленій масі люцерни сорту Ласка як за оптимального водозабезпечення, так і за стресового впливу зниженого водозабезпечення. За умов посухи процеси азотного метаболізму в рослинах люцерни, інокульованої штамами Т17 і АС08, протікають активніше, що підтверджується збільшенням показників вмісту аспарагінової і глутамінової амінокислот (глутамін і аспарагін відіграють домінантну роль у транспорті азоту в рослині) у порівнянні з показником рослин, бактеризованих стандартним штамом S. meliloti 425а.

Селекціоновані штами бульбочкових бактерій S. meliloti позитивно впливають на формування та якість зеленої маси люцерни також завдяки інтенсифікації утворення лімітуючих синтез білка амінокислот: метіоніну, лізину, гістидину та тирозину. Залежно від активності селекціонованих, стійких до посухи штамів-інокулянтів проявляється різниця між рослинами за загальним вмістом білка у зеленій масі люцерни та регуляція амінокислотного вмісту за кількісним показником, що дає можливість розглядати передпосівну інокуляцію насіння бульбочковими бактеріями як антистресовий (пом’якшувальний) фактор за дії негативних факторів навколишнього середовища, зокрема за недостатнього водозабезпечення.

 

05 420 82 2

Рис. 2. Формування бульбочок на коренях люцерни в умовах нестачі вологи за інокуляції активними посухостійкими штамами

 

Таким чином, використання нових селекціонованих штамів-інокулянтів за вирощування люцерни в умовах дефіциту вологи сприяє зниженню негативного впливу нестачі вологи, формуванню ефективного симбіозу і покращує якісний вміст зеленої маси (підвищення вмісту незамінних амінокислот), що забезпечує біологічну цінність бобових трав.

Однією із господарсько-цінних ознак нових селекціонованих культур бульбочкових бактерій є показник стійкості до мінерального азоту. У ІФРГ НАН України отримані також культури бульбочкових бактерій S. meliloti АС48, АС88, стійкі до мінерального азоту, які витримують концентрації значно вище тих, що пригнічують симбіоз.

Ефективність застосовування бульбочкових бактерій АС48 і АС88, які характеризуються стійкістю до впливу екзогенного мінерального азоту, випробувана у симбіозі з люцерною районованих в Україні сортів Ярославна, Зарниця та Люба у польових дослідах у ґрунтово-кліматичних умовах Київської області під час вирощування на фоні підвищеного вмісту мінерального азоту (на ґрунті з внесенням аміачної селітри в дозі N45 та N60). Штами пропонуються як основа для виготовлення бактеріальних добрив під люцерну.

Раціональне використання властивостей аналітично селекціонованих (виділених із ґрунтових біоценозів) штамів бульбочкових бактерій S. meliloti у перспективі, без сумніву, є важливим елементом біологізації землеробства та створення адаптивно-інтенсивної стратегії розвитку луківництва в Україні.

Тривалі багаторічні дослідження, проведені в Інституті, довели, що важливим заходом підвищення ефективності інокулянтів, зокрема, за несприятливих умов вирощування, є модифікація їх біологічно активними сполуками, в тому числі лектинами насіння бобових рослин, які виконують суттєву роль під час формування та функціонування симбіозу й поєднують властивості регуляторів росту рослин та засобів стійкості до стресів і хвороб.

Експериментальним шляхом вдалося підібрати оптимальні концентрації та умови застосування цих рослинних компонентів для модулювання фізіологічної активності ризобій і, таким чином, досягти підвищення їх ефективності порівняно зі штамом-стандартом.

 

05 420 83

Рис. 3. Бульбочки на коренях люцерни за інокуляції бульбочковими бактеріями:
А – інокуляція нестійким до азоту штамом, Б — інокуляція стійким до азоту штамом

 

У вегетаційних та польових умовах було доведено, що ризобії, модифіковані гомологічним лектином, за технологічністю відповідають вимогам, що ставляться до мікроорганізмів, які використовуються під час виготовлення біопрепаратів. Відзначено, наприклад, що застосування лектину насіння сої інтенсифікує у симбіотичних системах люцерна S. meliloti процеси бульбочкоутворення, азотфіксації, росту рослин, спричиняє підвищення вмісту хлорофілів і каротиноїдів у листках. Інокуляція насіння люцерни ризобіями, інкубованими з лектином сої, сприяє підвищенню насіннєвої продуктивності рослин в умовах вегетаційного досліду за недостатнього водозабезпечення на 32%, а також збільшенню урожаю зеленої маси люцерни в контрольованих умовах мікропольового досліду на 38% і 21% у перший та другий роки вегетації відповідно.

Нові продуктивні штами азотфіксувальних бактерій та наукові розробки відділу симбіотичної азотфіксації використовуються під час виготовлення бактеріальних препаратів під люцерну та інші бобові культури. Зокрема, на основі результатів тривалих досліджень науковці відділу розробили і зареєстрували комплексний бактеріальний препарат нового покоління «Ризостим» (свідоцтво про державну реєстрацію Серія А № 03583) для гороху та сої, який поєднує у собі цілий ряд інноваційних технологій та створений на основі азотфіксувальних бактерій і біологічно активних речовин природного походження, що володіють властивостями регуляторів росту рослин, елементів живлення, засобів стійкості до стресів та хвороб. Цей препарат забезпечує приріст урожаю сої та гороху на 12–18%, цілком покриває потреби рослин у сполуках азоту, сприяє накопиченню 45–90 кг біологічного азоту в ґрунті під наступні культури сівозміни та зберігає свою ефективність за посушливих умов. Інокуляція насіння цим препаратом є не лише екологічно безпечним, але й економічно вигідним технологічним прийомом.

 

05 420 84 1

Рис. 4. Фрагмент експериментального досліду з випробування нових штамів Sinorhizobium meliloti на люцерні

  

Вартість вітчизняних препаратів є суттєво нижчою за закордонні аналоги. За дотримання усіх рекомендацій щодо застосування мікробних препаратів вітчизняні мають переваги у порівнянні з закордонними і за ефективністю дії, оскільки біологічні агенти — мікроорганізми, які становлять їх основу, виділені з ґрунтів та адаптовані до ґрунтово-кліматичних умов України і сортів культурних рослин вітчизняної селекції.

Обробку насіння мікробними препаратами проводять за температури 10–35º С у закритих приміщеннях або під навісом, щоб попередити потрапляння на препарат чи оброблене насіння прямих сонячних променів. Процес інокуляції насіння проводять мінімум за 2 год до висіву. Для розведення препарату в процесі приготування робочої суміші для обробки слід використовувати чисту (не хлоровану!) воду. Інокулюють насіння вручну або механізованим способом. Обробку ручним способом проводять на брезенті, готують робочий розчин у бетонозмішувачі або бункері сівалки безпосередньо перед висівом. Для кращого прилипання препарату рекомендується попередньо зволожити насіння. Для механізованої обробки придатні машини для протруювання ПСШ-3, ПС-10 тощо, а також шнековий навантажувач.

 

05 420 84 2

Рис. 5. Бактеріальний препарат Інституту фізіології рослин і генетики НАН України для передпосівної обробки насіння люцерни (тверда та рідка форми)

 

Допускається обробка біопрепаратом у поєднанні з деякими дозволеними для сумісного застосування протруйниками. Для одночасного протруєння насіння та інокуляції краще обирати машину з двома баками: один — для протруйника, другий — для інокулянта. У такому разі варто збільшити дозу препарату в 1,5–2,0 рази. Перед обробкою насіння машину для протруювання слід ретельно очистити, промити, продезінфікувати згідно із санітарними правилами.

У разі використання препаратів на твердих носіях (порошкоподібні) їх спочатку переводять у форму розчину. Для цього потрібну кількість біопрепарату заливають відповідною нормою води на одну годину, ретельно перемішують декілька разів, щоб бактерії перейшли в розчин. Як прилипачі можна використовувати такі розчини: натрію КМЦ — 2,0–2,5%, рідкого концентрату сульфітно-спиртової барди — 7–12%, казеїну технічного — 1,0–1,5%, патоки або меляси — 2–3%. А за використання з цією метою збираного молока та сироватки їх застосовують без розведення. Ці розчини не чинять негативного впливу на життєздатність або активність бульбочкових бактерій і, завдяки своїм фізичним властивостям, добре закріплюють препарат на поверхні насіння. Для збереження ефективності біопрепарату слід обробляти лише таку кількість насіння, яку можна висіяти упродовж дня.

Бактеріальні добрива, що виготовляються в ІФРГ НАНУ, легкі та зручні у використанні, доступні за ціною. Створення високоефективних штамів з агрономічно корисними властивостями проводиться із використання новітніх методів молекулярної генетики та генетичної інженерії, на основі ґрунтовного наукового підходу до вивчення фізіологічних особливостей взаємодії рослин і мікроорганізмів. Відбір, конструювання та випробування штамів мікроорганізмів, що входять до складу добрив, відбувається за участі висококваліфікованих спеціалістів із використанням сучасного високотехнологічного наукового обладнання. Співробітники інституту проводять необхідні консультації щодо препаратів та за потреби забезпечують науковий супровід їх застосування.

 

Сергій КОЦЬ, член-кореспондент НАН України,
доктор біол. наук, професор, заступник
директора з наукової роботи
Людмила МИХАЛКІВ, канд. біол. наук, старший
науковий співробітник відділу симбіотичної азотфіксації
Надія ВОРОБЕЙ, канд. біол. наук, старший науковий
співробітник відділу симбіотичної азотфіксації
Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

svidome

 29 вересня 2020
В Україні буде створено реєстр несумлінних сільгоспвиробників, які відмовляються виконувати зобов'язання з постачання зерна.
В Україні буде створено реєстр несумлінних сільгоспвиробників, які відмовляються виконувати зобов'язання з постачання зерна.
29 вересня 2020
 29 вересня 2020
Компанія RISOIL S.A, яка отримала в концесію порт Херсон, має намір провести масштабну реконструкцію об'єкта і тримати власний флот.
Компанія RISOIL S.A, яка отримала в концесію порт Херсон, має намір провести масштабну реконструкцію об'єкта і тримати власний флот.
29 вересня 2020
 29 вересня 2020
Конституційний суд відклав розгляд подання народних депутатів щодо конституційності закону про ринок землі.
Конституційний суд відклав розгляд подання народних депутатів щодо конституційності закону про ринок землі.
29 вересня 2020
 29 вересня 2020
Суттєве зменшення врожаю сої в Україні внаслідок посухи призведе до підвищеного попиту на неї на тлі обмежених продажів, внаслідок чого закупівельні ціни протягом усього сезону залишатимуться на високому рівні, навіть попри зниження світових цін на сою та рослинні олії, що спостерігається останнім часом.
Суттєве зменшення врожаю сої в Україні внаслідок посухи призведе до підвищеного попиту на неї на тлі обмежених продажів, внаслідок чого закупівельні ціни протягом усього сезону залишатимуться на високому рівні, навіть попри зниження світових цін на сою та рослинні олії, що спостерігається останнім часом.
29 вересня 2020
 29 вересня 2020
За вісім місяців поточного року експорт круп із зернових культур приніс Україні $7,11 млн, що на 51,8% більше, ніж за аналогічний період минулого року.
За вісім місяців поточного року експорт круп із зернових культур приніс Україні $7,11 млн, що на 51,8% більше, ніж за аналогічний період минулого року.
29 вересня 2020
 29 вересня 2020
Українські виробники активно займаються збором яблук осінніх сортів, відповідно пропозиція на ринку збільшується з кожним днем. Станом на 28 вересня, середні гуртові ціни на яблука в Україні коливалися в межах 11-13 грн/кг.
Українські виробники активно займаються збором яблук осінніх сортів, відповідно пропозиція на ринку збільшується з кожним днем. Станом на 28 вересня, середні гуртові ціни на яблука в Україні коливалися в межах 11-13 грн/кг.
29 вересня 2020

Please publish modules in offcanvas position.