Інокулянти — запорука успіху сої

Одним з основних напрямів підвищення рівня раціонального природокористування в аграрному секторі є запровадження органічного землеробства шляхом застосування біологічних препаратів під час вирощування сільськогосподарських культур, зокрема інокулянтів — біодобрив, що виробляються живими мікроорганізмами з повітря, а також органічних решток, які містяться в ґрунті.

Чому слід обов’язково застосовувати інокулянти?

Інокулянти практично втричі збільшують надходження в ґрунт біологічного азоту. Фіксація азоту з атмосфери мікробними препаратами дає змогу компенсувати нестачу ґрунтового азоту, стимулює засвоєння фосфору рослиною (у т.ч. і внесеного в ґрунт разом із хімічними добривами). При цьому істотно збільшується засвоєння внесених хімічних добрив, оскільки відомо, що засвоєння мінерального азоту не перевищує 50%, фосфору — 20–25, калію — 40–60%. Частина добрив, що залишилася, забруднює ґрунт, роблячи його «мертвим», непридатним для життя корисних мікро- й макроорганізмів.

Інокуляція збільшує енергію проростання насіння, скорочує строки появи сходів та сприяє їхній рівномір­ності. Збільшується і швидкість розвитку рослини, формування стеблостою та інтенсивність фотосинтезу, а також посухо– й зимостійкість. Це стає можливим насамперед завдяки активнішому розвитку кореневої системи. До того ж проникнення розвиненої кореневої системи в нижні горизонти ґрунтового профілю збільшує надходження вологи, особливо в умовах посухи.

Інокулянти істотно знижують виробничі витрати, в першу чергу, шляхом зменшення кількості внесених хімічних добрив аж до повної відмови від їхнього використання та переходу до органічного землеробства. І, нарешті, збільшення засвоєння азоту бактеризованими рослинами не збільшує кількість нітратів у кінцевій продукції. Нітрати рослин активно використовуються в синтезі амінокислот і білків.

Здатність сої як представника бобових до засвоєння азоту з атмосфери — одна з основних біологічних особливостей цієї культури. Бактерії, які заселяють коріння, утворюють своєрідний біологіч­ний «чохол» — ризосферу і є трофічними посередниками між ґрунтом і рослиною. Саме ці мікроорганізми відповідають за перетворення низки складних сполук. У системі ґрунт — мікроорганізми — рослина ґрунтові мікроорганізми є незамінною і невід’ємною складовою. Тому рослина в оточенні повноцінного комплексу мікроорганізмів одержує необхідне кореневе живлення і, як наслі­док, реалізує свій генетичний потенціал щодо врожайності.

Чому саме соя?

Жодна агрокультура у світі загалом не виробляє стільки білка й олії, як соя. На сьогодні сою вирощують у 80 країнах світу на площі понад 102 млн га. Ця культура посідає четверте місце за обсягами виробництва сільгоспкультур після кукурудзи (816 млн т), рису (699 млн т) та пшениці (652 млн т).

На сучасному етапі серед зернобобових культур соя є основною складовою в структурі посівних площ та визначає рівень виробництва рослинного білка в Україні. Під соєю зайнято майже 2 млн га, валовий збір її зерна становить близько 4 млн т. До «соєвого поясу» України належать орні землі сімнадцяти областей, що охоплюють понад 70% усіх сільськогосподарських земель.

Попри високі обсяги виробництва сої в Україні, врожайність цієї культури досить низька порівняно зі світовим рівнем. Середня врожайність — 1,4–1,6 т/га, максимальна — не перевищує 2,5 т/га. Водночас цей показник у світі становить 2,3 т/га, а рекордний урожай сої в США — 9,8 т/га.

Для формування 100 кг насіння соя засвоює 7,2–10 кг азоту, 1,7–4 — фосфору та 2,2–4,4 кг калію. Навіть за такої великої потреби в елементах живлення ця культура слабше реагує, порівняно з іншими культурами, на внесення добрив. Це зумовлено високою азотфіксуючою здатністю рослин сої завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями, які забезпечують її потреби в азоті на 70–80% і мають підвищену спроможність засвоювати важкорозчинні сполуки фосфору та інших елементів живлення.

Які ж агрокліматичні умови сприяють успішній дії азотфіксуючих бактерій?

Як і рослини, бактерії уразливі до високих температур на початкових етапах онтогенезу й установлення симбіотичного зв’язку. Надалі, навіть за високих температур — 30–35°С — процес утворення бульбочок продовжується, проте азотфіксація за таких умов не відбувається. Рослини живляться переважно завдяки споживанню мінерального азоту, саме тому його наявність у ґрунті у фізіологічному оптимумі забезпечить формування високого врожаю рослин сої. Особливої уваги та ефективності набувають за таких умов позакореневі підживлення рослин сої невисокими дозами азоту.

Нестача вологи негативно впливає, насамперед, на рослинний організм. Несприятлива дія проявляється в порушенні процесів фотосинтезу, що зумовлює дефіцит вуглеводів. Рослина запускає внутрішні механізми самозбереження, й усі поживні речовини витрачаються на побудову й розвиток кореневої системи, а саме нових корінців для «пошуку» ґрунтової води.

Найінтенсивніше водоспоживання відзначають у фазі цвітіння та формування бобів. Протягом цього періоду вегетації соя може використати до 70% загальної кількості споживання вологи за весь вегетаційний період.

Бульбочкові бактерії — вологолюбні мікроорганізми, тож вони слабо розмножуються в ґрунті з вологістю менше як 40%. А за нестачі вологи бульбочки взагалі не утворюються. Брак вологи в ґрунті знижує активність рівня азотфік­сації, що, в свою чергу, спричиняє некротичні процеси в бульбочках. Після нормалізації водного обміну в рослинах, які перенесли водний стрес, старі бульбочки вже не відновлюють свої функції, а новоутворені корінці мають значно нижчі показники засвоєння азоту. Оптимальна вологість ґрунту — 60–70% повної його вологоємності, мінімальна — 16%.

На кислих ґрунтах соя менше утворює кореневих волосків, зменшується поглинаюча здатність кореневої системи, сповільнюються обмінні процеси в рослині. У кислому ґрунті бактерії втрачають активність і вірулентність. Низькі значення рН ґрунту згубно впливають не стільки на ризобій, скільки на проникність мембран рослинних клітин, унаслі­док чого бактерії не можуть проникати всередину рослини. Для бульбочок рН чутливий період — початок інфекційного процесу, причому найуразливішим є етап прикріплення ризобій до кореневих волосків. Порушується обмін сигналами між рослиною-господарем і мікросимбіонтом. Відбувається зниження секреції рослинами флавоноїдів, що впливає на синтез відповідних сигналів бактерій. Інтервал кислотності ґрунту для сої — від 5,5 до 8,5 рН, оптимальне значення рН — 6,6–7,0.

Соя вимоглива до наявності повітря в ґрунті. Повітря потрібне рослині не тільки для дихання коренів, але й для активної життєдіяльності бульбочкових бактерій, які належать до аеробних організмів. Мінімальний (критичний) уміст повітря в ґрунті становить 9% загального обсягу.

У світі сучасний об’єм виробництва препаратів на основі азотофіксуючих бактерій становить понад 60 млн гектарних норм. Водночас в Україні тільки до 45% насіння бобових культур інокульовані біологічними бульбочковими бактеріями, а частка вітчизняних інокулянтів не перевищує 10%. Серед основних виробників та оригінаторів біологічних препаратів – інокулянтів сої та інших культур в Україні налічується понад 10 вітчизняних та 23 зарубіжних фірм та організацій, а перелік зареєстрованих продуктів наближається до 100.

Агровиробнику важко зорієнтуватися в такому широкому асортименті. Тому споживачеві слід звернути особливу увагу на показники, за якими визначається ефективність інокулянтів сої.

Успішність симбіозу залежить від наявності у штамів азотофіксуючих мікроорганізмів таких властивостей:

специфічність щодо вибору рослини-господаря зі здатністю вступати в симбіоз із чітко визначеною кількіс­тю видів бобових рослин;

вірулентність і конкурентоздатність щодо проникнення в корінь рослини-господаря і утворення бульбочок в умовах наявності інших штамів цього самого виду та місцевих рас бульбочкових бактерій;

азотофіксувальна активність — здатність перетворювати молекулярний азот на азотомісткі сполуки завдяки діяльності спеціальних ферментних систем;

біологічна ефективність — здатність підвищувати врожайність і вміст азоту (білка) рослини-господаря, що зв’язано з передачею йому сполук азоту та біологічно активних речовин;

компліментарність — ефективність взаємодії з різними сортами відпо­відних рослин.

Важливою умовою високої ефективності інокулянтів є їхня стерильність. Контамінація (забруднення) препаратів іншою мікрофлорою (небезпечними є спори грибів) знижує передусім ефективність азотофіксуючого комплексу бактерій і тільки потім впливає на їхню вірулентність і конкурентоздатність до диких рас ґрунтових мікроорганізмів.

Кількість бульбочок на корінні рослин не є показником ефективності препаратів. Наприклад, штам-стандарт Bradyrhizobium japonicum 6346 формує на коренях рослини від 30 до 60 бульбочок і забезпечує фіксацію 150–250 кг/га азоту, а штам Bradyrhizobium japonicum 604 К формує від 700 до 2000 бульбочок і забезпечує фіксацію азоту на рівні 5–10 кг/га. Так і рожевий колір на зрізі бульбочок (вміст леггемоглобіну) не є критерієм оцінки ефективності біоло­гічних препаратів, а лише вказує на наявність сформованого азотофіксуючого апарату.

Важливе значення має і термін зберігання препарату. Навіть в умовах повної стерильності інокулянт містить живу культуру мікроорганізмів, має здатність постійно рости. За досягнення певної концентрації в препараті бактерії перестають розмножуватися, починають старіти й відмирати.

Токсини, які утворилися в результаті розкладання бактеріальних клітин, у значному ступені знижують симбіо­тичні властивості живих бактерій. Із цієї причини бактеріальні препарати, які мають термін зберігання більше як один рік, хоч і є активними, однак у значно меншому ступені, ніж щойно вирощені мікроорганізми.

Тому бактеріальні добрива (інокулянти) під бобові та зернові культури готують на основі високоактивних, високоефективних і конкурентоздатних штамів мікроорганізмів обов’язково безпосередньо перед початком посівної кампанії і з дотриманням умов повної стерильності.

Не можна поєднувати в одному технологічному процесі обробки насіння сої інокулянтами та обробку регуляторами росту й комплексами мікроелементів, оскільки це знижує ефективність створюваних симбіозів. Краще проводити обробку сої цими препаратами, і особливо якщо вони містять хелатовані сполуки мікроелементів, — по вегетації.

Важливий акцент, на який варто звернути увагу споживачам: для обробки насіння сої слід використовувати інокулянти, які мають високі показники якос­ті та визнані в Україні і поза її межами. Під час їх виробництва використані сучасні мікробні технології, за допомогою яких за дотримання регламентів застосування можна отримувати прибавку врожаю сої в межах 4,5–5,5 ц/га.

О. Шевченко, д–р наук із державного управління, професор Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського

М. Плиска, канд. біол. наук, доцент НУБіП України

Журнал «Пропозиція», №5, 2019 р.