Спецможливості
Статті

Мікробіологи пропонують змінити стратегію удобрення сільгоспкультур

08.05.2009
382
Мікробіологи пропонують змінити стратегію удобрення сільгоспкультур фото, ілюстрація

Як правильно застосовувати добрива для збільшення коефіцієнту засвоєння рослинами діючої речовини. 

 

Як відомо, коріння рослин перебуває в оточенні грунтових мікроорганізмів, які формують так звану ризосферу: щільне заселення прикореневого грунту специфічними мікроорганізмами. При цьому бактерії та мікроскопічні гриби в симбіозі або в асоціації з рослиною виконують своєрідні функції: забезпечення комфортності кореневого живлення. Тобто культурні рослини, забезпечені комплексом корисних грунтових мікроорганізмів, здатні створити для себе комфортні умови щодо мінерального живлення. За висловом відомого мікробіолога І. А. Тихоновича, рослини в процесі еволюції "довірили" ризосферним мікроорганізмам низку своїх функцій. Інший видатний мікробіолог ХХ ст. М. О. Красильников порівнював ризосферні мікроорганізми з органами травлення теплокровних. Це не перебільшення. На представленому рисунку наведено фрагмент кореня пажитниці пасовищної в оточенні ризосферних мікроорганізмів. Як бачимо, в межах кількох мікронів видимого поля мікроскопа налічуються тисячі бактеріальних клітин. Можна уявити, якою є їхня сумарна біохімічна активність і яку роль у мінеральному живленні рослин вони можуть відігравати. Можемо також уявити стан рослини, яку з певних причин позбавлено цієї мікробіоти.

Сьогодні, на жаль, в окремих грунтах деякі види мікроорганізмів перебувають на межі зникнення. Їхнє місце займають нетипові для ефективної взаємодії з рослинами мікроорганізми. При цьому коріння рослин заселяють неспецифічні мікроорганізми, які, відповідно, виконують нетипові функції: вони не "годують" сільськогосподарські культури елементами мінерального живлення, а паразитують на рослинному організмі. Наслідки відомі: навіть за достатнього забезпечення мінеральною поживою сільськогосподарські культури не можуть сформувати повноцінного врожаю. За збереження в агрохімії і землеробстві нинішніх поглядів на проблему кореневого живлення рослин перспектива перетворення грунтів із "живого тіла" (за висловом В. В. Докучаєва) в "субстрат" - неминуча.

Що ж ми маємо сьогодні? Висновки з теорії мінерального живлення дуже спотворено. При цьому практика застосування мінеральних добрив характеризується однією вельми суттєвою "дрібницею": ступінь засвоєння азотних добрив не перевищує 35-50%, фосфорних - 20 і калійних - 25-60% залежно від типу грунту. Якщо розглядати доцільність застосування найбільшого забруднювача агроценозів - азотних добрив, - то дійдемо висновку, що половину добрив свідомо планують на забруднення довкілля. Це неприйнятно з екологічного погляду. Не зрозуміло це й з економічних міркувань, адже 50% енергії, яку використовують у сільськогосподарському виробництві, припадає на синтез, транспортування й застосування саме азотних добрив. Іншими словами, половину енергії (і, відповідно, коштів) аграрне виробництво спрямовує на забруднення довкілля. При цьому втрати повністю перекладено на собівартість сільськогосподарської продукції, тобто на селянина.

Звичайно, на екологічний бік проблеми чимало дослідників звертало й звертає увагу. Так, зокрема, запропоновано локальне внесення гранульованих добрив. При цьому, на думку окремих вчених, через високу концентрацію азотних сполук пригнічуються процеси нітрифікації та денітрифікації, знижуються іммобілізація азоту та рівень нітратів у продукції. Проте ця ідея є досить суперечливою, оскільки за наявності локального гіпертрофовано високого фону мінерального азоту в зоні його впливу пригнічуватиметься не лише діяльність нітрифікаторів та денітрифікаторів, а й мікробіоти в цілому. Отже, поліпшуючи ситуацію з рівнем нітратів у продукції таким способом, ми порушуємо екологічну рівновагу в грунті. Що краще? Відповіді - не маємо. Але спрогнозувати поширення деградаційних процесів, у т. ч. руйнування мікробних угруповань грунтів, можемо.

Широковідомими є такі способи збільшення коефіцієнтів засвоєння азоту добрив, як комплексне застосування добрив, використання мікроелементів. Доцільне також роздрібне внесення, використання добрив разом зі зрошувальною водою тощо. Пропонують унесення добрив пролонгованої дії. Це, безперечно, важливі кроки в екологізації сільськогосподарського виробництва, але проблему оптимальної кількості азотного удобрення повністю не вирішує.
Використання мікробних препаратів забезпечує постачання корисних мікроорганізмів у потрібній кількості, в потрібний час, у потрібне місце. Створення осередку домінування агрономічно корисних бактерій у зоні коріння культурних рослин сприяє забезпеченню комфортності мінерального живлення. При цьому мікробні препарати, маючи в своєму складі фізіологічно активні речовини бактеріального походження (своєрідні стимулятори росту, але не хімічні), активно впливають на розростання кореневої системи, формування значної абсорбуючої площі, що, в цілому, сприяє зростанню ступеня використання добрив інокульованими рослинами. Характерно, що збільшене засвоєння азотних добрив не призводить до накопичення нітратів у продукції, оскільки за бактеризації активізується синтез рослинних азотасиміляторних ферментів, які залучають нітрати до обміну речовин і перетворюють їх у складові амінокислот та білків. Так, наприклад, інокуляція гречки мікробним препаратом діазобактерином не лише підвищує врожайність культури, а й поліпшує якість зерна, зокрема змінює його амінокислотний склад. Проведені аналізи дали змогу встановити, що передпосівна інокуляція насіння гречки сприяє змінам у співвідношенні незамінні/замінні амінокислоти в зерні всіх досліджених сортів на користь зростання показників. Серед незамінних амінокислот найбільше підвищується вміст треоніну, лізину й валіну. У меншій мірі збільшується кількість ізолейцину та лейцину. Зазначена особливість свідчить про те, що внаслідок інокуляції амінокислотний пул у насінні представлено, в основному, білковими амінокислотами, тому що незамінні амінокислоти, зазвичай, включаються в білки і меншою мірою наявні в клітинах у вільному стані. Отже, завдяки застосуванню бактеріального препарату, зростає поживна цінність білків зерна гречки.

Результати багаторічних польових та виробничих дослідів із випробування ефективності діазобактерину, проведених на різних сортах гречки в різних грунтово-кліматичних умовах, підтверджують суттєвий вплив біопрепарату на врожайність культури та якість одержуваної продукції. Не менш ефективним для гречки є також новий біопрепарат мікрогумін, який різниться з діазобактерином збільшеним вмістом рістстимулюючих речовин біологічного походження.
Цей же препарат забезпечує активізацію азотного обміну в рослинах ячменю, про що свідчать результати вегетаційного досліду за використання методики ізотопного розбавлення (з 15N).

Аналіз ізотопного складу азоту в рослинах ячменю показує, що за використання мікрогуміну значно зростає надходження в рослини біологічного азоту, асимільованого інтродукованими в кореневу зону азотфіксуючими бактеріями. Отже, азотний метаболізм інокульованих рослин значною мірою можливий за рахунок екологічно безпечного біологічного азоту. Проте мікрогумін стимулює не лише фіксацію атмосферного азоту, а й засвоєння бактеризованими рослинами мінерального азоту (внесених азотних добрив). Такий результат є наслідком впливу бактеріального компонента біопрепарату та його фізіологічно активних речовин на процеси утворення коріння та додаткового синтезу азотасиміляторних ферментів рослин. Застосування біопрепарату для активізації процесу асоціативної азотфіксації та збільшення коефіцієнтів використання добрив значно розширює горизонти його застосування в землеробстві.
Численні дослідження ефективності біопрепаратів у польових умовах підтвердили результати модельних експериментів і свідчать про таку саму закономірність. Так, урожайність зерна ячменю під впливом препарату мікрогуміну зростала на 11-28% залежно від агрофону та років випробування.

Слід зазначити, що найбільші прирости врожаю від інокуляції одержано на невисокому (N60K25) і високому (N120K50) агрофонах. Але застосування інокуляції на невисокому агрофоні забезпечує таку саму врожайність культури, як і за внесення найбільших у досліді добрив, тільки без біопрепарату. Іншими словами, дія бактеризації на невисокому агрофоні була еквівалентною впливу 60 кг/га діючої речовини азотних добрив. Така висока ефективність біопрепарату, безперечно, пояснюється не тільки надходженням до рослин атмосферного азоту, а й впливом його на коефіцієнти засвоєння добрив.

Як і за бактеризації гречки, в разі застосування Мікрогуміну для ячменю в зерні зростає кількість амінокислот, у т. ч. й незамінних.

Аналогічні результати ми одержали для інших мікробних препаратів, призначених для інокуляції низки сільськогосподарських культур: Поліміксобактерину, Альбобактерину, Діазофіту, Біографу тощо.

За отриманим  результатам можемо впевнитися в тому, що дія Поліміксобактерину еквівалентна впливу N25P25K25. Причому, якщо зміна агрофону з середнього до високого сприяла зростанню врожайності лише в межах 1,4 ц/га, то застосування Поліміксобактерину на середньому фоні сприяло збільшенню продуктивності культури на 6,4 ц/га, а на високому - на 9,5 ц з гектара.

Подібним є вплив застосування препарату Біогран на продуктивність зеленої маси кукурудзи (табл. 4). Вплив бактеризації на врожайність культури на невисоких агрофонах не менший за дію N40P15K35. Якщо порівнювати ефективність біологічного добрива, застосованого на фоні без удобрення, з показниками, обумовленими внесенням найменшої дози мінерального живлення, спостерігаємо аналогічну залежність. Зі збільшенням агрохімічного навантаження позитивна дія Біограну на продуктивність культури зменшується.

Застосування Біограну за вирощування такої культури, як картопля, теж забезпечує перелічені вище закономірності. Так, урожайність культури на фоні ІІ за умови бактеризації формується на рівні 299 ц/га, а на високому агрофоні без застосування препарату - 271 ц/га (табл. 5). Тобто дія біопрепарату еквівалентна впливу мінеральних добрив у дозі, не меншій за N40P15K35.

Звертають на себе увагу показники вмісту нітратів у бульбах. У разі застосування Біограну їхня кількість у продукції зменшується, а засвоєння добрив інтенсивніше. Це цілком закономірний результат, оскільки бактеризація активізує синтез азотасиміляторних рослинних ферментів, і нітрати із запасного фонду, де вони можуть накопичуватися в значних кількостях, не завдаючи шкоди рослині, залучаються до обмінних процесів організму.
Показовим є ефективність мікробного препарату Діазобактерину під час передпосівної бактеризації пажитниці однорічної.

За поєднаного застосування мінерального азоту в дозі 80 кг/га і мікробного препарату Діазобактерин одержано врожайність на рівні 101 ц/га сухої речовини, а за використання 200 кг/га мінерального азоту без бактеризації - 94,4 ц/га. Отже, ефективність передпосівної бактеризації в даному разі перебуває на рівні впливу 120 кг/га мінерального азоту.
Досліди з ефективності мікробних препаратів та їхнього впливу на зростання коефіцієнтів засвоєння діючої речовини добрив проведено в усіх грунтово-кліматичних зонах України, на різних сільськогосподарських культурах як за участі розробників, так і без них. Показовими є дослідження агрохіміків Чернігівського інституту АПВ УААН. Застосування мікробного препарату Біогран для кукурудзи сприяло одержанню достовірного зростання показників урожайності культури. Але справжньою несподіванкою стало встановлення факту обмеження вимивання сполук біогенних елементів з фільтраційними водами.

Обмеження вимивання поживних речовин у нижні горизонти грунтового профілю пояснюється кращим їхнім засвоєнням бактеризованими рослинами та закріпленням кореневою системою. Після відмирання й розкладання коренів ці речовини повернуться в обіг і будуть використані новими в сівозміні сільськогосподарськими культурами.
Отже, застосування мікробних препаратів у технологіях сучасного рільництва сприяє поліпшенню екологічної ситуації в агроценозах і є надзвичайно вигідним агрозаходом з економічного погляду. Зважаючи на це, мікробіологи пропонують змінити стратегію удобрення сільськогосподарських культур: вона має передбачати використання мікробних препаратів.
Економічна ефективність бактеризації досить висока, враховуючи як показники приросту врожайності, так і економію азотних добрив. Передпосівна бактеризація насіння не порушує технологій вирощування цих культур, а є лише додатковим екологічно та економічно обгрунтованим заходом збільшення їхньої продуктивності.

Над проблемою створення мікробних препаратів працюють науковці багатьох установ у різних країнах. Сьогодні вже створено потужні виробництва у США, Канаді, Індії, Австралії, Угорщині, Бразилії.

Мікробіологічними аспектами оптимізації кореневого живлення в Україні успішно займаються в Інституті сільськогосподарської мікробіології УААН, Інституті мікробіології і вірусології НАНУ, Інституті клітинної біології та генетичної інженерії НАНУ, Інституті фізіології рослин та генетики НАНУ, Національному науковому центрі "Інститут землеробства" УААН, Інституті агроекології УААН. На сьогодні розроблено понад десять мікробних препаратів. Зареєстровано в Україні (мають державну реєстрацію) такі біопрепарати, як Ризогумін, Ризоторфін, Клепс, Діазобактерин, Поліміксобактерин, Альбобактерин. Для частини препаратів здійснюють процедуру передреєстраційних експертиз.
Науковці перелічених вище установ завжди готові надати вичерпні консультації з питань ефективного застосування біопрепаратів, забезпечити науковий супровід упровадження розробок.

 

В. Волкогон, членкор УААН, Інститут сільськогосподарської мікробіології УААН

Advertisement

Інтерв'ю
У середині грудня офіційно було повідомлено про створення нової громадської організації — «Всеукраїнського аграрного форуму», метою якої є об’єднання  всіх сільськогосподарських організацій задля спільної продуктивної роботи й ефективної... Подробнее
клубника
Ринок ІТ-рішень для сільського господарства у світі сягає $400 млрд. Застосування ІТ-технологій значно збільшує продуктивність аграрного виробництва.  

1
0