Інтродукція штамів мікроорганізмів з комплексом корисних властивостей в ризосферу овочевих рослин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська академія аграрних наук

Інститут агроекології та біотехнології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

03.00.16. - екологія

Інтродукція штамів мікроорганізмів з комплексом корисних властивостей в ризосферу овочевих рослин

Пархоменко Тетяна Юріївна

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Південному філіалі Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук Мельничук Тетяна Миколаївна Південний філіал Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН, директор

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, академік УААН, АНВШ України, заслужений трудівник народної освіти Барабаш Орест Юліанович Національний аграрний університет, професор кафедри овочівництва

доктор біологічних наук Коць Сергій Ярославович Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, завідувач відділу симбіотичної азотфіксації, затупник директора з наукових питань

Провідна установа: Інститут землеробства Української академії аграрних наук, смт. Чабани, Київська обл.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Заякіна Г.В.

Анотація

Пархоменко Т.Ю. Інтродукція штамів мікроорганізмів з комплексом корисних властивостей в ризосферу овочевих рослин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. Інститут агроекології та біотехнології УААН, Київ, 2003.

В дисертації викладено результати досліджень з впливу інтродукованих штамів-біоагентів препаратів на епіфітну мікрофлору насіння овочевих рослин, його посівні властивості, а також біологічні та агрохімічні показники ризосфери цих рослин.

Встановлено, що обробка біопрепаратами насіння овочевих рослин перед закладкою на зберігання сприяє покращенню його посівних властивостей та розвитку розсади. Біопрепарати впливають на мікробне угруповання ризосфери, знижують фітотоксичність грунту, покращують поглинання азоту та фосфору рослиною. Доведено комплексність біопрепаратів завдяки продукуванню біологічно активних речовин штамами-біоагентами та їх здатності до фосфатомбілізації і азотфіксації.

Інтродуковані штами здатні приживатись в ризосфері та ризоплані капусти. Завдяки різноманітному впливу біопрепаратів на ризосферу, покращується розвиток розсади овочевих рослин та збільшується їх урожайність в середньому на 10 %.

Запропоновано елементи технології застосування нових препаратів ФМБ 32-3 та БСП в овочівництві: дози та способи обробки насіння і розсади.

Ключові слова: біопрепарат, мікроорганізми, овочеві рослини.

Аннотация

Пархоменко Т.Ю. Интродукция штаммов микроорганизмов с комплексом полезных свойств в ризосферу овощных растений. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология, Институт агроэкологии и биотехнологии УААН, Киев, 2003.

В диссертации изложены результаты исследований о влиянии интродуцированных штаммов-биоагентов препаратов на эпифитную микрофлору семян овощных растений и на биологические и агрохимические характеристики ризосферы.

Предпосевная обработка семян капусты и томата биопрепаратами ФМБ 32-3 и БСП, созданными в Южном филиале ИСХМ УААН, улучшает их энергию прорастания и всхожесть, повышает биомассу проростков.

Установлено, что обработка биопрепаратами ФМБ 32-3 и БСП семян томата перед закладкой на хранение способствует сохранению их посевных свойств и улучшению развития рассады. Показано постепенное волнообразное снижение численности бактерий и грибов в эпифитной микрофлоре при хранении семян томата, лука, петрушки.

Штаммы Bacillus polymyxa П и Bacillus sp. 01-1 и 01-2 проявляют высокую антагонистическую активность по отношению к грибам - возбудителям заболеваний овощных культур, не уступающую активности штамма-еталона - Bacillus subtilis D-26. Штамм Bacillus polymyxa П, в отличие от других исследованных штаммов, не угнетает развитие бактериальных штамммов и поэтому возможно его совместное применение с другими микробными препаратами. Штамм Enterobacter nimipressuralis 32-3 в лабораторных опытах не проявлял антагонистической активности. В полевых опытах на томатах установлено снижение численности пораженных растений и плодов до 60 % по сравнению с контрольным вариантом.

Исследованы изменения в ризосфере под влиянием интродуцированных штаммов-биоагентов препаратов. Внесенные штаммы взаимодействуют с микробным ценозом ризосферы, снижают фитотосичность почвы и улучшают поглощение азота и фосфора растениями. В вегетационных опытах с капустой на разных фонах (полная, бесфосфорная и безазотная питательная среда Прянишникова) показана способность микробных штаммов к комплексному воздействию на растения.

Интродуцированные стрептомицинрезистентные штаммы Enterobacter nimipressuralis 32-3, Bacillus polymyxa П и Bacillus sp. 01-1 и 01-2 способны приживаться в ризосфере и ризоплане корней капусты. При инокуляции семян биопрепаратами улучшается развитие рассады капусты и томата - увеличивается масса корневой системы и надземной части, увеличивается площадь поверхности листьев. Предпосевная инокуляция семян томата и капусты биопрепаратами, обработка корневой системы рассады приводит к повышению урожайности этих культур. Средняя прибавка урожая капусты под влиянием биопрепаратов ФМБ 32-3 и БСП составила 10%, при использовании смеси этих двух препаратов - 24 %. Прибавка урожая томатов в среднем составила для варианта с использованием ФМБ 32-3 - 6,3%, для варианта с БСП - 14,0 %.

Предложены элементы технологии применения новых препаратов ФМБ 32-3 и БСП в овощеводстве: дозы и способы обработки семян и рассады. Использование биопрепаратов при выращивании овощных культур является природоохранным и энергосберегающим приемом, так как коэффициент энергетической эффективности повышается 1,6 раза. Экономическая эффективность составляет при выращивании капусты 1254,71 грн/га, томатов - 659,50 грн/га.

Ключевые слова: биопрепарат, микроорганизмы, овощные растения.

Annotation

Parkhomenko T.Yu. The introduction of microorganisms strains with beneficial properties into rhizosphere of the vegetable plants. - Manuscript.

Theses for degree of Candidate of Agricultural Science on speciality 03.00.16 - ecology. - Institute of Agroecology and biothehnology UAAS, Kyiv, 2003.

The results of investigations describe the influence of introduced strains-bioagents of preparations on to vegetable plants seeds` epiphyte microbial associations. Germination capacity of seeds and biological and on agrochemical quality of rhizosphere soil has been shown.

It has been established that the treatment of vegetable plants` seeds by biopreparates before keeping prolongs the time of seeds keeping, quality of seeds and promotions development of seed-lings. It has been revealed the influence of biopreparations on microbial associates of rhizosphere. Biopreparates decrease the phytotixity rhizosphere soil, promote the taking up of nitrogen and phosphorus. The complex activity of strains, which produce the biological activity substance and are phosphatemobilizing and nitrogen fixation microorganisms, has been shown.

The introduced strains are able to survive into rhizosphere and rhizoplane of cabbage roots. Strains, which are the base of bioprepapations, promote the growing and increase the yielding of vegetable plants in average by 10 %.

It has been proposed the elements of technology for applying new biopreparates PMB 32-3 and BSP in the growing of vegetable. Dose and way of treatment of seeds and seed-lings were indicated.

Key words: biopreparations, microorganisms, vegetable plants.

1. Загальна характеристика роботи

штам біопрепарат овочевий рослина

Актуальність теми.

Одним з важливих та перспективних елементів біологічного землеробства є широке використання біопрепаратів (Патика В.П. та ін., 1993, Патика В.П., 2000). Вітчизняними та зарубіжними вченими доведено, що мікроорганізми, які є основою біопрепаратів, мають антагоністичні властивості до фітопатогенів, покращують мінеральне живлення рослин і, разом з цим, сприяють підвищенню родючості грунту, покращенню його фітосанітарного стану (Патика В.П. 1994, Milosevic N. et all., 1995, Sid Ahmed A. et all., 1999).

Застосування біопрепаратів підвищує врожайність овочевих рослин, обмежує використання пестицидів та мінеральних добрив, що знижує антропогенне навантаження на навколишнє середовище і дозволяє одержати екологічно чисту продукцію, що особливо актуально для овочівництва, оскільки овочі є продуктом дитячого та дієтичного харчування і використовуються переважно в свіжому вигляді. В той же час випробування ефективності біопрепаратів в Географічній мережі дослідів свідчить про те, що позитивний ефект від інокуляції рослин спостерігається лише у 70 % польових дослідів.

Отже, удосконалення технологій використання вже розроблених мікробіологічних препаратів та пошук більш ефективних штамів для створення нових біопрепаратів є актуальним.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводили в рамках науково-технічних програм Української академії аграрних наук „Родючість грунтів” (Р/№ 0198U005047) і „Теоретично обґрунтувати і розробити практичні заходи щодо екологобезпечного використання природно-ресурсного потенціалу агроландшафтів з метою за безпечення сталого розвитку аграрного виробництва і покращення якості умов життя людини” - підпрограма „Теоретично обґрунтувати і застосувати на практиці методи сільськогосподарської біотехнології для цілеспрямованого формування сталих агроекосистем” (р/№ 0101U003296).

Мета і завдання досліджень. Метою даної роботи є пошук шляхів інтродукції штамів мікроорганізмів Enterobacter nimipressuralis 32-3 і Bacillus polymyxa П в ризосферу овочевих рослин та розробка елементів технології ефективного застосування біопрепаратів на їх основі.

Відповідно до поставленої мети завдання досліджень полягали у наступному:

дослідити вплив обробки насіння овочевих рослин біопрепаратами на епіфітну мікрофлору та посівну якість насіння в процесі зберігання;

вивчити антагоністичні властивості штамів-біоагентів препаратів до фітопатогенів овочевих рослин;

дослідити приживлення мікроорганізмів Enterobacter nimipressuralis 32-3, Bacillus polymyxa П і нових штамів Bacillus sp. 01-1 Bacillus sp. 01-2 в ризосфері та ризоплані капусти білокачанної;

з`ясувати вплив біопрепаратів на мікробіологічні процеси в ризосфері овочевих рослин;

оцінити дію біопрепаратів на розвиток розсади та врожайність овочевих рослин;

розробити елементи технології застосування препаратів ФМБ 32-3 та БСП в овочівництві.

Об`єкт досліджень: штами Enterobacter nimipressuralis 32-3 - біоагент препарату ФМБ 32-3, Bacillus polymyxa П - основа препарату БСП та овочеві рослини.

Предмет досліджень: взаємодія штамів-біоагентів препаратів та нових штамів з овочевими рослинами.

Наукова новизна одержаних результатів. Доведено позитивну дію розроблених у Південному філіалі Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН нових біопрепаратів ФМБ 32-3 та БСП на посівні властивості насіння, розвиток розсади, продуктивність овочевих рослин та комплекс мікробіологічних і агрохімічних показників ризосфери. Вперше з`ясовано комплексність їх дії на овочеві рослини.

Вперше виявлено, що обробка насіння овочевих культур біопрепаратами перед закладанням на зберігання покращує посівні властивості насіння та сприяє кращому розвитку розсади, отриманої з нього.

Вивчено динаміку мікрофлори насіння овочевих культур в процесі зберігання під впливом біопрепаратів ФМБ 32-3 та БСП. Встановлено поступове зниження кількості бактерій та мікроміцетів на насінні.

З епіфітної мікрофлори насіння помідорів виділено штами Bacillus sp.01-1 та Bacillus sp.01-2, які мають високу антагоністичну активність до грибів-фітопатогенів овочевих рослин.

В результаті проведених досліджень доповнена методика Мочалова і Шерстобоєва з визначення фітотоксичності грунту ризосфери ваговим аналізом біомаси проростків.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані елементи технології застосування нових біопрепаратів ФМБ 32-3 та БСП на овочевих культурах, які дозволяють отримати приріст врожаю капусти і помідорів в середньому до 14 %. Доведена можливість використання суміші препаратів ФМБ 32-3 та БСП.

Встановлено, що обробка насіння овочевих рослин перед закладанням на зберігання покращує посівні властивості насіння (енергію проростання, схожість) та біомасу проростків.

Особистий внесок здобувача полягає в самостійному опрацюванню відповідної літератури, участі в аналізі результатів, їх узагальненні, формулюванні основних положень і висновків, підготовки друкованих робіт. Матеріали дисертації отримані особисто або при безпосередній участі дисертанта спільно зі співробітниками Південного філіалу ІСГМ УААН.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені на науково-виробничій конференції „Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів” (Київ, 4-7 липня 2000), на ІІ Установчому з`їзді Українського мікробіологічного товариства (Чернігів, 11-14 вересня 2000), на конференції „Проблеми виробництва екологічно чистої сільськогосподарської продукції” (Житомир, жовтень 2000), на Всеукраїнської конференції молодих вчених „Актуальные вопросы естествознания”(Сімферополь, 13-15 квітня 2001), на Всеросійській конференції „Сельскохозяйственная микробиология в ХІХ-ХХІ вв.” (Санкт-Петербург, 14-19 червня 2001), на міжнародній науково-практичній конференції „Екологія і біохімічна діяльність мікроорганізмів” (Одеса, 4-6 вересня 2001), на конференції молодих вчених „Сільськогосподарська мікробіологія: здобутки і проблеми”, присвяченій 40-річчю пам`яті акад. М.Е. Рево (Чернігів, 15-16 квітня 2002), на міжнародній конференції „Микробиология и биотехнология ХХІ столетия” (Мінськ, 22-24 липня 2002) і на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених „Перспективные направления развития сельскохозяйственной науки и производства в Украине” (Сімферополь, 17-19 жовтня 2002).

Публікації. Основні матеріали дисертації надруковані у 12-ти наукових працях, в тому числі в 4 -х статтях у фахових виданнях.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається зі вступу, огляду літературних джерел, основної частини, висновків, списку використаної літератури, який включає 188 першоджерел, та додатків. Загальний обсяг роботи складає 167 сторінок. Робота містить 33 таблиці і 12 рисунків.

Огляд літератури

Складається з шести підрозділів, в яких представлено літературні дані щодо ролі мікроорганізмів в агроекосистемі. Проаналізовано різні фактори взаємодії асоціативних мікроорганізмів з рослинами. Доведено вплив штамів-біоагентів препаратів з різними функціями (азотфіксація, фосфатмобілізація та інші) на розвиток рослин та формування врожаю. На основі аналізу наукової літератури обґрунтовано необхідність проведення досліджень за темою дисертації.

2. Матеріали та методи досліджень

Об^,єктами досліджень були нові препарати ФМБ 32-3 і БСП, розроблені на основі бактеріальних штамів Enterobacter nimipressuralis 32-3 та Bacillus polymyxa П в Південному філіалі Інституту сільськогосподарської мікробіології (ІСГМ) УААН. Як стандарт застосовували рекомендовані при вирощуванні овочевих культур біопрепарати агрофіл, біоагентом якого є Agrobacterium radiobacter 10, та азотобактерин, виготовлений на основі Azotobacter vinelansdii 10702.

Досліди проводились на районованих сортах овочевих рослин: капуста білокачанна (Brassica olearacea L. var. capitata spherica alba) сорту Дітмаршер фрюєр, помідорів (Licopersicum esculentum Mill.) сорту Шанс, цибулі звичайної (Allium cepa L.) сорту Качинська та петрушки кореневої (Petroselinum hortense Hoffm.) сорту Урожайна, огірка (Сucumis sativus L.) сорту Фенікс.

Дослідження впливу обробки насіння овочевих рослин біопрепаратами перед сівбою та в процесі зберігання за посівними властивостями насіння проводили згідно стандарту (ГОСТ 12038 - 84). Епіфітну мікрофлору насіння вивчали за Мішустіним і Трисвятським (1963).

Для вивчення антагоністичних властивостей штамів - біоагентів препаратів та нових штамів-антагоністів був використаний метод штриха за методикою Сегі (1983). Первинна ідентифікація штамів 01-1 та 01-2 проведена згідно з методичними рекомендаціями Інституту мікробіології та вірусології ім. Д.К.Заболотного НАН України.

За методикою Новікової були отримані стрептоміцинрезистентні (до 1000 од/мл середовища) мутанти штамів A. radiobacter 10, E. 32-3, B.polymyxa П, Bacillus sp. 01-1 та 01-2. Приживлення стрептоміцинрезистентних штамів-біоагентів препаратів в ризоплані капусти вивчали в лабораторних напівстерильних дослідах. Насіння обробляли суспензією мікроорганізмів 0,05 мл на 1 г насіння (5 мл дистиляту на 1 пробірку). Насіння пророщували у пробірках (V=50мл) на фільтровальному папері з додаванням 20 мл рідкого поживного середовища Прянішнікова. Визначення чисельності мікроорганізмів проводили методом розведень на гороховому агарі з сахарозою і додаванням стрептоміцину 1000 од/мл поживного середовища. Для визначення кількості мікроорганізмів на поверхні кореня проводився змив з його поверхні. Кількість бактерій у гістосфері кореня визначали після його стерилізації в 96 % етиловому спирті з наступним промиванням дистильованою водою і розтиранням у фарфоровій чашці. Розтерті корені змивали 100 мл дистильованої води і проводили посів.

Відбір, підготовка до мікробіологічного аналізу та визначення чисельності мікропорганізмів у пробах ризосфери овочевих культур проводили за загальноприйнятими методами. Кількісний аналіз досліджуваної мікрофлори ризосфери проводили методом посіву на поживні середовища: бактерії - на МПА, гриби - на підкислений сусло-агар.

Фітотоксичність грунту ризосфери визначали за методикою Мочалова і Шерстобоєва (Авт. свид. СРСР №90085), нітрогеназну активність ризосфери - за методом Харді в модифікації Умарова. Рухомі форми фосфору в ризосфері визначали за методом Мачигіна в модифікації ЦІНАО та загального азоту за методом К`єльдаля на приладі автоматичного титрування “KJELTEC AUTO 1030”.

Польові досліди та математична обробка одержаних даних проведені за загальноприйнятими методиками (Доспехов, 1985). Біоенергетичну оцінку проводили згідно з методикою (Базаров та ін., 1983).

Досліди з визначення впливу біопрепаратів на розвиток розсади та урожайність помідорів і капусти проводили у весняних теплицях та в польових умовах Кримської дослідної станції овочівництва Інституту південного овочівництва та баштанництва (КДСО ІПОБ УААН), Кримського державного аграрного університету (КДАУ) і Південного філіалу ІСГМ УААН. Грунт дослідного поля КДСО ІПОБ УААН - південнокарбонатний чорнозем важкосуглинистий малоструктурний. Вміст гумусу в орному шарі 3,1 - 3,3%. Показники грунту - азоту, що легко гідролізується 2,3-2,8 мг, рухомого фосфору 5,0-6,1 мг, обмінного калію 50-58 мг на 100 г сухого грунту, рН соляної витяжки - 7,3. Агрохімічні показники грунту ділянки КДАУ: у горизонті 0 - 20 см азоту, що легко гідролізується 1,0-3,4 мг/100г грунту; рухомого Р₂О₅ - 1,8 - 2.0 мг/100г грунту (за Мачигіним); обмінного К₂О - 28-30 мг/100г грунту.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Згідно з задачами, дослідження проводили за такою схемою (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема досліджень

Вплив біопрепаратів на посівні властивості та мікрофлору насіння овочевих культур.

В лабораторних дослідах було встановлено, що ефективною є обробка насіння біопрепаратами в дозі 1-2 % від його маси. Така доза використовувалась у всіх наших подальших дослідженнях.

Встановлено, що обробка препаратами агрофіл та ФМБ 32-3 підвищує схожість насіння капусти на 12,0 і 8,0% відповідно, збільшує масу проростків при обробці ФМБ 32-3 на 19,0%, а агрофілом - на 28,0% відносно контролю. Препарат БСП знижував масу проростків на 42,2% (рис. 2). При обробці біопрепаратами насіння помідорів сорту Круїз у варіантах з ФМБ 32-3 і БСП схожість підвищувалась на 3,5% і 1,0%, біомаса проростків - на 10,8% і 9,8%, маса одного проростка - на 8,5% і 9,5% відповідно, в порівнянні до контролю (рис. 2).

Таким чином, порівняння результатів передпосівної обробки біопрепаратами насіння показує, що вплив біопрепаратів є специфічним для кожного виду овочевої культури.

1, 2 - агрофіл; 3, 4 - ФМБ 32-3; 5, 6 - БСП; 1, 3, 5 - капуста; 2, 4, 6 - помідори

Рис. 2. Вплив передпосівної обробки біопрепаратами на енергію проростання, схожість та біомасу проростків капусти сорту Дітмаршер фрюер і помідорів сорту Круїз, % до контролю

Дослідження енергії проростання, схожості насіння помідорів сорту Шанс та біомаси проростків через 4, 12 та 24 місяці після інокуляції біопрепаратами показали позитивний вплив біопрепаратів на посівні властивості насіння в процесі зберігання (рис. 3). Через 4 місяці спостережень істотних змін енергії проростання, схожості та біомаси проростків не визначено.

а б в

Рис. 3. Вплив біопрепаратів на посівні властивості насіння помідорів сорту Шанс: а- енергію проростання, б - схожість, в - біомасу 1 проростка (мг) через 4 місяці (1), після 12 місяців (2) та 24 місяців (3) зберігання в % до контролю

Після 12 місяців зберігання насіння енергія проростання та схожість насіння залишаються на рівні контрольних показників, у варіанті з обробкою ФМБ 32-3 біомаса проростку перевищує контроль на 15,7%, з БСП - перевищення становить 47,1%.

Через 24 місяці зберігання енергія проростання насіння помідорів, його схожість та біомаса одного проростка у варіанті з обробкою ФМБ 32-3 складає відповідно 104,6, 112,6 та 113,9 % у варіанті з БСП - 103,6, 105,2 та 106,0 % відносно контролю, показники схожості змінюються істотно.

Насіння цибулі інертне до дії біопрепаратів, оскільки його енергія проростання мала тенденцію до зниження, а схожість знаходилась у варіантах з обробкою на рівні контролю. Лише препарат ФМБ 32-3 підвищував біомасу проростів на 13 % через 12 місяців зберігання. У насіння петрушки, обробленого препаратом ФМБ 32-3, через 12 місяців зберігання підвищується енергія проростання та схожість на 2 та 7 % відповідно, але знижується майже на 30 % біомаса проростків. Інші біопрепарати істотно не впливають на посівні властивості насіння.

Отже, використання біопрепаратів для кращого зберігання посівної якості насіння помідорів є доцільним. Препарати ФМБ 32-3 та БСП підтримують його енергію проростання, схожість та підвищують біомасу проростків. Встановлено тенденції до позитивних змін у показниках схожості та енергії проростання інокульованого насіння петрушки та цибулі, що вказує на важливість підбору препаратів та їх доз для покращення посівних властивостей насіння цих культур.

Відомо, що на насінні пшениці при зберіганні зменшується кількість епіфітних мікроорганізмів (Гвоздяк, 2002). Наші дослідження теж показують поступове зменшення досліджуваних груп епіфітної мікрофлори на насінні овочевих рослин, яке має хвилеподібний характер (рис. 4). Це може бути пов`язано з впливом факторів навколишнього середовища - температури, вологості, вмістом вуглекислого газу та ін. Те, що коливання чисельності у варіантах з обробкою біопрепаратами мають більшу амплітуду, ніж у контролі, можна пояснити внесенням великої кількості мікроорганізмів-біоагентів препаратів, які продукують біологічно активні сполуки, і додатковими поживними речовинами, які є у виробничому середовищі біопрепарату.

А)

I II

Б)

I II

Рис. 4. Динаміка чисельності бактерій (млн. клітин) - I та мікроміцетів (тис. КУО) - II епіфітної мікрофлори насіння: А) помідорів сорту Шанс, Б) петрушки сорту Урожайна при зберіганні через: 1) 4 години, 2) 1 міс., 3) 2 міс., 4) 3 міс., 5) 12 міс., 6) 18міс.

Антагоністична активність штамів бактерій-біоагентів до грибів-збудників хвороб овочевих рослин. З епіфітної мікрофлори насіння помідорів були виділені штами мікроорганізмів-антагоністів до фітопатогенів. Первинна ідентифікація дозволила визначити ці штами як Bacillus sp. 01-1 та Bacillus sp. 01-2. Первинна оцінка їх активності показала, що нові штами мікроорганізмів позитивно впливають на посівні властивості насіння овочів.

Дослідження антагоністичної активності штамів Bacillus subtilis D-26, B. polymyxa П, Bacillus sp. 01-1 та 01-2 довели, що нові штами Bacillus sp. 01-1 та 01-2 не поступаються за антагоністичною активністю штаму B. subtilis D 26, який використовували як еталон (табл. 1).

В лабораторних дослідах не виявлено антагоністичної активності штаму Enterobacter nimipressuralis 32-3, але в польових дослідах на помідорах (2000 р.) спостерігалось достовірне зниження кількості уражених рослин та плодів на 60 % у варіанті з обробкою ФМБ 32-3. У варіанті з використанням препарату БСП кількість уражених рослин та плодів знижувалась на 32 % і 33% відповідно. Ефект підвищення стійкості рослин до збудників хвороб у варіанті з ФМБ 32-3 можливий завдяки покращенню мінерального живлення та продукуванню цим штамом біологічно активних речовин.

Таблиця 1. Вплив штамів мікроорганізмів-антагоністів на фітопатогенні гриби

Досліджувані мікроорганізми	Зона пригнічення росту тест-мікроорганізмів, мм
	Aspergillus fumigatus Ka- 8409	Trichothecium roseum	Bipolaris sorokiniana	Fusarium avenaceum	Fusarium oxysporum F-55800	Fusarium oxysporum F-2246	Fusarium oxysporum F-2277	Fusarium sporotrichella 7	Fusarium solani 73
	1	1	1	1	1	2	2	2	1	1
Bacillus subtilis D26	3	13	20	10	5	7	14	16	7	7
Bacillus polymyxa П	0	9	14	10	0	6	14	10	1	2
Bacillus sp. 01-1	1	9	22	10	6	7	16	14	3	5
Bacillus sp. 01-2	0	13	29	12	6	7	15	17	5	8

Примітка: 1- середовище МПА; 2- середовище сусло-агар.

Таким чином, інокуляція насіння овочевих культур, обробка кореневої системи розсади біопрепаратами знижує ураженість рослин грибами-збудниками хвороб та підвищує їх стійкість.

Здатність штамів-біоагентів препаратів приживатись в ризосфері капусти. Для розробки ефективних технологій застосування біопрепаратів необхідне вивчення механізмів взаємодії рослини та мікроорганізмів, у тому числі й здатності мікроорганізмів приживатись в ризосфері тієї чи іншої культури.

В лабораторних дослідах при вивченні приживлення стрептоміцинрезистентних штамів в ризоплані та гістосфері коренів капусти встановлено, що через 19 діб після обробки насіння досліджуваними штамами їх чисельність на поверхні одного кореня зростала. Чисельність інтродукованих штамів на 25 добу збільшувалась на поверхні кореня в порівнянні з початковим. Через 40 діб чисельність штамів Agrobacterium radiobacter 10, Enterobacter nimipressuralis 32-3, Bacillus sp. 01-1 - зменшувалась. Чисельність штаму Bacillus polymyxa П була приблизно на однаковому рівні з початковим.

Аналіз чисельності (табл. 2) стрептоміцинрезистентних штамів мікроорганізмів в ризосфері капусти у вегетаційному досліді на вермикуліті та грунті показав, що чисельність A. radiobacter 10 та E. nimipressuralis 32-3 на 75-ту добу знижується в порівнянні з 40-ю, тоді як чисельність B. polymyxa П зростає. В грунті зберігається тенденція кількісного збільшення і найбільша чисельність E. nimipressuralis 32-3 та A. radiobacter 10 відмічена на 75-ту добу.

Таблиця 2. Приживання стрептоміцинрезистентних штамів мікроорганізмів-біоагентів біопрепаратів - в ризосфері капусти

Варіант	Кількість мікроорганізмів (тис. КУО)
	Інокуляційне навантаження на 1 насінину	на 1 г ризосфери
		40 діб	75 діб
Грунт
Agrobacterium radiobacter 10	26,0	27,8 13,6	189,5 112,4
Enterobacter nimіpressuralis 32-3	10,2	131,0 63,0	223,8 56,7
Bacillus polymyxa П	0,03	53,4 30,2	151,5 52,2
Вермикуліт
Agrobacterium radiobacter 10	26,0	679,6 90,0	126,1 8,9
Enterobacter nimipressuralis 32-3	10,2	101,1 29,4	53,5 12,1
Bacillus polymyxa П	0,03	12,4 3,3	105,3 49,9

Таким чином, лабораторні та вегетаційні досліди показали: 1) досліджувані штами приживаються в ризосфері, ризоплані та гістосфері коренів капусти; кожен зі штамів-біоагентів мікробних препаратів та нові штами - мають свої особливості приживання; 2) у всіх дослідах показано збільшення кількості інтродукованих бактерій на початковому етапі розвитку кореню (у лабораторних дослідах до 25 діб, у вегетаційному досліді до 40 діб (вермикуліт)) з послідуючим зменшенням чисельності бактерій (у лабораторних дослідах на 40 добу, у вегетаційному на 75 добу (вермикуліт)); 3) на відміну від досліду, проведеному на вермикуліті, у вегетаційному досліді на грунті чисельність інтродукованих штамів поступово зростає до 75 доби після обробки насіння.

Вплив мікробних препаратів на грунт ризосфери овочевих культур. Інтродукція штамів-біоагентів препаратів в ризосферу приводить до змін в мікробному угрупованні. Кількість бактерій та мікроміцетів в ризосфері помідорів була досліджені в період активного плодоношення та його закінчення. В період активного плодоношення в ризосфері чисельність мікроміцетів та бактерій у всіх варіантах коливалася на рівні показників контрольного варіанту (табл.3). Значно більша чисельність грибів у порівнянні з контролем була встановлена у варіанті з агрофілом. В період активного плодоношення рослин чисельність бактерій та мікроміцетів в ризосфері помідорів була вищою, ніж при його закінченні.

Таблиця 3. Вплив біопрепаратів на мікрофлору ризосфери помідорів в період плодоношення

Варіант	Кількість мікроорганізмів (КУО в 1 г абс. сухого ризосферного грунту)
	Мікроміцети (СА), тис.	Бактерії (МПА), млн.
	Активне плодоношення	Закінчення плодоношення	Активне плодоношення	Закінчення плодоношення
Контроль (вода)	51,3 + 8,3	42,0 + 18,7	7,3 + 1,6	4,5 + 0,5
Агрофіл	65,0 + 17,5	26,0 + 10,0	5,6 + 1,6	2,6 + 0,2
ФМБ 32-3	49,7 + 5,3	14,9 + 4,5	4,5 + 1,1	1,5 + 0,5
БСП	59,9 + 26,5	26,0 + 6,4	5,3 + 0,5	2,6 + 0,6
ФМБ + БСП	47,6 + 7,4	10,3 + 1,1	3,7 + 0,8	1,1 + 0,2

В період плодоношення помідорів кількість азотфіксуючих мікроорганізмів найбільша у варіанті з БСП (7,5 млн. клітин на 1 г ризосфери), оскільки штамм П - азотфіксатор. За кількістю фосфатмобілізуючих мікроорганізмів варіант з агрофілом (1,6 млн. клітин) достовірно перевищує контрольний варіант (1,0 млн клітин), так як його біоагент є фосфатмобілізатором.

Таким чином, внесення біопрепаратів є фактором, під впливом якого в мікробному угрупованні ризосфери відбуваються зміни співвідношення основних груп мікроорганізмів (наприклад, зменшення мікроміцетів та збільшення азотфіксаторів та фосфатмобілізаторів). Дослідження таких змін можуть пояснити вплив біопрепаратів на формування і розвиток розсади та продуктивність овочевих культур.

Визначення фітотоксичності грунту під впливом біопрепаратів при вирощуванні капусти і помідорів показало тенденцію до її зменшення по всіх роках досліджень. Порівнюючи отримані результати, можна зробити висновок, що вплив препаратів на фітотоксичність неоднозначний і залежить як від овочевої культури, що вирощується, так і від особливостей грунту та попередників.

Дослідження вмісту загального азоту та рухомого фосфору в ризосфері капусти в фазу її технічної стиглості довели зниження вмісту рухомого фосфору та загального азоту у всіх варіантах досліду в порівнянні з контролем (табл. 4).

Таблиця 4. Вміст загального азоту та рухомого фосфору в ризосфері капусти сорту Дітмаршер фрюер в фазу технічної стиглості

Варіант	Вміст рухомого фосфору	Вміст загального азоту
	Р2О5 , мг/кг	%, до контролю	N2, %	%, до контролю
Контроль (вода)	72,4	100	0,175	100
Азотобактерин	32,2	44,5	0,170	97,1
Агрофіл	3,1	4,3	0,168	96,0
ФМБ 32-3	65,0	89,8	0,164	93,7
БСП	5,4	7,5	0,156	89,1
Азотобактерин + БСП	10,5	14,5	0,164	93,7
Агрофіл +БСП	3,5	4,8	0,151	86,3
ФМБ + БСП	2,1	2,9	0,159	90,9
Азотобактерин+агрофіл +ФМБ 32-3+БСП	3,1	4,3	0,154	88,0

Продуктивність капусти білокачанної та помідорів під впливом біопрепаратів. Помідори і капуста - дві овочеві культури, які посідають чільне місце у структурі посівних площ овочевих рослин на Україні. Врожайність качанів капусти в останні роки(1996-2000) знизилася і складає в середньому - 135,1 ц/га (Хареба, 2002). В наших дослідах 2000-2002 рр. середня урожайність капусти складала в контрольному варіанті 275 ц/га. Серед препаратів, що застосовувались окремо, найкраща урожайність була у варіанті з БСП - 311 ц/га. Приріст врожаю в середньому за три роки досліджень складав в цьому віаріанті 13,1 % (табл. 5.).

Таблиця 5. Вплив біопрепаратів на урожайність капусти (ділянка КДАУ)

Варіант	Урожайність
	2000 р.	2001 р.	2002 р.	Середня
	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%
Контроль	272	100	399	100	155	100	275	100
Азотобактерин	-	-	405	101	172	111	288	104
Агрофіл	273	100	412	103	141	91	275	100
ФМБ 32-3	319	118	412	103	148	96	293	107
БСП	345	127	385	97	204	132	311	113
Агрофіл+БСП	-	-	374	94	216	140	295	106
ФМБ 32-3 + БСП	-	-	437	110	249	161	343	124
НІР 05	94		75		36

Для препарату ФМБ 32-3 приріст врожаю був 7 %. Ефективним виявилось застосування суміші ФМБ 32-3 + БСП. Середній приріст врожаю за два роки досліджень склав 24 %.

При вирощуванні помідорів сорту Шанс середні дані за 3 роки (4 досліди) свідчать, що застосування препаратів ефективне (табл. 6). Приріст врожаю отримано у варіанті з використанням препарату БСП, який складає 14 %. Середній приріст урожаю в варіанті з ФМБ 32-3 за 4 досліди становить 6,3%.

Таблиця 6. Вплив біопрепаратів на урожайність помідорів сорту Шанс (КДСО ІПОБ та ПФ ІСГМ 2000-2002 рр.)

Варіант	КОСОІПОБ	Середня	ПФ ІСГМ	Середня
	2000 р.	2001 р.	2002 р.		2000 р.
	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%
Контроль	446	100	319	100	86	100	284	100	278	100	282	100
Агрофіл	574	129	333	104	93	108	333	117	291	105	323	114
ФМБ32-3	492	110	309	97	90	105	297	105	308	111	300	106
БСП	530	119	328	103	90	104	316	111	337	121	321	114
ФМБ+БСП	-	-	-	-	86	99	-	-	-	-	-	-
НІР05	50		86		20		-	-	75		-	-

Таким чином, урожайність овочевих культур під впливом біопрепаратів збільшується в різних погодних та агрохімічних умовах.

Біоенергетична і економічна оцінка застосування біопрепаратів на овочевих культурах. На сучасному етапі розвитку сільського господарства велика увага приділяється підвищенню екологічної безпеки продуктів рослинництва, енергетичної та економічної ефективності застосування тих чи інших засобів або технологій.

При вирощуванні помідорів застосування препарату ФМБ 32-3 сприяє підвищенню енергетичного коефіцієнту виробництва господарсько-цінної частини продукції до 0,62, препарату БСП - до 0,67 проти коефіцієнту контрольного варіанту - 0,42, енергетичний коефіцієнт виробництва помідорів з врахуванням побічної продукції збільшується відповідно до 1,06 та 1,14, тоді як в контролі - 0,73. При використанні біопрепаратів затрати на виробництво помідорів дещо збільшуються, але собівартість продукції знижується на 0,74 грн./ц, рівень рентабельності зростає на 7 %, чистий прибуток - на 659,50 грн./га. Аналіз економічної ефективності застосування біопрепаратів при вирощуванні капусти ранньої забезпечує зниження собівартості продукції на 0, 84 грн./ц, підвищення чистого прибутку на 1254,71 грн./га, а рівня рентабельності - на 27 %.

Висновки

Інтродукція штамів-біоагентів препаратів комплексної дії ФМБ 32-3 та БСП в ризосферу овочевих рослин, яка основана на екологічних законах взаємодії рослини і ризосферних мікроорганізмів, сприяє покращенню мінерального живлення, біологічних показників ризосфери і приводить до збільшення урожайності.

Встановлено позитивний вплив біопрепаратів на посівні властивості насіння овочевих культур в процесі його зберігання, зниження чисельності епіфітних грибів. Обробка насіння біопрепаратами перед закладкою на зберігання позитивно впливає на розвиток розсади помідорів.

Виділені з епіфітної мікрофлори бактеріальні штами Bacillus sp.01-1 та 01-2 мають високу антагоністичну активність до грибів-фітопатогенів і позитивно впливають на посівні властивості насіння овочевих культур.

В модельних та вегетаційних дослідах встановлена здатність стретоміцинрезистентних штамів Enterobacter nimipressuralis 32-3, Bacillus polymyxa П, Bacillus sp.01-1 та 01-2 приживатись в ризосфері капусти.

Застосування біопрепаратів ФМБ 32-3, БСП та їх суміші для передпосівної обробки насіння і кореневої системи розсади позитивно впливає на розвиток та продуктивність овочевих рослин. Середній приріст врожаю капусти під дією біопрепаратів ФМБ 32-3 та БСП склав в середньому 10 %, при використанні суміші цих двох препаратів - 24 %. Приріст урожаю помідорів в середньому склав для препарату ФМБ 32-3 - 6,3%, для БСП - 14,0 %.

Використання біопрепаратів при вирощуванні овочевих культур є природоохоронним і енергозберігаючим заходом, при вирощуванні капусти ранньої з застосуванням біопрепаратів коефіцієнт енергетичної ефективності підвищується в 1,6 рази. Економічна ефективність складає при вирощуванні капусти 1254,71 грн./га, помідорів - 659,50 грн./га.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ:

Мікробні препарати ФМБ 32-3 та БСП доцільно застосовувати при закладанні насіння овочевих рослин на зберігання для покращення їх енергії проростання та схожості.

Рекомендується передпосівна інокуляція насіння та обробка кореневої системи розсади овочевих рослин при висадці її в грунт. Норма витрати при інокуляції - 2% препарату від маси насіння, що обробляється, при обробці розсади використовується розчин препарату 1:100.

Можна використовувати суміш препаратів ФМБ 32-3 та БСП для обробки насіння та розсади. Норма витрати препарату при інокуляції насіння складає по 1/2 дози кожного препарату, для обробки розсади - розчин препаратів (1/2 +1/2):100.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Пархоменко Т.Ю., Мельничук Т.М., Татарин Л.М. Вплив біопрепаратів комплексної дії на посівні якості насіння капусти і томату // Бюл. Ін-титуту сільськогосподарської мікробіології УААН. - Чернігів, 2000. - № 6. - С. 60-61.

2. Мельничук Т.М., Татарин Л.М., Пархоменко Т.Ю., Ковальчук О.М. Застосування мікробіологічних препаратів - перспективний шлях одержання екологічно чистої овочевої продукції // Науково-теорет. Збірник „Вісник ДААУ”, Спецвипуск „Проблеми виробництва екологічно чистої сільськогосподарської продукції”. - Житомир, 2000. - С. 64-65.

3. Пархоменко Т.Ю. Биопрепараты для экологизации овощеводства // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, Серия “Биология”, 2001.- Т. 14, № 1. - С. 162-166.

4. Мельничук Т.Н., Татарин Л.Н., Пархоменко Т.Ю., Васецкий В.Ф. Действие биопрепаратов на микрофлору ризосферы капусты // Вісник Одеського національного університету. - Том 6, Вип. 4, 2001. - По матеріалах конференції, Сер. Біологія. - С. 212-215.

5. Мельничук Т.М., Татарин Л.М., Пархоменко Т.Ю. Нові бактеріальні добрива для овочевих культур // Наукове видання „Агрохімія і ґрунтознавство”: Міжвідомчий тематичний наук. збірник. - Спецвипуск, книга третя. - Харків, 2002. - С. 254-256.

6. Пархоменко Т.Ю., Мельничук Т.Н., Татарин Л.Н. Влияние биопрепаратов на сохранность семян овощных растений //Научные труды ученых Крымского государственного аграрного университета, Выпуск 72. - Симферополь, 2002. - С. 101-106.

7. Мельничук Т.Н., Татарин Л.Н., Пархоменко Т.Ю., Васецкий В.Ф. Эффективность применения биопрепаратов в технологии выращивания капусты // Научные труды ученых Крымского государственного аграрного университета, Выпуск 72. - Симферополь, 2002. - С. 75-79.

8. Мельничук Т.М., Татарин Л.М., Пархоменко Т.Ю. Вплив бактеризації на посівні якості насіння капусти //Тези доп. науково-виробн. конф. „Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання ґрунтових ресурсів” - Київ, 2000. - С. 94-95.

9. Мельничук Т.Н., Татарин Л.Н., Пархоменко Т.Ю., Васецкий В.Ф., Резник Н.Г. Влияние микроорганизмов Bacillus polymyxa и Enterobacter nimipressuralis на продуктивность капусты // Материалы ІХ Междунар. Симпозиума “Нетрадиционное растениеводство, эниология, экология и здоровье” - Симферополь, 2000. - С. 500-501.

10. Пархоменко Т.Ю. Микробиологические препараты как антагонистым фитопатоГенов овощных культур // Тезисы докл. Всероссийской конференции “Сельскохозяйственная микробиология в ІХ-ХІ вв.” - Санкт-Петербург, 2001. - С. 104-105.

11. Мельничук Т.Н., Татарин Л.Н., Пархоменко Т.Ю. Некоторые аспекты применения микробиологических препаратов в овощеводстве //Тезисы докл. Всероссийской конф. “Сельскохозяйственная микробиология в ІХ-ХІ вв.” - Санкт-Петербург, 2001. - С. 98-99.

12. Мельничук Т.Н., Татарин Л.Н., Пархоменко Т.Ю., Васецкий В.Ф. Экологические аспекты применения биопрепаратов при выращивании капусты // Материалы международной конференции “Микробиология и биотехнология ХХІ столетия”. - Минск, 2002. - С. 248-250.

Размещено на Allbest.ru