ФАБРИКА БІОЛОГІЧНОГО АЗОТУ

У 1885 році співробітники Королівської Саксонської дослідної станції з фізіології рослин у м. Тарандт (поблизу Дрездена) Ф. Ноббе і Л. Хільтнер спробували реалізувати ідею використання бульбочкових бактерій у землеробстві, завдяки чому можна було значно підвищити урожай, вносячи ці бактерії в ґрунт. Вони уклали контракт із фірмою «Farbwerke Hochst» на виробництво препарату нітрагін – чистої культури Rhizobium. Але проект зазнав невдачі – урожай якщо й підвищувався, то несуттєво. Як з'ясувалося пізніше, різні бобові культури взаємодіють із різними видами бактерій, про що тоді також не було нічого відомо. З часом це питання було вивчено, а ідея Ф. Ноббе і Л. Хільтнера була доведена в США до практичного втілення і зараз успішно використовується в усьому світі. 

Застосування якісних інокулянтів із високим вмістом активних азотфіксувальних бактерій для оброблення насіння бобових культур на сьогодні є необхідною практикою, що дозволяє повною мірою реалізувати генетичний потенціал сучасних сортів і гібридів сільськогосподарських культур, забезпечуючи найвищі врожаї за найкращої окупності інвестицій.

Інокуляція

Бульбочкові бактерії (ризобії) проникають у корінь рослини-хазяїна через кореневі волоски. У корені бактерії значно збільшуються в розмірах та перетворюються на особливі симбіотичні форми – бактероїди. Навколо бактероїда формується капсула з рослинної тканини і утворюється бульбочка. Саме у вигляді бактероїдів ризобії здатні до фіксації азоту повітря, тобто перетворюють його з газоподібної на органічну молекулу амідів або уреїдів. Важливо знати, що для кожної бобової культури необхідний свій особливий вид бактерій, на який рослина реагуватиме утворенням бульбочок. Специфічність симбіотичних пар забезпечується цілою низкою метаболітів (флавоноїдів, лектинів, хітоолігосахаридів, полісахаридів та ін.), що продукуються рослиною та мікросимбіонтом. Наприклад, соя формує симбіоз лише зі штамами бактерій Bradyrhizobium japonicum та Sinorhizobium fredii. Отже, специфічність бульбочкових бактерій до бобової рослини-хазяїна є головною умовою створення симбіозу. Завдяки інокуляції бобові культури не лише одержують азот із повітря, а й накопичують його в корінні та рослинних рештках, що забезпечує азотом наступні культури сівозміни.

Бактеріальні добрива під бобові та зернові культури виготовляють на основі селекціонованих (відібраних) високоефективних штамів мікроорганізмів із такими агрономічно корисними властивостями: здатність до фіксації азоту, регуляція росту рослин, забезпечення їх захисту від патогенів.

Дослідна ділянка

Ефективність бактеріальних препаратів визначається низкою показників, на які необхідно звернути увагу при виборі інокулянту,зокрема:

1. Основним фактором ефективності біопрепаратів є штами азотфіксувальних мікроорганізмів. Успішність симбіозу залежить від наявності у бульбочкових бактерій комплексу таких властивостей:

  • специфічність до рослини-хазяїна – здатність вступати у симбіоз із чітко визначеним видом бобових рослин;
  • вірулентність і конкурентоздатність – спроможність проникати в корінь рослини-хазяїна і викликати утворення бульбочок у присутності інших штамів цього ж виду бульбочкових бактерій;
  • азотфіксувальна активність – властивість перетворювати молекулярний азот в іони амонію за рахунок діяльності спеціалізованої ферментної системи нітрогенази;
  • ефективність – здатність підвищувати врожай і вміст азоту (протеїну) у рослини-хазяїна, що пов'язано з передаванням йому сполук азоту та біологічно активних речовин;
  • комплементарність – ефективність взаємодії з різними сортами відповідних рослин-хазяїнів.

Рис. Розвиток бульбочок на коренях сої: А – за умов інокуляції активним штамом; Б – за умов інокуляції неактивним високовірулентним штамом

 

2. Однією з умов високої ефективності бактеріальних добрив є їхня стерильність. Контамінація (забруднення) препаратів іншою мікрофлорою (найнебезпечнішими є спори грибів) знижує насамперед активність нітрогеназного (азотфіксувального) комплексу бактерій і лише потім впливає на їхню вірулентність та конкурентоспроможність відповідно до диких рас ґрунтових мікроорганізмів.

Дехто з аграріїв вважає, що в ґрунті достатньо природних азотфіксувальних бактерій, але на практиці не завжди можливо визначити їх кількість та ефективність, особливо на площах, що зазнали впливу затоплення, суховіїв, надвисоких або низьких температур, суворих зим.

Знижувати ефективність повільнорослих ризобій може їх використання у комплексних мікробних препаратах із швидкорослими бактеріями. За відсутності вираженого антагоністичного ефекту, швидкорослі бактерії виступають активними конкурентами за субстрат живлення, гальмуючи тим самим розвиток повільнорослих ризобій. Крім того, після інокуляції при проростанні насіння такі швидкорослі мікроорганізми можуть колонізувати кореневий волосок, блокуючи можливі сайти зв'язування повільнорослих ризобій на коренях рослин. Варто зауважити, що кількість бульбочок на коренях рослин не завжди є показником ефективності препаратів. Як приклад, штам-стандарт Bradyrhizobium japonicum 634б формує на коренях рослини від 30 до 60 бульбочок і забезпечує фіксацію 150–250 кг/га азоту. Штам Bradyrhizobium japonicum 604к формує від 70 до 1000 бульбочок і забезпечує фіксацію азоту на рівні 5–10 кг/га. Тому при використанні активних штамів ризобій важливе значення має не кількість, а маса сформованих бульбочок – рівнозначна маса 5 бульбочок на одній рослині й 30 на іншій часто забезпечують однаковий рівень фіксації молекулярного азоту. 

3. Важливим є і термін зберігання препарату, оскільки навіть стерильно упакований препарат містить живу культуру мікроорганізмів, яка є фізіологічно активною і здатною до росту й репродукції. При досягненні певної концентрації клітин у препараті бактерії перестають розмножуватись, починають старіти та відмирати. Токсини, утворені у результаті розкладу бактеріальних клітин, значною мірою знижують симбіотичні властивості живих мікроорганізмів, тому бактеріальні препарати з терміном зберігання більше 1 року хоч і мають активність, проте значно нижчу, ніж свіжовиготовлений препарат. Зважаючи на це, бактеріальні добрива під бобові та зернові культури виготовляють із дотриманням умов повної стерильності та безпосередньо перед початком посівної кампанії. Використання якісних інокулянтів із високим титром бактерій забезпечить кожній насінині достатню кількість активних ризобій від самого початку.

Інокуляція не лише підвищує врожайність сільськогосподарських культур, але й має низку інших вагомих переваг, зокрема:

  • дозволяє зменшити норми внесення мінеральних азотних добрив – активні ризобії за дотримання умов інокуляції насіння та застосування активного за азофіксацією штаму бактерій здатні фіксувати до 250 кг/га доступного рослинам азоту, частину якого використовують наступні у сівозміні сільськогосподарські культури;
  • підвищує стійкість рослин до абіотичних і біотичних стресових чинників – процес інфікування ризобіями запускає в рослинах неспецифічну відповідь на дію стресових факторів;
  • послаблює тиск бур'янів на культурні рослини – завдяки зменшенню кількості внесення мінеральних азотних добрив на посівах бобових культур зменшується кількість легкодоступного для шкідливих рослин азоту в ґрунті, що послаблює ріст бур'янів;
  • зменшує забруднення води внаслідок зниження доз азотних добрив, які потрапляють до ґрунтових вод;
  • підвищує врожайність разом зі зниженням собівартості отриманої продукції, що робить використання інокулянтів прибутковою інвестицією.

Зробити замовлення