Біологічні системи: теорія та інновації

Мікробіологічна активність ґрунту та її вплив на продуктивність кукурудзи за внесення біопрепаратів

Юлія Борко, Владислав Болоховський, Андрій Дацько, Аркадій Лунгул, Михайло Журба
Завантажити статтю
Анотація

Метою даного дослідження було оцінити стан мікробного ценозу та активність мікробіологічних процесів у ґрунті, їх вплив на агрохімічні  показники чорнозему типового, асиміляційну поверхню листя кукурудзи та її насіннєву продуктивність за внесення біопрепаратів. У досліджені було застосовано польовий метод для вивчення взаємодії об’єктів досліджень з природними факторами, лабораторний – для визначення мікробіологічних та агрохімічних показників, фотосинтетичної активності, а також математико-статистичний – для обробки експериментальних даних. Встановлено, що за внесення біопрепаратів Граундфікс і Азотохелп у сприятливих погодних умов 2023 р., та посушливих 2024 р. збільшується порівняно з контролем чисельність мікроорганізмів переважної більшості агрономічно цінних груп, інтенсивність процесів трансформації органічної речовини ґрунту, а також знижується напруженість мінералізаційних процесів та потенційна активність денітрифікації, спостерігається зменшення дефіциту легкодоступних для мікробіоти елементів живлення. Встановлено високу обернену залежність між вмістом мінерального азоту в ґрунті і напруженістю мінералізаційних процесів у ньому (r = -0,78) та денітрифікаційною активністю (r = -0,77). Водночас відмічається прямий вплив асиміляційної поверхні листя та сухої речовини листя на урожайність (r = 0,71 та 0,65 відповідно). Підвищується ефективність вирощування кукурудзи за внесення біопрепаратів Граундфікс та Азотохелп на 6 % та 5 % відповідно. Визначено, що використання біопрепаратів Граундфікс та Азотохелп у рядок під час сівби сприяє збільшенню біогенності ґрунту та оптимізації направленості мікробіологічних процесів у ньому, підвищенню доступності елементів живлення та їх засвоюваності, сприяючи при цьому росту рослин та інтенсифікації фотосинтетичної активності. Внаслідок позитивних змін від застосування біопрепаратів Граундфікс та Азотохелп урожайність кукурудзи до контрольного варіанту підвищується відповідно на 0,50 та 0,45 т/га. Дані результати можуть бути використані для оптимізації інтенсивної технології вирощування кукурудзи, що сприятиме поліпшенню стану мікробного ценозу ґрунту, живлення рослин та підвищення врожайності кукурудзи

Ключові слова

мікробні препарати; чорнозем типовий; фізіологічні і таксономічні групи мікроорганізмів; активність денітрифікації; агрохімічні показники; урожайність

ЦИТУВАТИ
Borko, Y., Bolokhovskyi, V., Datsko, A., Lungul, A., & Zhurba, M. (2025). Microbiological activity of soil and its impact on maize productivity when applying biologics. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(1), 58-71. https://doi.org/10.31548/biologiya/1.2025.62
Використані джерела
  1. Andreuk, K.I., Iutynska, G.O., Antypchuk, A.F., Valagurova, V.O., Kozerytska, V.E., & Ponomarenko S.P. (2001). Functioning of microbial communities in soil under conditions of anthropogenic stress. Kyiv: Oberegy.
  2. Azotohelp, KC. (n.d.). Retrieved from https://btu-center.com/ua/azotofit-ks.
  3. Beznosko, I., Gorgan, T., Mosiychuk, I., Buniak, O., & Ternoviy, Y. (2022). Influence of different cultivation technologies on the number of main ecological and trophic groups. Bulletin of Lviv University, 86, 58-72. doi: 10.30970/VLUBS.2022.86.05.
  4. Biliavska, L.O. (2015). New compositions of antinematodes bioformulations for crop production. Scientific Paper. Ternop. National Pedagogical University, 1(62), 61-64.
  5. Bogati, K., & Walczak, M. (2022). The impact of drought stress on soil microbial community, enzyme activities and plants. Agronomy, 12(1), article number 189. doi: 10.3390/agronomy12010189.
  6. Bolokhovskyi, V.V., Bolokhovska, V.A., Khomenko, T.O., Datsko, A.O., & Litvinova, O.A. (2024a). Optimization of plant nutrition under the influence of biopreparations in integrated sunflower cultivation technologies. Plant and Soil Sciense. 15(4). 64-75. doi: 10.31548/plant4.2024.64.
  7. Bolokhovskyi, V., Borodai, V., Kosovska, N., Bolokhovska, V., Nagorna, O., Yakovenko, D., & Kuzmych, V. (2024b). Effect of Groundfix and Ecostern biological preparations on soil microbiota under soybean (Glycine max L.) cultivation. Agroecological Journal, 3, 156-163. doi: 10.33730/2077-4893.3.2024.311190.
  8. Borko, Yu.P., & Kyrychenko A.V. (2021). Estimation of structural-spatial organization of biome in agroecosystems. “Innovations in science: Global trends and regional aspect”. In International scientific and practical conference (24-28). Riga, Latvia: Baltija Publishing. doi: 10.30525/978-9934-26-050-6-8.
  9. Borko, Yu., Dehodyuk, S., Dehodyuk, E., Patyka, M., & Litvinova, O. (2022). Features of the formation of microbial cenosis of gray forest soil under different fertilization systems in the agrocenosis of winter wheat. Bulletin of Agrarian Science, 100(4), 14-22. doi: 10.31073/agrovisnyk202204-02.
  10. Chen, L., et al., (2021). Plant growth-promoting bacteria improve maize growth through reshaping the rhizobacterial community in low-nitrogen and low-phosphorus soil. Biology and Fertility of Soils, 57(8), 1075-1088. doi: 10.1007%2Fs00374-021-01598-6 .
  11. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.  
  12. DSTU 3750-98. Soil microbiology. Terms and definitions. (1999, July). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=58886.
  13. DSTU 4115-2002. Soils. Determination of mobile phosphorus and potassium compounds by the modified Chirikov method. (2002, June). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=58863.
  14. DSTU 4287:2004. Soil quality. Sampling. (2005, August). Retrieved from https://environmentallab.com.ua/wp-content/uploads/2021/12/dstu-4287-2004-yakist-gruntu.-vidbirannya-prob.pdf.  
  15. DSTU 7863:2015. Soil quality. Determination of easily hydrolyzable nitrogen by the Kornfield method. (2015, August). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62745.
  16. DSTU ISO 7847:2015. Soil quality. Determination of the number of microorganisms in soil by sowing on solid (agarized) medium. (2016, August). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=62729
  17. Groundfix phosphorus-potassium mobilizer. (n.d.). Retrieved from https://btu-center.com/ua/groundfix.
  18. Honchar, A.N., Tonkha, O.L., Patyka, N.V., & Makarchuk, O.S. (2021). Peculiarities of change in number and composition of winter wheat rhizosphere microbiome in the process of ontogenesis. Plant & Soil Science, 12(3). 56-65. doi: 10.31548/agr2021.03.056.
  19. Ishchenko, V., Andrienko, O., & Tkachenko, S. (2022). Efficiency of the use of bioproducts in the technology of sunflower growing. “Modern Technologies of Agroindustrial Production”. In II international scientific and practical conference (108-110). Kropyvnytskyi: CNTU.
  20. Iyanyi, N.G. (2020). Identification of fungal organisms associated with the rhizosphere of maize (Zea mays L.): Basic molecular techniques. Nigeria Agricultural Journal, 51(2), 399-405.
  21. Khomenko, T., Tonkha, O., Pikovska, O., & Achasov, A. (2022). The influence of biological preparations on the microbiological activity of sod-podzolic soil for the cultivation of food potatoes. Plant and Soil Science, 13(1), 60-66. doi: 10.31548/agr.13(1).2022.60-66.
  22. Kvasnitska, L., Vlasyuk, O., & Voitova, G. (2024). Influence of fertilizers and biodestroyers on the growth and development of sunflower. In “Feeds and feed protein” XVI international scientific conference (84-86). Vinnytsia, Institute of Feed Research and Agriculture of Podillya NAAS.
  23. Litvinov, D.V., & Petrik, P.V. (2023) Effectiveness of the use of the biological product Groundfix on sunflowers. In V international scientific and practical online conference “Trends and challenges of modern agricultural science in wartime: Theory and practice” (pp. 150-152). Kyiv: National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine.
  24. Menendez, E., & Paço, A. (2020). Is the application of plant probiotic bacterial consortia always beneficial for plants. Exploring synergies between rhizobial and non-rhizobial bacteria and their effects on agro-economically valuable crops. Life, 10(3), article number 24. doi: 10.3390/life10030024.
  25. Palamarchuk, V.D. & Solomon, A.M. (2021). Research of the corn assimilation surface formation depending on foliar feeding. Feed and Feed Production, 92, 82-94. doi: 10.31073/kormovyrobnytstvo202192-08.
  26. Patyka, V.P., & Sherstoboyeva, O.V. (2002). Methodological approaches to microbiological monitoring of soil condition of agroecosystems. In Agroecological monitoring and certification of agricultural lands (131-136). Kyiv: Phytosociocenter.
  27. Rotaru, V., Gore, A., & Taran, M. (2021). Effect of microbiological fertilizer Azotofit on the yield and grain quality of winter wheat. In Ştiinţa în Nordul Republicii Moldova: Realizări, probleme, perspective (pp. 92-97). Bălți: Institute of Genetics, Physiology and Plant Protection (IGFPP).
  28. Rozhkov, A.O., Puzik, V.K., Kalenska, S.M., Puzik, L.M., Popov, S.I., Muzafarov, N. M., Bukhalo, V.Y., & Kryshtop, E.A. (2016). Book 1. Theoretical aspects of the research case. In A.O. Rozhkov (Ed.), Experimental case in agronomy (in 2 books). Kharkiv: Maidan.
  29. Siabruk, O.P., Naydenova, O.E., & Get’man, Ya.V. (2021). Influence of biological products on CO₂ emission and microflora on the root zone of corn. Bulletin of the Agricultural Science of the Black Sea Region, 2(110), 63-70. doi: 10.31521/2313-092X/2021-2(110)-8.
  30. Sherstoboeva, O.V., Bunas, A.A., & Dumanyuk, O.S. (2020). Influence of predecessors and pre-sowing inoculation of seeds with Azotobacter vinelandii 12m strain on corn yield and nitrogen fixation activity. Balanced Nature Management, 1, 120-128. doi: 10.33730/2310-4678.1.2020.203941.
  31. Tokmakova, L.M., Larchenko, I.V., & Kovpak, P.V. (2021). Microbiological processes of transformation of corn plant residues upon introduction of microorganisms that destroy organic matter into agrocenoses. Agricultural Microbiology, 32, 35-47. doi: 10.35868/1997-3004.32.35-47.
  32. Tonkha, O., Pikovska, O., Balaev, A., Kovalyshyna, G., Zavgorodniy, V. & Kovalenko, V. (2019). Monitoring of the microbiological condition of virgin chernozem under different management. In Monitoring of geological processes and ecological condition of the environment (pp. 1-5). Kyiv: Institute of Geology of Taras Shevchenko National University of Kyiv. doi: 10.3997/2214-4609.201903256.
  33. Trus, O.M., Prokopenko, E.V., & Polishchuk, T.V. (2021). Biological activity of soil, its importance for soil fertility and plant nutrition. Bulletin of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, 5(130), 36-41.
  34. Volkohon, V.V., Dimova, S.B., Volkohon, K.I., Komok, M.S., & Shtanko, N.P. (2010). Features of the denitrification process in agrocenoses under the influence of mineral fertilizers and microbial preparations. Agricultural microbiology, 10, 7-19. doi: 10.35868/1997-3004.10.7-19.
  35. Volkohon, V.V., et al. (2015). Experimental soil microbiology. Kyiv: Agrarian Science.  
  36. Walker, R., Otto-Pille, C., Gupta, S., Schillaci, M., & Roessner, U. (2020) Current perspectives and applications in plant probiotics. Microbiology Australia, 41(2), 95-99. doi: 10.1071/MA20024.
  37. Wei, X., Xie, B., Wan, C., Song, R., Zhong, W., Xin, S., & Song, K. (2024). Enhancing soil health and plant growth through microbial fertilizers: Mechanisms, benefits, and sustainable agricultural practices. Agronomy, 14(3), article number 609. doi: 10.3390/agronomy14030609.
  38. Yakovenko, D.O., & Boroday, V.V. (2022). Influence of biological products Azotophyte and Groundfix on microbiological parameters of soil for winter wheat cultivation. In International scientific and practical conference “Environmental safety and balanced nature-use in agroindustrial production” (pp. 404-408). Kyiv: Institute of Agroecology and Nature Management of the National Academy of Sciences of Ukraine.
  39. Yeshchenko, V.O. (Ed.). (2005). Fundamentals of scientific research in agronomy. Kyiv: Diya.
  40. Yurkevych, Ye.O., Valentiuk, N.O., Petrenko, S.O., Rodionov, A.V., & Hrabovetska, O.A. (2023). The effectiveness of the use of biological preparations in the cultivation of confectionery sunflower in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine. Agrarian innovations, 21, 118-125. doi: 10.32848/agrar.innov.2023.21.18.
  41. Zabolotny, O.I., & Zabolotna, A. (2022). Microbiological activity of the rhizosphere of the cucumber hybrid Marinda f1 under conditions of pre-sowing seed bacterization. In Natural sciences and education: Collection of scientific works of the faculty of natural sciences and geography (26-30). Uman: Publishing and Printing Center “Vizavi”.
  42. Zabolotnyi, O.I., Zabolotna, A.V., & Ternavskyi, A.H. (2024). Microbiological activity of the corn rhizosphere under the using of biopreparations. Tavria Scientific Bulletin, 136(1), 139-145. doi: 10.32782/2226-0099.2024.136.1.18.