Біологічні системи: теорія та інновації

Формування мікробіоценозу кислого дерново-підзолистого ґрунту в ризосфері кукурудзи за інтегрованого застосування добрив та меліорантів

Алла Левішко*, Ірина Гуменюк, Павло Маменко, Олександр Колодяжний, Людмила Ященко

alodua2@gmail.com

Завантажити статтю
Анотація

У роботі вивчався вплив сумісного застосування меліорантів та добрив на формування та функціонування мікробіоценозу ризосфери кукурудзи за умов дерново-підзолистого ґрунту. Метою роботи було визначити вплив комплексного застосування добрив і меліорантів на структурно-функціональні характеристики мікробіоценозу дерново-підзолистого ґрунту в ризосфері кукурудзи та обґрунтувати мікробіологічні показники для екологічної біоіндикації стану агроценозу. Польові дослідження було проведено упродовж 2025 року у стаціонарному досліді Інституту сільського господарства Західного Полісся Національної академії аграрних наук України. Дослід включав 8 варіантів, що поєднували залишковий вплив вапнування доломітовим борошном або вапняком із диференційованим внесенням мінеральних добрив та дворазовим позакореневим підживленням мікродобривом. Чисельність еколого-трофічних груп мікроорганізмів визначали методом посіву на селективні агаризовані середовища, мікробну біомасу регідратаційним методом, емісію СО₂ адсорбційним методом. Встановлено, що реакція ґрунтового розчину зросла від 4,09 до діапазону від 5,48 до 6,20, а гідролітична кислотність знизилася у 2,1 та 2,9 раза. Чисельність амоніфікаторів зросла у 2,9 та 3,8 раза і досягла 27,61 млн КУО/г ґрунту. Чисельність мікроміцетів за поєднання доломітового борошна з добривами знизилася у 2,1 раза до 28,80 тис. КУО/г ґрунту. Найбільшу амплітуду змін виявлено для олігонітрофілів, чисельність яких зменшилася у 7,7 раза. Мікробна біомаса зросла до 128,95 мкг С/г ґрунту за одночасного зниження емісії СО₂ до 14,2 мг/кг за добу, а питомий метаболічний коефіцієнт зменшився від 183,8 до 111,1 мг СО₂ на 1 г вуглецю біомаси. Мікробіоценоз перейшов від грибно-оліготрофного до бактеріально-евтрофного типу з коефіцієнтом оліготрофності від 0,08 до 0,15 та коефіцієнтом мінералізації від 0,14 до 0,24. Провідним регулятором цього переходу виявилася гідролітична кислотність ґрунту, коефіцієнти кореляції з якою становили 0,92 та 0,96. Практична цінність роботи полягає в обґрунтуванні чисельності олігонітрофілів як біоіндикатора азотного насичення агроценозу кукурудзи, а також у виявленні переваги магнієвмісного меліоранту для контролю грибної мікробіоти кислих ґрунтів Полісся

Ключові слова

ґрунтовий мікробіом; таксономічна структура; біоіндикація; мікробна біомаса; оліготрофи

ЦИТУВАТИ
Levishko, A., Gumeniuk, I., Mamenko, P., Kolodiazhnyi, O., & Yashchenko, L. (2026). The formation of the microbial community in acidic sod-podzolic soil within the maize rhizosphere under the integrated application of fertilisers and soil amendments. Biological Systems: Theory and Innovation, 17(3), 106-120. https://doi.org/10.31548/biologiya/3.2026.106
Використані джерела
  1. Agegnehu, G., Amede, T., Erkossa, T., Yirga, C., Henry, C., Tyler, R., Nosworthy, M.G., Beyene, S., & Sileshi, G.W. (2021). Extent and management of acid soils for sustainable crop production system in the tropical agroecosystems: A review. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B: Soil & Plant Science, 71(9), 852-869. doi: 10.1080/09064710.2021.1954239.
  2. Anderson, T.-H., & Domsch, K.H. (1993). The metabolic quotient for CO₂ as a specific activity parameter to assess the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils. Soil Biology and Biochemistry, 25(3), 393-395. doi: 10.1016/0038-0717(93)90140-7.
  3. Andreyuk, K.I., Iutynska, H.O., & Antypchuk, A.F. (2001). The functioning of soil microbial communities under conditions of anthropogenic load. Kyiv: Oberehy.
  4. Bebber, D.P., & Richards, V.R. (2022). A meta-analysis of the effect of organic and mineral fertilizers on soil microbial diversity. Applied Soil Ecology, 175, article number 104450. doi: 10.1016/j.apsoil.2022.104450.
  5. Beznosko, I.V., Gorgan, T.M., Mosiychuk, I.I., Havruliuk, L.V., & Buniak, O.I. (2022). The quantitative composition of micromycetes under cereal crops in chernozem soils in the Left-Bank Forest Steppe of Ukraine. Biosystems Diversity, 30(2), 143-149. doi: 10.15421/012214.
  6. Clayton, J., Lemanski, K., & Bonkowski, M. (2021). Shifts in soil microbial stoichiometry and metabolic quotient provide evidence for a critical tipping point at 1% soil organic carbon in an agricultural post-mining chronosequence. Biology and Fertility of Soils, 57, 435-446. doi: 10.1007/s00374-020-01532-2.
  7. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://www.cbd.int/doc/legal/cbd-en.pdf.
  8. Dang, R., Liu, J., Lichtfouse, E., Zhou, L., Zhou, M., & Xiao, L. (2024). Soil microbial carbon use efficiency and the constraints. Annals of Microbiology, 74, article number 37. doi: 10.1186/s13213-024-01780-9.
  9. Demyanyuk, О.S., Symochko, L.Y., & Mostoviak, I.I. (2020). Soil microbial diversity and activity in different climatic zones of Ukraine. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 11(2), 338-343. doi: 10.15421/022051.
  10. Dlamini, S.P., Akanmu, A.O., Fadiji, A.E., & Babalola, O.O. (2023). Maize rhizosphere modulates the microbiome diversity and community structure to enhance plant health. Saudi Journal of Biological Sciences, 30(1), article number 103499. doi: 10.1016/j.sjbs.2022.103499.
  11. DSTU 4287:2004. (2004). Soil quality. Sampling. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=54569.
  12. DSTU 7537:2014. (2014). Soil quality. Determination of hydrolytic acidity. Retrieved from https://online.budstandart.com/ru/catalog/doc-page.html?id_doc=62116.
  13. DSTU 7847:2015. (2015). Soil quality. Determination of the number of microorganisms in soil by the plating method on solid (agar) nutrient medium. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62729.
  14. DSTU ISO 10390:2022. (2022). Soil, treated biowaste and sludge. Determination of pH. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=97744.
  15. DSTU ISO 14240-1:2003. (2003). Soil quality. Determination of soil microbial biomass. Part 1. Substrate-induced respiration method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=72545.
  16. DSTU ISO 16072:2005. (2005). Soil quality. Laboratory methods for determination of microbial soil respiration. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=71926.
  17. Duan, Y., et al. (2025). Soil acidification destabilizes terrestrial ecosystems via decoupling soil microbiome. Global Change Biology, 31(4), article number e70174. doi: 10.1111/gcb.70174.
  18. Fierer, N., Wood, S.A., & de Mesquita, C.P.B. (2021). How microbes can, and cannot, be used to assess soil health. Soil Biology and Biochemistry, 153, article number 108111. doi: 10.1016/j.soilbio.2020.108111.
  19. Hartmann, M., & Six, J. (2023). Soil structure and microbiome functions in agroecosystems. Nature Reviews Earth & Environment, 4, 4-18. doi: 10.1038/s43017-022-00366-w.
  20. Hudz, S., & Skivka, L. (2020). Peculiarities of formation of the eubacterial complex of winter wheat rhysophere (Triticum durum) by different fertilization systems. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Biology, 81(2), 31-36. doi: 10.17721/1728_2748.2020.81.31-36.
  21. Lehmann, J., Bossio, D.A., Kögel-Knabner, I., & Rillig, M.C. (2020). The concept and future prospects of soil health. Nature Reviews Earth & Environment, 1, 544-553. doi: 10.1038/s43017-020-0080-8.
  22. Levishko, A., Gumeniuk, I., & Sherstoboeva, O. (2026). Soil microorganisms as bioindicators of agroecosystem condition: A review of their ecological and trophic groups, functional roles, and the impact of anthropogenic factors. EQA: International Journal of Environmental Quality, 73, 72-84. doi: 10.60923/issn.2281-4485/24117.
  23. Levishko, A.S., & Mamenko, P.M. (2025). Microbial fertilizers and ways to optimize the efficiency of their application in crop production. Agroecological Journal, 2, 109-122. doi: 10.33730/2077-4893.2.2025.333832.
  24. Liu, J., et al. (2024). Composition and the predicted functions of fungal communities and the key drivers in acidic soils of Jiaodong Peninsula, China. Frontiers in Microbiology, 15, article number 1496268. doi: 10.3389/fmicb.2024.1496268.
  25. Liu, Q., et al. (2025). Rhizosphere-associated bacterial and fungal communities of two maize hybrids under increased nitrogen fertilization. Frontiers in Plant Science, 16, article number 1549995. doi: 10.3389/fpls.2025.1549995.
  26. Malynovska, I.M., Soroka, O.P., Ptashnik, M.M., & Kurhak, V.H. (2021). Influence of utilization regimes and fertilization of spontaneously restored grassland on the course of soil microbiological processes. Agricultural Microbiology, 33, 55-61. doi: 10.35868/1997-3004.33.55-61.
  27. Meng, T., et al. (2024). Slow-release nitrogen fertilizer application regulated rhizosphere microbial diversity to increase maize yield. Frontiers in Plant Science, 15, article number 1481465. doi: 10.3389/fpls.2024.1481465.
  28. Polishchuk, V., Klymenko, T., Stotska, S., & Pototska, S. (2025). Soil microbiological activity in winter rye crops under different fertilisation systems and biopreparations. Scientific Horizons, 28(10), 77-84. doi: 10.48077/scihor10.2025.77.
  29. Polovyi, V.M., Yashchenko, L.A., Rovna, H.F., & Huk, B.V. (2023). Biological cycle of CO₂ and organic carbon balance in the maize (Zea mays) and soybean (Glycine hispida maxim) agrocenosis on sod-podzolic soil. Grain Crops, 7(1), 162-169. doi: 10.31867/2523-4544/0272.
  30. Reznik, S.V. (2021). Influence of different farming systems on ecological-trophic groups of microorganisms of typical chernozems in the Left-Bank Forest-Steppe of Ukraine. Agricultural Microbiology, 33, 62-71. doi: 10.35868/1997-3004.33.62-71.
  31. Shemetun, K., Balaev, A., Tonkha, O., & Pikovska, O. (2022). Microbiological assessment of sod-medium podzolic soil using various elements of biologisation. Plant and Soil Science, 13(2), 52-58. doi: 10.31548/agr.13(2).2022.52-58.
  32. Srour, A.Y., Ammar, H.A., Subedi, A., Pimentel, M., Cook, R.L., Bond, J., & Fakhoury, A.M. (2020). Microbial communities associated with long-term tillage and fertility treatments in a corn-soybean cropping system. Frontiers in Microbiology, 11, article number 1363. doi: 10.3389/fmicb.2020.01363.
  33. Tao, F., et al. (2023). Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage. Nature, 618, 981-985. doi: 10.1038/s41586-023-06042-3.
  34. Tosi, M., Deen, W., Drijber, R., McPherson, M., Stengel, A., & Dunfield, K. (2021). Long-term N inputs shape microbial communities more strongly than current-year inputs in soils under 10-year continuous corn cropping. Soil Biology and Biochemistry, 160, article number 108361. doi: 10.1016/j.soilbio.2021.108361.
  35. Wang, X., Zhang, W., Shao, Y., Zhao, J., Zhou, L., Zou, X., & Fu, S. (2019). Fungi to bacteria ratio: Historical misinterpretations and potential implications. Acta Oecologica, 95, 1-11. doi: 10.1016/j.actao.2018.10.003.
  36. Wardle, D.A., & Ghani, A. (1995). A critique of the microbial metabolic quotient (qCO₂) as a bioindicator of disturbance and ecosystem development. Soil Biology and Biochemistry, 27(12), 1601-1610. doi: 10.1016/0038-0717(95)00093-T.
  37. Wenyika, P., Enesi, R.O., Gorim, L.Y., & Dyck, M. (2025). Effects of liming on soil biota and related processes in agroecosystems: A review. Discover Soil, 2, article number 37. doi: 10.1007/s44378-025-00063-2.
  38. Yu, Y., Zhang, Q., Kang, J., Xu, N., Zhang, Z., Deng, Y., Gillings, M., Lu, T., & Qian, H. (2024). Effects of organic fertilisers on plant growth and the rhizosphere microbiome. Applied and Environmental Microbiology, 90(2), article number e01719-23. doi: 10.1128/aem.01719-23.