МІКРОБІОЛОГІЯ - М.Г. Сергійчук - 2008
Розділ 9. РОЛЬ МІКРООРГАНІЗМІВ У КРУГООБІГУ РЕЧОВИН У ПРИРОДІ
БАКТЕРІАЛЬНІ ПРЕПАРАТИ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ РОДЮЧОСТІ ҐРУНТІВ
Після відкриття бульбочкових бактерій виникла ідея їх використання для покращення врожайності сільськогосподарських культур за шляхом підсилення фіксації молекулярного азоту. Уперше цю ідею реалізували в 1896 р. в Німеччині Ф. Ноббе і Л. Гільтнер.
Останніми роками препарати бульбочкових бактерій широко використовують у різних країнах під різними назвами: нітрокультура, нітрагін, N-germ, нітразон, ризоторфін та ін.
Нітрагін - це препарат живих клітин певного виду бульбочкових бактерій, основна його функція - фіксація атмосферного азоту.
Використання препаратів бульбочкових бактерій особливо необхідно, коли в даній місцевості вводяться нові культури бобових рослин і в складі мікрофлори ґрунту немає відповідних бактерій. Бобові культури інтенсивно розвиваються лише за наявності своїх рас бульбочкових бактерій і в достатній кількості, яка не завжди спостерігається у природних умовах. Посіви окремих бобових рослин обмежені певними районами, тому ґрунти містять не всі раси бульбочкових бактерій. В Україні вони слабо заселені бульбочковими бактеріями сої. У ґрунтах перехідних районів від лісостепової до поліської зони, на Поліссі, у Передкарпатті й Закарпатті мало бактерій, спеціалізованих до люцерни, вики, еспарцету й гороху. Це зумовлено тим, що дані культури тут раніше сіяли зрідка або зовсім не вирощували. Крім того, бульбочкові бактерії еспарцету і гороху не витримують кислого середовища, характерного для ґрунтів північних і західних районів України.
Як же пояснити позитивну дію інокуляції бобових рослин культурою Rhizobium у тих випадках, коли ґрунти давно освоєні і мають у складі своєї мікрофлори бульбочкові бактерії? По-перше, у природних умовах може відбуватися перехресне інфікування, тобто бобові рослини інфікуються бактеріями близьких груп рослин. У таких випадках бульбочки можуть утворюватися, але вони функціонують неповноцінно, або утворюються неактивні бульбочки. При штучній інокуляції в корінь бобової рослини проникає активна раса бульбочкової бактерії, яка нанесена на насіння. По-друге, бульбочкові бактерії, які є у ґрунті, що використовується для вирощування злакових рослин, існують як звичайні сапрофіти. Часто умови, які складаються в такому ґрунті, виявляються несприятливими для бульбочкових бактерій, а кількість їх суттєво зменшується. Тому в таких випадках природне інфікування не дає ефективного симбіозу.
Достатня заселеність ґрунтів аборигенними (місцевими) бульбочковими бактеріями також не завжди задовольняє потреби сільського господарства, оскільки вони можуть бути недостатньо активними. Мікробіологи-селекціонери пропонують більш активні штами.
Промисловість виробляє дві форми нітрагіну: ґрунтовий і сухий.
Ґрунтовий препарат нітрагіну - це культура бульбочкових бактерій, вирощена у стерильному ґрунті. В 1 г такого препарату має міститися не менше 300 млн клітин. Доза препарату для обробки насіння становить 500 г/га. Для виготовлення препарату беруть ґрунт (торф), багатий органікою, додають до 30 % пісок, крейду і встановлюють pH 6,6-7,0. Ґрунт стерилізують, фасують у поліетиленові мішечки, інокулюють відповідним штамом бульбочкової бактерії з наступним культивуванням при температурі 26-28 оС протягом 4-6 діб (10-11 для тих штамів, що ростуть повільно).
Сухий препарат нітрагіну - це порошок живих клітин бульбочкових бактерій. В 1 г препарату повинно міститися 8-10 млрд клітин. Це полегшує перевезення, але перед використанням препарат перемішується з наповнювачем.
Препарат бульбочкових бактерій специфічний і призначений для обробки насіння певного виду бобових рослин, що зазначається на пакетах (наприклад, "Соя", "Віка", "Еспарцет" та ін.).
Ефективність від застосування препарату на посівах трав становить на одиницю витрат 10-15 одиниць прибутку, на зернобобових - 20-30 і більше.
Азотобактерин - це препарат живих клітин Azotobacter chroococcum. Головна функція - зв'язування атмосферного азоту.
Технологія виробництва така сама, як і нітрагіну. В 1 г ґрунтового препарату має міститися не менше 50 млн клітин. Для обробки насіння на 1 га затрачують 3-6 кг азотобактерину. В 1 г сухого препарату має міститися не менше 10 млрд клітин A. chroococcum.
Азотобактерин є цінним ще й тим, що A. chroococcum синтезує ряд біологічно активних речовин: нікотинову і пантотенову кислоти; піридоксин; біотин; гетероауксин; гіберелін та інші сполуки, які стимулюють проростання насіння і прискорюють їх ріст.
Основна частина зв'язаного азоту відчужується з урожаєм, певна кількість залишається у ґрунті. Бульбочкові бактерії забезпечують формування врожаю більшості бобових рослин без збіднення ґрунту на азот. Лише після вирощування гороху та сої може спостерігатися незначне зменшення його вмісту у ґрунті. Завдяки такій властивості бобові культури є добрими попередниками в сівозмінах, що дає можливість зменшувати норми азотних добрив під наступні культури або зовсім не вносити азотних добрив.
Культури, які становлять основу як нітрагіну, так і азотобактерину, - це аспорогенні бактерії, і при їх зберіганні кількість життєздатних клітин зменшується, тому такі препарати виробляють напередодні їх використання.
Фосфобактерин - це препарат, що містить спори Bacillus megaterium var. phosphaticum, які трансформують складні фосфорорганічні сполуки і малодоступні мінеральні фосфати в доступні для рослин форми фосфору. Промисловість виробляє ґрунтовий і сухий препарати фосфобактерину. В 1 г сухого препарату має міститися ~ 8 млрд спор. Гектарна доза для обробки насіння зернових становить 5 г препарату, а кукурудзи, картоплі й овочевих культур - 15 г. Термін зберігання фосфобактерину практично не обмежений. Культура, яка становить основу препарату, синтезує біологічно активні речовини: тіамін; піридоксин; біотин; пантотенову і нікотинову кислоти; вітамін В12.