Анотація до роботи:

Малиновська І.М. Агроекологічні основи мікробіологічної трансформації біогенних елементів ґрунту. – Рукопис.

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

У дисертаційній роботі викладені результати досліджень з питань механізму взаємодії фосфатмобілізуючих мікроорганізмів з мінеральною основою ґрунту. Встановлено, що комплекс екзополісахариду з низькомолекулярними кислими метаболітами забезпечує руйнування фосфоровмісних сполук на 80-92% порівняно з вихідною бактеріальною культуральною рідиною.

Показано, що в умовах нестерильного ґрунту бактеріальні екзополісахариди запобігають споживанню сорбованих на його макромолекулах низькомолекулярних метаболітів та іонів аборигенною мікрофлорою. Вперше виявлена нова екологічна функція полісахаридів ґрунтових мікроорганізмів: здатність запобігати вимиванню рухомого фосфору за надмірного зволоження.

З метою створення бактеріального препарату, що поліпшує мінеральне живлення бобових рослин, відібрано 30 бактеріальних культур з підвищеною фосфатмобілізуючою активністю, які здатні продукувати біологічно активні речовини та індукувати підвищену витривалість рослин до абіотичних стресів. Вперше запропонована комплексна обробка насіння бобових рослин азотфіксуючими і фосфатмобілізуючими мікроорганізмами, що дозволяє поліпшити як азотне, так і фосфорне живлення рослин, збільшити врожайність зерна на 15-31%. Для застосування на практиці пропонуються в складі препарату „Фосфонітрагін” штами B.subtilis 5,33,100, B.mucilaginosus, B.pumilis M , Rh.erythropolis B-850 , а також поліштам - композиція з декількох штамів виду B.subtilis.

1. Встановлено, що процес деструкції фосфоровмісних сполук у культуральній рідині ґрунтового мікроорганізму B.mucilaginosus здійснюється не спеціалізованими ферментами, а комплексом вторинних метаболітів, що включає органічні кислоти і екзополісахарид, який забезпечує руйнування фосфоровмісних сполук на 80-92% порівняно з вихідною культуральной рідиною.

2. Вперше показано, що очищені бактеріальні полісахариди різного хімічного складу мають невисоку мобілізуючу активність по відношенню до важкорозчинних елементів ґрунтових мінералів. Не маючи власної деструктуючої дії, вони інтенсифікують розкладання фосфоровмісних сполук і мінералів у розчинах низькомолекулярних бактеріальних метаболітів. Дія полісахаридів тим ефективніша, чим міцніший мінерал піддається руйнуванню.

3. Екологічна роль мікроорганізмів-продуцентів органічних кислот у розчиненні важкодоступних фосфатів обмежена споживанням низькомолекулярних метаболітів аборигенною мікрофлорою. Мікроорганізми, що одночасно з органічними кислотами синтезують екзополісахариди, утворюють при цьому не тільки активніший (у 3-4 рази) деструктуючий комплекс, але й запобігають швидкому споживанню низькомолекулярних метаболітів завдяки тому, що в сорбованому на екзополісахариді стані вони менш доступні .

4. Дія мінеральних і органічних кислот на фосфоровмісні сполуки проявляється як у водному, так і в полісахаридному розчинах. Внесення бактеріального полісахариду у водні розчини метаболітів підсилює розкладання фосфоровмісних сполук у 2-4 рази. Вплив хімічної будови молекул кислот на інтенсивність розкладання мінералів проявляється, в основному, за присутності бактеріального полісахариду, у водному розчині ефективність дії кислот залежить від природи сполуки, що деструктується.

5. Виявлена нова екологічна функція бактеріальних полісахаридів ґрунтових мікроорганізмів: здатність запобігати міграції рухомого фосфору за надмірного зволоження. У модельних дослідах з чорноземом лучним показана можливість зменшення вимивання водорозчинних фосфатів за присутності нативного екзополісахариду B. mucilaginosus на 104%, недіалізованого полісахариду – на 56,3%, діалізованого полісахариду – на 30,3%.

6. При обстеженні музейних бактеріальних культур виявлено, що представники роду Bacillus є активнішими мобілізаторами нерозчинних фосфатів (частка активних штамів - 50%), ніж нокардіоподібні бактерії (32%). Із 167 вивчених штамів бацил 36,5% мають низьку , 14,8% - середню і 4,2% - високу фосфатмобілізуючу активність. У нокардіо- і корінеподібних бактерій із 187 обстежених штамів 25,1% мають низьку, 8% - середню і 1,6% - високу фосфатмобілізуючу активність.

7. Ґрунтові мікроорганізми мобілізують фосфор з важкодоступних сполук з різною інтенсивністю: у максимальному ступені бактеріальній деструкції піддається термофосфат (83-139 Р₂О₅ мг/л) та плавлений магнієвий фосфат (59-115 Р₂О₅ мг/л). Дуже стійкими щодо впливу ґрунтових мікроорганізмів є кісткове (6-37 Р₂О₅ мг/л) і фосфоритне борошно (15-38 Р₂О₅ мг/л).

8. Виявлено, що при бактеріальній обробці фосфатмобілізуючими мікроорганізмами чорнозему лучного за відсутності вегетуючих рослин ступінь рухомості фосфору підвищується на 10-50% залежно від дози внесених в сівозміні фосфорних мінеральних добрив.

9. Фосфатмобілізуючі мікроорганізми, які використовували для комплексної обробки насіння сої, продукують біологічно активні речовини, що стимулюють розвиток її проростків, збільшуючи довжину стебла (до 66%), кореня (до 41%) і накопичення біомаси (до 50%)

10. Встановлено, що бактеріальна обробка призводить до підвищення витривалості проростків сої до абіотичних стресів. Виявлено існування специфічності в індукуванні стійкості: комплексна обробка ефективніша при холодовому стресі, моноінокуляція B. mucilaginosus і B.рumilis М – за підвищеної температури. Вирощування фосфатмобілізуючих мікроорганізмів на глюкозо-мінеральному середовищі дозволяє індукувати стресовитривалість проростків сої більшою мірою, ніж за вирощування бактерій на багатому органікою середовищі.

11. Виявлені штами фосфатмобілізуючих мікроорганізмів, що максимально впливають на вегетативний розвиток рослин сої: B.pumilis M, B.mucilaginosus, Rh.erythropolis B-850, B.subtilis 33, 100, 5. Збільшення надземної маси рослин під впливом бактеріальної обробки складає у сої сорту Київська 27 – від 42 до 67% і Київська 91 – від 65 до 117% . Кількість бульбочок зростає в результаті комплексної обробки у рослин сорту Київська 27 на 52-64% і Київська 91 – на 33-89%. Вага бульбочок перевищує контрольні показники у рослин сої Київська 27 на 22-25% і Київська 91 – на 60-86% .

12. Встановлено існування штамово-сортової специфічності між певними фосфатмобілізуючими мікроорганізмами і певними сортами сої. Для сої сорту Київська 27 максимальне збільшення врожайності забезпечує комплексна обробка, що включає штами B.subtilis 5 (приріст урожаю - 6,4ц/га), B.mucilaginosus (4,5 ц/га), B.subtilis 33 (4,7 ц/га), B.subtilis 100 (5,1 ц/га). У відношенні сої сорту Київська 91 ефективними є штами B.subtilis 203с (4,8ц/га), B.pumilis M (5,8 ц/га), B.mucilaginosus (5,1 ц/га) і Rh.erythropolis B-850 (5,2 ц/га).

13. На прикладі вивчення ефективності комплексної бактеризації насіння сої з двома штамами азотфіксуючих мікроорганізмів – Bradyrhizobium japonicum М-8 і 634б – показано, що порівняно з моноінокуляцією комплексна обробка обумовлює стабільніші і вищі параметри розвитку бактеризованих рослин.

14. Комплексна бактеріальна обробка призводить до поліпшення мінерального живлення рослин сої, в максимальній мірі - під дією штамів B.mucilaginosus, B.pumilis M і поліштама B.subtilis. Загальний винос рослинами азоту порівняно з контролем збільшується на 12 - 47% (Київська 27) і на 15 - 47% (Київська 91); фосфору – на 8,2 - 39% (Київська 27) і на 7- 47% (Київська 91); калію - на 4,0 - 38% (Київська 27) і на 11 - 41% (Київська 91).

15. Встановлено ефективність комплексної обробки азотфіксуючими і фосфатмобілізуючими мікроорганізмами насіння квасолі сорту Першотравнева: Rhizobium faseoli 8 + B.subtilis 5 (приріст урожаю - 9,9ц/га) і поліштамом B.subtilis (10,5ц/га); кормових бобів сорту Чабанські: R.leguminosarum 367а + Rh.eryhtropolis B-850 (7,7 ц/га), B.pumilis M ( 7,6 ц/га) і поліштамом B.subtilis ( 8,1ц/га); гороху сорту Орловчанин: R.leguminosarum 100 + B.subtilis 5 (9,9ц/га),

B. mucilaginosus (9,8 ц/га) і поліштамом B.subtilis (10,5 ц/га).

16. Комплексна обробка насіння сої порівняно з контролем збільшує вихід енергії в середньому на 22,1% для сої сорту Київська 27 і на 27,5% - для сої сорту Київська 91. Ефективнішим було застосування штамів B.mucilaginosus і B.subtilis 33, для яких Кее складає - 3,32 і 3,19 ( Київ-ська 27) і 3,34 (Київська 91). Комплексна бактеризація насіння сої сорту Київська 27 дозволяє одержати додатковий прибуток у межах від 225 до 712 грн/га; сої сорту Київська 91 - від 437 до 727 грн/га . Рентабельність виробництва продукції порівняно з контролем підвищується відповідно на 29% - 88% і 55% - 90%.

Публікації автора:

1. Патика В.П., Шерстобоєва О.В, Малиновська І.М. та інші. Рекомендації по ефективному застосуванню мікробіологічних препаратів у сучасному ресурсозберігаючому землеробстві // Міністерство агропромислового комплексу, Ін-т с.г. мікробіол. – Чернігів. –1999. – 22с.

2. Малиновская И.М. Бактериальный препарат на основе почвенного полисахаридсинтезирующего микроорганизма Bacillus mucilaginosus // Натуралиум. – 1995. - №1-2. – С.13-16.

3. Патика В.П., Малиновська І.М., Сорокулова І.Б., Ногіна Т.М. Мобілізація важкорозчинних фосфатів добрив ґрунтовими мікроорганізмами // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. –К.:Нора Прінт. – 1996. – Вип.1. – С.132-140.

4. Малиновська І.М. Бактеріальні добрива та їх використання //Новий господарь – К. – 1996. - №2. – С.10-11.

5. Малиновська І.М., Колмаз Ю.Т. Бактеризація насіння сої та ії вплив на ріст і розвиток рослин // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. – К.:Нора Прінт. – 1997. – Вип.1. – С.34-36.

6. Михайлов В.Г., Малиновская И.М. Различия сортов сои по азотфиксирующей способности при выращивании в полевых условиях и на перлите // Мікробіол. журн. – 1997. – 59,№4. – С.59-63.

7. Малиновська І.М., Колмаз Ю.Т. Вплив обробітку фосфатмобілізуючими мікроорганізмами на основні елементи структури урожаю сої // Бюлетень Інституту сільськогосподарської мікробіології. – 1997. - №1. – С.25-27.

8. Малиновська І.М. Деструкція фосфоритного борошна у розчинах органічних кислот за участю екзополісахариду Bacillus mucilaginosus // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. –К.:Нора Прінт. – 1997 – Вип.2. – С.16-18.

9. Малиновська І.М., Колмаз Ю.Т. Результати комплексної обробки сої сортів Київська 27 та Київська 91 фосфатмобілізуючими мікроорганізмами та ризоторфіном // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. –К.:Нора Прінт. – 1998. – Вип.2. – С.114-118.

10. Вергунов В.А., Малиновская И.М., Циренов А.М. Изменение состояния микробного ценоза мелиорируемых торфяников в процессе их сельскохозяйственного использования // Бюлетень Інституту сільськогосподарської мікробіології. – 1998. - №3. – С.12-15.

11. Малиновская И.М., Колмаз Ю.Т. Эффективность комплексной обработки семян сои фосфатмобилизующими и азотфиксирующими микроорганизмами // Бюлетень Інституту сільськогосподарської мікробіології.– 1999. - №4. – С.39-41.

12. Малиновская И.М. Роль бактериальных полисахаридов в разложении минеральных фосфатов // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. – К.:Нора Прінт. – 1999. – Вип.1-2. – С.159-166.

13. Малиновська І.М. Розчинення мінеральних фосфатів вторинними метаболітами грунтових мікроорганізмів // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. –К.:Нора Прінт. – 1999. – Вип.3. – С.119-121.

14. Малиновська І.М., Драч Ю.О., Колмаз Ю.Т. Комплексний препарат на основі фосфатмобілізуючих і азотфіксуючих мікроорганізмів для підвищення врожайності сої, квасолі, бобів та покращення їх мінерального живлення // Українська академія аграрних наук: розробки – виробництву. – К.:Аграрна наука. – 1999. – С.100-101.

15. Вергунов В.А., Малиновская И.М., Борзых А.И. Изменение микробиологической активности серой лесной эродированной почвы склонов в результате их длительного окультуривания // Збірник наукових праць Луганського державн. аграрн. університ. – 1999. - №4(11). – С.42-47.

16. Малиновська І.М. Вісті з наукових установ // Вісник аграрної науки. – 1999. - №9. – С.83.

17. Корсун С.Г., Малиновська І.М. Зміни у мікробному ценозі ґрунту під впливом токсикологічного навантаження // Агроекологія і біотехнологія. – 1999. – Вип.3. – С.53-57.

18. Патика В.П., Колмаз Ю.Т., Малиновська І.М., Драч Ю.О. Продуктивність сої залежно від бактеріальної обробки насіння // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. –К.:Нора Прінт. – 2000. – С.91-96.

19. Драч Ю.О., Малиновська І.М., Черниш О.О., Камінський В.Ф., Дворецька С.П. Новий препарат бульбочкових бактерій для вирощування гороху // Аграрна наука- виробництву. –Українська академія аграрних наук. – 2001. – С.5.

20. Малиновська І.М., Іващенко О.В., Черниш О.О. Ефективність комплексної бактеризації сої Bradyrhizobium japonicum 634б і різними штамами фосфатмобілізуючих бактерій //Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. – К.:Нора Прінт. – 2001. – Вип.2. – С.95-99.

21. Малиновская И.М., Патыка В.Ф. Влияние штаммов, входящих в состав комплексного бактериального препарата, на возникновение индуцированной стрессоустойчивости у проростков сои // Агроекологічний журн. – 2001. - №1. – С.44-47.

22. Малиновская И.М. Влияние полисахарида Bacillus mucilaginosus на сохранение водорастворимых фосфатов в почве под действием водной эрозии // Агроекологічний журн. – 2001. - №4. – С.47-50.

23. Михайлов В.Г., Драч Ю.О., Малиновська І.М., Щербина О.З., Марущак П.Г. Вплив азотфіксувальних симбіотичних бактерій на врожайність та нагромадження біологічного азоту соєю в правобережному Лісостепу // Збірник наукових праць Інституту землеробства . – К.:Нора Прінт. – 2002. – Вип.1. – С.80-84.

24. Малиновська І.М. Вплив обробки фосфатмобілізуючими мікроорганизмами на ступінь рухомості фосфору в чорноземі лучному // Вісник Полтавської сільськогос. академії. - 2002. - Вип.4. – С.25-26.

25.Малиновська І.М. Значення компонентів культуральної рідини Bacillus mucilaginosus у деструкції фосфоровмісних мінералів // Збірник наукових праць Інституту землеробства . – К.:Нора Прінт. – 2002. – Вип.2. – С. 86-89.

26.Малиновская И.М. Определение фосфатрастворяющей активности микроорганизмов на жидкой и агаризованной средах Муромцева // Агроекологічний журн. – 2002. - №3. – С.68-71.

Тези матеріалів конференцій

27. Малиновська І.М., Щербина О.З. Вивчення перспективних сортів сої на здатність до азотфіксації при вирощуванні на перліті // Шляхи раціонального використання земельних ресурсів України (Тези допов. Міжн. конф. мол. вчен. і спец. ІЗ УААН). – Чабани. – 1995. – С.82.

28. Малиновская И.М. Динамика синтеза экзополисахарида Bacillus mucilaginosus //Биосинтез и деградация микробных биополимеров. Фундамент. и приклад. аспекты. (Тезисы междун. конф.) – Пущино. – 1995. – С.121.

29. Малиновська І.М. Вплив полісахариду Bacillus mucilaginosus на збереження водорозчинних фосфатів у поверхневому грунті під дією водної ерозії // Наслідки наукових пошуків молодих вчених-аграрників в умовах реформування АПК (Матеріали міжнар.науково-практ. конф. мол.вчених та спеціал.). – Чабани. – 1996. – Ч.1. – С.96.

30. Малиновська І.М., Щербина О.З., Стасенко І.В. Порівняльна оцінка симбіотичних властивостей сортів сої, вирощуваних в польових умовах // Наслідки наукових пошуків молодих вчених-аграрників в умовах реформування АПК (Матеріали міжнар.науково-практ. конф. мол. вчених та спеціал.). – Чабани. – 1996. – Ч.1. – С.87.

31. Малиновская И.М., Колмаз Ю.Т., Сорокулова И.Б., Ногина Т.М. Влияние бактериальной обработки на рост и развитие растений сои сорта Чернятка // Актуальні проблеми фізіології рослин і генетики (Тези допов. VI конф. мол. вчених Інст. фізіол. рослин і генетики). – К.- 1996. – С.27-28.

32. Малиновская И.М. Метаболиты Bacillus mucilaginosus, участвующие в мобилизации фосфата из фосфоритной муки // Материалы I-ого съезда микроб. Узбекистана. – Ташкент. – 1997. – С.157.

33. Polysaccharide Bacillus mucilaginosus on the preservation of water-soluble phosphates in the soil under the influence of water erosion // Proceedings of the international regional seminar Environment Protection s modern Studies in Ecology and Microbiology. – Ukraine. - 1997. – v.2. – P.156-160.

34. Малиновская И.М. Бактериальные полисахариды предотвращают вымывание подвижных фосфатов из чернозема лугового // Современные проблемы охраны земель.Тр. Межгосударственной научной конференции. – Киев. – 1997. – Ч.3. – С.147-149.

35. Малиновская И.М., Виндилович А.В. Подбор оптимального носителя минеральной природы для комплексного бактериального препарата под сою // Землеробство XXI століття – проблеми та шляхи вирішення. Матеріали міжнарод. науково-практ. конфер. – 1999. – К. – С.119 .

36. Малиновська І.М., Черниш Е.О., Іващенко О.В. Порівняльна ефективність комплексної обробки насіння сої фосфатмобілізуючими бактеріями сумісно із штамами Bradyrhizobium japonicum 634б і 71Т // Землеробство XXI століття – проблеми та шляхи вирішення. Матеріали міжнарод. науково-практ. конфер. – 1999. – К. – С.71-72.

37. Малиновська І.М., Драч Ю.О., Черниш О.О., Іващенко О.В. Вплив синтетичних стимуляторів росту на ріст і розвиток рослин сої сорту Київська 27 при різних варіантах бактеріальної обробки // Збірник “Вчимося господарювати”. – 1999. – С.38.

38. Малиновська І.М., Черниш О.О. Насіннєва продуктивність сої сортів Київська 27 та Київська 91 при інокуляції бульбочковими бактеріями і обробці стимуляторами росту фітогормонної дії //Насінництво кормових культур в сучасних умовах господарювання. Матеріали Всеукраїнск. науково-практичн. семінару. – 1999. – С.34-36.

39. Малиновская И.М., Борзых А.И. Вероятность формирования бактериальных колоний за единицу времени как показатель активности элементов микробного ценоза эродированной почвы // Збірник “Вчимося господарювати”. – 1999. – С.39.

40. Драч Ю.О., Битюкова Л.Б., Малиновська І.М. Мікробіологічні критерії оцінки екологічного стану і родючості ґрунтів в різних системах землеробства //Землеробство України в XXI столітті. Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конф. – 2000. – Нора Прінт. – С.44-45.