Використання біостимуляторів у сільському господарстві: ефекти на ріст та врожайність рослин
Анотація
Метою роботи була оцінка ефективності використання біостимуляторів, таких як препарат гумінових кислот, екстракт водоростей Seaweed та мікробний препарат Байкал-ЕМ, на показники росту та врожайності рослин. Досліджувався вплив біостимуляторів на розвиток рослин та врожайність сільськогосподарських культур: цукрового буряка (Beta vulgaris) та кукурудзи (Zea mays). Для досягнення мети були проведені польові дослідження, в яких порівнювалися різні біостимулятори за показниками схожості та врожайності (загальна маса врожаю, вага окремого плоду, вміст цукру, крохмалю та білка). Дослідження проведене в період квітня-серпня 2023 року в Сумському районі Сумської області. У дослідженні використовувалися стандартні агрономічні методи, включаючи обробку ґрунту, вимірювання параметрів росту та врожайності рослин та статистичну обробку отриманих даних. Результати показали, що гумінові кислоти та екстракт водоростей при окремому внесенні забезпечили найвищі показники схожості насіння та врожайності. Серед усіх варіантів комбінованого внесення, для буряка найбільш суттєвий ріст показників схожості забезпечила обробка комбінацією Seaweed з Байкал-ЕМ – 91,7 %. Для кукурудзи – Seaweed з гуміновими кислотами та Seaweed з Байкал-ЕМ – по 92 %. Комбінація Seaweed з гуміновими кислотами найкраще вплинули на врожайність обох культур: 460,9 ц/га для буряка (порівняно з 325 ц/га без обробки) та 61 ц/га для кукурудзи (41,5 ц/га без обробки). Мікробний препарат Байкал також продемонстрував позитивний вплив, але його результати були дещо нижчими, ефективно показав себе в комбінації з гуміновими кислотами. Отримані результати свідчать про доцільність використання гумінових кислот і екстракту водоростей для підвищення продуктивності рослин, тоді як препарат Байкал може бути корисним для покращення загального стану ґрунту та рослин у комплексі з іншими добривами
Ключові слова
удобрення; схожість; гумінові кислоти; мікробні препарати; консорціум; екстракт водоростей; екологізація агросфери
[1] Arioli, T., Mattner, S.W., Islam, M.T., Tran, T.L.C., Weisser, M., Winberg, P., & Cahill, D.M. (2023). Applications of seaweed extracts in agriculture: An Australian perspective. Journal of Applied Phycology, 36(2), 713-726. doi: 10.1007/s10811-023-03120-x.
[2] Baltazar, M., Correia, S., Guinan, K.J., Sujeeth, N., Bragança, R., & Gonçalves, B. (2021). Recent advances in the molecular effects of biostimulants in plants: An overview. Biomolecules, 11(8), article number 1096. doi: 10.3390/biom11081096.
[3] Braziene, Z., Paltanavicius, V., & Avizienytė, D. (2021). The influence of fulvic acid on spring cereals and sugar beets seed germination and plant productivity. Environmental Research, 195, article number 110824. doi: 10.1016/j.envres.2021.110824.
[4] Bulgakov, V., Adamchuk, V., Nozdrovický, L., & Ihnatiev, Y. (2017). Theory of vibrations of sugar beet leaf harvester front-mounted on universal tractor. Acta Technologica Agriculturae, 20(4), 96-103. doi: 10.1515/ata-2017-0019.
[5] Burdina, I., & Priss, O. (2016). Effect of the substrate composition on yield and quality of basil (Ocimum basilicum L.). Journal of Horticultural Research, 24(2), 109-118. doi: 10.1515/johr-2016-0027.
[6] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
[7] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[8] Di Iorio, E., Circelli, L., Angelico, R., Torrent, J., Tan, W., & Colombo, C. (2022). Environmental implications of interaction between humic substances and iron oxide nanoparticles: A review. Chemosphere, 303, article number 135172. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.135172.
[9] Donchak, L., & Shkvaruk, D. (2024). Current state and prospects for the development of agriculture in the Vinnytsia region. Ekonomika APK, 31(2), 23-31. doi: 10.32317/2221-1055.202402023.
[10] DuBois, M., Gilles, K.A., Hamilton, J.K., Rebers, P.A., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28(3), 350-356. doi: 10.1021/ac60111a017.
[11] Ertani, A., Francioso, O., Tinti, A., Schiavon, M., Pizzeghello, D., & Nardi, S. (2018). Evaluation of seaweed extracts from Laminaria and Ascophyllum nodosum spp. as biostimulants in Zea mays L. using a combination of chemical, biochemical and morphological approaches. Frontiers in Plant Science, 9, article number 00428. doi: 10.3389/ fpls.2018.00428.
[12] Godara, A., & Bakshi, M. (2021). Effect of application of bio stimulants like humic acid and vermiwash on the growth, quality and yield of plant – A review. Plant Cell Biotechnology and Molecular Biology, 22(19-20), 22-30.
[13] Hamouda, R.A., Hussein, M.H., El-Naggar, N.E., Karim-Eldeen, M.A., Alamer, K.H., Saleh, M.A., Al Masoudi, L.M., Sharaf, E.M., & El-Azeem, R.M.A. (2022). Promoting effect of soluble polysaccharides extracted from Ulva spp. on Zea mays L. Growth. Molecules, 27(4), article number 1394. doi: 10.3390/molecules27041394.
[14] Hudda, J., Godara, A., & Kukreja, S. (2020). Effect of application of humic acid and vermiwash on the growth, quality and yield of plants: A review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 9(11), 1277-1284. doi: 10.20546/ijcmas.2020.911.149.
[15] Jindo, K., Canellas, L., Albacete, A., dos Santos, L.F., Rocha, R.L.F., Baia, D.C., Canellas, N.O.A., Goron, T.L., & Olivares, F.L. (2020). Interaction between humic substances and plant hormones for phosphorous acquisition. Agronomy, 10(5), article number 640. doi: 10.3390/agronomy10050640.
[16] Kapitanska, O. (2022). Plant biostimulants. State of the market, types and features of application. Retrieved from https://www.agronom.com.ua/biostymulyatory-roslyn-stan-rynku-vydy-ta-osoblyvosti-zastosuvannya/.
[17] Lipczynska-Kochany, E. (2018). Humic substances, their microbial interactions and effects on biological transformations of organic pollutants in water and soil: A review. Chemosphere, 202, 420-437. doi: 10.1016/j. chemosphere.2018.03.104.
[18] Lowry, O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L., & Randall, R.J. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, 193(1), 265-275. doi: 10.1016/S0021-9258(19)52451-6.
[19] Mokrienko, V., & Kornienko, T. (2024). Formation of productivity of maize hybrids of different ripening groups in the Forest-Steppe region. Plant and Soil Science, 15(1), 52-62. doi: 10.31548/plant1.2024.52.
[20] Nardi, S., Schiavon, M., & Francioso, O. (2021). Chemical structure and biological activity of humic substances define their role as plant growth promoters. Molecules, 26(8), article number 2256. doi: 10.3390/ molecules26082256.
[21] Nephali, L., Moodley, V., Piater, L., Steenkamp, P., Buthelezi, N., Dubery, I., Burgess, K., Huyser, J., & Tugizimana, F. (2021). A metabolomic landscape of maize plants treated with a microbial biostimulant under well-watered and drought conditions. Frontiers in Plant Science, 12, article number 676632. doi: 10.3389/fpls.2021.676632.
[22] Olaetxea, M., Mora, V., García, A.C., Santos, L.A., Baigorri, R., Fuentes, M., Garnica, M., Berbara, R.L.L., Zamarreño, A.M., & Garcia-Mina, J.M. (2016). Root-shoot signaling crosstalk involved in the shoot growth promoting action of rhizospheric humic acids. Plant Signaling & Behavior, 11(4), article number e1161878. doi: 10.1080/15592324.2016.1161878.
[23] Palamarchuk, V.D., Vinnik, O.V., & Kovalenko, O.A. (2021). Starch content in corn grain and bioethanol yield depending on vegetation conditions and factors of cultivation technology. Agrarian Innovations, 5, 143-156. doi: 10.32848/agrar.innov.2021.5.23.
[24] Panfilova, A., Korkhova, M., Gamayunova, V., Fedorchuk, M., Drobitko, A., Nikonchuk, N., & Kovalenko, O. (2019). Formation of photosynthetic and grain yield of spring barley (Hordeum vulgare L.) depend on varietal characteristics and plant growth regulators. Agronomy Research, 17(2), 608-620. doi: 10.15159/AR.19.099.
[25] Patyka, M.V. (2023). Formation of the microbial biome of soils and systems based on it as a key basis for balanced agricultural production. In Materials of the IV All-Ukrainian scientific and practical conference “Scientific and innovative development of agricultural production as a guarantee of food security of Ukraine: Yesterday, today, tomorrow” (pp. 282-284). Kyiv: National Academy of Agrarian Sciences, National Research Library of Ukraine, Institute of History of Agrarian Science, Education and Technology, Institute of Agriculture of the Carpathian Region of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine.
[26] Popa, D.G., Lupu, C., Constantinescu-Aruxandei, D., & Oancea, F. (2022). Humic substances as microalgal biostimulants-implications for microalgal biotechnology. Marine Drugs, 20(5), article number 327. doi: 10.3390/ md20050327.
[27] Prysiazhniuk, O.I., Prysiazhniuk, L.M., Melnyk, S.I., & Hryniv, S.M. (2022). Sugar beet – Breeding, seed production and cultivation technology. Vinnytsia: Tovory LLC.
[28] Rašovský, M., Pačuta, V., Ducsay, L., & Lenická, D. (2022). Quantity and quality changes in sugar beet (Beta vulgaris Provar. Altissima Doel) induced by different sources of biostimulants. Plants, 11(17), article number 2222. doi: 10.3390/plants11172222.
[29] Shalaby, M.E.-S., & El-Nady, M.F. (2008). Application of Saccharomyces cerevisiae as a biocontrol agent against Fusarium infection of sugar beet plants. Acta Biologica Szegediensis, 52(2), 271-275.
[30] Shirinbayan, S., Khosravi, H., & Malakouti, M.J. (2019). Alleviation of drought stress in maize (Zea mays) by inoculation with Azotobacter strains isolated from semi-arid regions. Applied Soil Ecology, 133, 138-145. doi: 10.1016/j.apsoil.2018.09.015.
[31] Shukla, P.S., & Prithiviraj, B. (2021). Ascophyllum nodosum biostimulant improves the growth of Zea mays grown under phosphorus impoverished conditions. Frontiers in Plant Science, 11, article number 601843. doi: 10.3389/ fpls.2020.601843.
[32] Shukla, P.S., Mantin, E.G., Adil, M., Bajpai, S., Critchley, A.T., & Prithiviraj, B. (2019). Ascophyllum nodosum-based biostimulants: Sustainable applications in agriculture for the stimulation of plant growth, stress tolerance, and disease management. Frontiers in Plant Science, 10, article number 00655. doi: 10.3389/fpls.2019.00655.
[33] Singh, R., Kaur, S., Bhullar, S.S., Singh, H., & Sharma, L.K. (2023). Bacterial biostimulants for climate smart agriculture practices: Mode of action, effect on plant growth and roadmap for commercial products. Journal of Sustainable Agriculture and Environment, 3(1), article number e12085. doi: 10.1002/sae2.12085.
[34] Souza, A.C., Olivares, F.L., Peres, L.E.P., Piccolo, A., & Canellas, L.P. (2022). Plant hormone crosstalk mediated by humic acids. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 9, article number 29. doi: 10.1186/s40538022-00295-2.
[35] Trembitska, O., & Bohdan, S. (2023). Evaluation of the effect of sugar mud and organic fertilizers on the productivity of sugar beets in the conditions of Podillia. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(4), 9098. doi: 10.56407/bs.agrarian/4.2023.90.
[36] Tsyliuryk, O.I., Izhboldin, O.O., & Sologub, I.M. (2022). Effect of plant growth stimulants on biometric parameters and yield of corn in the Northern Steppe. Agrarian Innovations, 15, 59-66. doi: 10.32848/agrar.innov.2022.15.9.
[37] Viera-Arroyo, W.F. (2020). Role of beneficial microorganisms in sustainable agriculture. Journal of the Selva Andina Biosphere, 8(2), 67-68. doi: 10.36610/j.jsab.2020.080200067x.
[38] Xi, B., Zhao, X., He, X., Huang, C., Tan, W., Gao, R., Zhang, H., & Li, D. (2016). Successions and diversity of humic-reducing microorganisms and their association with physical-chemical parameters during composting. Bioresource Technology, 219, 204-211. doi: 10.1016/j.biortech.2016.07.120.
[39] Yao, Y., Wang, X., Chen, B., Zhang, M., & Ma, J. (2020). Seaweed extract improved yields, leaf photosynthesis, ripening time, and net returns of tomato (Solanum lycopersicum Mill.). ACS Omega, 5(8), 4242-4249. doi: 10.1021/ acsomega.9b04155.