Мікробні добрива та шляхи оптимізації ефективності їх застосування у рослинництві

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.2.2025.333832

Ключові слова:

біопрепарати, азотфіксатори, фосфатмобілізатори, біопестициди, екологічні чинники

Анотація

Біодобрива є найпоширенішою категорією біопродуктів на сільськогосподарському ринку, попит на яку з кожним роком постійно зростає. Застосування біологічних засобів удобрення та захисту рослин вважається ознакою високорозвинутої економіки країн світу. У статті розглядаються основні механізми дії мікробних добрив та чинники, що впливають на їх ефективність у сільському господарстві. Описано біодобрива в класичному розумінні, тобто як субстрат, що містить живі клітини мікроорганізмів або/і продукти їх метаболізму. За даними ринку, найбільшу частку серед таких препаратів посідають азотфіксатори (близько 79 %) та фосфатмобілізатори (близько 15 %). Ці цифри базуються на аналітичних звітах міжнародних дослідницьких агентств і галузевих оглядах ринку. Особливу увагу приділено симбіотичним азотфіксаторам роду Rhizobium, які утворюють бульбочки на коренях бобових. Розкрито механізми регуляції симбіозу з боку рослин-господарів, зокрема систем зворотного зв’язку, які дають змогу контролювати формування бульбочок на коренях, залежно від умов живлення. Показано, що надмірне внесення мінерального азоту може повністю пригнічувати симбіоз, навіть за наявності ефективного біопрепарату. Окреслено значення зовнішніх екологічних чинників вологості, pH, температури та типу ґрунту для активності ризобій. Розглянуто агрономічні переваги несимбіотичних азотфіксувальних бактерій (Azotobacter, Azospirillum та ін.) як альтернативи традиційним джерелам азоту для культур, що не вступають у симбіоз із симбіотичними мікроорганізмами (ризобіями). Зокрема, описано їхню здатність до продукування екзополісахаридів, фітогормонів та біологічно активних речовин, які покращують структуру ґрунту та підвищують стійкість рослин до абіотичних і біотичних стресів. Окрему увагу приділено  фосфатмобілізувальним мікроорганізмам і механізмам солюбілізації фосфатів, а також мобілізації калію та заліза. Описано дію сидерофорів, які поліпшують біодоступність мікроелементів і сприяють детоксикації ґрунтів від важких металів. Продемонстровано, що завдяки складним та різноманітним взаємодіям у мікробіомі ґрунту, мікроорганізми мають ключове значення у покращанні доступності та засвоєнні поживних речовин рослинами. Наведено чинники, що визначають ефективність мікробних добрив, означено поширені помилки за їх застосування та надано рекомендації щодо зберігання якості препаратів на тривалий час.

Посилання

Гуменюк, І. І. (2022). Актуальні питання біобезпеки у сучасних умовах. У О. І. Дребот, А. І. Парфенюк (Ред.), Екологічна та біологічна безпека України: моногр. (с. 238−268). Київ: Видавництво НУБіП України.

Білявська, Л., Іутинська, Г., Скроцький, С., & Лобода, М. (2023). Екологічний стан орних ґрунтів, постраждалих унаслідок воєнних дій в Україні. Екологічна і біологічна безпека в умовах війни: реалії України (с. 19). Київ: ІАП.

Левішко, А., Мазур, С., & Гуменюк, І. (2023). Оцінка мікробного ценозу ґрунтів, що зазнали впливу активних військових дій. Інноваційні екологобезпечні технології рослинництва в умовах воєнного стану (с. 95). Київ: ІАП.

Левішко, А. С. (2023). Агрономічно корисні мікроорганізми як основа біологічної безпеки сільського господарства. У С. Т. Омельчука (Ред.), Екологічні та гігієнічні проблеми сфери життєдіяльності людини (с. 125–126). Київ: МВЦ «Медінформ». URL: http://ir.librarynmu.com/bitstream/123456789/7014/1/Матеріали%20науково-практичної%20конференції.pdf.

Adal, Y. M. (2024). The impact of beneficial micro-organisms on soil vitality: a review. Frontiers in Environmental Microbiology, 10(2), 45−53. DOI: https://doi.org/10.11648/j.fem.20241002.12.

Singh, S., Chaudhry, D., & Verma, S. K. (2023). Soil microorganism and their role. The agriculture maga-zine, 2(3), 179−182. DOI: https://fliphtml5.com/igkqp/syer/basic.

Aloo, B. N., Tripathi, V., Makumba, B. A., & Mbega, E. R. (2022). Plant growth-promoting rhizobacterial biofertilizers for crop production: The past, present, and future. Front. Plant Sci. Sec. Plant Symbiotic Interactions, 13. DOI: https://doi.org/10.3389/

fpls.2022.1002448.

Timmusk, S., Behers, L., Muthoni, J., Muraya, A., & Aronsson, A. C. (2017). Perspectives and challenges of microbial application for crop improvement. Frontinier Plant Sciences, 8, 49. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00049.

Saeed, Q., Xiukang, W., Haider, F. U., Kucerik, J., Mumtaz, M. Z., Holatko, J., … Naveed, M. (2021). Rhizosphere bacteria in plant growth promotion, biocontrol, and bioremediation of contaminated sites: a comprehensive review of effects and mechanisms. International Journal of Molecular Sciences, 22, 10529. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms221910529.

Бунас, А. А., Ткач, Є. Д., & Дворецький, В. В. (2024). Біопрепарати в Україні та світі: сучасні тренди й перспективи. Агроекологічний журнал, 4, 132–140. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2024.317163.

Agrochemical Market Reports. URL: https://www.marketdataforecast.com/market-reports/global-biofertilizers-market.

Kumar, S., Diksha, D., Sindhu, S. S., & Kumar, R. (2021). Biofertilizers: An ecofriendly technology for nutrient recycling and environmental sustainabi­lity. Current Research in Microbial Sciences, 20(3), 100094. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2021.100094. PMID: 35024641; PMCID: PMC8724949.

Tiwari, A. K., & Pal, D. B. (2021). Beneficial bacterial microbes and their role in green remediation. In Virendra, Kumar, Mishra Ajay, Kumar (Eds.), Sustainable Environmental Cleanup (Vol. 15, pp. 315−332). DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-82

-8.00015-3.

Bano, S., & Sheikh, M. I. (2016). Biological nitrogen fixation to improve plant growth and productivity. International Journal of Agriculture Innovations and Research, 4(4), 597−599.

Aasfar, A., Bargaz, A., Yaakoubi, K., Hilali, A., Bennis, I., Zeroual, Y., & Kadmiri, I. (2021). Nitrogen fixing Azotobacter species as potential soil biological enhancers for crop nutrition and yield stability. Frontiers in Microbiology. Sec. Microbiotechnology, 12.

DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.628379.

Fahde, S., Boughribil, S., Sijilmassi, B., & Amri, A. (2023). Rhizobia: a promising source of plant growthpromoting molecules and their non-legume interactions: examining applications and mechanisms. Agriculture, 13(7), 1279. DOI: https://doi.org/10. 3390/agriculture13071279.

Okuma, N., & Kawaguchi, M. (2021). Systemic optimization of legume nodulation: A shoot-derived regulator, miR2111. Frontiers of Plant Sciences, 15(12), 682486. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2021.682486.

Miransari, M. (2016). Environmental Stresses in Soybean Production. Soybean Production, 2, 229−250. DOI: https://doi.org/10.1016/C2014-0-00254-7.

Lin, M. H., Gresshoff, P. M., & Ferguson, B. J. (2012). Systemicregulation of soybean nodulation by acidic growth conditions. Plant Physiology, 160, 2028–2039. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.112.204149

Parnell, J., Berka, R., Young, H. A., Sturino, J. M., Kang, Y., Barnhart, D.M., & DiLeo, M. V. (2016). From the lab to the farm: an industrial perspectives of plant beneficial microorganisms. Frontiers in plant science, 7, 1110. DOI: https://doi.org/10.3389/

fpls.2016.01110.

Копилов, Є. П., Мамчур, О. Є., & Стрекалов, В. М. (2009). Діазотрофи роду Azospirillum як ендофіти рослин пшениці ярої. Науковий Вісник Ужгородського університету. Сер. Біологія, 25, 13−18.

Ibrahim, M., Iqbal, M., Tang, Y.-T., Khan, S., Guan, D.-X., & Li, G. (2022). Phosphorus mobilization in plant–soil environments and inspired strategies for managing phosphorus: a review. Agronomy, 12, 2539. DOI: https://doi.org/ 10.3390/agronomy

Alori, E. T., Glick, B. R., & Babalola, O. O. (2017). Microbial phosphorus solubilization and its potential for use in sustainable agriculture. Frontiers in Microbiology. Section Plant Pathogen Interactions, 8. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00971.

Ingle, K. P., & Padole, D. A. (2017). Phosphate solubilizing microbes: an overview. International journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6(1), 844–852. DOI: http://dx.doi.org/10.20546/ijcmas.2017.601.099.

Beltran Medina, I., Romero Perdomo, F., Molano Chavez, L., Gutiérrez, A. Y., Silva, A. M., & Estrada Bonilla, G. (2023). Inoculation of phosphate solubilizing bacteria improves soil phosphorus mobilization and maize productivity. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 126, 21–34. DOI: https://doi.org/10.1007/s10705-023-10268-y.

Rodriguez, H., & Fraga, R. (1999). Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion. Biotechnology Advances, 17(4–5), 319–339. URL: https://www.researchgate.net/publication/9057353_Phosphate_solubilizing_bacteria_and _their_role_in_plant_growth_promotion#fullTextFileContent.

Kalayu, G. (2019). Phosphate solubilizing micro­ organisms: promising approach as biofertilizers. International Journal of Agronomy, 7. DOI: https://doi.org/10.1155/2019/4917256.

Ahmed, E., & Holmstrоm, S. J. M. (2014). Siderophores in environmental research. Microbial Biotechnology, 7, 196−208. DOI: https://doi.org/10.1111/1751-7915.12117.

Caracciolo, A. B., & Terenzi, V. (2021). Rhizosphere microbial communities and heavy metals. Micro­ organisms, 9(7), 1462. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9071462.

Yi, Y., Huang, W., & Ge, Y. (2008). Exopolysaccharide: a novel important factor in the microbial dissolution of tricalcium phosphate. World journal of Microbiology and Biotechnology, 24, 1059–1065. DOI: https://doi.org/10.1007/11274-007-9575-4.

Gumeniuk, I. I., Levishko, A. S., Demyanyuk, O. S., & Sherstoboeva, O. V. (2022). Properties of micro­ organisms iso-lated from soils under conventional and organic farming. Microbiological journal, 2, 12–23. DOI: https://doi.org/10.15407/icrobiolj84.02.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-01

Номер

№ 2 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською мовою), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.