ЗРОСТАННЯ НАКОПИЧЕННЯ СУХОЇ БІОМАСИ ЗЛАКОВИХ БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ КУЛЬТУР ЗА МІКОРИЗАЦІЇ ЇХ КОРЕНЕВОЇ СИСТЕМИ

Ключові слова: везикулярно-арбискулярні гриби, бактерії рослини, урожайність, препарати, прикореневе внесення.

Анотація

Метою даної статті є встановлення впливу мікоризації кореневої системи злакових біоенергетичних культур – міскантусу гіганського і проса прутоподібного на зростання накопичення сухої біомаси. За даними досліджень встановили, що використання везикулярно-арбоскулярних грибів Tuber melanosporum VITTAD. і Trichoderma harzianum RIFAI (препарати Мікофренд і Міковітал) та бактерій Bacillus subtilis Cohn. (препарат Флоробацилін) за передпосівного їх внесення сприяє істотному зростанню накопичення сухої біомаси рослин злакових біоенергетичних культур, таких як просо прутоподібне (Panicum virgatum L.) і міскантус гігантський (Miscanthus×giganteus). Зокрема, у варіантах з препаратом Мікофренд (гриб Trichoderma harzianum RIFAI) врожайність сухої біомаси рослин проса прутоподібного становила 10,57 т/га, що на 29,3 % більше ніж у контролі. У варіантах з препаратами Флоробацилін (бактерії Bacillus subtilis Cohn.) і Міковітал (гриб Tuber melanosporum VITTAD.) ці показники були відповідно на 13,1 і 22,8 % більшими за контрольні. Урожайність сухої біомаси рослин міскантусу гігантського у варіантах з препаратом Мікофренд (гриб Trichoderma harzianum RIFAI) становила 34,9 т/га, що на 21,0 % більше ніж у контролі. У варіантах з препаратами Флоробацилін (бактерії Bacillus subtilis Cohn.) і Міковітал (гриб Tuber melanosporum VITTAD.) ці показники були відповідно на 6,0 і 14,2 % більшими за контрольні. Висновки. Викори- стання мікоризоутворювальних грибів і азотфіксувальних бактерій за прикореневого їх внесення сприяє значному зростанню накопичення сухої біомаси рослин злакових біоенергетичних культур проса прутоподібного і міскантусу гігантського. У дослідах мікоризоутворювальних грибів і азотфіксувальних бактерій за прикореневого їх внесення фотосинтетичний потенціал був більшим за контроль на 4,0–21,9 %. У дослідах мікоризоутворювальних грибів і азотфіксувальних бактерій за прикореневого їх внесення чиста продуктивність фотосинтезу була більша за контроль на 3,6–22,0 %. У дослідах мікоризоутворювальних грибів і азотфіксувальних бактерій за прикореневого їх внесення площа листкової поверхні була більша за контроль на 4,2–19,0 %. У дослідах мікоризоутворювальних грибів і азотфіксувальних бактерій за прикореневого їх внесення маса листків була більша за контроль на 7,8–28,6 %.

Посилання

1. Ambavaram, M.M., Ali, A., Ryan, K.P., Peoples, O., Snell, K.D., & Somleva, M.N. (2018). Novel transcription factors PvBMY1 and PvBMY3 increase biomass yield in greenhouse-grown switchgrass (Panicum virgatum L.). Plant Science, 273, 100–109. doi: 10.1016/j.plantsci.2018.04.003.
2. Barbash, V.A., Zinchenko, V.O., & Trembus, I.V. (2012). Resursozberihaiuchi tekhnolohii pereroblennia stebel miskantusa [Resource-saving technologies for processing miscanthus stems]. Naukovi visti NTUU “KPI”, 5, 118–123 (in Ukrainian).
3. Battaglia, M., Fike, J., Fike, W., Sadeghpour, A., & Diatta, A. (2019). Miscanthus × giganteus biomass yield and quality in the Virginia Piedmont. Grassland Science, 65(4), 233–240. doi: 10.1111/grs.12237.
4. Baute, K., Van Eerd, L.L., Robinson, D.E., Sikkema, P.H., Mushtaq, M., & Gilroyed, B.H. (2018). Comparing the Biomass Yield and Biogas Potential of Phragmites australis with Miscanthus × giganteus and Panicum virgatum Grown in Canada. Energies, 11(9), 2198. doi: 10.3390/en11092198.
5. Dubis, B., Jankowski, K.J., Załuski, D., & Sokólski, M. (2020). The effect of sewage sludge fertilization on the biomass yield of giant miscanthus and the energy balance of the production process. Energy, 206, 118189. doi: 10.1016/j. energy.2020.118189.
6. Durczak, K., Adamski, M., Mitkowski, P.T., Szaferski, W., Gulewicz, P., & Majtkowski, W. (2018). Chemical processing of switchgrass (Panicum virgatum) and grass mixtures in terms of biogas yield in Poland. In Practical Aspects of Chemical Engineering. Springer, Cham. 85–99. doi: 10.1007/978-3-319-73978-6_6.
7. Ermantraut, E.R., Hoptsii, T.I., Kalenska, S.M., Kryvoruchko, R.V., Turchynova, N.P., & Prysiazhniuk, O.I. (2014). Metodyka selektsiinoho eksperymentu (v roslynnytstvi) [Methods of selection experiment (in crop production)]. KhNAU, Kharkiv, 229 (in Ukrainian).
8. Gołąb-Bogacz, I., Helios, W., Kotecki, A., Kozak, M., & Jama-Rodzeńska, A. (2020). The influence of three years of supplemental nitrogen on above- and belowground biomass partitioning in a decade-old Miscanthus × giganteus in the Lower Silesian Voivodeship (Poland). Agriculture, 10(10), 473. doi: 10.3390/agriculture10100473.
9. Guan, C., Li, X., Tian, D.Y., Liu, H.Y., Cen, H.F., Tadege, M., & Zhang, Y.W. (2020). ADP-ribosylation factors improve biomass yield and salinity tolerance in transgenic switchgrass (Panicum virgatum L.). Plant Cell Reports, 39(12), 1623–1638. doi: 10.1007/s00299-020-02589-x. 10. Heletukha, H.H., Zheliezna, T.A., & Tryboi, O.V. (2014). Perspektyvy vyroshchuvannia ta vykorystannia enerhetychnykh kultur v Ukraini [Prospects for growing and using energy crops in Ukraine]. UAB analytical note. No.
10. Bioenerhetychna asotsiatsiia Ukrainy, Kyiv, 33. Retrieved from http://uabio.org/img/files/docs/position-paper-uabio-10-ua. pdf (in Ukrainian).
11. Heletukha, H.H., Zheliezna, T.A., Kucheruk, P.P., & Oliinyk, Ye.M. (2014). Suchasnyi stan ta perspektyvy rozvytku bioenerhetyky v Ukraini [Current state and prospects of bioenergy development in Ukraine]. UAB analytical note. No. 9. Bioenerhetychna asotsiatsiia Ukrainy, Kyiv, 32. Retrieved from: http://uabio.org/img/files/docs/position-paper-uabio-9-ua. pdf (in Ukrainian).
12. Ivakhiv, V. (2012). Enerhetychna verba yak rishennia dlia malykh mist Ukrainy [Energy willow as a solution for small towns of Ukraine]. Ukrainska enerhetyka. Retrieved from: http://ua-energy.org/post/27476 (in Ukrainian).
13. Khivrych, O.B., Kvak, V.M., Kaskiv, V.V., Mamaisur, V.V., & Makarenko, A.S. (2011). Enerhetychni roslyny yak alternatyva tradytsiinym vydam palyva [Energy plants as an alternative to traditional fuels]. Ahrobiolohiia, 6, 153–157 (in Ukrainian).
14. Kulyk, M., Rozhko, I., Kurylo, V., Bulgakov, V., Ivanovs, S., & Adamovics, A. (2018). Impact of the soil and climate conditions on the formation of the crop yield and germinating power of the switchgrass (Panicum virgatum L.) seeds. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 63(4), 101–105.
15. Kulyk, M.I. (2012). Vplyv umov vyroshchuvannia na kilkisni pokaznyky roslyn svitchhrasu (Panicum virgatum L.) pershoho roku vehetatsii [The influence of growing conditions on the quantitative parameters of switchgrass (Panicum virgatum L.) in the first vegetation year]. Visnyk Poltavskoi derzhavnoi ahrarnoi akademii, 3, 62–67. doi: 10.31210/ visnyk2012.03.12 (in Ukrainian).
16. Kulyk, M.I., Rakhmetov, D.B., Rozhko, I.I., & Syplyva, N.O. (2019). The study of the varietal specimens of switchgrass (Panicum virgatum L.) on a complex of useful signs in the Central Forest-Steppe of Ukraine conditions. Plant Varieties Studying and Protection, 15(4), 354–364. doi: 10.21498/2518-1017.15.4.2019.188549 (in Ukrainian).
17. Lin, C.Y., Donohoe, B.S., Bomble, Y.J., Yang, H., Yunes, M., Sarai, N.S. & Himmel, M.E. (2021). Iron incorporation both intra- and extra-cellularly improves the yield and saccharification of switchgrass (Panicum virgatum L.) biomass. Biotechnology for Biofuels, 14(1), 1–15. doi: 10.1186/s13068-021-01891-4.
18. Mazur, V.A., Branitskyi, Yu.Yu., & Polishchuk, I.S. (2017). Osoblyvosti vyroshchuvannia prosa lozovydnoho v umovakh Lisostepu Pravoberezhnoho [Features of growing millet vine in the Forest-Steppe right-bank]. Zbirnyk naukovykh prats VNAU. Silske hospodarstvo ta lisivnytstvo, 7, 19–26 (in Ukrainian).
19. Ouattara, M.S., Laurent, A., Barbu, C., Berthou, M., Borujerdi, E., Butier, A. & Loyce, C. (2020). Effects of several establishment modes of Miscanthus × giganteus and Miscanthus sinensis on yields and yield trends. GCB Bioenergy, 12(7), 524–538. doi: 10.1111/gcbb.12692.
20. Roik, M.V., Humentyk, M.Ya., & Mamaisur, V.V. (2013). Perspektyvy vyroshchuvannia enerhetychnoi verby dlia vyrobnytstva tverdoho biopalyva [Prospects for growing energy willow for the production of solid biofuels]. Bioenerhetyka, 2, 18–19 (in Ukrainian).
21. Roik, M.V., Sinchenko, V.M., Ivashchenko, O.O., Pyrkin, V.I., Kvak, V.M., Humentyk, M.Ya. & Katelevskyi, V.M. (2019). Miskantus v Ukraini [Miscanthus in Ukraine]. FOP Yamchynskyi O.V., Kyiv, 256 (in Ukrainian).
22. Romanchuk, L.D., Zinchenko, V.O., & Vasyliuk, T.P. (2014). Osoblyvosti vyroshchuvannia enerhetychnykh kultur v umovakh Polissia Ukrainy [Features of growing energy crops in Polissia of Ukraine]. In O. V. Skydan (Ed.), Perspektyvy rozvytku alternatyvnoi enerhetyky na Polissi Ukrainy [Prospects for the development of alternative energy in Polissia of Ukraine]. Tsentr uchbovoi literatury, Kyiv, 81–111 (in Ukrainian).
23. Shepherd, A., Littleton, E., Clifton-Brown, J., Martin, M., & Hastings, A. (2020). Projections of global and UK bioenergy potential from Miscanthus × giganteus – Feedstock yield, carbon cycling and electricity generation in the 21st century. GCB Bioenergy, 12(4), 287–305. doi: 10.1111/gcbb.12671.
24. Szulczewski, W., Żyromski, A., Jakubowski, W., & Biniak-Pieróg, M. (2018). A new method for the estimation of biomass yield of giant miscanthus (Miscanthus giganteus) in the course of vegetation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82(2), 1787–1795. doi: 10.1016/j.rser.2017.07.057.
25. Taranenko, A., Kulyk, M., Galytska, M., & Taranenko, S. (2019). Effect of cultivation technology on switchgrass (Panicum virgatum L.) productivity in marginal lands in Ukraine. Acta Agrobotanica, 72(3), 1786. doi: 10.5586/aa.1786.
26. Tejera, M., Boersma, N., Vanloocke, A., Archontoulis, S., Dixon, P., Miguez, F., & Heaton, E. (2019). Multi-year and multi-site establishment of the perennial biomass crop Miscanthus × giganteus using a staggered start design to elucidate N response. BioEnergy Research, 12(3), 471–483. doi: 10.1007/s12155-019-09985-6.
27. Tsyganov, A.R., & Klochkov, A.V. (2012). Bioenergetika: energeticheskie vozmozhnosti biomassy [Bioenergy: the energy potential of biomass]. Belarusskaya nauka, Minsk, 143 (in Russian).
28. von Cossel, M., Mangold, A., Iqbal, Y., Hartung, J., Lewandowski, I., & Kiesel, A. (2019). How to generate yield in the first year – A three-year experiment on miscanthus (Miscanthus × giganteus (Greef et Deuter)) establishment under maize (Zea mays L.). Agronomy, 9(5), 237. doi: 10.3390/agronomy9050237.
29. Yastremskaya, L.S., Pryshlyak, R.I., & Fedonyuk, Y.V. (2017). Miskantus – enerhetychna kultura dlia otrymannia biopalyva [Miscantus – energy culture for the production of biofuel]. Problemy ekolohichnoi biotekhnolohii, 1. doi: 10.18372/2306-6407.1.11665 (in Ukrainian).
30. Zhang, B., Hastings, A., Clifton-Brown, J. C., Jiang, D., & Faaij, A.P. (2020). Modeled spatial assessment of biomass productivity and technical potential of Miscanthus × giganteus, Panicum virgatum L., and Jatropha on marginal land in China. GCB Bioenergy, 12(5), 328–345. doi: 10.1111/gcbb.12673.
31. Zhang, J., Wen, W., Li, H., Lu, Q., Xu, B., & Huang, B. (2020). Overexpression of an aquaporin gene PvPIP2; 9 improved biomass yield, protein content, drought tolerance and water use efficiency in switchgrass (Panicum virgatum L.). GCB Bioenergy, 12(11), 979–991. doi: 10.1111/gcbb.12751.
Опубліковано
2022-05-24
Як цитувати
Димитров, С. Г., & Саблук, В. Т. (2022). ЗРОСТАННЯ НАКОПИЧЕННЯ СУХОЇ БІОМАСИ ЗЛАКОВИХ БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ КУЛЬТУР ЗА МІКОРИЗАЦІЇ ЇХ КОРЕНЕВОЇ СИСТЕМИ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Агрономія і біологія, 46(4), 3-8. https://doi.org/10.32845/agrobio.2021.4.1