МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ
Objective. Investigate the microbiological processes of transformation of plant residues in corn under introduction of microorganisms — producers of cellulase enzyme complexes in the agrocenoses, which play an important role in the biodegradation of fresh organic matter. Methods. Field, microbiologi...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/340 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Agriciltural microbiology |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Agriciltural microbiology| _version_ | 1871466014545281024 |
|---|---|
| author | Токмакова, Л. М. Ларченко, І. В. Ковпак, П. В. |
| author_facet | Токмакова, Л. М. Ларченко, І. В. Ковпак, П. В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Л. М. Токмакова",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "І. В. Ларченко",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
},
{
"author": "П. В. Ковпак",
"institution": "Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН"
}
] |
| author_sort | Токмакова, Л. М. |
| baseUrl_str | https://smic.in.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T10:10:47Z |
| description | Objective. Investigate the microbiological processes of transformation of plant residues in corn under introduction of microorganisms — producers of cellulase enzyme complexes in the agrocenoses, which play an important role in the biodegradation of fresh organic matter. Methods. Field, microbiological, biochemical, statistical. Results. In the conditions of long-term field experiment on leached chernozem (short-rotation crop rotation: corn for grain – buckwheat – soybean), the microbiological processes at mineralization of 8 t/ha of leaf-stem weight of corn have been investigated. It was found that during the growing season of buckwheat in the soil (the first year after the introduction of corn residues) and soybeans (the second year after the introduction of residues), the number of cellulolytic microorganisms increases. Their number was the highest in buckwheat agrocenoses in the variant using Microbacterium sp. 6633 and amounted to 17.7 million/g of soil, whilst a value in the control variant was 11.3 million/g of soil. The second year after the application of corn residues, the highest rates of the number of these microorganisms were reported in the variant with Bacillus sp. 6605 — 15.6 million/g of soil with control parameters of 11.1 million/g of soil. Under the action of destruction bacteria of organic matter, the enzymatic activity of the soil increased, namely: cellulase, peroxidase and polyphenol oxidase ones. Cellulase activity when using Pseudomonas sp. 6650 and Microbacterium sp. 6633 increased 1.9 times. An increase in the biochemical coefficient of humus accumulation by Muromtsev under the influence of microorganisms introduced into agrocenoses was reported. Conclusion. Under the action of representatives of the genera Bacillus, Microbacterium, Pseudomonas, the processes of mineralization of corn leaf mass in leached chernozem are activated: the number of cellulolytic microorganisms, cellulase, peroxidase and polyphenol oxidase activity increases. Parameters of the biochemical coefficient of accumulation of humus according to Muromtsev indicate an increase in the intensity of decomposition of fresh organic matter under the introduction of plant residues. These microorganisms are promising for the development of a microbial preparation designed to optimize the processes of mineralization-immobilization using crop by-products. |
| doi_str_mv | 10.35868/1997-3004.32.35-47 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:25:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
35
Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32. С. 35–47.
ISSN 1997-3004
https://doi.org/10.35868/1997-3004.32.35-47
УДК 579.266:631.461.6/631.465
МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ
РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В
АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ
ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ
Л. М. Токмакова, І. В. Ларченко, П. В. Ковпак
Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН,
вул. Шевченка, 97; м. Чернігів, 14035, Україна; e-mail: tokmakova_ln@ukr.net
Мета. Дослідити мікробіологічні процеси трансформації рослинних решток кукурудзи
за інтродукції в агроценози мікроорганізмів — продуцентів целюлазних ферментних компле-
ксів, які відіграють важливу роль у біодеструкції свіжої органічної речовини. Методи.
Польові, мікробіологічні, біохімічні, статистичні. Результати. В умовах тривалого польо-
вого досліду на чорноземі вилуженому (короткоротаційна сівозміна: кукурудза на зерно –
гречка – соя) досліджено мікробіологічні процеси, які протікають за мінералізації 8 т/га
листостеблової маси кукурудзи. Встановлено, що протягом вегетаційного періоду гречки в
ґрунті (перший рік після внесення решток кукурудзи) та сої (другий рік після внесення реш-
ток) збільшується чисельність целюлозолітичних мікроорганізмів. В агроценозах гречки їх
кількість була найвищою у варіанті з використанням Microbacterium sp. 6633 і становила
17,7 млн/г ґрунту (значення у контролі — 11,3 млн/г ґрунту). На другий рік після застосуван-
ня решток кукурудзи найвищі показники чисельності цих мікроорганізмів спостерігали у ва-
ріанті з Bacillus sp. 6605 — 15,6 млн/г ґрунту за контрольних показників 11,1 млн/г ґрунту.
За дії бактерій-деструкторів органічної речовини зростала ферментативна активність
ґрунту: целюлазна, переоксидазна та поліфенолоксидазна. Активність целюлази за викори-
стання Pseudomonas sp. 6650 та Microbacterium sp. 6633 зростала в 1,9 раза. За впливу ін-
тродукованих в агроценози мікроорганізмів відзначено зростання показників біохімічного
коефіцієнту накопичення гумусу за Муромцевим. Висновки. За дії представників родів
Bacillus, Microbacterium, Pseudomonas активізуються процеси мінералізації листостеблової
маси кукурудзи в чорноземі вилуженому: зростає чисельність целюлозолітичних мікроорга-
нізмів, целюлазна, переоксидазна та поліфенолоксидазна активності. Показники біохімічно-
го коефіцієнту накопичення гумусу за Муромцевим свідчать про підсилення інтенсивності
розкладу свіжої органічної речовини за внесення рослинних решток. Зазначені мікроорганіз-
ми є перспективними для розробки мікробного препарату, призначеного для оптимізації
процесів мінералізації-іммобілізації за використання побічної продукції рослинництва.
Ключові слова: ґрунтові мікроорганізми, трансформація органічних решток, ферменти,
чорнозем вилужений, кукурудза, гречка, соя.
Вступ. У світовому та вітчизняному зе-
млеробстві рослинні залишки сільськогоспо-
дарських культур розглядаються як найваж-
ливіший ресурс відтворення вмісту органіч-
ної речовини й збереження функціональних
властивостей ґрунтів в агроценозах [1]. У су-
часному аграрному виробництві на перший
план щодо вирішення проблеми родючості
ґрунтів виходять технології, що забезпечу-
ють повернення поживних речовин у ґрунт
за використання рослинних решток та біоде-
структорів, створених на основі мікрооргані-
змів, які характеризуються високою целюло-
золітичною активністю, здатністю до колоні-
зації рослинної маси й обмеження розвитку
шкідливих бактерій і мікроміцетів [2–5]. У
зв’язку з цим сьогодні у багатьох країнах
проводяться дослідження, спрямовані на
© Л. М. Токмакова, І. В. Ларченко, П. В. Ковпак, 2020
36
створення умов для підсилення процесів мі-
нералізації-гуміфікації рослинних решток.
Аналіз останніх досліджень і публіка-
цій. Відомо, що невід’ємним компонентом
ґрунту є біотична складова, яка характеризу-
ється цілісністю взаємодій і впливів. Важли-
вим показником активного функціонування
ґрунту є діяльність мікроорганізмів, які здій-
снюють безперервний процес трансформації
органічної речовини [6]. Визначення видово-
го різноманіття, чисельності та активності
мікроорганізмів ґрунту є важливим під час
дослідження особливостей деструкції орга-
нічної речовини, оскільки розклад рослин-
них і тваринних решток, вивільнення та
зв’язування елементів живлення є спеціалі-
зацією мікроорганізмів [7; 8]. Зміни в чисе-
льності мікроорганізмів окремих еколого-
трофічних груп є індикатором перебігу про-
цесів розкладу органічної речовини ґрунту
[9; 10]. До основних показників мікробіоло-
гічної активності належать ґрунтове дихання
і ферментативна активність, чисельність і бі-
омаса мікроорганізмів.
У багатьох країнах, зокрема і в Україні,
широко впроваджують технології пришвид-
шеної деструкції сидеральної маси, соломи
та інших рослинних решток за впливу біоде-
структорів [11–13]. У зв’язку з цим дослід-
ження мікробіологічних процесів трансфор-
мації органічних речовин у ґрунті, ство-
рення умов для підсилення процесів міне-
ралізації свіжої органічної речовини, які
сприятимуть підвищенню родючості ґрунтів,
є актуальним питанням аграрної науки.
Мета досліджень — дослідити мікробіо-
логічні процеси трансформації рослинних
решток кукурудзи за інтродукції в агроцено-
зи мікроорганізмів — продуцентів целюлаз-
них ферментних комплексів.
Матеріали та методи. Дослідження
проводили в 2016–2020 роках у короткоро-
таційній сівозміні (соя (2015 рік) – кукурудза
на зерно – гречка – соя) на базі дослідного
поля Інституту сільськогосподарської мікро-
біології та агропромислового виробництва
НААН відповідно до загальноприйнятих ме-
тодик [14]. Ґрунт — чорнозем вилужений,
який містить 3,03 % гумусу, 95,2 мг/кг азоту
легкогідролізованого, 226 мг/кг фосфору,
108 мг/кг обмінного калію, рНсол. = 5,30.
Листостеблову масу кукурудзи сорту
Дніпровський 181 СВ (8 т/га) пізно восени
обробляли суспензіями мікроорганізмів і за-
робляли у ґрунт. Дослідження особливостей
процесів мінералізації-гуміфікації в ґрунті
проводили в перший рік після застосування
решток кукурудзи (за вирощування гречки
сорту Ювілейна) та у другий (за вирощуван-
ня сої сорту Легенда).
Варіанти досліду:
1. Без рослинних решток кукурудзи (кон-
троль).
2. Рослинні рештки кукурудзи, 8 т/га —
фон.
3. Фон + Bacillus sp. 6488.
4. Фон + Bacillus sp. 6605.
5. Фон + Microbacterium sp. 6633.
6. Фон +Pseudomonas sp. 6650.
Штами бактерій нами селекціоновано
раніше за ознакою високої целюлозолітичної
активності. Дизайн польового досліду пе-
редбачав його розміщення не лише в часі,
але й у просторі, що дозволило проводити
дослідження інтенсивності деструкції орга-
нічної речовини в перший і другий роки піс-
ля її внесення не одноразово, а системно,
тож отримані результати є трирічними.
Площа дослідної ділянки — 50,4 м2, по-
вторність досліду — трьохразова.
Ґрунтові зразки відбирали в основні фази
органогенезу гречки та сої: гілкування, цві-
тіння, дозрівання плодів. У динаміці прово-
дили облік чисельності бактерій-амоніфі-
каторів за висіву ґрунтових розведень на
м’ясо-пептонний агар (МПА) та кількості мі-
кроорганізмів, здатних використовувати мі-
неральні форми азоту — на крохмально-
аміачному агарі (КАА) [15], целюлозоруйні-
вні бактерії підраховували на середовищі
Гетчинсона-Клейптона [16], целюлазну ак-
тивність ґрунту визначали за методом Кис-
лициної, пероксидазну та поліфенолоксида-
зну активність — за методом Карягиної та
Михайловської [17], коефіцієнт мінералізації
та іммобілізації Мишустина розраховували
за співвідношенням кількості мікроорганіз-
мів, що засвоюють мінеральний і органічний
азот [18], біохімічний коефіцієнт накопичен-
ня гумусу за Муромцевим визначали за від-
ношенням показників поліфенолоксидазної
активності ґрунту до пероксидазної активно-
сті [19].
Статистичну обробку отриманих даних
проводили за допомогою комп’ютерних про-
грам Microsoft Excel та Оrigin 8. Різницю се-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
37
редніх показників вважали вірогідною за рі-
вня значимості p < 0,05.
Результати та їх обговорення. Як відо-
мо, родючість ґрунту та його раціональне
використання в сільськогосподарському ви-
робництві багато в чому визначаються інтен-
сивністю й спрямованістю біохімічної діяль-
ності мікроорганізмів. Останнє обумовлює
швидкість трансформації різних сполук, роз-
кладання рослинних залишків, вивільнення
елементів живлення і в кінцевому підсум-
ку — родючість ґрунту [20]. Процес розкла-
ду рослинних решток, складовою яких є це-
люлоза, безперервно піддається біологічній
трансформації за участю ґрунтової мікробіо-
ти [21]. Уміст целюлози в рослинах перебу-
ває в межах 45–80 %. В орному шарі ґрунту
кількість її може сягати 5 %, і це є великим
резервом ґрунтової родючості. Вивільнений
вуглець клітковини у вигляді різних сполук
бере участь у формуванні ґрунтової родючо-
сті, а вуглекислий газ, що утворюється, є
складовю колообігу вуглецю у природі і зок-
рема бере участь у процесі фотосинтезу [22].
Целюлозолітичні бактерії, розкладаючи рос-
линні рештки, виділяють у середовище окис-
лювальні ферменти, які впливають на синтез
гумусових речовин із продуктів розкладу.
Такими продуктами є сполуки типу поліфе-
нолів і органічні азотисті речовини, зокрема
амінокислоти [23]. У зв’язку з цим для об-
ґрунтування доцільності застосування целю-
лозоруйнівних бактерій з метою підсилення
процесів мінералізації-гуміфікації рослинних
решток важливе значення має вивчення осо-
бливостей формування популяцій бактерій
та спрямованості мікробіологічних процесів
у ґрунті, що супроводжують розклад свіжої
органічної речовини.
Результати проведених у 2017 р. мікро-
біологічних досліджень ґрунту під посівами
гречки у фазу цвітіння показали, що чисель-
ність мікроорганізмів, які засвоюють пере-
важно азот органічних сполук, варіювала від
12,6 млн/г ґрунту (у контрольному варіанті
без внесення органічних решток) до 24,8
млн/г ґрунту за дії Bacillus sp. 6605 (рис. 1 а).
Чисельність мікроорганізмів, що засвоюють
переважно азот мінеральних сполук, стано-
вила 18,3 млн/г ґрунту за значення у контро-
лі 16,1 млн/г ґрунту. Найвищі показники
спостерігали у варіанті з Microbacterium sp.
6633 — 24,0 млн/г ґрунту (рис. 1 б).
Показник коефіцієнту мінералізації-ім-
мобілізації в ґрунті контрольного варіанту
без внесення листостеблової маси кукурудзи
перебував у межах 1,2–1,5 протягом вегета-
ційного періоду гречки. Процеси мінераліза-
ції-іммобілізації інтенсивніше проходили за
дії активних штамів целюлозоруйнівних мік-
роорганізмів (Км.-і. = 1,8–2,4), (рис. 1 г). Цей
коефіцієнт показує ступінь розвитку амілолі-
тичної частини ґрунтового мікробоценозу і,
відповідно, її активність у трансформації
вуглеводів ґрунту і зв’язуванні вільного азо-
ту. Чим він вищий, тим інтенсивніше проті-
кають іммобілізаційні процеси, що може
свідчити або про дуже велику забезпеченість
ґрунту аміачним азотом (це може бути нас-
лідком інтенсивного розвитку аммоніфіка-
торів), або про появу в ґрунті збідненої азо-
том органічної речовини (солома, кора дерев
і т. п.). В умовах агроценозів занадто велике
значення коефіцієнта Мишустина (> 3–5)
може побічно свідчити про підвищення шви-
дкості розкладання специфічної органічної
речовини ґрунту — гумусу. Отже, цей кое-
фіцієнт показує темпи біохімічної трансфор-
мації органічної речовини в ґрунті.
Чисельність целюлозоруйнівних бакте-
рій у ґрунті була найвищою за інтродукції в
агроценози Microbacterium sp. 6633 і стано-
вила 17,7 млн/г ґрунту, за значення в конт-
ролі 11,3 млн/г ґрунту (рис. 1 в).
За результатами досліджень 2018 р. чи-
сельність целюлозоруйнівних бактерій у
ґрунті агроценозів гречки значно зростала за
дії Pseudomonas sp. 6650 — 34,8 млн/г ґрунту
(у контрольному варіанті — 21,3 млн/г ґрун-
ту), що свідчить про активні процеси дестру-
кції органічної речовини.
У 2018 р. чисельність мікроорганізмів та
ферментативну активність визначали під час
вирощування сої (умови другого року після
внесення листостеблової маси кукурудзи).
Спостерігали збільшення чисельності амоні-
фікувальних мікроорганізмів за впливу бак-
терій-деструкторів органічної речовини: від
10,4 млн/г ґрунту (у контролі) до 13,1 млн/г
ґрунту за дії Bacillus sp. 6488 (рис. 2 а). Що
стосується амілолітичних мікроорганізмів,
то їх кількість також зростала за впливу бак-
терій-деструкторів органічної речовини, осо-
бливо за дії Bacillus sp. 6605 — 15,3 млн/г
ґрунту за контрольних значень на рівні
12,4 млн/г ґрунту (рис. 2 б).
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
38
Коефіцієнт мінералізації-іммобілізації ва-
ріював від 0,8 до 1,6 за дії Microbacterium sp.
6633, у контрольному варіанті значення цьо-
го показника були найнижчими — 0,7–1,2 —
а
б
в
г
1. Без рослинних решток кукурудзи (контроль). 2. Рослинні рештки кукурудзи, 8 т/га — фон. 3. Фон + Bacil-
lus sp. 6488. 4. Фон + Bacillus sp. 6605. 5. Фон + Microbacterium sp. 6633. 6. Фон + Pseudomonas sp. 6650.
Рис. 1. Вплив інтродукції целюлозоруйнівних бактерій на розвиток ґрунтових мікроорга-
нізмів та інтенсивність процесів мінералізації-іммобілізації органічної речовини: а — амо-
ніфікаторів; б — тих, що засвоюють переважно мінеральні сполуки азоту; в — целюло-
зоруйнівних; г — коефіцієнти мінералізації-іммобілізації (перший рік після внесення рос-
линних решток кукурудзи, агроценози гречки).
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
м
лн
К
У
О
/г
ґр
ун
ту
Варіанти досліду
фаза гілкування фаза цвітіння фаза достигання плодів
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
м
лн
К
У
О
/г
ґр
ун
ту
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
м
лн
К
У
О
/г
ґр
ун
ту
0
1
2
3
1 2 3 4 5 6
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
39
а
б
в
г
1. Без рослинних решток кукурудзи (контроль). 2. Рослинні рештки кукурудзи, 8 т/га — фон. 3. Фон + Bacil-
lus sp. 6488. 4. Фон + Bacillus sp. 6605. 5. Фон + Microbacterium sp. 6633. 6. Фон + Pseudomonas sp. 6650.
Рис. 2. Вплив інтродукції целюлозоруйнівних бактерій на розвиток ґрунтових мікроорга-
нізмів та інтенсивність процесів мінералізації-іммобілізації органічної речовини: а — амо-
ніфікаторів; б — тих, що засвоюють переважно мінеральні сполуки азоту; в — целюло-
зоруйнівних; г — коефіцієнти мінералізації-іммобілізації (другий рік після внесення рос-
линних решток кукурудзи, агроценози сої).
і вказували на врівноваженість процесів мі-
нералізації та іммобілізації (рис. 2 г). Дослід-
жувані зразки ґрунту з агроценозів сої харак-
теризуються значною чисельністю целюло-
зоруйнівних мікроорганізмів (15,6 млн/г ґру-
нту за дії Bacillus sp. 6605) у дослідних варі-
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
м
лн
К
У
О
/г
ґр
ун
ту
Варіанти досліду
фаза 5 справжніх листків фаза цвітіння фаза дозрівання бобів
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
м
лн
К
У
О
/г
ґр
ун
ту
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6
м
лн
К
У
О
/г
ґр
ун
ту
0
1
2
3
1 2 3 4 5 6
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
40
антах із внесенням листо-стеблової маси ку-
курудзи (рис. 2 в). Невисоку чисельність це-
люлозоруйнівних мікроорганізмів спостері-
гали у контрольному варіанті (11,1 млн/г ґру-
нту), що зумовлено недостатністю вмісту
органічих рослинних решток.
За розвитку мікроорганізмів у ґрунті на-
буває особливого значення їхня ферментати-
вна активність [24; 25]. Синтез і розкладання
органічних речовин, мобілізація елементів
живлення рослин відбувається внаслідок
найскладніших реакцій, зумовлених присут-
ністю в ґрунті великої різноманітності фер-
ментів, дія яких є одним із показників біоло-
гічної активності та родючості ґрунтів [26;
27]. Ферменти — біологічні каталізатори
білкової природи, які відіграють важливу
роль в обміні речовин, регулюючи біологічні
процеси. Вони синтезуються мікробіотою,
рослинами й надходять у ґрунт з їх виділен-
нями, після відмирання й лізису мікробних
клітин та рослинних решток. Кількість при-
сутніх у ґрунті ферментів залежить від біо-
маси та метаболічної активності біоти.
Целюлоза, яка може складати третину
рослинної тканини, є одним із поновлюваних
джерел вуглецю [28]. Ферментативний гід-
роліз целюлози здійснюється целюлазами й
має низку переваг перед хімічним гідролізом
[29]. Його ефективність здебільшого зумов-
люється активністю компонентів целюлаз-
ного комплексу. Щодо хімізму дії ферменту
целюлази, то вона каталізує гідроліз 1,4-р-
глікозидних зв’язків в целюлозі. Молекула
целюлози складається із залишків целобіози,
пов’язаних між собою глікозидними зв’яз-
ками у вигляді довгого ланцюга.
За ферментативного гідролізу целюло-
за спочатку розпадається на молекули
целобіози, яка за дії β-глюкозидази (целобі-
ази) розпадається на дві молекули глюко-
зи [30].
На чорноземі вилуженому в умовах
польового досліду встановлено, що протягом
вегетаційного періоду в ґрунті агроценозів
гречки за впливу мікроорганізмів-деструк-
торів органічної речовини активізується це-
люлазна активність у фазу гілкування рослин
від 40 мкг глюкози на 20 г ґрунту (фон —
листостеблова маса кукурудзи, 8 т/га) до
75 мкг глюкози на 20 г ґрунту (фон +
Microbacterium sp. 6633), у фазу цвітіння —
від 40 мкг глюкози на 20 г ґрунту (фон —
8 т/га листостеблової маси кукурудзи) до
78 мкг глюкози на 20 г ґрунту (фон + Pseu-
domonas sp. 6650), достигання плодів — від
39 мкг глюкози на 20 г ґрунту до 74 мкг
глюкози на 20 г ґрунту (табл. 1).
Досліджувані нами ферменти поліфено-
локсидаза та пероксидаза належать до групи
оксидаз, які є каталізаторами в окисновідно-
вних реакціях у твердій та рідкій фазах ґрун-
ту. Особлива роль оксидаз під час синтезу та
розкладу органічних речовин ґрунту: за да-
ними окремих робіт, роль поліфенолоксида-
зи пов’язують із синтезом гумусу, а перок-
сидази — із його мінералізацією, що зі свого
боку тісно пов’язано із родючістю ґрунту.
Пероксидаза — залізопорфіриновий фер-
мент, простетичною групою якого є фери-
протопорфірин. Цей фермент реагує з моле-
кулярним киснем, може переносити елект-
рони тільки до пероксиду водню або його
похідних. Пероксидаза каталізує реакцію
Таблиця 1. Целюлазна активність ґрунту за впливу целюлозоруйнівних мікроорга-
нізмів
Варіанти досліду
Целюлазна активність ґрунту,
мкг глюкози на 20 г ґрунту
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання
плодів
Без внесення рослинних решток, контроль 42 ± 3 20 ± 1 39 ± 2
Листостеблова маса кукурудзи, 8 т/га — фон 40 ± 2 40 ± 1 39 ± 3
Фон + Bacillus sp. 6488 45 ± 2 63 ± 2 73 ± 3
Фон + Bacillus sp. 6605 59 ± 2 63 ± 2 65 ± 2
Фон + Microbacterium sp. 6633 75 ± 2 70 ± 2 56 ± 1
Фон + Pseudomonas sp. 6650 58 ± 1 78 ± 2 74 ± 3
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
41
розкладу пероксиду водню й використову-
ється як акцептор пероксиду водню. Поліфе-
нолоксидаза належить до купрумвмісних фе-
рментів, атом міді в ньому присутній не у
формі купрумпорфіринового комплексу, а
пов’язаний з ферментом, як іон міді (II) [31–
33]. Збагачення ґрунту переоксидазою в зна-
чній мірі пов’язано з життєдіяльністю коре-
нів. Після збирання урожаю переоксидазна
активність швидко знижується, не дивлячись
на те, що в ґрунт потрапляє велика кількість
відмерлих залишків, що свідчить про участь
живих коренів у збагаченні ґрунту фермен-
том. Переоксидаза нижча під чистим паром,
а під рослинами у залежності від їх біологіч-
них особливостей, вона зростає.
На чорноземі вилуженому у варіантах
досліду переоксидазна активність ґрунту з
агроценозів гречки є інтенсивнішою за вико-
ристання мікроорганізмів-деструкторів орга-
нічної речовини: у фазу гілкування — від
0,322 (фон — листостеблова маса кукурудзи,
8 т/га) до 0,380 мг 1,4-бензохінону на 1 г
ґрунту за 30 хв. і 30 °C (фон + Pseudomonas
sp. 6650) та у фазу цвітіння — від 0,265
(фон — листостеблова маса кукурудзи, 8 т/га)
до 0,288 мг 1,4-бензохінону на 1 г ґрунту за
30 хв. і 30 °C (фон + Microbacterium sp. 6633)
(табл. 2).
Як пероксидазі, так і поліфенолоксидазі
в ґрунтах належить важлива роль у процесах
гумусоутворення. Дослідження динаміки по-
ліфенолоксидазної активності ґрунту в агро-
ценозах гречки демонструє певні особливос-
ті залежно від впливу мікроорганізмів-дест-
рукторів органічної речовини. Поліфенолок-
сидазна активність збільшується у фазу гіл-
кування — від 0,27 мг 1,4-бензохінону на
1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C (фон — листосте-
блова маса кукурудзи, 8 т/га) до 0,41 мг 1,4-
бензохінону на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C
(фон + Bacillus sp. 6605) та у фазу достиган-
ня плодів — від 0,28 мг 1,4-бензохінону на
1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C (фон — листосте-
блова маса кукурудзи, 8 т/га) до 0,38 мг 1,4-
бензохінону на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C
(фон + Pseudomonas sp. 6650) (табл. 3).
Для оцінки процесу трансформації орга-
нічної речовини в ґрунті використовують
біохімічний коефіцієнт накопичення гумусу
за Муромцевим [19]. Біохімічний коефіці-
єнт — це співвідношення поліфенолоксида-
зної й пероксидазної активності ґрунту, яке
свідчить про темпи біохімічного утворення
та накопичення гумусу в ґрунті. Вважаєтся,
що з підвищенням зазначеного коефіцієнта
підсилюється інтенсивність розкладу органі-
чної речовини та підвищується синтез гумі-
нових і фульвокислот ґрунту. Досдіджен-
нями виявлено, що показники біохімічного
коефіцієнту свідчать про підсилення інтен-
сивності розкладу органічної речовини за
внесення рослинних решток, оброблених су-
спензіями мікроорганізмів, проти котроль-
них варіантів (табл. 4).
В умовах польового досліду визначено,
що переоксидазна активність ґрунту агроце-
нозів сої є інтенсивнішою у варіантах за піс-
лядії використаних целюлозоруйнівних бакте-
рій (табл. 5) і особливо у фазу гілкування —
від 0,376 мг 1,4-бензохінону на 1 г ґрунту за
30 хв. і 30 °C (фон — листостеблова маса
Таблиця 2. Пероксидазна активність у ґрунті за вирощування гречки сорту Ювілей-
на 100 за впливу целюлозоруйнівних мікроорганізмів
Варіанти досліду
Пероксидазна активність,
мг 1,4-бензохінону на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання плодів
Без внесення рослинних решток,
контроль 0,314 ± 0,005 0,314 ± 0,004 0,319 ± 0,005
Листостеблова маса кукурудзи,
8 т/га — фон 0,322 ± 0,006 0,265 ± 0,005 0,349 ± 0,007
Фон + Bacillus sp. 6488 0,350 ± 0,007 0,277 ± 0,006 0,310 ± 0,003
Фон + Bacillus sp. 6605 0,293 ± 0,004 0,281 ± 0,006 0,322 ± 0,005
Фон + Microbacterium sp. 6633 0,327 ± 0,006 0,288 ± 0,006 0,312 ± 0,003
Фон + Pseudomonas sp. 6650 0,380 ± 0,007 0,257 ± 0,005 0,327 ± 0,004
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
42
Таблиця 3. Поліфенолоксидазна активність у ґрунті за вирощування гречки сорту
Ювілейна 100 за впливу целюлозоруйнівних мікроорганізмів
Варіанти досліду
Поліфенолоксидазна активність,
мг 1,4-бензохінону на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання плодів
Без внесення рослинних решток,
контроль 0,27 ± 0,01 0,33 ± 0,02 0,29 ± 0,02
Листостеблова маса кукурудзи,
8 т/га — фон 0,27 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,28 ± 0,01
Фон + Bacillus sp. 6488 0,32 ± 0,02 0,33 ± 0,02 0,29 ± 0,02
Фон + Bacillus sp. 6605 0,41 ± 0,03 0,29 ± 0,01 0,26 ± 0,01
Фон + Microbacterium sp. 6633 0,36 ± 0,02 0,35 ± 0,02 0,35 ± 0,01
Фон + Pseudomonas sp. 6650 0,35 ± 0,01 0,34 ± 0,01 0,38 ± 0,02
Таблиця 4. Біохімічний коефіцієнт накопичення гумусу за Муромцевим у чорноземі
вилуженому за вирощування гречки
Варіанти досліду
Коефіцієнт накопичення гумусу, %
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання
плодів
Без внесення рослинних решток, контроль 0,89 0,64 0,73
Листостеблова маса кукурудзи, 8 т/га — фон 1,05 0,70 0,74
Фон + Bacillus sp. 6488 1,11 0,72 0,77
Фон + Bacillus sp. 6605 1,20 0,63 0,72
Фон + Microbacterium sp. 6633 1,12 0,64 0,93
Фон + Pseudomonas sp. 6650 0,98 0,70 1,05
Таблиця 5. Пероксидазна активність у ґрунті за вирощування сої сорту Легенда за
впливу целюлозоруйнівних мікроорганізмів
Варіанти досліду
Пероксидазна активність,
мг 1,4-бензохінону на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання плодів
Без внесення рослинних решток,
контроль 0,477 ± 0,007 0,321 ± 0,006 0,331 ± 0,005
Листостеблова маса кукурудзи,
8 т/га — фон 0,476 ± 0,006 0,294 ± 0,005 0,338 ± 0,006
Фон + Bacillus sp. 6488 0,486 ± 0,005 0,295 ± 0,005 0,343 ± 0,004
Фон + Bacillus sp. 6605 0,475 ± 0,005 0,308 ± 0,005 0,384 ± 0,007
Фон + Microbacterium sp. 6633 0,466 ± 0,004 0,288 ± 0,004 0,357 ± 0,006
Фон + Pseudomonas sp. 6650 0,510 ± 0,008 0,341 ± 0,006 0,364 ± 0,005
кукурудзи, 8 т/га) до 0,510 мг 1,4-бензохіно-
ну на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C (фон + Pse-
udomonas sp. 6650). Поліфенолоксидазна ак-
тивність ґрунту агроценозів сої інтенсивніша
у варіантах з використанням мікроорганіз-
мів-деструкторів органічної речовини (після-
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
43
дії) (табл. 6). Показники біохімічного коефі-
цієнта накопичення гумусу свідчать про під-
силення інтенсивності розкладу листостеб-
лової маси кукурудзи за впливу целюлозо-
руйнівних бактерій родів Bacillus, Microbac-
terium, Pseudomonas (табл. 7).
Висновки. За впливу представників ро-
дів Bacillus, Microbacterium, Pseudomonas —
деструкторів рослинних решток, мікробіоло-
гічні процеси мінералізації листостеблової
маси кукурудзи у чорноземі вилуженому за
вирощування гречки (перший рік після вне-
сення рослинних решток) та сої (другий рік
після внесення рослинних решток) свідчать
про збільшення чисельності целюлозолітич-
них мікроорганізмів щодо контролю, вод-
ночас зростає целюлазна, переоксидазна та
поліфенолоксидазна активності. Показники
біохімічного коефіцієнта накопичення гуму-
су за Муромцевим свідчать про підсилення
інтенсивності розкладу органічної речовини
за внесення рослинних решток, якщо порів-
няти з контролем. Зазначені мікроорганізми
є перспективними для розробки мікробного
препарату, призначеного для оптимізації
процесів мінералізації-іммобілізації за вико-
ристання побічної продукції рослинництва.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Минеев В. Г. Воспроизводство плодоро-
дия почвы и экологические функции удобрений в
агроценозе. Проблемы агрохимии и экологии.
2008. № 1. С. 3–6.
2. Flieβbach A., Mäder P. Microbial biomas
sand size-ensity fractions differ between soils of or-
ganic and conventional agricultural systems. Soil Bi-
ology and Biochemistry. 2000. Vol. 32(6). P. 757–
768. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00197-2
3. Černý J., Balík J., Kulhánek M., Nedvěd V.
The changes in microbial biomass C and N in long-
Таблиця 6. Поліфенолоксидазна активність у ґрунті за вирощування сої сорту Леген-
да за впливу целюлозоруйнівних мікроорганізмів
Варіанти досліду
Поліфенолоксидазна активність,
мг 1,4-бензохінону на 1 г ґрунту за 30 хв. і 30 °C
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання плодів
Без внесення рослинних решток,
контроль 0,32 ± 0,01 0,42 ± 0,03 0,40 ± 0,01
Листостеблова маса кукурудзи,
8 т/га — фон 0,33 ± 0,01 0,28 ± 0,01 0,45 ± 0,01
Фон + Bacillus sp. 6488 0,39 ± 0,01 0,31 ± 0,01 0,46 ± 0,01
Фон + Bacillus sp. 6605 0,32 ± 0,01 0,31 ± 0,01 0,43 ± 0,01
Фон + Microbacterium sp. 6633 0,34 ± 0,01 0,36 ± 0,02 0,47 ± 0,02
Фон + Pseudomonas sp. 6650 0,34 ± 0,01 0,24 ± 0,01 0,47 ± 0,02
Таблиця 7. Біохімічний коефіцієнт накопичення гумусу за Муромцевим у чорноземі
вилуженому за вирощування сої
Варіанти досліду
Коефіцієнт накопичення гумусу, %
фази розвитку рослин
гілкування цвітіння достигання
плодів
Без внесення рослинних решток, контроль 0,67 1,32 1,20
Листостеблова маса кукурудзи, 8 т/га — фон 0,70 0,96 1,32
Фон + Bacillus sp. 6488 0,80 1,06 1,35
Фон + Bacillus sp. 6605 0,67 1,01 1,12
Фон + Microbacterium sp. 6633 0,74 1,27 1,33
Фон + Pseudomonas sp. 6650 0,67 0,70 1,29
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
44
term field experiments. Plant Soil Environ. 2008.
Vol. 54 (5). P. 212–218.
4. Cheneby D., Bru D., Pascault N., Ma-
ron P. A., Ranjard L., Philippot L. Role of Plant
Residuesin Determining Temporal Patterns of the
Activity, Size, and Structure of Nitrate reducer
Communites in Soil. Appl. Environ. Microbiol.
2010. 76(21). P. 7136–7143. https://doi.org/10.1128/
AEM.01497-10
5. Центило Л. В., Сендецький В. М. Біологі-
чна ефективність використання біодеструкторів.
Вісник ЖНАЕУ. Агроекологія. 2014, № 2 (42), Т. 1.
С. 93–99.
6. Мекіч М. З., Джура Н. М., Терек О. І. Фун-
кціональне і прикладне значення біологічної ак-
тивності ґрунту. Біологічні студії. 2013. Т. 7.
№ 3. С. 247–258.
7. Bardgett R. D. The biology of soil. Acom-
munity and ecosystem approach. Oxford University
Press, 2005. 242 p.
8. Schinner F., Ohliger R., Kandeler E., Marge-
sin R. Methods in Soil Biology. London, 1996.
426 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-60966-4
9. Nannipieri P., Grego S., Ceccanti B. Ecolog-
ical significance of the biological activity in soil. In:
Soil Biochemistry, 1990. № 6. Р. 293–355.
10. Karlen D. L., Mausbach M. J., Doran J. W.,
Cline R. G., Harris R. F., Schuman G. E. Soil quali-
ty: aconcept, definition, and frame work for evalua-
tion. Soil Sci. Soc. Am. J, 1997. № 61. Р. 4–10.
https://doi.org/10.2136/sssaj1997.036159950061000
10001x
11. Lal R. The Role of Residues Managementin
Sustainable Agricultural Systems. Journal of Sus-
tainable Agriculture. 1995. Vol. 5(4). P. 51–78.
https://doi.org/10.1300/J064v05n04_06
12. Lal R. Is crop residue a waste? J. Soil Water
Consv. 2004. T. 59. № 6. P. 136–139.
13. Тарасов С. А., Шершнева О. М. Исполь-
зование микробиологических препаратов для
ускорения деструкции соломы. Вестник Курской
ГСХА. 2014. № 6. С. 41–45.
14. Доспехов Б. А. Методика полевого опы-
та. Москва : Колос, 1979. 416 с.
15. Волкогон В. В., Надкернична О. В., Ток-
макова Л. М., Мельничук Т. М., Чайковська Л. О.
Експериментальна ґрунтова мікробіологія: моно-
графія / за наук. ред. В. В. Волкогона. К. : Аграр-
на наука, 2010. 464 с.
16. Лабутова Н. М. Методы изучения почво-
обитающих микроорганизмов. Учебное пособие.
СПбГУ, 2008. 50 c.
17. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимо-
логии. Москва : Наука, 2005. 252 с.
18. Терещенко Н. Н., Акимова Е. Е., Минае-
ва О. М. Практикум по микробиологии для оцен-
ки плодородия почвы и качества грунтов: учебно-
методическое пособие для студентов биологиче-
ских специальностей. Томск : ТГУ, 2011. 96 с.
19. Титова В. И., Козлов А. В. Методы оцен-
ки функционирования микробоценоза почвы,
участвующего в трансформации органического
вещества: Научно-методическое пособие. Ниж-
ний Новгород : Нижегородская с.-х. академия,
2012. 64 с.
20. Русакова И. В. Теоретические основы и
методы управления плодородием почв при ис-
пользовании растительных остатков в земледе-
лии. Владимир : ФГБНУ ВНИИОУ, 2016. 131 с.
21. Дем’янюк О. С., Шерстобоєва О. В. По-
тенційна целюлозолітична активність ґрунтів рі-
зних агроекосистем України. Агроеколоічний
журнал.2005. № 1. С. 56–59.
22. Бабьева И. П., Зенова Г. М. Биология
почв: учебник / 2-е изд. перераб. и доп. Москва :
Изд-во МГУ, 1989. 336 с.
23. Биогенность почв и пути ее повышения /
Меренюк Г. В и др.; отв. ред. М. Ф. Лупашку.
Кишинёв : Штиинца, 1988. 172 с.
24. Абрамян С. А. Изменение ферментатив-
ной активности почвы под влиянием естествен-
ных и антропогенных факторов. Почвоведение.
1992. № 7. С. 70–82.
25. Галстян А. Ш. Ферментативная актив-
ность почв Армении. Ереван : Айастан, 1974. 275 с.
26. Купревич В. Ф. Почвенная энзимология.
Научные труды. Т. 4. Минск : Наука и техника,
1974. 404 с.
27. Хазиев Ф. Х. Почвенные ферменты. М. :
Знание, 1990. 189 с.
28. Entrl Т. М., Markkaanen P. Production of
cellulolytik enzymes by fungi. Adv. Biochem. 1977.
Vol. 5, P. 1–4.
29. Wood Т. М. Cellulase mechanisms. Bio-
deteriorat. Symp, Cambridge, 6–11 Sept, 1987. Lon-
don, NewYork, 1988. P. 333–346.
30. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимо-
логии. М. : Наука, 1990. 189 с.
31. Галстян А. Ш. Некоторые вопросы изу-
чения почвенных ферментов. Сообщение лабо-
рат. агрохимии АН Арм. ССР. 1959. № 2.
32. Микроорганизмы и охрана почв / под
ред. Д. Г. Звягинцева. Москва : Из-во МГУ, 1989.
206 с.
33. Успехи микробиологии / под ред. А. А. Им-
шенецкого. Москва : Из-во «Наука», 1985. 255 с.
Отримано 15.09.2020
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
45
https://doi.org/10.35868/1997-3004.32.35-47
UDC 579.266:631.461.6/631.465
MICROBIOLOGICAL PROCESSES OF TRANSFORMATION OF CORN
PLANT RESIDUES UNDER INTRODUCTION OF DESTRUCTING
MICROORGANISMS IN THE AGROCENOSES
L. M. Tokmakova, I. V. Larchenko, P. V. Kovpak
Institute of Agricultural Microbiology and Agroindustrial Manufacture, NAAS, Chernihiv
e-mail: tokmakova_ln@ukr.net
Objective. Investigate the microbiological processes of transformation of plant residues in corn
under introduction of microorganisms — producers of cellulase enzyme complexes in the agroceno-
ses, which play an important role in the biodegradation of fresh organic matter. Methods. Field,
microbiological, biochemical, statistical. Results. In the conditions of long-term field experiment on
leached chernozem (short-rotation crop rotation: corn for grain – buckwheat – soybean), the mi-
crobiological processes at mineralization of 8 t/ha of leaf-stem weight of corn have been investigat-
ed. It was found that during the growing season of buckwheat in the soil (the first year after the in-
troduction of corn residues) and soybeans (the second year after the introduction of residues), the
number of cellulolytic microorganisms increases. Their number was the highest in buckwheat agro-
cenoses in the variant using Microbacterium sp. 6633 and amounted to 17.7 million/g of soil, whilst
a value in the control variant was 11.3 million/g of soil. The second year after the application of
corn residues, the highest rates of the number of these microorganisms were reported in the variant
with Bacillus sp. 6605 — 15.6 million/g of soil with control parameters of 11.1 million/g of soil.
Under the action of destruction bacteria of organic matter, the enzymatic activity of the soil in-
creased, namely: cellulase, peroxidase and polyphenol oxidase ones. Cellulase activity when using
Pseudomonas sp. 6650 and Microbacterium sp. 6633 increased 1.9 times. An increase in the bio-
chemical coefficient of humus accumulation by Muromtsev under the influence of microorganisms
introduced into agrocenoses was reported. Conclusion. Under the action of representatives of the
genera Bacillus, Microbacterium, Pseudomonas, the processes of mineralization of corn leaf mass
in leached chernozem are activated: the number of cellulolytic microorganisms, cellulase, peroxi-
dase and polyphenol oxidase activity increases. Parameters of the biochemical coefficient of accu-
mulation of humus according to Muromtsev indicate an increase in the intensity of decomposition
of fresh organic matter under the introduction of plant residues. These microorganisms are promis-
ing for the development of a microbial preparation designed to optimize the processes of minerali-
zation-immobilization using crop by-products.
Keywords: soil microorganisms, transformation of plant residues, enzymes, leached cherno-
zem, corn, buckwheat, soybean.
REFERENCES
1. Mineev, V. G. (2008). Vosproizvodstvo plo-
dorodiya pochvy i ekologicheskie funktsii udobreniy
v agrotsenoze [Reproduction of soil fertility and eco-
logical functions of fertilizers in agrocenosis]. Prob-
lemy agrokhimii i ekologii — Problems of agro-
chemistry and ecology, 1, 3–6 [in Russian].
2. Flieβbach, A. & Mäder, P. (2000). Microbial
biomas sand size-ensity fractions differ between
soils of organic and conventional agricultural sys-
tems. Soil Biology and Biochemistry, 32(6), 757–
768. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00197-2
3. Černý, J., Balík, J., Kulhánek, M., & Ned-
věd, V. (2008). The changes in microbial biomass C
and N in long-term field experiments. Plant Soil En-
viron, 54(5), 212–218.
4. Cheneby, D., Bru, D., Pascault, N., Maron, P. A.,
Ranjard, L., &,Philippot, L. (2010). Role of Plant
Residuesin Determining Temporal Patterns of the
Activity, Size, and Structure of Nitrate reducer
Communites in Soil. Appl Environ Microbiol,
76(21), 7136–7143. https://doi.org/10.1128/AEM.
01497-10
5. Tsentylo, L. V., & Sendetskyi, V. M. (2014).
Biolohichna efektyvnist vykorystannia biodestruk-
toriv [Biological efficiency of biodestructors use].
Visnyk ZhNAEU — Herald of ZhNAEU, 2 (42), 1,
93–99 [in Ukrainian].
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
46
6. Mekich, M. Z., Dzhura, N. M., & Terek, O. I.
(2013). Funktsionalne i prykladne znachennia biolo-
hichnoi aktyvnosti gruntu [Functional and applied
value of soil biological activity]. Biolohichni stu-
dii — Biological studies, 7(3), 247–258 [in Ukrai-
nian].
7. Bardgett R. D. (2005). The biology of soil.
Acommunity and ecosystem approach. Oxford Uni-
versity Press.
8. Schinner, F., Ohliger, R., Kandeler, E., &
Margesin, R. (1996). Methods in Soil Biology. Lon-
don. https://doi.org/10.1007/978-3-642-60966-4
9. Nannipieri, P., Grego, S., & Ceccanti, B.
(1990). Ecological significance of the biological ac-
tivity in soil. In: Soil Biochemistry, 6, 293–355.
10. Karlen, D. L., Mausbach, M. J., Doran, J. W.,
Cline, R. G., Harris, R. F., & Schuman, G. E.
(1997). Soil quality: a concept, definition, and frame
work for evaluation. Soil Sci. Soc. Am. J, 61, 4–10.
https://doi.org/10.2136/sssaj1997.036159950061000
10001x
11. Lal, R. (1995). The Role of Residues Man-
agement in Sustainable Agricultural Systems. Jour-
nal of Sustainable Agriculture. 5(4), 51–78.
https://doi.org/10.1300/J064v05n04_06
12. Lal, R. (2004). Is crop residue a waste?
J. Soil Water Consv, 59 (6), 136–139.
13. Tarasov, S. A., Shershneva, O. M. (2014).
Ispolzovanie mikrobiologicheskikh preparatov dlya
uskoreniya destruktsii solomy [The use of microbio-
logical preparations to accelerate the destruction of
straw]. Vestnik Kurskoy GSKhA — Bulletin of the
Kursk State Agricultural Academy, 6, 41–45 [in
Russian].
14. Dospekhov, B. A. (1979). Metodika pole-
vogo opyta [Methods of field experiment]. Moskva:
Kolos [in Russian].
15. Volkohon,V. V., Nadkernychna, O. V., Tok-
makova, L. M., Melnychuk, T. M., & Chaikov-
ska, L. O. (2010). Eksperymentalna gruntova mikro-
biolohiia: monohrafiia [Experimental soil microbi-
ology: monohraph]. V. V. Volkohon (Ed.). Kyiv:
Ahrarna nauka [in Ukrainian].
16. Labutova, N. M. (2008). Metody izucheniya
pochvoobitayushchikh mikroorganizmov. Uchebnoe
posobie. [Methods for studying soil microorganisms.
Tutorial]. SPbGU [in Russian].
17. Khaziev, F. Kh. (2005). Metody pochven-
noy enzimologii [Soil enzymology methods]. Mos-
kva: Nauka [in Russian].
18. Tereshchenko, N. N., Akimova, Ye. Ye., &
Minaeva, O. M. (2011). Praktikum po mikrobiologii
dlya otsenki plodorodiya pochvy i kachestva grun-
tov: uchebno-metodicheskoe posobie dlya studentov
biologicheskikh spetsialnostey [Workshop on mi-
crobiology for assessing soil fertility and soil qua-
lity: a teaching guide for students of biological spe-
cialties]. Tomsk: TGU [in Russian].
19. Titova, V. I., & Kozlov, A. V. (2012).
Metody otsenki funktsionirovaniya mikrobotsenoza
pochvy, uchastvuyushchego v transformatsii or-
ganicheskogo veshchestva: Nauchno-metodicheskoe
posobie. Nizhegorodskaya selskokhozyaystvennaya
akademiya. [Methods for assessing the functioning
of soil microbocenosis involved in the transfor-
mation of organic matter: Scientific and methodo-
logical manual. Nizhny Novgorod agricultural acad-
emy] Nizhniy Novgorod [in Russian].
20. Rusakova, I. V. (2016). Teoreticheskie os-
novy i metody upravleniya plodorodiem pochv pri
ispolzovanii rastitelnykh ostatkov v zemledelii [The-
oretical foundations and methods of soil fertility
management when using plant residues in agricul-
ture]. Vladimir [in Russian].
21. Demianiuk, O. S., & Sherstoboieva, O. V.
(2005). Potentsiina tseliulozolitychna aktyvnist
gruntiv riznykh ahroekosystem Ukrainy [Potential
cellulosolytic activity of soils of different agroeco-
systems of Ukraine]. Ahroekoloichnyi zhurnal —
Agroecological journal, 1, 56–59 [in Ukrainian].
22. Babeva, I. P., & Zenova, G. M. (1989). Bi-
ologiya pochv: uchebnik 2-e izd. pererab. i dop.
[Soil biology: textbook 2nd ed. revised and add.].
Moskva: Izd-vo MGU [in Russian].
23. Lupashku, M. F. (Ed.). (1988). Biogennost
pochv i puti ee povysheniya [Biogenic soil and ways
of its increase] Kishinev: Shtiintsa [in Russian].
24. Abramyan, S. A. (1992). Izmenenie fermen-
tativnoy aktivnosti pochvy pod vliyaniem estestven-
nykh i antropogennykh faktorov [Change in the
enzymatic activity of the soil under the influence
of natural and anthropogenic factors]. Pochvovede-
nie — Soil science, 7, 70–82.
25. Galstyan, A. Sh. (1974). Fermentativnaya
aktivnost pochv Armenii [Enzymatic activity of soils
in Armenia]. Yerevan: Ayastan [in Russian].
26. Kuprevich, V. F. (1974). Pochvennaya en-
zimologiya. Nauchnye trudy [Soil Enzymology. Sci-
entific works. T. 4. Minsk: Science and Technolo-
gy]. Minsk: Nauka i tekhnika [in Russian].
27. Khaziev, F. Kh. (1990). Pochvennye fer-
menty [Soil enzymes]. Moskva: Znanie [in Russian].
28. Entrl, Т. М., Markkaanen, P. (1977). Pro-
duction of cellulolytik enzymes by fungi. Adv. Bio-
chem. Eng., 5, 1–4.
29. Wood, Т. М. (1987). Cellulase mechanisms.
Biodeteriorat. Symp, Cambridge, 6-11 Sept,. Lon-
don, NewYork. 333–346.
30. Khaziev, F. Kh. (1990). Metody pochven-
noy enzimologii [Soil enzymology methods]. Mos-
kva: Nauka [in Russian].
31. Galstyan, A. Sh. (1959). Nekotorye voprosy
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
47
izucheniya pochvennykh fermentov [Some questions
of the study of soil enzymes]. Soobshchenie laborat.
agrokhimii AN Arm. SSR — Laboratory report. agro-
chemistry of the Academy of Sciences of Arm. SSR,
2, 19–25 [in Russian].
32. Zvyagintseva, D. G. (Ed.). (1989). Mikro-
organizmy i okhrana pochv [Microorganisms and
soil protection]. Moskva [in Russian].
33. Imshenetskiy, A. A. (Ed.). (1985). Uspekhi
mikrobiologii [Advances in microbiolog]. Moskva:
Science [in Russian].
Received 15.09.2020
ISSN 1997-3004 Сільськогосподарська мікробіологія. 2020. Вип. 32.
|
| id | oai:ojs2.smic.in.ua:article-340 |
| institution | Agriciltural microbiology |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-23T01:11:12Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | smicinua/12/a2721afa366b169d1a28792bd735cd12.pdf |
| spelling | oai:ojs2.smic.in.ua:article-3402026-07-22T10:10:47Z MICROBIOLOGICAL PROCESSES OF TRANSFORMATION OF CORN PLANT RESIDUES UNDER INTRODUCTION OF DESTRUCTING MICROORGANISMS IN THE AGROCENOSES МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ Токмакова, Л. М. Ларченко, І. В. Ковпак, П. В. soil microorganisms, transformation of plant residues, enzymes, leached chernozem, corn, buckwheat, soybean ґрунтові мікроорганізми, трансформація органічних решток, ферменти, чорнозем вилужений, кукурудза, гречка, соя Objective. Investigate the microbiological processes of transformation of plant residues in corn under introduction of microorganisms — producers of cellulase enzyme complexes in the agrocenoses, which play an important role in the biodegradation of fresh organic matter. Methods. Field, microbiological, biochemical, statistical. Results. In the conditions of long-term field experiment on leached chernozem (short-rotation crop rotation: corn for grain – buckwheat – soybean), the microbiological processes at mineralization of 8 t/ha of leaf-stem weight of corn have been investigated. It was found that during the growing season of buckwheat in the soil (the first year after the introduction of corn residues) and soybeans (the second year after the introduction of residues), the number of cellulolytic microorganisms increases. Their number was the highest in buckwheat agrocenoses in the variant using Microbacterium sp. 6633 and amounted to 17.7 million/g of soil, whilst a value in the control variant was 11.3 million/g of soil. The second year after the application of corn residues, the highest rates of the number of these microorganisms were reported in the variant with Bacillus sp. 6605 — 15.6 million/g of soil with control parameters of 11.1 million/g of soil. Under the action of destruction bacteria of organic matter, the enzymatic activity of the soil increased, namely: cellulase, peroxidase and polyphenol oxidase ones. Cellulase activity when using Pseudomonas sp. 6650 and Microbacterium sp. 6633 increased 1.9 times. An increase in the biochemical coefficient of humus accumulation by Muromtsev under the influence of microorganisms introduced into agrocenoses was reported. Conclusion. Under the action of representatives of the genera Bacillus, Microbacterium, Pseudomonas, the processes of mineralization of corn leaf mass in leached chernozem are activated: the number of cellulolytic microorganisms, cellulase, peroxidase and polyphenol oxidase activity increases. Parameters of the biochemical coefficient of accumulation of humus according to Muromtsev indicate an increase in the intensity of decomposition of fresh organic matter under the introduction of plant residues. These microorganisms are promising for the development of a microbial preparation designed to optimize the processes of mineralization-immobilization using crop by-products. Мета. Дослідити мікробіологічні процеси трансформації рослинних решток кукурудзи за інтродукції в агроценози мікроорганізмів — продуцентів целюлазних ферментних комплексів, які відіграють важливу роль у біодеструкції свіжої органічної речовини. Методи. Польові, мікробіологічні, біохімічні, статистичні. Результати. В умовах тривалого польового досліду на чорноземі вилуженому (короткоротаційна сівозміна: кукурудза на зерно – гречка – соя) досліджено мікробіологічні процеси, які протікають за мінералізації 8 т/га листостеблової маси кукурудзи. Встановлено, що протягом вегетаційного періоду гречки в ґрунті (перший рік після внесення решток кукурудзи) та сої (другий рік після внесення решток) збільшується чисельність целюлозолітичних мікроорганізмів. В агроценозах гречки їх кількість була найвищою у варіанті з використанням Microbacterium sp. 6633 і становила 17,7 млн/г ґрунту (значення у контролі — 11,3 млн/г ґрунту). На другий рік після застосування решток кукурудзи найвищі показники чисельності цих мікроорганізмів спостерігали у варіанті з Bacillus sp. 6605 — 15,6 млн/г ґрунту за контрольних показників 11,1 млн/г ґрунту. За дії бактерій-деструкторів органічної речовини зростала ферментативна активність ґрунту: целюлазна, переоксидазна та поліфенолоксидазна. Активність целюлази за використання Pseudomonas sp. 6650 та Microbacterium sp. 6633 зростала в 1,9 раза. За впливу інтродукованих в агроценози мікроорганізмів відзначено зростання показників біохімічного коефіцієнту накопичення гумусу за Муромцевим. Висновки. За дії представників родів Bacillus, Microbacterium, Pseudomonas активізуються процеси мінералізації листостеблової маси кукурудзи в чорноземі вилуженому: зростає чисельність целюлозолітичних мікроорганізмів, целюлазна, переоксидазна та поліфенолоксидазна активності. Показники біохімічного коефіцієнту накопичення гумусу за Муромцевим свідчать про підсилення інтенсивності розкладу свіжої органічної речовини за внесення рослинних решток. Зазначені мікроорганізми є перспективними для розробки мікробного препарату, призначеного для оптимізації процесів мінералізації-іммобілізації за використання побічної продукції рослинництва. Institute of Agrocultural Microbiology and Agro-industrial Manufacture of NAAS of Ukraine 2021-01-04 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/340 10.35868/1997-3004.32.35-47 Agricultural microbiology; Vol. 32 (2021): Agriciltural microbiology; 35-47 Сільськогосподарська мікробіологія; Том 32 (2021): Сільськогосподарська мікробіологія; 35-47 1997-3004 10.35868/1997-3004.32 uk https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/340/425 Авторське право (c) 2021 L. M. Tokmakova, I. V. Larchenko, P. V. Kovpak https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | ґрунтові мікроорганізми трансформація органічних решток ферменти чорнозем вилужений кукурудза гречка соя Токмакова, Л. М. Ларченко, І. В. Ковпак, П. В. МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ |
| title | МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ |
| title_alt | MICROBIOLOGICAL PROCESSES OF TRANSFORMATION OF CORN PLANT RESIDUES UNDER INTRODUCTION OF DESTRUCTING MICROORGANISMS IN THE AGROCENOSES |
| title_full | МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ |
| title_fullStr | МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ |
| title_full_unstemmed | МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ |
| title_short | МІКРОБІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ТРАНСФОРМАЦІЇ РОСЛИННИХ РЕШТОК КУКУРУДЗИ ЗА ІНТРОДУКЦІЇ В АГРОЦЕНОЗИ МІКРООРГАНІЗМІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ |
| title_sort | мікробіологічні процеси трансформації рослинних решток кукурудзи за інтродукції в агроценози мікроорганізмів-деструкторів органічної речовини |
| topic | ґрунтові мікроорганізми трансформація органічних решток ферменти чорнозем вилужений кукурудза гречка соя |
| topic_facet | soil microorganisms transformation of plant residues enzymes leached chernozem corn buckwheat soybean ґрунтові мікроорганізми трансформація органічних решток ферменти чорнозем вилужений кукурудза гречка соя |
| url | https://smic.in.ua/index.php/journal/article/view/340 |
| work_keys_str_mv | AT tokmakovalm microbiologicalprocessesoftransformationofcornplantresiduesunderintroductionofdestructingmicroorganismsintheagrocenoses AT larčenkoív microbiologicalprocessesoftransformationofcornplantresiduesunderintroductionofdestructingmicroorganismsintheagrocenoses AT kovpakpv microbiologicalprocessesoftransformationofcornplantresiduesunderintroductionofdestructingmicroorganismsintheagrocenoses AT tokmakovalm míkrobíologíčníprocesitransformacííroslinnihreštokkukurudzizaíntrodukcíívagrocenozimíkroorganízmívdestruktorívorganíčnoírečovini AT larčenkoív míkrobíologíčníprocesitransformacííroslinnihreštokkukurudzizaíntrodukcíívagrocenozimíkroorganízmívdestruktorívorganíčnoírečovini AT kovpakpv míkrobíologíčníprocesitransformacííroslinnihreštokkukurudzizaíntrodukcíívagrocenozimíkroorganízmívdestruktorívorganíčnoírečovini |