Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Фізіологічна ефективність інгібіторів нітрифікації та ендофітних азотфіксаторів у посівах кукурудзи

Володимир Павленко, Семен Танчик
Завантажити статтю
Анотація

В умовах глобальних кліматичних змін стабільність азотного статусу кукурудзи є критичним чинником забезпечення високої продуктивності, особливо під час термічного стресу на пізніх етапах вегетації. Мета дослідження — обґрунтувати фізіологічний вплив нітрапірину та Methylobacterium symbioticum на активність фотосинтетичного апарату кукурудзи за різних гідротермічних сценаріїв. Дослідження проводили у 2023-2025 рр. на чорноземах типових та сірих лісових ґрунтах у Лісостепу України. Об’єктами дослідження були гібриди P8723, P9127 та P9074. Відносний вміст хлорофілу визначали за допомогою приладу Yara N-Tester. Статистичну обробку методом LSD-тесту. Встановлено, що інтеграція N-Lock™ Max та Blue N™ забезпечує виражений «Stay-green» ефект, що зумовлює на 5-12 % вищий індекс хлорофілу порівняно з контролем у фазу наливу зерна. З’ясовано, що за умов екстремальної посухи 2024 р. (ГТК 0,56) ендофітна азотфіксація ефективно компенсувала дефіцит ґрунтового азоту, підвищивши індекс Yara N-Tester на 18,7-26,2 од. Доведено, що застосування цих препаратів на помірному фоні N90 дозволяє досягти фізіологічних показників, еквівалентних повному фону N120 без використання стабілізаторів. Математично підтверджено пряму кореляцію між вмістом хлорофілу на пізніх стадіях вегетації та кінцевою врожайністю зерна. У синергічних варіантах спостерігалося суттєве зростання врожайності, що перевищувало показники за роздільного застосування препаратів завдяки підтримці метаболічної активності в період пікового термічного стресу. Результати демонструють, що синергія хімічної стабілізації та біологічної фіксації азоту забезпечує стабільний азотний гомеостаз кукурудзи в умовах термічного стресу, що дозволяє оптимізувати норми азотних добрив на 25 %. Такий інтегрований підхід виступає дієвою стратегією підвищення стійкості агроценозів та ефективності використання ресурсів у кліматично-орієнтованому землеробстві

Ключові слова

Zea mays L.; нітрапірин; Methylobacterium symbioticum; stay-green ефект; Yara N-Tester; азотний гомеостаз

ЦИТУВАТИ
Pavlenko, V., & Tanchyk, S. (2026). Physiological efficiency of nitrification inhibitors and endophytic nitrogen fixers in maize crops. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 22(3),45-57. https://doi.org/10.31548/dopovidi/3.2026.45
Використані джерела
  1. Belimov, A.A., et al. (2019). Interaction of ACC-deaminase producing bacteria with plant nitrogen metabolism under abiotic stress. Frontiers in Plant Science, 10, article number 1234. doi: 10.3389/fpls.2019.01234.
  2. Borrell, A.K., Mullet, J.E., George-Jaeggli, B., van Oosterom, E.J., Hammer, G.L., Klein, P.E., & Jordan, D.R. (2014). Drought adaptation of stay-green sorghum is associated with canopy development, leaf anatomy, root growth, and water uptake. Journal of Experimental Botany, 65(21), 6251-6263. doi: 10.1093/jxb/eru232.
  3. Cairns, J.E., Hellin, J., Sonder, K., Araus, J.L., MacRobert, J.F., Thierfelder, C., & Prasanna, B.M. (2013). Adapting maize production to climate change in sub-Saharan Africa. Food Security, 5(3), 345-360. doi: 10.1007/s12571-013-0256-x.
  4. Castellano, M.J., Archontoulis, S.V., Helmers, M.J., Poffenbarger, H.J., & Six, J. (2019). Sustainable nitrogen management for maize under climate change scenarios. Field Crops Research, 232, 1-8. doi: 10.1016/j.fcr.2018.12.001.
  5. Ciampitti, I.A., & Vyn, T.J. (2012). Physiological perspectives of changes over time in maize yield components, nitrogen efficiency, and source-sink relationships. Field Crops Research, 133, 48-67. doi: 10.1016/j.fcr.2012.03.007.
  6. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://www.cbd.int/convention.
  7. Di, H.J., & Cameron, K.C. (2002). Nitrate leaching in temperate agroecosystems: Sources, factors and mitigating strategies. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 64(3), 237-256. doi: 10.1023/A:1021437501040.
  8. Dourado, M.N., Camargo Neves, P., Santos, M.T., & Araújo, W.L. (2015). Biotechnological and agricultural applications of Methylobacterium. Brazilian Journal of Microbiology, 46(1).
  9. Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., & Basra, S.M.A. (2009). Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, 29(1), 185-212. doi: 10.1051/agro:2008021.
  10. Gamit, H., Savani, A.K., Singh, A., & Thakur, N. (2023). Secondary metabolites from methylotrophic bacteria: Their role in improving plant growth under a stressed environment. Environmental Science and Pollution Research, 30, 25505-25518. doi: 10.1007/s11356-023-25505-8.
  11. Gregersen, P.L., Culetic, A., Boschian, L., & Krupinska, K. (2013). Plant senescence and agriculture. Plant Molecular Biology, 82(6), 603-622. doi: 10.1007/s11103-013-0028-3.
  12. Hatfield, J.L., & Prueger, J.H. (2015). Temperature extremes: Effect on plant growth and development. Weather and Climate Extremes, 10, 4-10. doi: 10.1016/j.wace.2015.08.001.
  13. Hospodarova, A.S., Bykova, O.S., & Smyrnov, V.V. (2019). Influence of nitrification inhibitors on the nitrogen status of the soil and the yield of cereal crops. Agrochemistry and Soil Science, 88, 45-52. doi: 10.31073/acss2019-88-06.
  14. Iguchi, H., Yurimoto, H., & Sakai, Y. (2015). Interactions of methylotrophs with plants and other heterotrophic bacteria. Microorganisms, 3(2), 137-151. doi: 10.3390/microorganisms3020137.
  15. Monostori, I., et al. (2016). Relationship between SPAD-502 relative chlorophyll content and grain yield in cereals. Field Crops Research, 191, 141-150. doi: 10.1016/j.fcr.2016.03.007.
  16. Morgun, V.V., Shvartau, V.V., & Kyryziy, D.A. (2010). Physiological basis of the formation of high-yielding maize crops. Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants, 42(5), 371-388.
  17. Mueller, S.M., & Vyn, T.J. (2016). Maize plant resilience to N stress and post-tassel N rate controls on plant N uptake and remobilisation. Frontiers in Plant Science, 7, article number 53. doi: 10.3389/fpls.2016.00053.
  18. Nelson, K.A., Motavalli, P.P., & Stevens, W.E. (2018). Nitrification inhibitor and nitrogen fertilizer source effects on grain sorghum yield and nitrogen use efficiency. Journal of Agricultural Science, 10(1), 1-12. doi: 10.5539/jas.v10n1p1.
  19. Quemeda, M., et al. (2026). Maize (Zea mays L.) response to the biostimulant Methylobacterium symbioticum under various nitrogen fertilizer rates. European Journal of Agronomy, 172, article number 1670.
  20. Rouphael, Y., & Colla, G. (2020). Biostimulants in agriculture. Frontiers in Plant Science, 11, article number 40. doi: 10.3389/fpls.2020.00040.
  21. Ruiz-Sánchez, C.A., et al. (2022). Methylobacterium symbioticum: A leaf-colonizing bacterium for biological nitrogen fixation in non-legumes. Journal of Applied Microbiology, 132(4), 2150-2165. doi: 10.1111/jam.15386.
  22. Shvartau, V.V., Mykhalska, L.M., & Sanin, O.Yu. (2016). Efficiency of nitrogen use and productivity of wheat and maize. Bulletin of Agricultural Science, 10, 11-16. doi: 10.31073/agrovisnyk201610-02.
  23. Stasyk, O.O., Kyryziy, D.A., & Pryadkina, G.O. (2011). Effect of drought and nitrogen nutrition on photosynthetic parameters and productivity of maize. Plant Physiology and Genetics, 43(6), 463-473.
  24. Sutton, M.A., et al. (Eds.). (2011). The European nitrogen assessment: Sources, effects and policy perspectives. Cambridge: Cambridge University Press.
  25. Tanchyk, S.P., & Babenko, A.I. (2021). Efficiency of maize fertilisation systems in the conditions of the Forest-Steppe of Ukraine. Agriculture and Plant Growing: Theory and Practice, 2, 54-62. doi: 10.54651/agri.2021.02.06.
  26. Thomas, H., & Ougham, H. (2014). The stay-green trait: Notes on its precision, propagation and promise. Journal of Experimental Botany, 65(14), 3889-3958. doi: 10.1093/jxb/eru201.
  27. Tollenaar, M., & Daynard, T.B. (2002). Effect of source-sink ratio on dry matter accumulation and leaf senescence of maize. Canadian Journal of Plant Science, 62(4), 855-860. doi: 10.4141/cjps82-127.
  28. Trenkel, M.E. (2010). Slow- and controlled-release and stabilised fertilizers: An option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture. Paris: International Fertilizer Industry Association (IFA).
  29. Uddling, J., et al. (2007). Evaluating the relationship between leaf chlorophyll concentration and SPAD-502 readings. Photosynthesis Research, 91(1), 37-46. doi: 10.1007/s11120-006-9077-5.
  30. Valente, F., et al. (2024). Growth, photosynthesis and yield responses of common wheat to foliar application of Methylobacterium symbioticum under decreasing chemical nitrogen fertilisation. Agriculture, 14(10), 1670. doi: 10.3390/agriculture14101670.
  31. Volkogon, V.V., Derevyanko, S. V., Nadkernychna, O. V., Kozar, S. F., & Kopylov, Ye. P. (2014). Agricultural microbiology: successes and prospects. Bulletin of Agricultural Science, 11, 11-18.
  32. Wolt, J.D. (2004). A meta-analysis of nitrapyrin nitrification inhibitor efficiency in corn production. Agronomy Journal, 96(2), 502-508. doi: 10.2134/agronj2004.0502.