Огляд присвячено аналізу і систематизації літературних даних, а також результатів власних робіт авторів щодо впливу комбінованої дії стресових чинників на фізіолого-біохімічні процеси та продуктивність рослин. Актуальність цих досліджень зумовлена тим, що у польових умовах посіви зазвичай піддаються одночасному впливу низки різних абіотичних стресових чинників, серед яких посуха і висока температура є найбільш значущими у зв'язку з глобальними змінами клімату. Дослідження останніх років показали, що реакція рослин на комбінацію різних абіотичних стресорів є унікальною і не може бути безпосередньо екстрапольована з простого вивчення кожного зі стресів, що діють окремо. Виявлено специфічні фізіологічні реакції, комбінації метаболітів і білків, а також транскрипти, які є унікальними для конкретних комбінацій стресорів. Наголошено на важливості дослідження особливостей функціонування фотосинтетичного апарату, метаболізму активних форм кисню і реакції продихів при адаптації рослин до комбінації посухи та теплового стресу, розробки методик широкомасштабного фенотипування фізіолого-біохімічних відповідей рослин під час стресу і наступних фаз відновлення для виявлення фізіологічних маркерів стресостійкості та скринінгу перспективних для селекції форм агрономічно значущих культур з підвищеною толерантністю до комбінації посухи та теплового стресу, щоб пом'якшити негативний вплив прогнозованих глобальних кліматичних змін на сільськогосподарське виробництво.

Індекс рубрикатора НБУВ: П040.3-6 + П034.17 + П127.31

Рубрики:

Мінеральні добрива

Чорноземні та лучно-чорноземні ґрунти

Обмін речовин і живлення культурних рослин

Шифр НБУВ: Ж29253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Висвітлено шляхи оптимізації живлення сільськогосподарських культур, що передбачають корекцію стану угруповань мікроорганізмів у грунтах агроценозів за використання мікробних препаратів та збагачених компостів, біологічний захист рослин від патогенних мікроміцетів. Обгрунтовано методологічні та методичні аспекти визначення екологічно допустимих норм мінеральних добрив та визначення спрямованості процесів мінералізації ↔ синтезу органічної речовини в грунті за використання біологічних показників, здійснення біологічної меліорації грунтів.

Охарактеризовано етапи створення ефективних потрійних симбіозів азотфіксувальні бактерії - сапрофітний гриб - рослина та критерії відбору діазотрофів і ґрунтових сапрофітних грибів, спроможних утворити асоціативні симбіози з рослинами. Показано функціональні зв'язки мікро- та макросимбіонтів у потрійних симбіозах. Наведено дані щодо підвищення урожайності культур і покращення якості одержаної продукції на підставі створення штучних потрійних симбіозів зі злаковими та круп'яними культурами.

Мета статті - обгрунтувати ефективний підхід до синтезу структурної схеми каскаднокомбінованої автоматизованої системи керування вологозабезпеченістю модульної ділянки грунту за допомогою зміни рівня грунтових вод. Включає моделі та методи системно-структурного аналізу та принципи адаптивного керування складними технічними системами в умовах невизначеності. Розроблено каскадно-комбіновану структурну схему автоматизованої системи керування вологозабезпеченістю сільськогосподарських культур при підгрунтовому зволоженні за допомогою зміни рівня грунтових вод. Показано, що така система має два контури регулювання: внутрішній контур регулювання рівня води у керуючому колодязі каскадно-комбінованої автоматизованої системи керування вологозабезпеченістю модульної ділянки грунту та зовнішній задаючий контур регулювання всмоктуючого тиску грунту, який характеризує вологість. Елементи наукової новизни. Розроблено двоконтурну структурну схему автоматизованої системи керування вологозабезпеченістю сільськогосподарських культур при підгрунтовому зволоженні з урахуванням збурень. Дану розробку проведено для підвищення ефективності функціонування автоматизованих систем керування вологозабезпеченістю сільськогосподарських культур при підурунтовому зволоженні та забезпечення отримання гарантованих врожаїв сільськогосподарських культур з одночасною економією водних та енергетичних ресурсів.

Розглянуто значення біологічного азоту в підвищенні продуктивності сільськогосподарських рослин і родючості грунтів. Охарактеризовано стан та перспективи розвитку фундаментальних досліджень у галузі біологічної фіксації атмосферного азоту, показано переваги мікробних азотфіксувальних препаратів порівняно з азотними добривами.

Визначено потоки реакційно здатних сполук азоту, що утворюються у процесі виробництва сільськогосподарської продукції. Розглянуто потоки азоту між пулом "сільське господарство" та іншими джерелами викидів (басейнами). Проаналізовано викиди азоту з таких басейнів: сільське господарство; енергетика і паливо; матеріали і продукти промисловості; люди і населені пункти; відходи; атмосфера і гідросфера. Встановлено основні джерела викидів хімічно активного азоту з басейну "сільське господарство". Встановлено вплив азоту на навколишнє природне середовище та здоров'я людини. Розроблено алгоритм визначення балансів азоту для сільського господарства. Алгоритм враховує як реакційно здатний азот, що утворився в басейні, так і одержаний унаслідок обміну з іншими басейнами. Проаналізовано застосування показника ефективності використання поживних речовин, що є узагальненням під час порівняльної оцінки басейнів азоту і потоків азоту. Встановлено доцільність використання показника ефективності використання азоту (ЕВА). Визначено, що рівень ЕВА в тваринництві залежить від комплексу показників: спеціалізації сільськогосподарського підприємства, видів сільськогосподарських культур і категорій тварин. Баланс азоту для певного господарства і ЕВА є показниками для розрахунку навантаження азоту на навколишнє природне середовище і ефективності використання азотних ресурсів відповідно. Динаміка зміни ЕВА в комплексі з іншими агроекологічними показниками може використовуватися для оцінки результативності впровадження на підприємстві заходів із вдосконалення технології для зниження екологічного навантаження.

Розглянуто нейромережевий підхід до автоматизованого керування вологозабезпеченістю сільськогосподарських культур. Сучасний стан теорії і практики створення штучних нейронних мереж і нейрокомп'ютерів надав можливість розробки принципово нових алгоритмів і методів керування складними нелінійними динамічними об'єктами. Це дозволяє підвищити точність керування вологістю грунту, забезпечити одержання планових врожаїв сільськогосподарських культур, економити водні та енергетичні ресурси за рахунок їх раціонального використання.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е50*73я431(4УКР) + П127.3

Рубрики:

Загальна ботаніка

Фізіологія культурних рослин

Шифр НБУВ: Ж61831 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто сучасні підходи щодо вивчення рослинно-мікробних взаємодій ризосфери, їх вагомість для формування здорового врожаю. Показано, як знання механізмів і використання екологічних функцій кореневих систем допомагає подолати обмеження середовища грунту, надає можливість управління фітопатогенними організмами в агроекосистемах. Розвиток наукоємних біотехнологій, що розглядають біологічні системи на всіх рівнях і враховують стадії онтогенезу, надають змогу розкрити механізми та забезпечити новими безпрецедентними знаннями про формування ризосферних взаємодій і систем, а також спрогнозувати наслідки впливу на здоров'я рослин. Агроекологічні біоінженерні підходи, в свою чергу, надають змогу подолати обмеження традиційних стратегій контролю посівів шляхом використання та розкриття ризосферних функцій.

Індекс рубрикатора НБУВ: П127.32 + Н761.101.06-1с

Рубрики:

Водний режим культурних рослин

Властивості та якості води

Шифр НБУВ: Ж23660 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено реакцію на затоплення грунту нестійкого до гіпоксії Arabidopsis thaliana і здатного адаптуватися Sium sisaroideum. Виявлено особливості динаміки синтезу білка теплового шоку HSP70 (компонент неспецифічної стресової реакції) і алкогольдегідрогенази (АДГ, фермент анаеробного метаболізму) у листках. У обох видів затоплення грунту призводило до швидкої послідовної активації синтезу HSP70 і АДГ. У A. thaliana вміст цих білків досягав максимуму на 6-ту год, після чого знижувався. У подальшому затоплення призводило до пригнічення розвитку, погіршення стану і загибелі рослин. У S. sisaroideum активний синтез обох білків підтримувався протягом 10-ти діб структурної адаптації, що сприяло нормальному росту. Активація неспецифічної стресової реакції та анаеробного метаболізму в листках при затопленні коренів показує системність відповіді рослин на кореневу гіпоксію.

Індекс рубрикатора НБУВ: П127.316.2

Рубрики:

Кореневе живлення культурних рослин у симбіозі з мікроорганізмами

Шифр НБУВ: Ж69512/Б. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено найважливіші результати досліджень біологічної фіксації атмосферного азоту, виконаних у відділі симбіотичної азотфіксації Інституту фізіології рослин і генетики НАН України протягом 1976 - 2016 рр. Увагу приділено результатам досліджень, одержаним протягом останніх 20-ти років.

Зауважено, що одним із важливих чинників впливу на функціонування фізіологічних процесів і оптимізації продуктивності дерев є водний режим. Проаналізовано інтенсивність транспірації деревних рослин за умов впливу несприятливих чинників природного та антропогенного походження. Результати засвідчили різницю між рівнями випаровування води у листках деревних рослин, що ростуть у парковій зоні та вулицях м. Хмельницький. Найбільш вразливими до посухи та впливу несприятливих чинників природного та антропогенного навантажень є гіркокаштан кінський і клен гостролистий. Найбільш стійкими виявилися рослини ялини європейської, тополі пірамідальної, липи серцевидної.

Досліджено динаміку ефективності використання азоту у процесі виробництва сільськогосподарської продукції рослинництва у різних країнах світу. Показано відносну вагу складових кругообігу азоту у рослинництві на прикладі семи країн світу з різних географічних континентів. Розраховано загальний баланс азоту, азотний баланс щодо площі сільськогосподарських угідь та ефективність використання азоту на рівні країн. Показано доцільність застосування показника ефективності використання азоту для узагальнення оцінки результативності технологій у рослинництві та впровадження заходів щодо зниження антропогенного навантаження на навколишнє природне середовище.

Показано необхідність вдосконалення технологій управління водним режимом осушуваних грунтів, наукової розробки та впровадження таких ресурсоощадних режимів зволоження, які забезпечують водоспоживання вирощуваних сільськогосподарських культур протягом вегетаційного періоду з мінімальними затратами водних та енергетичних ресурсів. Запропоновано метод розрахунку ресурсоощадних режимів зволоження, які враховують особливості водоспоживання вирощуваних культур. Реалізовано математичну модель динаміки рівня грунтових вод (РГВ) у різних режимах (пасивного зниження та зволоження) з урахуванням природних умов, зокрема кількості опадів. Одержано необхідні параметри, які характеризують водний режим в зоні аерації, на ділянці між дренами за умов тришарової будови грунту. Запропоновано ефективні ресурсоощадні режими зволоження за умови достатнього забезпечення вологою кореневого шару. Проведено апробацію розроблених ресурсоощадних режимів зволоження, яка показала, що створення акумулюючих ємкостей у верхніх горизонтах кореневого шару шляхом пониження РГВ сприяє підвищенню вологозабезпеченості вирощуваних сільськогосподарських культур та дозволяє суттєво знизити промивний режим, за якого інфільтрація опадів до РГВ в режимах осушення та зволоження є мінімальною. Наведено результати аналізу водообмінних процесів у зоні аерації, які відбуваються за рахунок зміни РГВ, і є основними критеріями ефективності за умов реалізації розроблених режимів. Впровадження ресурсоощадних режимів зволоження виключило необхідність проведення більш затратного режиму циклічного зволоження.

Розглянуто водні ресурси як об'єкт меліоративного управління. Досліджено фізико-хімічні та бактеріологічні властивості природних вод, наведено вимоги до яксоті води. Досліджено природні умови південних регіонів України. Увагу приділено оптимітизації водного та поживного режимів рослин. Викладено біологічні основи керування системним зрошенням. Розглянуто коагуляцію природних вод, особливості реагентного господарства. Висвітлено основні правила водокористування. Акцентовано увагу на обробці води в освітлювачах зі зваженим осадом, в гідроциклонах. Наведено окиснювальний, сорбціонний, біосорбціонний методи очищення, визначено інтенсифікацію процесів водоочистки.

Наведено результати моніторингу вологозабезпеченості агроландшафтів степової зони України. Встановлено, що найбільш надійними й інформативними показниками для просторового оцінювання водоресурсного потенціалу є накопичення біомаси та температура поверхні, а не волога, оскільки останній показник є короткостроковим упродовж вегетації культур.

Наведено найважливіші результати досліджень біологічної фіксації атмосферного азоту, виконаних в Інституті фізіології рослин і генетики НАН України протягом останніх 15 років. Розглянуто питання впливу ексудатів проростаючого насіння й коренів бобових рослин на фізіологічну активність бульбочкових бактерій, ролі лектинів у процесі утворення симбіозу і на пізніших етапах його розвитку, гормональної регуляції симбіотичної азотфіксації, впливу екзогенних регуляторів росту рослин на симбіоз, білкового складу бульбочок сої, утворених ризобіями різної ефективності. Увагу приділено селекції активних штамів азотфіксувальних мікроорганізмів.