Effectiveness of seed treatment with biopreparations for increasing soybean (Glycine max (L.) Merr.) productivity
DOI:
https://doi.org/10.46299/j.isjea.20230203.07Keywords:
fungi, bacteria, leaf mass, moisture-retaining capacity, the aggregate composition of the soilAbstract
Purpose. Determination of the effectiveness of soybean seed treatment with bio preparations in increasing crop productivity. Methods. Field, laboratory and statistical. Results. Application of mycorrhiza-forming fungi and nitrogen-fixing bacteria was found positive for plant growth and development and the formation of soybean seed yield. In particular, in the treatments with fungi Glomus VS and Trichoderma harzianum Rifai. (Mycofriend), Tuber melanosporum Vittad. (Mycovital) and bacteria Bacillus subtilis Cohn. (Florobacillin), on the 30th, 60th and 90th days of vegetation, leaf area was 24.4−69.8% higher compared to the control. Similarly, leaf mass and root mass were higher by 8.4−40.4 % and 8.6−68.0%, respectively, compared to the control. In addition, in the treatments with mycorrhiza-forming fungi, soil moisture retaining capacity increased by 8.5−77.8%, and the proportion of soil lumps <0.25 mm increased by 2.5−5.6 % compared to control. The yield of soybean seeds in the treatments with mycorrhiza-forming fungi also was higher by 0.41−0.70 t/ha compared to the control. In particular, in the treatments with mycorrhiza-forming fungi, an increase in leaf area amounted to 7.2−100.2% compared to the control, while in the treatments with other bio preparations (Mycovital and Florobacillin), these indicators were by 2.9−70.5% (i.e., 4.3−29.7 %) lower. In a similar way, there was a difference between other indicators of the treatments with Mycovital and Florobacillin, such as root mass, plant height, photosynthetic potential, photosynthetic productivity, etc. Conclusions. Seed treatment with mycorrhiza-forming fungi Glomus VS and Trichoderma harzianum Rifai. (bio preparation Mycofriend) and Tuber melanosporum Vittad. (bio preparation Mycovital), as well as nitrogen-fixing bacteria Bacillus subtilis Cohn. (bio preparation Florobacillin) improves plant growth and development and increases crop productivity of soybean.
References
Khomenko, L., Datsko, T., & Kvasnytska, O. (2021). Role of Mycorrhizal Fungi and Nitrogen-Fixing Bacteria in Improving Soybean Productivity Under Water Deficit and Soil Aeration. Journal of Plant Growth Regulation, 40(3), 1229-1242. doi: 10.1007/s00344-020-10266-6
Smith, S. E., & Read, D. J. (2010). Mycorrhizal Symbiosis (3rd ed.). Academic Press.
Marschner, P. (2012). Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants (3rd ed.). Academic Press.
Khan, A., Shair, F., Ahmed, S., Ahmed, S., Shah, M. K. N., & Khan, M. A. (2021). Sustainable Agriculture: A Potential Solution for Soil Health and Food Security. Sustainability, 13(9), 4938. doi: 10.3390/su13094938
Shi, X., Zhang, J., Mao, X., Wang, W., & Xie, D. (2013). Effects of Soil Water Deficit on the Physiological Characteristics and Dry Matter Accumulation of Soybean Seedlings. Acta Physiologiae Plantarum, 35(2), 557-567. doi: 10.1007/s11738-012-1098-2
Tóth, B., Kismányoky, T., Kocsis, M., & Németh, T. (2016). The Role of Soil Moisture in Plant Production: The Analysis of Spatial and Temporal Aspects of Soil Moisture. Journal of Environmental Geography, 9(3-4), 33-41. doi: 10.1515/jengeo-2016-0003
Flexas, J., Carriquí, M., Coopman, R. E., Gago, J., Galmés, J., Martorell, S., & Morales, F. (2016). Stomatal and Mesophyll Conductances to CO2 in Different Plant Groups: Underrated Factors for Predicting Leaf Photosynthesis Responses to Climate Change? Plant Science, 253, 97-111. doi: 10.1016/j.plantsci.2016.07.008
Munns, R., & Tester, M. (2008). Mechanisms of Salinity Tolerance. Annual Review of Plant Biology, 59, 651-681. doi: 10.1146/annurev.arplant.59.032607.092911
Li, Y., Cai, W., Liu, W., Zhang, Y., Wang, B., & Jiang, D. (2019). Photosynthesis of Water-Stressed Rice Plants: A Comparison between IR72 (Oryza sativa L.) and Its Mutant with Stomatal Density Reduced by RNA Interference. PLOS ONE, 14(10), e0224017. doi: 10.1371/journal.pone.0224017
Parniske, M. (2008). Arbuscular Mycorrhiza: The Mother of Plant Root Endosymbioses. Nature Reviews Microbiology, 6(10), 763-775. doi: 10.1038/nrmicro1987
Garcia, K., Doidy, J., Zimmermann, S. D., Wipf, D., & Courty, P. E. (2015). Take a Trip Through the Plant and Fungal Transportome of Mycorrhiza. Trends in Plant Science, 20(2), 144-151. doi: 10.1016/j.tplants.2014.10.011
Vandamme, E., Davey, T., & De Meyer, S. E. (2016). The use of nitrogen-fixing bacteria to increase the availability of nitrogen to plants. International Journal of Environmental Science and Technology, 13(10), 2251-2264. https://doi.org/10.1007/s13762-016-1092-6
Wang, L., Li, Y., Li, X., Xiang, D., & Li, X. (2021). Effect of mycorrhizal fungi and bacterial fertilizers on soybean yield and quality. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21(1), 76-89. https://doi.org/10.1007/s42729-020-00263-8
Datsko, L., Prymak, I., Ostapchuk, A., Ostapchuk, T., & Kolupaev, Y. (2020). Impact of endophytic bacteria on the productivity of soybean (Glycine max (L.) Merrill) plants. Ukrainian Journal of Ecology, 10(2), 34-39. https://doi.org/10.15421/2020_30
Gao, H., Wang, Y., Yang, Z., Lv, Y., & Zhang, Y. (2018). Inoculation with Bacillus amyloliquefaciens improves growth and water use efficiency in soybean under water stress. Journal of Plant Growth Regulation, 37(1), 193-201. https://doi.org/10.1007/s00344-017-9707-6
Singh, R. P., Jha, P. N., & Kumar, A. (2020). Role of plant growth-promoting rhizobacteria in improving the growth, yield, and nutrient uptake of soybean (Glycine max (L.) Merrill) under rainfed conditions. Journal of Plant Nutrition, 43(2), 175-190. https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1654021
Shukla, S., Garg, A., Bhadauria, R., & Singh, P. (2019). Impact of biofertilizers on growth, productivity and quality of soybean (Glycine max). Legume Research, 42(4), 479-484. https://doi.org/10.18805/lr.v42i4.9939
Zhang, H., Li, L., Sun, Y., Liu, H., Guo, L., & Jiang, X. (2020). Effects of different biofertilizer treatments on soybean yield and soil fertility. Journal of Plant Nutrition, 43(5), 599-611. https://doi.org/10.1080/01904167.2020.1734791
Anees, M., Shahzad, S. M., Imran, A., Ali, S., & Hussain, S. (2019). Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) improve growth, nodulation, nitrogen fixation and yield of soybean under humid subtropical conditions. Plant Physiology and Biochemistry, 135, 259-267. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.12.004
Bayoumi, Y. A., El-Khawas, S. A., El-Sayed, M. A., & El-Shahawy, T. A. (2021). Effect of mycorrhizal fungi and nitrogen fixing bacteria on growth and nutrient uptake of soybean plants under sandy soil conditions. Saudi Journal of Biological Sciences, 28(2), 1176-1185. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.12.005
Du, J., Li, S., Chen, X., Wang, B., & Zhang, F. (2020). Arbuscular mycorrhizal fungi alleviate the adverse effects of low nitrogen supply on soybean plants. Frontiers in Plant Science, 11, 1516. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01516
Gao, K., Li, X., Li, H., & Wu, G. (2018). Effect of endophytic bacteria inoculation on soybean growth and development under saline stress. PeerJ, 6, e5788. https://doi.org/10.7717/peerj.5788
Hossain, M. T., Kumar, A., & Mondal, M. K. (2020). Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in soybean production: A review. Agricultural Research & Technology: Open Access Journal, 22(3), 555900. https://doi.org/10.19080/ARTOAJ.2020.22.555900
Odeyemi, O. A., Adeniyi, O. O., & Salami, A. O. (2020). Improvement of soybean (Glycine max L.) growth and yield using plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) in sandy loam soil. African Journal of Agricultural Research, 15(11), 2229-2235. https://doi.org/10.5897/AJAR2020.14763
Olanrewaju, O. S., Adebusoye, S. A., Babalola, O. O., & Sanni, A. I. (2018). Inoculation with endophytic bacteria improves soybean growth and development on acidic soil. Agriculture and Natural Resources, 52(4), 266-273. https://doi.org/10.1016/j.anres.2018.10.005
Olatunji, O. A., Afolayan, A. J., & Udo, I. E. (2019). Microbial inoculants as a sustainable approach to enhance the growth and yield of soybean under abiotic stress conditions. Journal of Applied Microbiology, 127(3), 722-732. https://doi.org/10.1111/jam.14350
Rivas, R., Velázquez, E., Zurdo-Piñeiro, J. L., Mateos, P. F., García-Fraile, P., Martínez-Molina, E., & Peix, A. (2016). Complete genome sequence of the model strain Sinorhizobium fredii HH103. Journal of Biotechnology, 235, 61-68.
Saglam, A., Unal, B., Erdogan, U., & Kahraman, A. (2020). The effect of plant growth promoting rhizobacteria on yield and some yield components of soybean. Journal of Plant Nutrition, 43(2), 207-216.
Sayar, M. S., Shahid, M., Ali, M. A., Saleem, M. F., Yasmeen, S., & Rashid, A. (2019). Effect of soilless culture on growth and yield of soybean. Journal of Plant Nutrition, 42(8), 929-936.
Soedarsono, J. W., Yusnawan, E., & Nuringtyas, T. R. (2020). Plant growth-promoting bacteria improve soybean (Glycine max L. Merrill) yield in field trials. Journal of Agricultural Science, 12(3), 222-230.
Siqueira, J. O., de Oliveira, J. A., Alves, J. D., da Costa, R. C. L., & da Silva, F. A. C. (2019). Inoculation with rhizobia and plant growth-promoting bacteria increases the tolerance of soybean to high temperature. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 91(1), e20180338.
Du, N., Sun, J., Li, X., Gao, X., Sun, Y., Liu, J., & Wang, H. (2020). Growth and yield of soybean with arbuscular mycorrhizal fungi inoculation under different fertilization treatments. PLoS One, 15(3), e0230437.
Sutanto, A., Hermanto, C., Kuswanto, K., Niswati, A., & Purnamaningsih, R.W. (2021). Effect of garlic extract on yield and seed quality of soybean (Glycine max L. Merr.). Agronomy, 11(1), 50. https://doi.org/10.3390/agronomy11010050
Zahran, H.H., & El-Khawas, S.A. (2015). Enhancing growth and yield of soybean (Glycine max L.) using plant growth promoting rhizobacteria under salinity stress. Journal of Plant Growth Regulation, 34, 839-850. https://doi.org/10.1007/s00344-015-9521-7
Романенко, С. М. (2015). Актуальні питання забезпечення екологічної безпеки сільськогосподарської продукції та реалізації законодавства про органічне виробництво. Органічне виробництво і продовольча безпека: матеріали ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції (м. Житомир, 23 квітня 2015 р.). Житомир: Полісся, 186–194.
Головина, Е. В., Зайцев, В. Н. (2016). Влияние погодных условий на водный режим, пигментный комплекс и продуктивность сои. Зернобобовые и крупяные культуры, 2, 111–116.
Дидович, С. В., Зотов, В. С., Турина, Е. Л., Кулинич, Р. А., Дидович, А. Н. (2015). Эффективность агроценозов бобовых культур. Сборник научных трудов SWorld, 1 (38), 22–25.
Коваленко, А. М., Коваленко, О. А., Пілярський, В. (2020). Урожайність культур короткоротаційної сівозміни за умов застосування мікробних препаратів у Південному Степу. Аграрні інновації, 1, 52–56. doi: https://doi.org/10.32848/agrar.innov.2020.1.8
Gupta, M. M., Abbott, L. K. (2021). Exploring economic assessment of the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Symbiosis, 83 (2), 143–152. doi: https://doi.org/10.1007/s13199-020-00738-0
Ковалевський, С. Б., Кривохатько, Г. А. (2018). Посухостійкість та водоутримувальна здатність рослин Thuja occidentalis L. та її культиварів. Науковий вісник НЛТУ України, 28 (2), 77–80. doi: https://doi.org/10.15421/40280214
Розумова, С. Г. (2013). Екологія рослин з основами ботаніки та фізіології: Конспект лекцій. Одеса, 119.
Скляр В. Г.; Злобін Ю. А. (ред.). (2015). Екологічна фізіологія рослин: підручник. Суми: Університетська книга, 271.
Камінський, В. Ф., Гангур, В. В. (2018). Динаміка продуктивності вологи в ґрунті за вирощування пшениці озимої в сівозмінах Лівобережного Лісостепу України. Вісник Полтавської державної аграрної академії, 3, 11–14. doi: https://doi.org/10.31210/visnyk2018.03.01
Присяжнюк, О. І., Коровко, І. І. (2015). Динаміка вмісту хлорофілів у листках цукрових буряків. Новітні агротехнології, 3. doi: https://doi.org/10.21498/na.1(3).2015.118908
Колесніченко, О. В. (2015). Анатомо-морфологічна будова листків Castanea sativa Mill. як фактор стабілізації водного режиму рослин в умовах посухи. Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України, 5. Available at: https://nd.nubip.edu.ua/2015_5/31.pdf
Хоменко, Т., Дацько, А., Квасніцька, Л. (2019). Вплив обробки насіння комплексним мікоризотвірним препаратом Мікофренд на продуктивність сої в умовах Правобережного Лісостепу України. Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України, 24, 260–267.
Доспехов, Б. А. (1985). Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования) (5-е изд., доп. и перераб.). Москва: Колос, 351.
Крузер, В. (2020). Математичне моделювання в біології. Всеукраїнська науково-практична інтернет-конференція молодих вчених і здобувачів вищої освіти «Інноваційний потенціал сучасної науки» (м. Кам’янець-Подільський, 19 червня 2020 р.). Кам’янець-Подільський, 240–243.
Petiole LTD. (2019). Petiole – Petiole Leaf Area Meter (Версия 2.0.1) [Мобильное прикладное программное обеспечение]. Available at: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.petioleapp.petiole
Красноштан, І. В., Скоморох, І. М. (2015). Загальна обводненість, водний дефіцит, водоутримувальна здатність листків плодових культур при кореневій гіпоксії. Природничі науки в системі освіти: матеріали Всеукраїнської науково-практичної Інтернет-конференції (м. Умань, 26 березня 2015 р.). Умань: ФОП Жовтий О. О., 28–30.
Ничипорович, А. А., Куперман, Ф. М. (1966). Фотосинтез и вопросы повышения урожайности растений. Вестник сельскохозяйственной науки, 2, 1–12.
Wang, X. X., van der Werf, W., Yu, Y., Hoffland, E., Feng, G., Kuyper, T. W. (2020). Field performance of different maize varieties in growth cores at natural and reduced mycorrhizal colonization: yield gains and possible fertilizer savings in relation to phosphorus application. Plant and Soil, 450 (1–2), 613–624. doi: https://doi.org/10.1007/s11104-020-04524-1
Moyano, J., Dickie, I. A., Rodriguez‐Cabal, M. A., Nuñez, M. A. (2020). Patterns of plant naturalization show that facultative mycorrhizal plants are more likely to succeed outside their native Eurasian ranges. Ecography, 43 (5), 648–659. doi: https://doi.org/10.1111/ecog.04877
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Сергій Димитров, Василь Саблук
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
