CC BY
74
Эффективность применения бактериальных удобрений на северном пределе земледелия
А.А. Ингири, соскатель, Государственная станция агрохимической службы «Мурманская»; П.В. Ласкин, к.с.-х.н, Чувашская ГСХА; А.Х. Хаитбаев, к.с.-х.н., Полярно-альпийский ботанический сад-институт
Вегетационный период в условиях Кольского полуострова характеризуется пониженной температурой. Сумма температур свыше 5 °С составляет в среднем всего около 800 °С, с колебаниями по годам в пределах 680—1100 °С, что является основной причиной применения
повышенных норм минеральных удобрений на северном пределе земледелия. Полевые культуры представлены в основном однолетними и многолетними травами семейства мятликовых, которые используются на заготовку силоса и зелёный корм для крупного рогатого скота. Продуктивность кормовых трав традиционно поддерживается сверхвысокими дозами азотных удобрений — до 240 кг действующего вещества и более на 1 га.
Исследования, выполненные в условиях Мурманской области, показали, что накопление
азота за счёт жизнедеятельности симбиотических азотфиксаторов в Мурманской области невелико и практического значения не имеет [1]. Полевыми исследованиями установлено, что Azotobacter в целинных почвах Кольского полуострова обнаружен всего в 16 образцах из 155 отобранных, а в окультуренных — соответственно 87 и 215 [2]. Также подчеркивается, что в условиях Кольского Севера основными участниками биологической фиксации азота воздуха выступают несимбиотические синезелёные водоросли, часто ассоциирующиеся со мхами, а в более сухих местообитаниях — с лишайниками [3].
Следует отметить, что в условиях Мурманской области исследования по определению эффективности инокуляции посевного материала однолетних и многолетних трав культурными штаммами биологических азотфиксаторов нами проводились впервые.
Целью наших исследований было изучение влияния инокуляции посевного материала штаммами азотфиксирующих бактерий (симбиотических и ассоциативных) на урожайность и качество продукции в полевом кормопроизводстве Мурманской области. При этом биологический азот рассматривался как альтернативный минеральному и средство био-логизации и экологизации земледелия на его северном пределе.
Влияние бактериальных препаратов (клубеньковых бактерий Rhizobium vicia, штаммы У-2, 1-42 и 1-45; ассоциативных бактерий Arthrobacter mysorens, Мизорин) и минеральных удобрений на развитие вики яровой Vicia sativa L. (сорт Цивилянка) изучалось по фону без азотного удобрения и при внесении N60.
Козлятник восточный (Galegae orientalis L.) — растение преимущественно симбиотрофного азотного питания. Тем не менее, установлена способность этой культуры обеспечивать себя азотом воздуха и в ассоциациях со свободножи-вущими азотфиксирующими бактериями.
На посевах козлятника восточного (сорт Гале) исследования проводились с бактериями родов Agrobacterium (ризоагрин) и Rhizobium (ризоторфин).
Объёмы биологически фиксированного азота воздуха определяли сравнением с неинокулиро-ванной культурой [4, 5].
Достоверность результатов исследований рассчитывали методом дисперсионного анализа [6].
Бактериальные препараты для проведения полевых опытов получены во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. С.-Петербург — Пушкин).
Конструирование бобово-ризобиальных ассоциаций с участием вики яровой в условиях Мурманской области, а также применение ризо-сферных бактерий способствовало существенному повышению продуктивности агроценозов на северном пределе земледелия. Азотные удобрения и все биологические препараты, применённые в наших исследованиях, повышали содержание азота в сухом веществе надземной массы вики яровой. При этом следует подчеркнуть более существенное воздействие биологических препаратов на этот показатель (табл. 1).
Наиболее эффективным было совместное применение штамма клубеньковых бактерий 1—42 и мизорина. Обработка семян вики яровой перед посевом мизорином как в чистом виде, так и совместно с клубеньковыми бактериями, а также по повышенному азотному фону была более эффективной по сравнению с сопоставимыми вариантами.
Азотные подкормки по N60 без бактериальных препаратов вызывали незначительное (в пределах НСР05) повышение урожайности вики яровой. Обработка семян только единственным видом препарата: ризоторфином штаммов У-2 и 1-42, а также мизорином — вызывала существенные прибавки по сборам сухой массы.
Биологические препараты повышали объёмы фиксированного азота воздуха викой яровой на 39,1—66,3 кг/га. Внесение азота по 60 кг действующего вещества на 1 га повышало его количество в урожае всего на 21,5 кг (табл. 2).
Посев по этому фону семян, обработанных ризоторфином штамма 1-42 и мизорином, повышал объёмы биологически фиксированного азота воздуха до уровня 54,9 и 52,6 кг соответственно.
1. Урожайность вики яровой, т/га
Вариант 2000 2001 2002 Среднее за 3 года
1. Фон (контроль) 5,4 4,3 3,8 4,5
2. Фон + У-2 5,б 5,2 4,7 5,2
3. Фон + 1-42 б,2 5,2 4,б 5,3
4. Фон + 1-45 б,0 4,4 4,8 5,1
5. Фон + Мизорин 7 б/1 5,1 4,1 5,1
б. Фон + 1-42 + Мизорин 7 б,3 4,5 5,0 5,3
7. Фон + N60 б,0 4,4 4,2 4,9
S. Фон + N60 + Мизорин 7 б,4 5,4 5,2 5,7
9. Фон + N60 + 1-42 б,5 5,7 5,1 5,8
НСР05 0,1 26 0,4 0,4
2. Биологическая фиксация азота воздуха викой яровой, кг/га, ± к контролю и N60, 2001 г.
Вариант Сборы сухой массы, кг/га, Вынос азота с урожаем
кг/га, ± к контролю ± N60
1 4,27 96,9 - -
2 5,22 153,5 +56,6 -
3 5,17 154,6 +57,7 -
4 4,43 136,0 +39,1 -
5 5,10 163,2 +66,3 -
6 4,49 153,5 +56,6 -
7 4,40 118,4 +21,5 -
8 5,43 171,0 74,1 +52,6
9 5,74 173,3 76,4 +54,9
3. Урожайность сухой массы козлятника восточного, т/га
Вариант 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. Среднее
1 4,4 8,4 6,9 9,2 7,23
2 5,2 10,0 8,4 11,3 8,73
3 4,9 9,6 8 11,2 8,43
4 6,0 10,7 9,1 12,1 9,48
НСР05 0,8 т 0,8 т 1,1 т 1,1 т
4. Биологическая фиксация азота воздуха козлятником восточным, кг/га
Вариант 2001 г. 2002 г. 2002 г.
сборы азота ± к контролю сборы азота ± к контролю
Контроль 123 0 221 0
Ризоторфин 157 34 294 73
Ризоагрин 152 29 278 57
Ризоторфин + Ризоагрин 181 58 298 77
С учётом коэффициента использования азота из минеральных удобрений (31%) накопление такого количества азота в надземной массе вики яровой равнозначно внесению 125—210 кг азота минеральных удобрений.
Изучение влияния ризоторфина и ризоагрина на продуктивность козлятника восточного проводилось в 2001—2004 гг.
В 2001 г. с посевов второго года жизни козлятника восточного был получен всего один укос. В последующие годы травостой обеспечивал два укоса. Следует отметить, что травостой козлятника восточного в первый год использования обеспечивал сборы сырого протеина по одной т/га, а в последующие годы этот показатель достигал уровня 1,38—1,86 т/га.
За четыре года использования травостой козлятника восточного в среднем обеспечивал урожайность по сухой массе по 7,23 т/га на варианте без обработки азотфиксирующими бактериями и по 8,43—9,48 т/га при обработке бактериальными препаратами (табл. 3).
Таким образом, по результатам четырёхлетних исследований доказана эффективность применения бактериальных препаратов, содержащих культуры симбиотических или свободноживущих азотфиксирующих бактерий на посевах козлятника восточного. Разность в урожаях статистически достоверна. Также доказана эффективность совместного применения ризоторфина и ризо-
агрина — превышение урожаев по сравнению с чистой культурой клубеньковых бактерий было выше НСР05.
Клубеньковые бактерии по сравнению с ассоциативными обеспечивали более высокие урожаи сухой массы, но превышение урожаев находилось в пределах НСР05, т.е. преимущество клубеньковых бактерий над ассоциативными математически не доказано.
В надземной массе козлятника восточного в 2001 г. накапливалось 123—181 кг/га азота, из которых 29—58 кг составляет биологически фиксированный азот. В 2002 г. эти показатели соответственно достигли уровня 221—298 и
57—77 кг/га (табл. 4).
В условиях Мурманской области, за Полярным кругом, на посевах козлятника восточного объёмы фиксированного азота ризосферными диазотрофами в надземной массе составляют 29—57 кг в год, тогда как симбиотрофные азот-фиксаторы обеспечивают усвоение 34—73 кг азота воздуха.
Совместное применение бактериальных препаратов, содержащих симбиотические и ассоциативные бактерии, вызывает повышение объёмов биологически фиксированного азота до уровня
58—77 кг/га. Такое количество азота содержится в 170—230 кг аммиачной селитры.
Таким образом, на северном пределе земледелия показана эффективность формирования
в однолетних и многолетних агрофитоценозах активного симбиотического и ассоциативного азотфиксирующего комплекса.
Литература
1. Егоров В.И. Биологический азот в экосистемах Кольского Севера. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1994. 188 с.
2. Езрух Е.Н. Распространение и приживаемость азотобактера в почвах Кольского полуострова // Вопросы ботаники и
почвоведения Мурманской области. М.-Л., 1962. С. 1948— 1954.
3. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Микроорганизмы тундровых и лесных подзолов Кольского Севера. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2001. 184 с.
4. Воробейков Г.А. Микроорганизмы, урожай и биологизация земледелия. СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 1998. 120 с.
5. Посыпанов Г.С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха. М.: Агропромиздат, 1991. 300 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.
