CC BY
14
УДК 634*95 / 630*232.32
В. В. Копытков1, Р. В. Козко2
1 Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры биологии и экологии, УО «Мозырский государственный педагогический университет им. И. П. Шамякина», заведующий сектором биорегуляции выращивания лесопосадочного материала, ГНУ «Институт леса НАН Беларуси», г. Гомель, Республика Беларусь 2Директор Иностранного общества с ограниченной ответственностью «Валбрента кемикалс»,
г. Гомель, Республика Беларусь
БИОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ РАСТЕНИЙ
В статье представлены результаты исследований по оценке биологической и экологической эффективности использования микробиологических препаратов при выращивании лесных и сельскохозяйственных культур. Установлено, что микробиологические препараты оказывают стимулирующие действия для предпосевной обработки семян, внекорневой обработки растений и получения органических удобрений. Показано влияние микробиологических препаратов на экономическую и экологическую эффективность выращивания растений. Определена степень готовности органических удобрений при использовании различных целевых добавок и отходов лесного и сельского хозяйства.
Ключевые слова: микробиологический препарат, обработка семян, компостирование, степень готовности, утилизация отходов, экологическая эффективность.
Введение
Одним из наиболее эффективных способов посева семян является точечный с использованием различных препаратов. Инкрустирование семян микробиологическими препаратами обеспечивает успешное прорастание и хороший рост и развитие растений. От подготовки семян к посеву в значительной степени зависит грунтовая всхожесть, сроки появления всходов, количество всходов на 1 погонном метре и качество сеянцев. Для повышения интенсификации и рентабельности работы сельского и лесного хозяйства в условиях хозрасчета требуется изыскание новых высокоэффективных способов предпосевной обработки семян. Разработка таких способов возможна при использовании достижений науки в различных областях знаний. Это может быть достигнуто на основе совершенствования агротехнологии, обеспечивающей интенсивное и целенаправленное выращивание сеянцев и саженцев в открытом грунте, применение новых микробиологических препаратов и использование субстратов, которые получены на основе отходов лесного и сельскохозяйственного производства.
При выращивании двухлетних сеянцев сосны обыкновенной с 1 га питомника выносится около 150 кг азота, 40 кг обменного фосфора и 60 кг калия. Для восстановления почвенного плодородия необходимо совместное применение минеральных и органических удобрений. В настоящее время ежегодная потребность в органических удобрениях составляет 40 тыс. тонн. Фактически имеем 15 тыс. тонн. Эта разница может быть компенсирована за счет внесения новых органических удобрений, которые получены с использованием отходов лесного и сельскохозяйственного производства.
Большое значение при выращивании лесных и сельскохозяйственных культур имеет почвенное плодородие на основе использования органических удобрений. Органические удобрения можно получать различными способами. Наиболее перспективным и экологически оправданным способом является буртовой. Для данного способа применяют различные отходы сельского и лесного хозяйства, а для ускорения микробиологического процесса разложения органических веществ используют целевые добавки
Цель исследований - изучить влияние микробиологических препаратов на биологическую и экологическую эффективность выращивания растений в сельском и лесном хозяйстве.
© Копытков В. В., Козко Р. В., 2022
Методы и методология исследования
Исследования по изучению влияния двух микробиологических препаратов «Экобактер» и «Экобактер-терра» проводили в опытных лесных и сельскохозяйственных предприятиях Беларуси в 2012-2022 годах. Отличие одного препарата от другого заключается в том, что в своем составе «Экобактер» содержит бактерии рода Rhodobacter, способные уменьшать содержание сероводорода, аммиака, нитритов, способствующих активной минерализации органических веществ, увеличивающих их мобильность и оздоровление окружающей среды. Микробиологический препарат выпускается на промышленной установке в Республике Беларусь (рисунок 1).
Рисунок 1 - Промышленная установка по получению микробиологических препаратов
Для получения органических удобрений использовали древесные опилки, кору и растительные отходы в виде соломы и целевые добавки (ЦД-1 «Экобактер», ЦД-2 «Экобактер-терра»). В течение всего периода исследований влажность органоминеральных компостов составляла 60 % - 65 %. При уменьшении влажности осуществляли полив. Показателем готовности органических удобрений является соотношение С^, которое составляет 25:1.
Целевые добавки для получения органических удобрений использовали для уменьшения времени получения нового органического удобрения, для усиления микробиологических процессов в буртах. Технология применения микробиологических препаратов для получения органических удобрений заключалась в добавлении 1 л данного препарата «Экобактер» к 9 л воды (1 20 °С - 25 °С). Полученный препарат равномерно распределили на 4 т компостника [1] путем послойного его внесения при формировании буртов на площадках компостирования.
Исследования по влиянию микробиологического препарата «Экобактер» проводили на опытном участке в совхозе «Восток» Гомельского района. Опытный объект заложен при использовании навоза на основе соломы буртовым способом. Для исследований были подготовлены два бурта по 10 тонн каждый. Микробиологические препараты «Экобактер» и «Экобактер-терра» вносили из расчета 0,5 л/т [2].
Микробиологический препарат «Экобактер-терра» - водный раствор, содержащий симбиотический комплекс специально отобранных фотосинтезирующих бактерий, фиксирующих азот, сахаромицеты и культуральную жидкость [3].
На рисунке 2 представлена технология получения новых органических удобрений буртовым способом с использованием микробиологического препарата.
Рисунок 2 - Технология компостирования с использованием птичьего помета и микробиологического препарата
Микробиологические препараты использовали для предпосевной подготовки различных семян (инкрустирование) и внекорневой обработки растений в период вегетации.
Изучение влияния микробиологического препарата на степень выделения аммиака и сероводорода проводили в соответствии с нормативными документами [4; 5]. Исследования проводили в двух сельскохозяйственных предприятиях Гомельского района: в совхозах «Восток» и «Урицкое».
Полученные результаты полевых и лабораторных исследований обработаны методами математической статистики.
Результаты исследования и их обсуждение
Для уменьшения времени получения нового органического удобрения использовали определенные целевые добавки, которые усиливают микробиологические процессы в буртах и значительно сокращают степень готовности компостов.
В таблице 1 представлены данные по степени готовности органических удобрений буртовым способом с использованием различных ингредиентов и целевых добавок.
Таблица 1 - Динамика степени готовности органических удобрений в зависимости от используемых ингредиентов и целевых добавок
Состав и соотношение компостов Показатель соотношения С^, месяц
1 3 5 7 9 10
1. Древесные опилки + кора + ЦД-1 (1:0,5:0,3) 58,1 46,2 24,4 22,8 19,4 18,2
2. Древесные опилки + кора + ЦД-2 (1:0,5:0,3) 56,4 54,3 42,3 34,2 19,5 18,4
3. Древесные опилки + кора + растительные отходы + ЦД-1 (1:0,5:0,5:0,3) 57,6 54,8 34,2 24,8 20,4 19,6
4. Древесные опилки + кора + растительные отходы + ЦД-2 (1:0,5:0,5:0,3) 58,2 53,6 42,4 28,9 22,4 18,2
5. Древесные опилки + растительные отходы + ЦД-1 (1:0,5:0,3) 50,4 34,7 24,6 22,0 18,3 17,6
6. Древесные опилки + растительные отходы + ЦД-2 (1:0,5:0,3) 50,6 34,9 30,7 24,3 23,0 20,0
Анализ показывает, что через 5 месяцев после начала эксперимента показатель готовности органического удобрения на вариантах опыта № 1 и № 5 с использованием целевой добавки (ЦД-1) составил соответственно 24,4 и 24,6. Через 7 месяцев показатель соотношения углерода к азоту на вариантах опыта № 3 и № 6 находился в пределе 24,3 % - 24,8 %, что соответствует готовности органоминерального компоста к использованию при выращивании различных лесных растений и сельскохозяйственных культур. Срок готовности компостов через 9 месяцев достигается на всех вариантах опыта.
Для получения органических удобрений большое значение имеют не только используемые ингредиенты, но и целевые добавки. Установлено, что целевая добавка на основе сырья животного происхождения (ЦД-1) оказывает наиболее эффективное влияние на степень готовности получения органических удобрений. Используемая целевая добавка (ЦД-2) в виде микробиологического препарата ускоряет процесс получения готовых органических удобрений, но в меньшей степени по сравнению с ЦД-1.
Проведенные исследования позволили установить влияние различных ингредиентов и целевых добавок на степень готовности компостов для повышения почвенного плодородия и выращивания стандартного посадочного материала. Оптимальный срок готовности компостов на основе древесной коры составляет 5-7 месяцев.
Оптимальные агрохимические показатели полученных новых органических удобрений на основе древесных опилок+коры+растительных отходов+ЦД-1 в соотношении 1:05:0,5:0,3 отвечают следующим требованиям: массовая доля влаги 40 % - 45 %, кислотность 4,5-6,0 рН, степень разложения не более 25 %, размер фракций от 1 до 6 мм. Оптимальные физико-химические свойства органических удобрений при выращивании лесных растений: внешний вид - рассыпчатая однородная
масса темно-серого цвета и без запаха; содержание органического вещества 60,0 % - 64,0 %; азот -1,4 % - 1,8 %; фосфор - 1,5 % - 2,5 %; калий - 1,5 % - 2,0 %. Для повышения содержания органического вещества, азота, фосфора и калия, а также уменьшения показателя кислотности субстрата используют другие соотношения ингредиентов и целевых добавок. Данные агрохимические показатели принимаются за основу и при необходимости в зависимости от конкретно выращиваемого растения могут быть изменены путем использования различных соотношений ингредиентов и целевых добавок.
Полученные органические удобрения отвечают всем агрохимическим требованиям и могут быть использованы при выращивании различных лесных растений и сельскохозяйственных культур. Проведенные исследования показали высокую эффективность использования органических удобрений при выращивании сеянцев хвойных и лиственных пород. Установлено, что разработанные органические удобрения увеличивают число корней I, II и III порядков на 25 % - 30 %, и их суммарную длину в 1,2-1,5 раза, а также ускоряется процесс образования на корневых системах сеянцев булавидной формы микоризы до 38 %, вильчатой до 36 % и сложной коралловидной до 26 %.
В таблице 2 дана схема использования препарата «Экобактер» для получения органических удобрений [2].
Таблица 2 - Схема использования микробиологического препарата «Экобактер» для получения органических удобрений
Соотношение Количество препарата
Варианты опыта препарата Способ применения
к ингредиентам
Обработка подстилки птицы 1:9 10 л на 5 м3 1 раз в 7 дней (до устранения запаха).
Компостирование свежего помета 1:9 10 л на 4 т Равномерно внести раствор препарата. Получение эффективного органического удобрения через 30-40 дней.
Компостирование лежалого помета 1:9 10 л на 4 т Равномерно внести раствор препарата в компостируемую массу, обеспечив влажность 70 %.
Обработка подстилки животных 1:9 10 л на 5 м2 1 раз в 7 дней. Устранение запахов и одновременная ферментация навоза.
Компостирование отсепарированной твердой фракции навоза (подстилочного) 1:9 10 л на 4 т Равномерно внести раствор препарата. Получение эффективного органического удобрения через 30-40 дней.
Компостирование лежалого навоза 1:9 10 л на 4 т Равномерно внести раствор препарата в компостируемую массу. Компостирование навоза через 40-60 дней.
Микробиологический препарат «Экобактер» может использоваться не только для получения новых органических удобрений, но и для устранения неприятных запахов сельскохозяйственного производства.
Проведенные исследования по устранению запахов буртов на основе использования микробиологического препарата «Экобактер» позволило установить, что устранение запахов буртов наступает через 8-12 дней после его использования. Признаками окончания ферментации, которое наступает через 30-40 дней, являются: однородная рассыпчатая масса, отсутствие неприятных запахов и уменьшение ферментируемой массы. Применение технологии микробиологической утилизации животноводческих отходов снимает проблемы негативного влияния свиноводческих комплексов на окружающую среду и образования вредных газов (на 70 % по аммиаку и 80 % по сероводороду).
Из рисунка 3 видно, что при применении микробиологического препарата «Экобактер» концентрация аммиака в опытной секции снизилась на 84,9 % с 58,3 мг/м3 до 8,8 мг/м3, т. е. если первоначально превышение ПДК аммиака составляло 2,9 раз, то при применении микробиологического препарата в течение 2,5 месяцев концентрация аммиака в воздухе рабочей зоны не превышала [2] ПДК ГН 2.2.51313-03 «Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
70
05.02 18.02 12.03 20.03 02.04 05.05
Рисунок 3 - Исследование содержания концентрации аммиака на опытных объектах
В контроле за три месяца снижение концентрации аммиака за счет механической вентиляции составляло 36,2 % по сравнению с первоначальным (с 33,9 мг/м3 до 21,6 мг/м3), однако все равно концентрация аммиака превышала уровень ПДК в 1,08 раз [2].
Исследование динамики содержания концентрации сероводорода на опытных объектах показано на рисунке 4. Опытный объект расположен в Гомельском районе, в совхозе «Восток».
В течение 2,5 месяцев произошло снижение концентрации сероводорода в опытной секции на 93,6 % с 12,6 мг/м3 до 0,8 мг/м3, т. е. если первоначально превышение ПДК сероводорода составляло 1,3 раза, что является нарушением ГН 2.2.51313-03, то при применении микробиологического препарата концентрация сероводорода в воздухе рабочей зоны не превышала нормативы [2].
то
05.02 18.02 12.03 20.03 02.04 05.05
Рисунок 4 - Исследование динамики содержания концентрации сероводорода
на опытном объекте
В контрольной секции за 3 месяца снижение концентрации сероводорода составило лишь 16,3 % по сравнению с первоначальным (с 12.3 мг/м3 до 10,3 мг/м3) и концентрация сероводорода на конечный период (сдачи животных) превышала уровень ПДК в 1,02 раза, что являлось нарушением ГН 2.2.51313-03 [2].
При обработке препаратом «Экобактер» лежалого помета вредные неприятные запахи исчезают вследствие образования защитного слоя на поверхности бурта, пропитанного микроорганизмами препарата «Экобактер».
В таблице 3 дана схема использования препарата «Экобактер» в животноводческих комплексах крупного рогатого скота [2].
Таблица 3 - Схема использования препарата «Экобактер» для получения компоста
Область применения Разведение Расход раствора препарата Способ, сроки применения препарата, результат
Обработка подстилки КРС 19 10 л на 5 м2 1 раз в 7 дней. Устранение запахов и одновременная ферментация навоза.
Компостирование свежего навоза 1:9 10 л на 4 т 2 раза в месяц. Устранение неприятных вредных запахов и ферментация навоза.
Компостирование лежалого навоза 1:9 10 л на 4 т Равномерно внести раствор препарата. Получение эффективного органического удобрения через 30-40 дней.
Микробиологический препарат «Экобактер-терра» способствует производству экологически безопасной продукции и возрождению почв.
Принципиальное отличие данного препарата от других микробиологических препаратов состоит в его многокомпонентности. Отсюда - его универсальность в применении и большая эффективность: увеличивает водопроницаемость и улучшает структуру почвы; обеспечивает высокий уровень плодородия; увеличивает энергию прорастания семян и их всхожесть; увеличивает интенсивность фотосинтеза и дыхания растений; повышает урожайность сельскохозяйственных культур и выход стандартных сеянцев лесных пород; предотвращает уплотнение верхнего слоя почвы.
Эффективность препарата «Экобактер-терра» против семенной микрофлоры и болезней проростков составляла 55 % и 45 % соответственно. Препарат заметно улучшает прорастание семян и состояние всходов, достоверно снижает поражённость ячменя корневыми и прикорневыми гнилями и обеспечивает прибавку урожая на 2,5 ц/га (21 %).
Использование микробиологического препарата для выращивания картофеля по данным ИООО «Валбрента кемикале» [2] способствует повышению урожайности и более эффективному применению удобрений. Микробиологический препарат повышает качество картофеля на 5 % - 15 %, снижает заболеваемость на 15 % - 40 % и увеличивает урожайность на 10 % - 40 %.
Кроме того, микробиологический препарат повышает на 15 % - 50 % азотфиксацию азота и способствует снижению нормы внесения удобрений до 50 % (рисунок 5).
Заболеваемость Урожайность
снижается на 15-4096 повышается на 10-40%
Рисунок 5 - Влияние микробиологического препарата на экономическую и экологическую эффективность выращивания картофеля
При обработке препаратом «Экобактер-терра» капусты белокочанной установлено, что заболеваемость слизистым бактериозом снизилась на 70 %, а биологическая урожайность культуры увеличилась на 20 %.
Обработка семян микробиологическим препаратом «Экобактер-терра» способствует образованию оболочки на их поверхности, подобно процессу инкрустации.
Микробиологический препарат «Экобактер-терра» применяется в виде рабочих растворов. Перед использованием емкость объемом 3000 л хорошо промыть от остатков ядохимикатов. Емкость опрыскивателя заполнить наполовину нехлорированной водой ^ 15 °С - 20 °С). Влить 10 гектарных доз препарата (3 л/га х 10 = 30 л/га). Емкость опрыскивателя полностью долить водой и перемешать.
Норма внесения - 300 л рабочего раствора на гектар. Микробиологический препарат «Экобактер-терра» применяется в интенсивных, ресурсосберегающих и экологичных системах земледелия. Его используют на всех этапах выращивания сельскохозяйственных культур и сеянцев лесных пород: предпосевная обработка семян; опрыскивание растений в период вегетации; внесение компоста, приготовленного с применением «Экобактер-терра» [2].
Обработка семян овощных культур микробиологическим препаратом «Экобактер-терра» ускоряет их прорастание, позволяет получить выровненные всходы, а также ускоряет рост и развитие рассады. Внекорневая обработка растений препаратом повышает интенсивность фотосинтеза.
Используют микробиологический препарат «Экобактер-терра» в защитно-стимулирующих составах при обработке семян и в баковых смесях, при обработке растений по вегетации (таблица 4).
Таблица 4 - Технология применения препарата «Экобактер-терра» в закрытом грунте
Мероприятие Сроки проведения Расход препарата, л/га
Обработка семян за 2-3 дня до высева 100 мл неразбавленного препарата «Экобактер-терра» влить в 10 л нехлорированной воды (1 около 20 °С) и перемешать. 1 л рабочего раствора на 1 кг семян.
Подготовка почвогрунта теплицы перед посадкой рассады за 7-10 дней до высадки рассады 100 мл неразбавленного препарата «Экобактер-терра» влить в 10 л нехлорированной воды (1 около 20 °С) и перемешать. 3 л рабочего раствора на 1 м2 домика. Заделать в почву на глубину 5-10 см.
Обработка растений в процессе вегетации внекорневой полив, цветение, плодоношение 100 мл неразбавленного препарата «Экобактер-терра» влить в 100 л нехлорированной воды (1 около 20 °С). 3 л рабочего раствора на 1 м2.
Подготовка почвы перед посадкой растений за 7-10 дней до высадки рассады Разбавление препарата 1:100. В л неразбавленного препарата влить в 300 л нехлорированной воды (1 около 20 °С) и перемешать. 300 л раствора равномерно внести опрыскивателем на 1 га почвы. Заделать в почву на глубину 5-10 см.
Обработка растений в процессе вегетации в фазу формирования 3 л неразбавленного препарата влить в 300 л нехлорированной воды (1 около 20 °С) и перемешать. 300 л раствора равномерно внести опрыскивателем на 1 га посадок.
Чтобы поддерживать плодородие почвы на должном уровне, необходимо вносить дополнительные источники органического вещества.
Новые органические удобрения получены в условиях опытного лесхоза (рисунок 6).
Рисунок 6 - Опытный объект по получению новых органических удобрений с использованием микробиологического препарата
Для получения новых органических удобрений чаще всего используют отходы лесного и сельскохозяйственного производства. В лесном хозяйстве основными отходами являются древесные опилки и кора хвойных и лиственных пород. В сельскохозяйственном производстве широко используют куриный помет, солому и другое растительное сырье. Использовать чистые отходы лесного и сельского хозяйства нецелесообразно, так как их эффективность небольшая и период
разложения может составлять 5-6 лет. Например, солома, запаханная в землю, выделяет вредные вещества, так как в ней содержатся кремнийсодержащие соединения и клетчатка.
Наиболее перспективно получать органические удобрения буртовым способом с использованием отходов лесного и сельскохозяйственного производства, а также с внесением микробиологического препарата «Экобактер-терра».
Заключение
Таким образом, проведенные многолетние исследования по использованию отечественных микробиологических препаратов при выращивании сеянцев лесных и сельскохозяйственных растений дают основание считать их наиболее перспективными на основе полученных данных биологической и экологической эффективности.
Разработанные два микробиологических препарата «Экобактер» и «Экобактер-терра» дополняют друг друга и при использовании в различных стадиях агротехнологий выращивания растений обеспечивают нормативный выход стандартных сеянцев лесных пород и позволяют получить наибольшую урожайность сельскохозяйственных культур. При использовании «Экобактер-терра» для предпосевной подготовки семян грунтовая всхожесть достигает 90 % - 99 %.
Использование микробиологического препарата для выращивания картофеля способствует повышению урожайности и более эффективному применению удобрений. Микробиологический препарат повышает качество картофеля на 5 % - 15 %, снижает заболеваемость на 15 % - 40 % и увеличивает урожайность на 10 % - 40 %. Микробиологический препарат повышает на 15 % - 50 % азотфиксацию азота и способствует снижению нормы внесения удобрений до 50 %.
Для получения новых форм органоминеральных составов с использованием отходов лесного и сельскохозяйственного производства для ускорения степени готовности компостов наиболее эффективным является использование микробиологического препарата «Экобактер». В данном препарате содержатся бактерии рода Rhodobacter и lactobacillus, что позволяет наиболее эффективно осуществлять микробиологический процесс в компостах.
Для внекорневой обработки сеянцев лесных пород и сельскохозяйственных культур перспективным микробиологическим препаратом является «Экобактер-терра». Под влияние данного препарата улучшается рост не только надземной части растений, но и корневой системы.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Технические условия ТУ BY 810001157.013. - 2022. Препарат микробиологический «Экобактер». - 10 с.
2. Инструкция «Микробиологический препарат «Экобактер-терра». ИООО «Валбрента кемикале». - Гомель, 2021. - 15 с.
3. Технические условия ТУ BY 810001157.007. - 2019. Препарат микробиологический «Экобактер-терра» ГР №056613 от 01.08.2019 г. - 10 с.
4. Методика выполнения измерений МВИ. МН 5910-2017 «Массовая концентрация аммиака в воздухе рабочей зоны. Методика выполнения измерений фотометрическим методом». - М., 2017.
5. ГОСТ 22387.2-2014. Газы горючие природные. Методы определения сероводорода и меркаптановой серы. - Взамен ГОСТ 22387.2-97 ; введ. 2015-07-01. - М. : Стандартинформ, 2015. - 40 с.
Поступила в редакцию 05.09.2022 E-mail: [email protected]
V. V. Kopytkov, R. V. Kozko
BIOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL EFFICIENCY THE USE OF MICROBIOLOGICAL PREPARATIONS IN GROWING PLANTS
The article presents the results of studies on the assessment of the biological and ecological efficiency of the use of microbiological preparations in the cultivation of forest and agricultural crops. It has been established that microbiological preparations have a stimulating effect for pre-sowing seed treatment, foliar treatment of plants and the production of organic fertilizers. The influence of microbiological preparations on the economic and ecological efficiency of growing plants is shown. The degree of readiness of organic fertilizers was determined when using various target additives and forestry and agriculture waste.
Keywords: microbiological preparation, seed treatment, composting, degree of readiness, waste disposal, environmental efficiency.
