CC BY
23
ПЛОДОРОДИЕ
УДК 631.86:631.45:633.63
Биологический способ воспроизводства плодородия почвы в посевах сахарной свеклы
М.В. КОЛЕСНИКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук Н.В. БЕЗЛЕР, доктор сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ сахарной свеклы имени А.Л. Мазлумова E-mail: [email protected]
Установлено, что совместная запашка соломы озимой пшеницы с микроми-цетом-целлюлозолитиком, азотом и питательной добавкой стимулирует жизнедеятельность микрофлоры, участвующей в формировании эффективного и потенциального плодородия чернозема выщелоченного. В результате урожайность сахарной свеклы увеличивается.
Ключевые слова: сахарная свекла, плодородие, солома озимой пшеницы, микромицет-целлюлозолитик.
Один из существенных источников пополнения почвы органическим веществом - солома зерновых культур. При ее запашке отчасти восполняются потери углерода гумуса. В почву возвращается (в пересчете на I га) 12-15 кг азота, 7-8 кг фосфора, 24-30 кг калия [1]. Однако заделка соломы без азотных удобрений приводит к снижению содержания минерального азота, а ее трансформация затягивается на 3-5 лет [2]. Активизировать процесс помогают специализированные микроорганизмы.
В лаборатории эколого-микроби-ологических исследований почвы нашего института из чернозема выщелоченного был выделен аборигенный штамм микромицета-целлю-лозолитика (присвоен индекс 0), обладающий высокой активностью.
В 2006 г. мы определяли режим разложения соломы озимой пшеницы с помощью этого препарата. Опыты проводили в лабораторных условиях в чашках Петри. Микромицет использовали, исходя из нагрузки на единицу субстрата эквивалентной
естественной численности целлю-лозолитиков в почвах, в дозе 43 шт. спор в 1 мл, увеличивая ее до 430 и 4300. Учет потери массы субстрата определяли весовым методом.
Установлено, что при использовании аборигенного штамма мик-ромицета в дозе 4300 шт. спор в 1 мл совместно с азотом (50 мг д.в. на 5 г) и питательной добавкой (ПД), в качестве которой применяли патоку, скорость разложения соломы повышается на 50 %.
Полевой опыт по использованию соломы озимой пшеницы в качестве органического удобрения был проведен в 2007-2008 гг. в паровом звене зернопаропропашного севооборота с чередованием культур: пар - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень. Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый малогумусный, содержащий гумуса 5,1 %, Ы03, Р205 и К20 - со-
ответственно 2S,8, 123 и 118 мг/кг почвы, pH 6,2-6,4.
Схема опыта включала следующие варианты: 1 - контроль (без удобрений), 2 - солома, 3 - солома + азотное удобрение (N), 4 - солома + N + ПД + микромицет-целлюлозолитик.
Осенью под зяблевую вспашку с предварительным лущением вносили солому озимой пшеницы из расчета 4 т/га (исходя из средней многолетней урожайности соломы в Воронежской области). В этот же период вносили: микромицет-целлюлозолитик, питательную добавку и минеральный азот. Микроми цет- целл юлозолитик использовали в виде инокулюма, который готовили путем компостирования питательного субстрата, согласно методу инфицирования почвы [3, 4]. Питательную добавку в концентрации 1:1000 вносили с помощью ранцевого опрыскивателя из расчета 200 л/га рабочего раствора. Минеральный азот использовали в дозе 40 кг/га д. в.
В полевом опыте высевали гибрид сахарной свеклы РМС 70. Технология возделывания - общепринятая для зоны. Площадь делянки - 27 м2, по-втоность - четырехкратная.
По мере роста и развития сахарной свеклы определяли изменения, происходящие в микробном сообществе чернозема выщелоченного. Числен-
Май Июль Сентябрь
■ Контроль Солома □ Солома+М Солома+М+ПД+микромицет
Рис. I. Изменения численности зимогенной микрофлоры (млн КОЕ в I г абсолютно сухой почвы) в 2007-2008 гг.
Ieiäiöiäea.1.p65
23.04.2013, 17:51
6
Контроль-^—Солома —Солома+1\1 —Солома+М+ПД+микромицет
Рис. 2. Динамика гумификационных процессов в почве (2007-2008 гг.)
ность почвенных микроорганизмов, относящихся к разным эколого-тро-фическим и таксономическим группам, учитывали методом высева почвенной суспензии различной степени разведения на элективные питательные среды [5-7]. Данные учетов и основных сопутствующих наблюдений подвергались статистической обработке методом дисперсионного анализа.
Результаты исследований показали, что при запашке соломы, микро-мицета-целлюлозолитика, азота и ПД наблюдался закономерный рост численности зимогенной микрофлоры на протяжении всего вегетационного периода. Так, в мае и июле она превысила данный показатель на контроле в 1,5 раза, а по сравнению с внесением одной соломы - в 1,52 раза. К концу вегетационного периода численность зимогенной микрофлоры выросла в 2,5 раза (рис. 1).
Автохтонная микрофлора при этом находилась в подавленном состоянии, что свидетельствует о положительной направленности процесса гумусообразования в почве. Пик интенсивности синтеза гумуса отмечен в середине вегетации, когда коэффициент гумификации при запашке соломы с микромицетом-целлюлозо-литиком, азотом и ПД относительно контроля увеличился на 69,8 %, а по сравнению с внесением в почву соломы - на 24 %. Классический прием запашки соломы с азотом (вариант 3) способствовал нарастанию гумификационных процессов только к сентябрю (рис. 2).
Целлюлозолитики находятся в бинарном консорциуме с диазотрофа-ми (азотфиксаторами), поэтому вне-
сение целлюлозоразрушающих микроорганизмов совместно с ПД и азотом (вариант 4) повышало численность диазотрофов в мае - на 66,7 %, в июле в 8 раз, а в сентябре - на 40,0 %, что способствовало большему накоплению соединений азота в почве.
Для формирования оптимального уровня фосфорного питания растений существенное значение имеют фосфобактерии. В процессе трансформации органофосфатов высвобождается ортофосфорная кислота, которая поступает в почвенный раствор, увеличивая содержание подвижного фосфора. Использование при запашке соломы микромицета, азота и ПД способствовало росту численности фосфобактерий в мае в 1,5 раза, в июле - в 7 раз, а в сентябре
- в 7,5 раза.
Урожай сельскохозяйственных культур во многом зависит от азотного питания растений. Наиболее полно отражает обеспеченность растений этим элементом содержание в почве его щелочногидролизуемой формы [2]. Результаты анализов показали, что в мае и июле содержание щелочногидролизуемого азота в почве на контроле, а также в вариантах 2 и 3 было на одном уровне, но в сентябре существенно снизилось (табл. 1). Использование же совместно с соломой микромицета, азота и ПД способствовало сохранению повышенного содержания ще-лочногидролизуемого азота в почве на протяжении всего вегетационного периода.
По значению в питании растений фосфор и калий занимают второе место после азота. Максимальное содержание подвижных форм фосфора отмечено в варианте 4 при совместной запашке соломы, микроми-цета, азота и ПД, где оно повысилось в мае и сентябре по сравнению с контролем на 70 мг на 1 кг почвы. Объясняется это, прежде всего, увеличением численности фосфобактерий. Содержание обменного калия в почве существенно не изменилось, хотя наметилась тенденция повышения его количества на 5-4 мг/кг.
Изменения, вызванные совместным применением соломы озимой пшеницы, микромицета, азота и ПД в микробном сообществе чернозема выщелоченного, оказали положительное влияние на условия питания и в конечном итоге - на продуктивность сахарной свеклы. В этом
I. Влияние совместной запашки соломы, микромицета-целлюлозолитика, азота и ПД на содержание щелочногидролизуемого азота в почве в течение вегетации (в среднем за 2007-2008 гг.)
Вариант Мг на 1 кг почвы
май июль сентябрь
1. Контроль 36,3 36,3 33,9
2. Солома 36,8 36,8 32,4
3. Солома + N 38,3 38,8 32,4
4. Солома + N с ПД с микромицет 38,9 38,3 38,9
2. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от варианта запашки соломы (в среднем за 2007-2008 гг.)
Вариант Урожайность Сахаристость Сбор сахара
т/га ±б % т/га ±б
1. Контроль 31,3 17,2 5,4
2. Солома 33,6 2,3 17,2 0,0 5,8 0,4
3. Солома с N 39,6 8,3 17,4 0,2 6,9 1,5
4. Солома + N
микромицет
НСР„с
ПД
42,9
11,6
17,5
0,3
7,5
2,1
2,8
0,5
и ф
л
ф д ф л ф
г
■о 2
О ^
СО
1ёТаТбТаеа.1.р65
23.04.2013, 17:51
7
3. Влияние запашки соломы с разными компонентами на появление всходов и продуктивность
сахарной свеклы
Вариант Количество всходов, шт/пог. M Масса 100 проростков Урожайность Сахаристость Сбор сахара
г % к контролю т/га ±d % ±d т/га ±d
I 8,7 48,6 100,0 27,6 20,3 5,6
2 8,2 46,2 95,1 24,8 -2,8 19,5 -0,8 4,8 -0,8
3 10,5 58,0 119,3 29,7 2,1 20,5 0,2 6,1 0,5
4 12,1 75,2 154,7 34,5 6,9 20,3 0,0 6,9 1,3
hcp05 1,2 8,9 1,8 0,5 0,4
варианте урожайность сахарной свеклы была выше, чем на контроле, на 11,6 т/га, а по сравнению с вариантами 2 и 3 (солома и солома + Ы) -соответственно на 9,3 и 3,3 т / га. При этом наметилась тенденция к увеличению сахаристости корнеплодов. Здесь же был отмечен и максимальный сбор сахара - 7,5 т/га, что выше контроля на 2,1 т/га (табл. 2).
В 2009 г. был заложен полевой опыт в масштабе, близком к производству (площадь делянки - 270 м2).
Наблюдения за появлением всходов показали, что при норме высева 14 семян на 1 пог. м густота всходов сахарной свеклы на контроле составила 8,7 проростков на 1 пог. м, а при внесении в почву только соломы (вариант 2) она снизилась на 6 % (табл. 3). Это связано с накоплением в почве легкоподвижных фенольных соединений, которые высвобождаются при трансформационных процессах органического вещества (соломы) и оказывают ингибирующее действие на рост растений.
Добавление к соломе азота увеличило всхожесть семян и количество проростков свеклы на 1 пог. м по сравнению с контролем и внесением одной соломы соответственно на 21 и 28 %. Результаты наших исследований согласуются с данными опытов, проведенных в Воронежском ГАУ, согласно которым внесение органических и минеральных удобрений приводило к снижению содержания фенольных соединений почвы в период посева, вследствие чего снизилось и отрицательное действие соломы на всхожесть семян [8].
При совместной запашке соломы, микроми цета- целл юлозолитика, азо -та и ПД (вариант 4) густота всходов заметно возросла: на 39 % относительно контроля, на 48 и 15 % по сравнению с запашкой одной соломы (вариант 2) и соломы с азотом (вариант 3). Аналогичные изменения по вариантам опыта получены и по массе проростков сахарной свеклы (см. табл. 3). Известно, что увеличение массы 100 растений способствует повышению урожайности культуры.
Анализ продуктивности сахарной свеклы показал, что при запашке соломы озимой пшеницы (вариант 2) урожайность культуры достоверно снизилась на 2,8 т/га, сахаристость -на 0,8 %, соответственно и сбор сахара - на 0,8 т/га относительно контроля (см. табл. 3).
При внесении в почву соломы совместно с азотом (вариант 3) урожайность свеклы достоверно была выше, чем на контроле, на 2,1 т/га, сбор сахара - на 0,5 т/га. Сахаристость корнеплодов достоверно не изменялась.
Применение соломы с микроми-цетом, питательной добавкой и азотом (вариант 4) способствовало достоверному увеличению урожайности сахарной свеклы по сравнению как с контролем, так и с другими вариантами (соответственно на 6,9; 9,7; 4,8 т/га). При этом сахаристость корнеплодов была на уровне контроля. Здесь был отмечен максимальный сбор сахара - 6,9 т/га, что выше контроля на 1,3 т/га, а по сравнению с внесением соломы - на 2,1 т/га.
Таким образом, использование выделенного из чернозема выщелоченного аборигенного штамма мик-ромицета-целлюлозолитика (4300 шт. спор на 1 мл) с азотом (50 мг д. в. на 5 г соломы) и питательной добавкой (1:1000) ускоряет разложение соломы на 50 %.
Запашка соломы с добавочными компонентами способствует:
- повышению гумификационных процессов в почве в начале и середине вегетационного периода в 1,5 раза;
- стимуляции активного развития диазотрофов в почве, а также повышению в ней количества фосфобак-терий;
- увеличению содержания в почве щелочногидролизуемого азота в среднем на 2-5 мг, подвижного фосфора - на 70 мг, а обменного калия - на 4-5 мг на 1кг почвы;
- снижению фитотоксического действия соломы;
- повышению полевой всхожести семян на 48 % по сравнению с запашкой одной соломы, а также сти-
мулирует рост и развитие растений сахарной свеклы на начальном этапе развития;
- повышению урожайности сахарной свеклы на 6,9-11,6 т/га, сбора сахара - на 1,3-2,1 т/га.
Литература
1. Ягодин Б.А. Агрохимия,- М.: Агро-промиздат, 1989. - 16 с.
2. Емцев В.Т., Мишустин E.H. Микробиология.- М.: Дрофа, 2005. - 444 с.
3. Инфекционные фоны в фитопатологии/Под ред. Ю.Н. Фадеева. - М.: Колос, 1979. - 206 с.
4. Кирай 3., Клемент 3., Вереш И. Методы фитопатологии. - М.: Колос, 1974. -234 с.
5. Методы почвенной микробиологии и биохимии/Под ред. Д.Г.Звягинцева. -М.: Изд-во МГУ, 1991. - 243 с.
6. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Пе-реверзева Г.И. Практикум по микробиологии. - М.: Дрофа, 2004. - 255 с.
7. Мифтахова А.М., Киреева H.A., Бакаева М.Д. Руководство к практическим занятиям по экологии почвенных мик-ромицетов. - Уфа: Риц. Баш. ГУ, 2007. -138 с.
8. Коржов С.И. Эффективность пожнивной сидерации и внесения соломы под сахарную свеклу//Сахарная свекла, 2007. - № 6. - С. 9-12.
Biological method of reproduction fertility in sugar beet crops
M.V. Kolesnikova, N.V. Bezler
It has been determined that joint plowing dawn of winter wheat straw with celluloselytic micromycetes, nitrogen and nutritional supplements stimulated livelihoods of microflora, which is involved in the formation of effective and potential fertility of leached chernozem. As a result the yield of sugar beet has been increased.
Keywords: sugar beet, fertility, winter wheat straw, celluloselytic micromycetes.
Iëîàîôîàèâ.1.p65
23.04.2013, 17:51
8
