CC BY
68fertilizers. The changes of рНКС| in the 3rd and 4th rotations in comparison with the 1st rotation are influenced by the same factors as hydrolytic acidity. Nitrogen mineral and phosphorus-potassium fertilizers reduce the рНКС| value, organic ones counteracted its lowering. The reaction of phosphorus-potassium fertilizers with organic and nitrogen mineral also lead to a fall in рНКС| due to greater crop yield and increased uptake of potassium ions for hydrogen ions.
Keywords: grey forest soil of Upper Volga region, mineral and organic fertilizers, hydrolytic acidity, рНКС|, correlation-regression analysis. Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow (e-mail: [email protected]); L.A. Okorkova, senior research fellow; Fenova O.A, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Okorkova L.A., Fenova O.A. Effect of long-term fertilizer use on change of physical and chemical properties of grey forest soil of Upper Volga // Vladimir agricolist. 2021. №2. pp. 27-34. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-27-34.
DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-34-40 УДК 631.461:631.872:631.445.24:631.445.25
ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИКРОБНЫХ ДЕСТРУКТОРОВ ПОСЛЕУБОРОЧНЫХ ОСТАТКОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ И ПОЛЕВЫХ
ЭКСПЕРИМЕНТАХ
И.В. РУСАКОВА, кандидат биологических наук, заместитель директора по научной работе, (e-mail: [email protected])
Всероссийский научно-исследовательский
институт органических удобрений и торфа - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»
ул. Прянишникова, д. 2., д. Вяткино, Судогодский р-н, Владимирская обл., 601390, Российская Федерация
Резюме. В настоящее время для более эффективной и экологически безопасной утилизации соломы зерновых культур, ежегодный валовый сбор которой составляет в России более 120 млн. т, используются микробиологические препараты, которые вносят на пожнивные остатки перед их заделкой в почву. На практике зачастую их применяют без достаточного научного обоснования. Цель исследований - экспериментальная оценка эффективности ряда биопрепаратов-деструкторов для ускорения разложения соломы различных зерновых культур. В полевых и лабораторных опытах проведено изучение влияния микробных препаратов-деструкторов растительных остатков (Баркон, Байкал ЭМ 1, Багс, Микобакт, Алтасол) на разложение соломы озимой пшеницы, ярового тритикале, ячменя и их урожайность. Исследования проводили в 2012-2019 гг. на дерново-подзолистой супесчаной (Владимирская обл., п. Вяткино, опытное поле ВНИИОУ) и агросерой лесной почвах (Владимирская обл., Юрьев-Польский госсортоиспытательный участок). Экспериментально установлено, что действие препаратов достаточно кратковременно и выражено в начальный период разложения соломы и стерни в почве (1-2 мес.). Более высокую эффективность биопрепараты проявили в лабораторных условиях (с оптимальной температурой и влажностью почвы) по сравнению с полевыми. Солома зерновых культур, характеризующаяся широким отношением C:N, не обеспечивает достаточного количества азота для метаболизма микроорганизмов при их высокой активности. Поэтому максимальный аддитивный эффект в отношении трансформации органического вещества соломы отмечен при совместном применении биопрепаратов и минерального азота. В полевых опытах на дерново-подзолистой почве получены достоверные прибавки урожайности ярового тритикале -1,4-1,7 ц/га при использовании Багса, ячменя - 2,7 и 3,6 ц/га от применения биопрепаратов Баркон и Микобакт соответственно. При обработке стерни предшествующей зерновой культуры (ячменя) препаратом Алтасол, прибавка урожайности озимой пшеницы составила 3,3 ц/га.
Ключевые слова: биопрепараты-деструкторы, послеуборочные остатки, разложение соломы, урожайность,
зерновые культуры.
Для цитирования: Русакова И.В. Эффективность микробных деструкторов послеуборочных остатков в лабораторных и полевых экспериментах // Владимирский земледелец. 2021. №2. С. 34-40. 001:10.24412/2225-2584-20212-34-40.
Ежегодное отрицательное сальдо баланса азота в земледелии России составляет 34-50, фосфора - 9-16, калия - 38-64 кг/га. Объемы применения органических удобрений за последние 20 лет уменьшились более чем в 7 раз, составляя в среднем по стране около 1 т/га посевной площади. Вследствие этого продолжается снижение содержания органического вещества в пахотных почвах [1]. В этих условиях возникает необходимость и целесообразность более широкого использования альтернативных источников воспроизводства почвенного плодородия, возобновляемых биологических ресурсов, в том числе послеуборочных остатков, обеспечивающих возврат в биологический круговорот биофильных элементов и замкнутость их циклов.
Ежегодно производимое в России количество соломы (около 120 млн. т), которое имеет тенденцию к увеличению в связи с ростом валового сбора зерна в стране, значительно превышает реальные объемы ее использования. Уборка с поля и последующая утилизация соломы представляет для сельхозпрозводителей серьезную проблему, для решения которой требуются дополнительные финансовые, трудовые и временные затраты [2]. Существует значительный потенциал питательных элементов и органического вещества, ежегодно накапливаемых в растительных отходах, составляющий около 2 млн. т NPK и 45 млн. т углерода (С), который может быть использован как дополнительный ресурс воспроизводства плодородия пахотных почв. Увеличение объемов применения соломы в качестве удобрения особенно актуально в связи с уменьшением ее потребности для нужд животноводства.
Однако одним из факторов, ограничивающим более широкое использование соломы без удаления с поля,
является достаточно низкая скорость ее разложения, из-за высокого содержания лигнина и целлюлозы и низкого содержания азота. Для предотвращения негативного влияния и усиления положительного действия соломы необходимо обеспечить условия для её скорейшего разложения и стимулировать наиболее полную трансформацию растительной биомассы, поступающей с соломой в почву. Решением данной задачи может быть использование микробных препаратов для обработки соломы перед ее заделкой в почву, содержащих эффективные штаммы микроорганизмов. При интродукции в почву они позволяют регулировать состав и численность микробного комплекса, выстраивать специальные метагеномные сети, вовлекая в процессы деструкции аборигенную почвенную микрофлору, отбирая наиболее производительные группы микроорганизмов [3, 4]. Применение таких инокулянтов весьма привлекательно для практиков, т.к. может существенно сократить использование химических удобрений и пестицидов [5].
В ряде отечественных и зарубежных исследований установлено, что применение микробиологических препаратов позволяет ускорить процессы минерализации и гумификации соломы в почве, снизить проявление фитотоксичности, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур [613]. По мнению van Veen et al (1997), конкуренция с сообществом аборигенной микрофлоры, а также буферность почвенной экосистемы по отношению к внедряемым модификаторам, является основным ограничивающим фактором получения стойкого положительного эффекта от их применения [14].
Данные экспериментальных исследований по оценке эффективности инокуляции пожнивных остатков биопрепаратами, полученные к настоящему времени российскими учеными, немногочисленны и нуждаются в уточнении и подтверждении результатами дополнительных исследований.
Необходимость эффективной утилизации значительного объема отходов растениеводства экологически безопасными, научно обоснованными методами, способствующими сохранению плодородия почв, определяет актуальность исследований по оценке эффективности микробиологических препаратов-деструкторов для разложения растительных остатков.
Целью исследований являлась экспериментальная оценка эффективности ряда биопрепаратов -деструкторов для разложения соломы различных зерновых культур.
Условия, материалы и методы. Исследования по оценке влияния биопрепаратов (Баркон, Багс, Микобакт, разработанных во ВНИИСХМ, Алтасол, производитель - ООО «Алтбиотех») на разложение послеуборочных остатков зерновых культур и урожайность проводили в ряде полевых опытов на
опытном поле ВНИИ органических удобрений и торфа (Владимирская обл., п. Вяткино). Почва - дерново-подзолистая супесчаная, подстилаемая моренным суглинком. До закладки опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: рНкс| - 4,9, подвижный фосфор - 122, обменный калий - 93 мг/кг почвы, Сорг. - 0,68-0,70 %.
Солому зерновых культур (озимой пшеницы, ярового тритикале, ячменя) измельчали во время уборки зерна до 15-20 мм, равномерно распределяли по поверхности делянок, затем вносили микробиологические препараты в безветренную сухую погоду с помощью ручного опрыскивателя, компенсирующую дозу азота (аммиачную селитру) согласно схемам опытов, дисковали. Через 2-3 недели проводили зяблевую вспашку, в ходе которой, измельченная и прошедшая первые стадии разложения солома, равномерно распределялась в пахотном слое (0-20 см). Весной проводили предпосевную культивацию и высевали соответствующую культуру.
В исследованиях использовали биопрепараты-деструкторы (микробиологические удобрения): Баркон (на основе культур микроорганизмов-деструкторов целлюлозо- и лигнинсодержащих растительных отходов), Байкал ЭМ-1 (азотфиксирующие, фотосинтезирующие, молочнокислые бактерии, дрожжи и продукты их жизнедеятельности), Багс (консорциум активных штаммов целлюлозолитических и лигнолитических микроорганизмов), Микобакт (Micrococcus sp., Pénicillium sp.), Алтасол (эффективные штаммы бактерий р. Bacillus subtilis).
Полевые наблюдения и учёты проводили общепринятыми методами. Учет урожайности зерна выполняли поделяночно с пересчетом на 1 га и 14 % влажность.
В лабораторных инкубационных опытах изучали влияние биопрепаратов на скорость минерализации соломы в различных типах почв. В опыте 1 исследования проводили на дерново-подзолистой почве (с опытного поля ВНИИОУ), в опыте 2 - на дерново-подзолистой (с опытного поля ВНИИОУ) и серой лесной (с Юрьев-Польского госсортоиспытательного участка Владимирской области) почвах. Дерново-подзолистая и агросерая лесная почвы, отобранные из слоя 0-20 см, характеризовались следующими агрохимическими показателями: рНсол - 4,9 и 5,8, Нг - 1,98 и 3,05 мг-экв/100 г, подвижный фосфор - 73 и 155 мг/кг почвы, обменный калий - 87 и 138 мг/кг почвы соответственно.
Измельченную (до 0,5 см) солому озимой пшеницы (в опыте 1) и яровой тритикале (в опыте 2), инокулировали биопрепаратами (Баркон и Байкал ЭМ1 в опыте 1, Багс в опыте 2) согласно рекомендациям разработчиков, вносили в почву в дозе 3,3 г/кг (1320 мг С/кг почвы), что соответствует 10 т/га. Согласно схемам опытов вносили минеральный азот (водный
ВлаЭишрскш Земледелия)
№ 2 (96) 2021
раствор NH4NO3) из расчета N10 на 1 т соломы. В опыте 2 для создания более благоприятных условий жизнедеятельности микроорганизмов были также предусмотрены варианты с добавками минерального фосфора (водная суспензия Ca(H2PO4)2xH2O) из расчета Р30 на 1 т соломы и известкованием (СаСО3) по 1,5 гидролитической кислотности. Почву (1000 г) инкубировали в непрозрачных полиэтиленовых контейнерах в контролируемых условиях при температуре (20-22 0С) и влажности почвы 13 % для дерново-подзолистой почвы и 22% для серой лесной почвы.
Для оценки эффективности биопрепаратов определяли показатели, характеризующие изменения биологических и физико-химических свойств почв, а также интенсивность биотрансформации соломы: скорость эмиссии С-Ш2 - абсорбционным методом по Шаркову;содержание микробной биомассы (Смик) - методом регидратации - экстракции; численность почвенных микроорганизмов - методом посева на соответствующие питательные среды. Показатель суммарной биологической активности (БА) рассчитывали с использованием метода относительных величин: численность каждой группы микроорганизмов выражали в процентах, за 100 % принимали наибольший показатель. Суммировали относительные значения по каждому варианту и рассчитывали значение показателя суммарной БА относительно варианта без удобрений, который принимали за 100 % [15].
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом однофакторного дисперсионного анализа (p=0,05) с вычислением значений средних, НСР и критерия Фишера для оценки существенности разности между средними с использованием программы STATVIUA, построение графиков - с использованием компьютерной программы Excel.
Результаты и обсуждение. В инкубационном опыте 1 изучали влияние биопрепаратов Баркон и Байкал ЭМ-1 на разложение соломы озимой пшеницы в дерново-подзолистой почве. В результате исследований установлено, что данные биопрепараты в контролируемых лабораторных условиях проявили эффективность в отношении ускорения разложения соломы озимой пшеницы. Действие этих препаратов по интенсивности воздействия на скорость разложения соломы было выше эффективности минерального азота. Наибольшие величины суточной скорости минерализации соломы - 2,26 - 4,02 мг С-С02/100 г почвы - отмечены в вариантах, где инокуляция соломы биопрепаратами сочеталась с внесением минерального азота. Максимальные различия между вариантами наблюдались в первые несколько суток, в дальнейшем эти различия постепенно нивелировались, и после 3-х месячной инкубации
разница была несущественной. Как свидетельствуют данные исследований [16], значительное усиление минерализации пшеничной соломы при внесении целлюлозоразлагающей микробной системы также отмечено лишь на ранней стадии инкубации (1-2 недели), в дальнейшем производительность и выживаемость микроорганизмов-модификаторов резко падает.
Всего за 93 суток компостирования размеры кумулятивной эмиссии углекислоты в контрольном варианте опыта составили 30,5 мг С-С02/100г. Внесение соломы значительно усилило дыхание почвы и увеличило суммарное количество выделившегося углерода в 1,9 раза - до 57,7 мг С-С02/100г почвы. За счет разложения органического вещества соломы выделилось 27,2 мг/100г углерода, внесение биопрепаратов Баркон и Байкал-ЭМ1 увеличило суммарные размеры минерализации углерода на 32 и 64 % соответственно. В целом за весь период наблюдений действие биопрепаратов было более эффективным при сочетании с минеральным азотом, его добавление способствовало увеличению степени минерализации внесенной соломы в 1,31 и 1,55 раза в варианте с Барконом и Байкалом-ЭМ1 соответственно (табл. 1).
Полученные данные согласуются с результатами исследований [12] в инкубационном опыте (73 сут.), согласно которым внесение соломы в почву увеличивало эмиссию С-СО2 на 39 % по сравнению с контролем, а обработка биопрепаратом - еще на 10 %.
Солома зерновых культур, характеризующаяся широким отношением С^, не обеспечивает достаточного количества азота для метаболизма микроорганизмов при их высокой активности. Учитывая требовательность почвенной микрофлоры к определенным экологическим условиям, можно 1. Минерализация органического вещества почв и соломы за 93 суток инкубации в дерново-подзолистой почве
Вариант Кумулятивное количество С-СО2, мг/100 г почвы Степень минерализации соломы, %
всего (почва+ солома) с-со2 соломы
Почва(П) 30,5 - -
П+солома (С) 57,7 27,2 20,6
П+С+N 63,6 33,1 25,1
П+С+Баркон 66,4 35,9 27,2
П+С+Баркон+N 77,4 46,9 35,5
П+С+Байкал ЭМ1 75 44,5 33,7
П+С+Байкал ЭМ1 +N 99,6 69,1 52,3
Примечание. Стандартное отклонение от средней величины составляло ± 8-15%.
2. Минерализация органического вещества почв и соломы за 90 сут. инкубации
Варианты Кумулятивное количество С-СО2, мг/кг почвы Степень минерализации соломы, %
всего (почва+солома) С соломы
дерново-подзолистая агро-серая дерново-подзолистая агро-серая дерново-подзолистая агро-серая
Почва(П) 425 1134 - - - -
П+солома (С) 1051 1918 625 784 44 55
П+С+Багс 1250 2004 824 870 58 61
П+С+Багс+N 1519 2249 1093 1115 77 79
П+С+Багс+Са 1392 2109 966 975 68 69
П+С+Багс+Р 1279 1884 853 750 60 53
Примечание. Стандартное отклонение от средней величины составляло ± 8-15%.
3. Численность гетеротрофных микроорганизмов в пахотном слое дерново-подзолистой почвы при внесении соломы озимой пшеницы и биопрепарата - деструктора Багс
Вариант Численность микроорганизмов, тыс. КОЕ/ г почвы Суммарная БА, %
протео-литиче-ских амилолитических целлюло-зоразлага-ющих микромицетов
через 15 сут. после заделки соломы озимой пшеницы в почву
Без удобрений 6079 9155 40,7 17,3 100
Солома 4 т/га 7398 12012 50,9 31,9 139
Солома +N40 8570 17357 57,5 32,6 164
Солома +N40+Багс 10987 22706 58,2 52,7 207
после уборки тритикале
Без удобрений 6306 11220 25,6 37,1 100
Солома 4 т/га 11440 15473 40,3 54,7 149
Солома +N40 12393 15840 40,7 51,7 162
Солома +N40+Багс 15180 25960 57,5 60,5 177
предположить, что эффективность действия микробных препаратов в значительной степени будет зависеть от типа почвы, уровня обеспеченности элементами питания (азотом и фосфором), кислотности.
В этой связи в лабораторном инкубационном опыте 2 изучали приемы повышения эффективности микробиологических препаратов (добавление в почву азота и фосфора, известкование) на примере Багса на дерново-подзолистой и агросерой лесной почвах.
В результате проведенных исследований установлено положительное влияние Багса на разложение соломы ярового тритикале в начальные
ВлаЭишрскш ЗемлеШецТ)
сроки инкубации - 1-14 сутки на агросерой и 9-34 сутки на дерново-подзолистой почвах. Об этом свидетельствует повышение значений суточной эмиссии СО2 в вариантах с использованием Багса в 1,10-1,32 и 1,14-1,33 раза на агросерой и дерново-подзолистой почвах соответственно, по сравнению с внесением неинокулированной соломы. При применении этого деструктора за 90 суток степень минерализации соломы увеличилась с 44 до 58 % (в 1,33 раза) в дерново-подзолистой почве и с 55 до 61 % (1,11 раза) в серой лесной. Максимальный интегральный эффект, фиксируемый по количеству выделившегося С-СО2, а также по увеличению размеров его включения в микробную биомассу, получен при совместном применении биопрепарата и минерального азота. Доля минерализовавшегося органического углерода соломы составила в этом варианте 77 и 79% от внесенного в дерново-подзолистой и серой лесной почве соответственно (табл. 2).
Положительное влияние на трансформацию соломы оказала также оптимизация кислотности почв в варианте с внесением извести (П+С+Багс+Са). Наибольшую эффективность все изученные приемы проявили в начальные сроки инкубации. Их более значительное влияние на биодеградацию соломы отмечено в менее плодородной дерново-подзолистой почве.
В полевом опыте (2014-2015 гг.) изучали влияние биопрепарата Багс и компенсирующей дозы азота на разложение соломы озимой пшеницы, биологические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность ярового тритикале. Установлено, что использование Багса для обработки соломы озимой пшеницы перед заделкой ее в почву оказало заметное влияние на численность гетеротрофных почвенных микроорганизмов, участвующих в трансформации растительных остатков (табл. 3). На 15-е сутки после заделки соломы, обработанной Багсом в сочетании с N40, численность аммонифицирующих микроорганизмов была выше в 1,28 и 1,49; амилолитических - в 1,31 и 1,89; микромицетов - в 1,62 и 1,65 раза, чем при внесении соломы с Багсом и соломы в чистом виде соответственно. К концу вегетационного периода, после уборки ярового тритикале, сохранилось положительное влияние препарата Багс на численность
№ 2 (96) 2021
4. Влияние биопрепарата Багс и компенсирующей дозы азота на урожайность ярового тритикале
Вариант Урожайность, ц/га Прибавка
ц/га %
1.Без удобрений 7,8 - -
2. Солома 4 т/га 7,3 -0,5 -7
3. Солома +Багс 9,0 1,2 15
4. Солома + Багс + N40 9,4 1,6 21
6. Солома + N40 8,0 0,2 2
НСР05 - 1,2 -
5. Урожайность и структура урожая ячменя при использовании биопрепаратов-деструкторов
Вариант Урожайность, ц/га Прибавка Масса 1000 зерен, г Длина колоса, см Озер-нен-ность колоса, шт.
ц/га %
Без обработки 7,6 - - 33,1 4,0 11,0
Баркон 11,2 3,6 47 35,1 4,7 12,3
Микобакт 10,3 2,7 35 35,3 4,5 13,0
НСР05 - 0,8 - 2,6 0,9 1,5
Рис. 1. Биологические показатели почвы при использовании соломы и биопрепаратов
микроорганизмов и суммарную биологическую активность почвы.
Достоверные прибавки урожайности ярового тритикале от применения Багса составили 1,7 ц/га в варианте «Солома +Багс» по сравнению с неинокулированной соломой и 1,4 ц/га в варианте «Солома+ Багс + N40» по сравнению с вариантом «Солома + N40» (табл. 4).
В полевом опыте (2015-2016 гг.) на дерново-подзолистой почве применение биопрепаратов Баркон и Микобакт для обработки стерни и соломы ярового тритикале позволило получить прибавки урожайности ячменя 2,7 ц/га (35 %) и 3,6 ц/га (47 %) соответственно, по сравнению с вариантом, где солома запахивалась без обработки микробиологическими препаратами. В вариантах с биопрепаратами также отмечена тенденция увеличения массы 1000 зерен, длины колоса ячменя по сравнению с контролем. Использование Микобакта в данном опыте способствовало достоверному увеличению количества зерен в колосе ячменя по сравнению с вариантом, где солому и стерню заделывали в почву без биопрепаратов (табл. 5).
При использовании Баркона и Микобакта в почве отмечено улучшение биологических показателей: увеличение численности и активности микроорганизмов, участвующих в круговороте углерода и азота, возрастание микробной биомассы (рис. 1).
В полевом опыте (2018-2019 гг.) проводили оценку эффективности микробиологического удобрения Алтасол на озимой пшенице сорта Заря. Препарат
25
15
ХЬ 5
1111
КРК (60)- Фон + Фон + Фон + фон Алтасол 5 Алтасол 10 Алтасол 15 г/га г/га г/га
Рис. 2. Урожайность озимой пшеницы при использовании биопрепарата Алтасол
использовали для обработки послеуборочных остатков ячменя в дозах от 5 до 15 г/га. В результате проведенных исследований установлено, что достоверная прибавка урожайности озимой пшеницы - 3,3 ц/га (НСР05 =2,13 ц/га) - по сравнению с фоном NPK(60) получена при обработке стерни предшествующей зерновой культуры (ячменя) препаратом Алтасол в дозе 15 г/га (рис. 2).
При этом по сравнению с контролем отмечено статистически значимое увеличение количества стеблей на 1м2 на 58 штук (НСР05 =51), длины колоса озимой пшеницы - на 0,66 и 0,93 см (НСР05 =0,62 см), а также тенденция увеличения озернённости колоса на 3,0 шт. (НСР05 =3,12 шт.), массы 1000 зёрен - на 2,08 г (НСР05 =2,66 г).
Выводы. В экспериментальных исследованиях подтверждена эффективность биопрепаратов-деструкторов (Баркон, Байкал ЭМ-1, Багс, Микобакт, Алтасол) в отношении ускорения разложения послеуборочных остатков зерновых культур. Действие препаратов достаточно краткосрочно и более выражено в начальный период разложения соломы и стерни в почве (1-2 месяца). Биотрансформация протекает более интенсивно при оптимальных эдафических условиях (температуре, влажности и кислотности). Более высокую эффективность биопрепараты проявили в лабораторных условиях с оптимальной
температурой и влажностью почвы по сравнению быть рекомендовано при использовании высоких
с полевыми. Максимальный синергетический доз соломы в специализированных, насыщенных
эффект в отношении трансформации зерновыми культурами севооборотах, заделке
органического вещества соломы в лабораторных растительных остатков под зерновые культуры, в
и полевых условиях отмечен при совместном ресурсосберегающих технологиях и других областях
применении биопрепаратов и минерального азота. сельскохозяйственного производства. Применение изученных биопрепаратов может
Литература.
1. Кудеяров В.Н., Семенов В.М. Проблемы агрохимии и современное состояние химизации сельскохозяйственного производства в Российской Федерации //Агрохимия. 2014. № 10. С. 3-17.
2. Русакова И.В. Об оптимизации биологического состояния дерново-подзолистой почвы // Плодородие. 2006. № 2 (29). С. 2930.
3. Состав и функционирование микробного сообщества при разложении соломы злаковых культур в дерново-подзолистой почве/Орлова О.В., Андронов Е.Е., Воробьев Н.И. и др. //Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 3. С. 305-314.
4. Выравнивание почвенных условий для развития растений при деструкции растительных остатков микробными препаратами/Свиридова О.В., Воробьев Н.И., Проворов Н.А., Орлова О.В., Русакова И.В. и др. //Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 5. С. 664-672.
5. Berg G. Plant-microbe interactions promoting plant growth and health: perspectives for controlled use of microorganisms in agriculture //Applied Microbiology and Biotechnology. 2009. V. 84(1). pp. 11-18.
6. Безлер Н.В. Запашка соломы ячменя и продуктивность культур в зернопропашном севообороте//Земледелие. 2013. № 4. С.11-13.
7. Богатырева Е.В. Использование соломоразлагающих биопрепаратов в зоне неустойчивого разложения Ставропольского края // Земледелие. 2013. № 8. С. 14-16.
8. Куликова А.Х., Яшин Е.А., Антонова С.А. Влияние соломы и биопрепарата Байкал ЭМ-1 на агрохимические свойства чернозема типичного и урожайность проса//Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2017. № 1. С. 31-37.
9. Петров В.Б., Чеботарь В.К. Управление деструкцией и гумификацией пожнивных остатков зерновых культур с использованием микробиологического препарата Экстрасол//Сельскохозяйственная биология. 2012. № 3. С. 103-108.
10. Русакова И.В. Влияние биопрепарата Баркон на процесс гумификации соломы //Агрохимия. 2011. № 1. С. 48-55.
11. Сергеев Г.Я., Каверович В.В., Костенко Т.А. Влияние препарата Байкал ЭМ1 на скорость разложения соломы//Земледелие. 2006. № 4.С. 14-15.
12. Abro S., Tian X., You D., Ba Y., Li M., Wu F. Influence of microbial inoculants on soil response to properties with and without straw under different temperature regimes //African Journal of Microbiology Research. 2011. V. 4(19). pp. 3054-3061.
13. Gaind S., Nain L. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw incorporation and its biodegradation by fungal inoculants //Biodegradation. 2007. V. 18(4). pp. 495-503.
14. Esther O.J., Hong T.X., Hui G.C. Influence of straw degrading microbial compound on wheat straw decomposition and soil biological properties //African Journal of Microbiology Research. 2013. V. 7(28). pp. 3597-3605.
15. КарягинаЛ.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. Минск: Наука и техника, 1983.181 с.
16. Li P., Zhang D.D., Wang X.J., Cui Z.J. Survival and performance of two cellulose- degrading microbial systems inoculated into wheat straw-amended soil //J. Microbiol. Biotechnol. 2012. V. 22.. pp. 126-132.
References.
1. Kudeyarov V.N., Semenov V.M. Problems of fertilizer science and the current state of chemization of agricultural production in the Russian Federation. 2014. No. 10. pp. 3-17.
2. Rusakova I.V. Optimizing the biological state of soddy podzolic soil//Fertility. 2006. No. 2 (29). pp. 29-30.
3. Structure and functioning of the microbial community in the decomposition of cereal straw in soddy podzolic soil / Orlova O.V., Andronov E.E., Vorob'ev N.I. et al. //Agricultural biology. 2015. Vol. 50. No. 3. pp. 305-314.
4. Optimization of soil conditions for plant development in terms of destruction of plant residues by microbial agents / Sviridova O.V., Vorob'ev N.I., ProvorovN.A., Orlova O.V., Rusakova I.V. et al. //Agricultural biology. 2016. Vol. 51. No. 5. pp. 664-672.
5. Berg G. Plant-microbe interactions promoting plant growth and health: perspectives for controlled use of microorganisms in agriculture //Applied Microbiology and Biotechnology. 2009. V. 84(1). pp. 11-18.
6. Bezler N.V. Barley straw plowback and crop productivity in grain-and-fallow rotation //Agriculture.2013. No. 4. pp. 11-13.
7. Bogatyreva E.V. Use of straw-decomposing biologics in the zone of unstable decomposition of Stavropol Krai //Agriculture. 2013. No. 8. pp. 14-16.
8. Kulikova A.Kh., Yashin E.A., Antonova S.A. IInfluence of straw and bioagent Baikal ЭM-1 on agrochemical properties of chernozem and millet yield // Bulletin of the Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2017. No. 1. pp. 31-37.
9. Petrov V.B., Chebotar V.K. Management of destruction and humification of crop residues using the microbiological agent Extrasol // Agricultural Biology. 2012. No. 3. pp. 103-108
10. Rusakova I.V. Effect of Barcon bioagent on straw humification process//Agrochemistry. 2011. No. 1. pp. 48-55.
11. Sergeev G.Ya., Kaverovich V.V., Kostenko T.A. Effect of Baikal ЭM1 on the rate of decomposition of straw // Agriculture. 2006. No. 4. pp. 14-15.
12. Abro S., Tian X., You D., Ba Y., Li M., Wu F. Influence of microbial inoculants on soil response to properties with and without straw under different temperature regimes //African Journal of Microbiology Research. 2011. V. 4(19). pp. 3054-3061.
13. Gaind S., Nain L. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw incorporation and its biodegradation by fungal inoculants //Biodegradation. 2007. V. 18(4). pp. 495-503.
14. Esther O.J., Hong T.X., Hui G.C. Influence of straw degrading microbial compound on wheat straw decomposition and soil biological properties //African Journal of Microbiology Research. 2013. V. 7(28). pp. 3597-3605.
15. Karyagina L.A. Microbiological foundations to improve soil fertility: monograph. Minsk: Science and Technology, 1983.181 p.
16. Li P., Zhang D.D., Wang X.J., Cui Z.J. Survival and performance of two cellulose-degrading microbial systems inoculated into wheat straw-amended soil //J. Microbiol. Biotechnol. 2012. V. 22. pp. 126-132.
EFFICIENCY OF MICROBIAL DESTRUCTORS OF AFTER HARVEST RESIDUES IN LABORATORY AND FIELD EXPERIMENTS
I.V. RUSAKOVA
Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat - branch of the Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Scientific Center», ul. Pryanishnikova 2, poselok Vyatkino, Sudogodskiy rayon, Vladimir oblast, 601390, Russian Federation
Abstract. Currently, microbiological agents are used for more efficient and environmentally safe utilization of cereal straw. The annual gross harvest of it in Russia is more than 120 million tons. The agent is applied to crop residues before soil cultivation. However, in practice, it is often used without any scientific base. This research aims to assess the efficiency of several destructor agents to catalyze the decomposition of straw. The article highlights the impact of microbial agents (Barkon, Baikal ЭМ 1, Bags, Micobakt, Altasol) within field and lab tests on decomposition
ВлааимгрсШ Зешедкеф) № 2 (96) 2021
of winter wheat straw, spring triticale, barley and their yield. Research was conducted between 2012-2019 on soddy podzolic sandy loam soil (Vladimir oblast, pos. Vyatkino, trial field Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat) and grey forest soil (Vladimir oblast, Yuryev-Polsky State breeding field). It has been established by experimental means that the destructor effect is quite short and visible during the initial period (1-2 months) of straw decomposition in soil. These bioagents show greater effectiveness under (in) laboratory conditions (favourable temperature and soil moisture) compared to field tests. Cereal straw, characterized by a high ratio C:N, does not provide sufficient nitrogen level for the metabolism of microorganisms with their high activity. Therefore, the maximum additive effect to the transformation of the organic matter of straw is noted when using both bioagents and mineral nitrogen. Yield increase for spring triticale on soddy podzolic soil is 1.4-1.7 dt/ha with Bags, for barley 2.7-3.6 dt/ha with Barkon and Mikobak respectively. Treatment of barley stubble with Altasol increases winter wheat yield by 3.3 dt/ha.
Keywords: bioagent destructor, after harvest crop residues, straw decomposition, yield, cereal crops.
Author details: I.V. Rusakova, Candidate of Sciences (biology), deputy director for scientific work, (e-mail: [email protected]).
For citation: Rusakova I.V Efficiency of microbial destructors of after harvest residues in laboratory and field experiments // Vladimir agricolist. 2021. №2. pp. 34-40. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-34-40.
DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-40-47 УДК 631.51:582
ФАКТОРЫ ПОЛУЧЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ УРОЖАЕВ ЗЕРНОВЫХ
КУЛЬТУР В ВЕРХНЕВОЛЖЬЕ
О.С. ЧЕРНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: ivan.shchukin@mail.
И.Ю. ВИНОКУРОВ, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. На серых лесных почвах Верхневолжья изучено влияние систем удобрения и севооборотов на урожайность зерновых культур в пяти шестипольных севооборотах. Урожайность озимой пшеницы при размещении по чёрному пару на фоне органоминеральной системы удобрения в зернопаротравяном севообороте имела самые высокие показатели - 52,5-52,7 ц/га. При посеве по другим предшественникам урожайность колебалась от 23,1 до 36,6 ц/га. Окупаемость 1 кг удобрений составила от 7,4 до 14,2 кг зерна/кг туков. Озимая рожь при посеве по различным предшественникам и фонам удобрения сформировала урожайность 42,5-47,5 ц/га. Увеличение нормы удобрения на 30 кг NPK увеличило урожайность до 55,9 ц/га, отдача одного кг удобрения составила 14,9 кг зерна. Влияние предшественника оказалось определяющим для формирования урожайности яровой пшеницы. При норме удобрения на 1 га N60-90P60-90K60-90 и посеве после картофеля в севообороте с минеральной системой удобрения получены самые высокие в опыте показатели урожайности культуры - 39,8-40,7 и/га зерна. Ячмень положительно реагировал увеличением урожайности на применение минеральных удобрений. При посеве в севообороте после яровой пшеницы или картофеля по (NPK) 30-45 сформировал урожайность 35,7-42,3 ц/га зерна. Максимальная урожайность овса (45,6-49,2 ц/га) получена в зернотравяном севообороте с минеральной системой удобрения при посеве в звене озимая рожь - яровая пшеница - овес. Внесение (NPK) 30 под ячмень и овёс в первом зернопаротравяном севообороте позволило получить прибавку урожайности, соответственно, 13,7 ц и 9,6 ц/га; при окупаемости 1 кг туков 15,2 кг зерна ячменя и 10,6 кг зерна овса. Самый высокий показатель выхода зерна получен в зернотравяном севообороте при 66,7% насыщении зерновыми на фоне минеральной системы удобрения - 24,7- 26,5 ц зерна с 1 га севооборотной площади.
Ключевые слова: зерновые культуры, урожайность, севооборот, предшественник, система удобрения.
Для цитирования: Чернов О.С., Винокуров И.Ю. Факторы получения устойчивых урожаев зерновых культур в Верхневолжье //Владимирский земледелец. 2021. № 2. С. 40-47. D0I:10.24412/2225-2584-2021-2-40-47.
В большинстве природных экосистем способность растений поглощать элементы питания обычно выше, чем минерализация органического вещества микроорганизмами. Производство продуктов питания и сырья изменяет структуру природной системы и ограничивает последующие взаимодействия между производителем и потребителем в управляемой агроэкосистеме. Для многих сельскохозяйственных систем доходность производства становится мерой выхода продукции. На её величину оказывает влияние не только биологические и технологические процессы, а также внешние факторы, которые зависят от изменения цен и себестоимости. Ю. Одум отмечает, что когда растущие цены на сельскохозяйственную продукцию заставляют относиться к ней как к товару, а не как к необходимой человеку пище, то доля однолетних товарных культур возрастает ценой снижения долговременной устойчивости сельскохозяйственного производства, и агросистемы из системы жизнеобеспечения превращаются в пути утечки необходимых ресурсов [1].
Акцент производителей на возделывание яровых культур может привести к потере питательных веществ по причине вымывания, а также смыва и выдувания частиц почвы в результате водной и ветровой эрозии в нашей опольной зоне. При монокультуре в течение года минерализуется больше питательных веществ, чем используется растениями, по причине длительных промежутков времени, в течение которых почва не занята растениями.
На основании результатов научных исследований Верхневолжского федерального аграрного научного центра (ФАНЦ) для нашей зоны установлено оптимальное соотношение озимых и яровых зерновых в севообороте -40 к 60 % соответственно [2, 3].
Внешнее воздействие на агроэкосистемы тесно связано со сбалансированным развитием земледелия и животноводства. Только при наличии скотоводства есть возможность обеспечить эффект чередования зерновых с пропашными и многолетними травами. Встаёт вопрос о правильном построении системы севооборотов, когда
