Эффективность применения биопрепарата Rizokom-1 для восстановления плодородия засоленных почв Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

БОТАНИКА И ПОЧВОВЕДЕНИЕ

УДК 631.461.7:631.95

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОПРЕПАРАТА RIZOKOM-1 ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ

А.Е. Бабина - младший научный сотрудник,

Х.С. Нарбаева- младший научный сотрудник,

Институт микробиологии Академии наук Республики Узбекистан,

ул. А. Кадыри, 7б, г. Ташкент, Республика Узбекистан,

E-mail: [email protected]

Аннотация. Засоление всё чаще начинает признаваться как фактор, лимитирующий продуктивность сельскохозяйственных культур. Страдание растений от засоления носит комплексный характер. При засолении снижается активность нуклеиновых кислот, нарушается азотный обмен, что приводит к распаду белков, подавляется их синтез, связанный с нарушением синтетических процессов и гормонального баланса корней. Для всей Республики Узбекистан проблема увеличения засоленных, не пригодных для сельского хозяйства почв является чрезвычайно актуальной. В сельскохозяйственной практике уже давно закрепился приём промывки почв от засоления. Этот агротехнический приём, в зависимости от климатических условий, проводится в зимне-весенний период и требует значительных капиталовложений и водных ресурсов. Всё это не только удорожает производство, например, хлопка-сырца, но и приводит к дефициту воды в регионах Центральной Азии. Более того, промывные воды через дренажные системы попадают в водоёмы и реки, отравляют и загрязняют их. В большинстве случаев дренажные системы засоряются и плохо функционируют, а на некоторых засоленных почвах промывка и полив сельскохозяйственных растений производится минерализованной водой. Кроме того, ежегодная промывка почв и поливное земледелие способствуют поднятию грунтовых вод, которые вновь выносят соль в плодородный пахотный горизонт. Поэтому наилучшим выходом из сложившейся ситуации является применение экологически чистых биопрепаратов на основе солеустойчивых ризобактерий. Целью наших исследований являлось изучение влияния интродукции биопрепарата комплексного действия RIZOKOM-1 на микробное сообщество и агрохимические показатели засоленных промытых и непромытых почв при возделывании хлопчатника. Выявлено, что исключение промывки засоленных почв способствует стабилизации содержания общего гумуса, калия и фосфора. Применение биопрепарата RIZOKOM-1 увеличивало содержание доступных форм биогенных элементов питания растений и способствовало повышению урожайности хлопка-сырца на 5,2 ц/га (на промытых почвах) и на 7,4 ц/га (на непромытых почвах) на фоне полного минерального удобрения.

Ключевые слова: засоленные почвы, биопрепарат, плодородие почв, хлопчатник, урожайность.

Введение. Засоление, всё чаще начинает признаваться как фактор, лимитирующий продуктивность сельскохозяйственных культур. Страдание растений от засоления носит комплексный характер. При засолении снижается активность нуклеиновых кислот, нарушается азотный обмен, что приводит к распаду белков и подавляется их синтез, связанный с нарушением синтетических процессов [1, 2, 3] и гормонального баланса корней [4]. В силь-

ной степени страдает фотосинтетический аппарат от снижения содержания хлорофилла и подавления интенсивности фотосинтеза, вплоть до полного блокирования [5, 6, 7].

Присутствие легкорастворимых солей в корнеобитаемом слое оказывает отрицательное влияние на химические, физико-химические, агрохимические и другие свойства почв, т.е. вызывает их деградацию. При высокой степени засоления корнеобитаемого

слоя почва становится практически бесплодной [8, 9].

В условиях увеличения норм внесения удобрений, усиления дисбаланса почвенного микробного сообщества и элементов минерального питания растений, наблюдаемые в последние годы в агроэкосистемах, функцию улучшения режимов почв, сохранения их плодородия призваны выполнять ресурсосберегающие технологии обработки почвы в комплексе с эффективными приемами применения средств, сочетающих экологическую и экономическую целесообразность [10, 11, 12].

Для всей Республики Узбекистан, проблема увеличения засоленных не пригодных для сельского хозяйства почв является чрезвычайно актуальной. В сельскохозяйственной практике уже давно закрепился приём промывки почв от засоления. Этот агротехнический приём, в зависимости от климатических условий, проводится в зимне-весенний период и требует значительных капиталовложений и водных ресурсов. Всё это не только удорожает производство, например, хлопка-сырца, но и приводит к дефициту воды в регионах Центральной Азии. Более того, промывные воды через дренажные системы попадают в водоёмы и реки, отравляют и загрязняют их. В большинстве случаев дренажные системы засоряются и плохо функционируют, а на некоторых засоленных почвах промывка и полив сельскохозяйственных растений производится минерализованной водой. Кроме того, ежегодная промывка почв и поливное земледелие способствуют поднятию грунтовых вод, которые вновь выносят соль в плодородный пахотный горизонт.

Эффективные микроорганизмы играют исключительно продуктивную животворную роль при внесении их в любую биологическую среду, будь то почва, организм человека или животного [13]. Почвенные микроорганизмы являются высокочувствительными индикаторами, отражающими любые малейшие изменения, происходящие в почве. Плодородная, «здоровая» почва характеризуется динамическим равновесием определенного ее количества и качеством эффективных микроорганизмов. Микроорганизмы находятся в сложном динамическом равновесии, создавая спе-

цифические почвенные биоценозы [14]. Поэтому, наилучшим выходом из сложившейся ситуации является применение экологически чистых биопрепаратов на основе солеустой-чивых ризобактерий.

Цель исследований - изучить влияние интродукции биопрепарата комплексного действия RIZOKOM-1 на микробное сообщество и агрохимические показатели засоленных промытых и непромытых почв при возделывании хлопчатника.

Методика. Объектами исследований служили: биопрепарат комплексного действия Rizokom-1 на основе ассоциации из 4-х штаммов солеустойчивых фосформобилизующих ризобактерий хлопчатника, сорт хлопчатника АН-Баяут-2, среднезасоленная почва Мир-зоабадского района Сырдарьинской области (ф/х «Хуршид Рахматилло Хамкор», площадью в 50 га, 2013г.). Агрохимический состав среднезасоленной промытой (не промытой) почвы: рН - 8,8 (8,7); £т.с. = 0,38 (0,15)%, гумус - 0,75 (1,10) %; валовый азот - 0,073 (0,054) %; валовый фосфор - 0,207 (0,189) %; валовый калий - 1,25 (1,49) %; подвижный азот N-NH4 - 20,7 (26,8) мг/кг; подвижный фосфор Р2О5 - 31,7 (14,7) мг/кг и подвижный калий К2О - 361 (467,5) мг/кг.

Минеральные удобрения под хлопчатник вносили в норме NPK-100%. Микробиологические анализы почв проводили по общепринятым в микробиологии методам [15]. Образцы почвы для исследований отбирали в четырех повторностях по фазам вегетации (1 фаза - 3-4 настоящих листочка, 2 фаза - бутонизация, 3 фаза - цветение, 4 фаза - плодоношение).

Статистическую обработку полученных данных проводили при помощи компьютерной программы «Microsoft Excel» с использованием общепринятых статистических критериев [16].

Результаты. В полевых условиях изучено влияние интродукции биопрепарата RIZOKOM-1 в виде предпосевной бактеризации семян хлопчатника на биологическую активность промытых и непромытых засоленных почв и урожайность хлопчатника.

При изучении агрономически важных групп почвенных микроорганизмов в течение вегетационного периода хлопчатника было

выявлено, что в почвах с промывкой, в опытных вариантах с применением RIZOKOM-1, численность аммонификаторов, олигонитро-филов, целлюлозоразлагающих аэробных и анаэробных микроорганизмов, актиномицетов

увеличивалась в среднем за вегетацию на один порядок, численность денитрификаторов и микромицетов снижалась на 1 порядок по сравнению с контролем (рис. 1 А).

А

Ц АЭ ЦАНАЭ НИТ1 НИТ2

О контроль, ЫРК-100%

МИК

опыт.ЫРК-100%+И20К0М-1

Б

га

со

_ 7 - -7,84

СО 5 щ

н п т

° ^ о

О - О

I 2 1:5 +

с £ Ф О О о

а О ^ о.

3

АК МИК

9

о контроль. ЫРК-100%_• опыт.МРК-100%+гагОКОМ-1

Рис.1. Влияние биопрепарата RIZOKOM-1 на микробное сообщество засоленных почв с промывкой (А) и без промывки (Б) (среднее за вегетацию хлопчатника). АМ - аммонификаторы, ОЛ - олигонитрофилы, ФМБ - фосформобилизующие бактерии, МК - маслянокислые, ЦАЭ - целлюлозоразлагающие аэробы, ЦАНАЭ - целлюлозоразлагающие анаэробы, НИТ1 - нитрификаторы 1фазы, НИТ2 - нитрификаторы 2 фазы, ДН - денитрификаторы, АК - актиномицеты,

МИК - микромицеты

В почвах без промывки, в опытных вариантах под влиянием RIZOKOM-1 численность олигонитрофилов, фосформобилизующих, маслянокислых бактерий, целлюлозоразлага-ющих аэробных и анаэробных бактерий и ак-тиномицетов увеличивалась на 1 -2 порядка, численность денитрификаторов и микро-мицетов снижалась на 1 -2 порядка в среднем за вегетацию по сравнению с контролем (рис. 1 Б).

Количество подвижного азота в опытных вариантах с применением RIZOKOM-1 увеличивалось в почвах с промывкой по сравнению с контролем на 3,6 мг/кг, в почвах без промывки - на 3,38 мг/кг по сравнению с контролем в среднем за вегетацию хлопчатника (таблица).

Количество подвижного фосфора уменьшалось в опытном варианте в среднем за вегетацию на 0,34 мг/кг по сравнению с контролем в почвах с промывкой и увеличивалось на

1,2 мг/кг в почвах без промывки по сравнению с контролем.

Количество подвижного калия увеличивалось в опытных вариантах с применением RIZOKOM-1 в почвах с промывкой на 2,2 мг/кг, а на почвах без промывки - на 27,4 мг/кг по сравнению с контролем (табл. 1).

Содержание гумуса уменьшалось в среднем за вегетацию хлопчатника в опытном варианте на 0,076 % по сравнению с контролем на почвах с промывкой. В опытных вариантах в почвах без промывки по сравнению с кон-

Примечание: 1 - исходная почва, 2 5 - фаза созревания.

Выводы. Промывка почв от солей как агротехнический приём не только не оправдывает себя в экономическом отношении, но и создаёт неблагоприятные для плодородия почв последствия. Применение биопрепарата

тролем не было существенных изменений в содержании гумуса в среднем за вегетацию (таблица 1).

Анализ урожайности хлопчатника свидетельствует о том, что при применении биопрепарата RIZOKOM-1 и полной нормы минеральных удобрений на среднезасоленных почвах Сырдарьинской области получена урожайность 14,3 ц/га на промытых почвах, в контроле - 9,05 ц/га (прибавка 5,2 ц/га), на непромытых почвах - 18,7 ц/га в контроле и 26,1 ц/га - в опыте (прибавка 7,4 ц/га).

RIZOKOM-1 способствует повышению плодородия засоленных почв за счет улучшения баланса почвенного микробного сообщества и агрохимических показателей и повышению урожайности хлопчатника.

Таблица 1

Влияние биопрепарата RIZOKOM-1 на динамику агрохимических показателей засоленных промытых и непромытых почв

Варианты опыта Исходная почва Фазы вегетации Среднее за вегетацию

2 1 3 | 4 | 5

содержание мг/кг

промытые почвы

Контроль - №К 20,7 42,6 37,2 27,4 21,8 29,94

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 20,7 24,3 33,1 32,4 21,2 26,34

непромытые почвы

Контроль - №К 26,8 28,7 31,4 35,3 13,6 27,16

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 26,8 42,2 36 37,5 10,2 30,54

содержание Р205 в почве, мг/кг

промытые почвы

Контроль - №К 31,7 21,8 20,3 22,8 19,3 23,18

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 31,7 18,6 19,7 22,4 21,8 22,84

непромытые почвы

Контроль - №К 31,7 12,7 14,3 14,2 13,2 17,22

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 31,7 11,2 16,4 18,6 14,2 18,42

содержание К20, мг/кг

промытые почвы

Контроль - №К 361,5 334 367 399 356 363,5

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 361,5 341 368 384 374 365,7

непромытые почвы

Контроль - №К 467,5 236 287 289 326 321,1

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 467,5 375 315 320 265 348,5

содержание гумуса,%

промытые почвы

Контроль - №К 0,75 0,91 0,83 1,18 1,12 0,958

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 0,75 0,62 0,68 1,27 1,09 0,882

непромытые почвы

Контроль - №К 1,1 0,59 0,59 1,47 0,41 0,832

Опыт - №К+КЕОКОМ-1 1,1 0,51 0,51 1,51 0,51 0,828

- фаза 3-4 настоящих листочков, 3 - фаза цветения, 4 - фаза плодоношения,

Литература

1.Абдуллаева Х.А., Каспарова И.С., Насыров Ю.С. Влияние солевого стресса на интенсивность фотосинтеза и фотодыхания хлопчатника // Доклады АН. Тадж. ССР. 1982. Т. 25, № 5. С. 306-308.

2.Аликов Х.К. Фотоколориметрический метод определения содержания углерода в листьях мокрым сжиганием в хромовой смеси // Методы комплексного изучения фотосинтеза. Вып. 2. - Л., 1973. С. 6-14.

3.Барайщук Г.В. Эффективность биологических препаратов при выращивании посадочного материала хвойных пород // Материалы научно-практической конф. «Актуальные проблемы сельскохозяйственной биотехнологии» // Москва, «Златограф» 2004. C. 3-4.

4.Викторов Д.П. Малый практикум по физиологии растений: учебное пособие для биол.спец. вузов. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 183. С. 135.

5.Домрачева Л. И. Изучение эффективности биопрепарата «БАЙКАЛ ЭМ-1» в микровегетационных опытах // Материалы научно-практической конференции «60 лет высшему аграрному образованию северо-востока Нечерно-морья» // Киров, 2004. Москва «Златограф» 2004.С. 65.

6.Кабанов В.К., Цеков Е.И., Строгонов Б.П. Влияние NaCl на содержание и синтез нуклеиновых кислот // Физиология растений. 1973, Т. 20, Вып.3. С. 466-472.

7.Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. С. 284.

8.Методы агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований в поливных хлопковых районах // Методы химических анализов почвы, применяемые в лаборатории массовых анализов. Изд-во Академии наук Уз ССР, Ташкент 1999, Ташкент, 2005.

9.Методы почвенной микробиологии и биохимии // Под ред. Звягинцева Д.Г. - М.: Изд-во Московского университета, 1991. С. 303.

10. Панкова Е.И., Айдаров И.П, Ямнова И.А., Новикова А.Ф., Влаговолин Н.С. Естественная регионализация засоленных почв Аральского моря (география, генезис, эволюция). М., 1996. 180 с.

11. Строганов Б.П. Растения и засоление почвы. - М.: Изд-во АН СССР, 1958.

12. Таланова В.В., Таланов А.В., Титов А.Ф. Динамика фотосинтеза и транспирации проростков огурца в начальный период хлоридного засоления и при действии фитогормонов // Докл. Рос. Акад. с.х. наук. 2006. № 2. С. 10-13.

13. Kalichkin V. K. The minimum processing of soil in Siberia: problems and prospects / Agriculture. 2008. №5. p. 24-28.

14. Kamagopal Subbanaidi. Plant protein synthesis in a maize callus exposed to NaCl and minitil // Ctll Rpts. 1986. Vol. 5, №6. P. 430-434.

15. Sokolov M.S., Marchenko A.I. Healthy soil as a basis of well-being of Russia // Agrochemistry. 2011. №6. p. 3-10.

16. Sukhanov P. A., Yakushev V. V., Konev А.В., Matveyenko D.A. Regional monitoring of the earth's of agricultural purpose on the basis of a network of stationary ranges//The Agrochemical bulletin. 2011. №3. p. 14-16.

A.E. Babina - Junior Researcher, Dzhumaniiazova G. I. - Dr. Biol. Sci., Kh.S. Narbaeva - Senior Researcher.

A. Kadiri ,7b, Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Tashkent, e-mail: [email protected]

ABSTRACT

The scientists start to define more and more often salting as a factor limiting the productivity of agricultural crops. The suffering of plants because of salting has a complex character. Because of salting the activity of nucleic acids reduces, the nitrogen metabolism is destroyed and it causes protein breakdown, the protein synthesis is eliminated which is related to the disorder of synthesis processes and hormonal balance of roots. The problem of increasing saline unsuitable for agriculture soils is dramatically topical for whole the Republic of Uzbekistan. The influence of a new biopreparation RI-ZOKOM- 1 on the dynamics of microflora of washed and unwashed soils and productivity of cotton plants on saline soils were studied in a comparative perspective. It was revealed that the exclusion of flushing saline soils helps to stabilization of the overall content of humus, potassium and phosphorus. It was observed that there were increasing of the content of available forms of nutrients to plant nutrition on the background of application of the biopreparation RIZOKOM-1and increasing the yield capacity of cotton up to 5 c/ha (on washed soils) and 7 c/ha (on unwashed soils) on the background of complete fertilizer application.

Key words: saline soils, biopreparation, soil fertility, cotton plant, yield capacity.

References

1. Abdullayev Kh.A., Kasparov I.S., Nasyrov Y.S. Vliyanie solevogo stressa na intensivnost fotosinteza i fotodykhani-ya khlopchatnika (Effect of salt stress on the rate of photosynthesis and photorespiration of the cotton plant), Reports of. Taj. SSR, 1982, V. 25, No. 5, pp. 306-308.

2. Alikov Kh.K. Fotokolorimetricheskii metod opredeleniya soderzhaniya ugleroda v listyakh mokrym szhiganiem v khromovoi smesi (Photocolorimetric method of determination of carbon in the leaves by wet combustion in a chromic mixture), Methods of integrated studies of photosynthesis, Iss. 2. L. 1973, pp. 6-14.

3. Barayshchuk G.V. Effektivnost biologicheskikh preparatov pri vyrashchivanii posadochnogo materiala khvoinykh porod. (Effectiveness of biological agents in growing softwood planting material), Materials Scientific and Practical Conference "Actual Problems of Agricultural and Biotechnology", Moscow, «Zlatograf», 2004, pp. 3-4.

4. Victorov D.P. Malyi praktikum po fiziologii rastenii. (Small workshop on plant physiology: teaching aid for special biological Universities, 3rd ed. rev. and updated), M.: Higher School 183, P.135.

5. Domracheva L.I. Izuchenie effektivnosti biopreparata «Baikal EM1» v mikrovegetatsionnykh opytakh. (Study the efficiency of biopreparation "Baykal EM-1" in mikrovegetation experiments), Proceedings of the practical conference "60th anniversary of higher agricultural education on North-Eastern Nechernomorie", Kirov, 2004, Moscow Zlatograf 2004, P.65.

6. Kabanov V.K., Tsekov E.I. Strogonov B.P. Vliyanie NaCl na soderzhanie i sintez nukleinovykh kislot (Effect of NaCl on the content and synthesis of nucleic acids), Plant Physiol, 1973, V. 20, Issue 3, pp. 466-472.

7. Lakin G.F. Biometriya (Biometrics), Moscow: Higher School, 1990, P.284.

8. Metody agrokhimicheskikh, agrofizicheskikh i mikrobiologicheskikh issledovanii v oroshaemykh khlopkovykh raio-nakh. Metody khimicheskikh analizov pochvy, primenyaemye v laboratorii massovykh analizov (Methods of agrochemical, agro-physical and microbiological researches in irrigated cotton regions. Methods of chemical analysis of the soil used in the laboratory of mass analyzes), Published by the Academy of Sciences of Uz SSR. Tashkent, 1999, Tashkent, 2005.

9. Metody pochvennoi mikrobiologii i biokhimii (Methods of soil microbiology and biochemistry), under editorship of Zvyagintsev D.G., Moscow: Publishing House of Moscow University, 1991, P.303.

10. Pankova E.I., Aydarov I.P., Yamanova I.A., Novikov A.F., Vlagovolin N.S. Prirodnoe raionirovanie zasolennykh pochv basseina Aralskogo morya (geografiya, genezis, evolyutsiya) (Natural regionalization of saline soils of the Aral Sea (Geography, genesis, evolution)), M., 1996, P. 180.

11. Stroganov B.P. Rasteniya i zasolenie pochvy (Plants and soil salinity), Moscow, Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1958.

12. Talanov V.V., Talanov A.V., Titov A.F. Dinamika fotosinteza i transpiratsii prorostkov ogurtsa v nachal'nyi period khloridnogo zasoleniya i pri deistvii fitogormonov (Dynamics of photosynthesis and transpiration of cucumber seedlings in the initial period of chloride salinity and under action of phytohormones), Reports of Rus. Acad. Agr. Sciences, 2006, No. 2, pp. 10-13.

13. Kalichkin V.K. Minimalnaya obrabotka pochvy v Sibiri: problemy i perspektivy. (The minimum tillage in Siberia: problems and prospects), Agriculture, 2008, No. 5, pp. 24-28.

14. Kamagopal Subbanaidi. Plant protein synthesis in a maize callus exposed to NaCl and minitil. Ctll Rpts, 1986, Vol. 5, No. 6, pp. 430-434.

15. Sokolov M.S., Marchenko A.I. Zdorovaya pochva kak osnova blagopoluchiya Rossii (Healthy soil as a basis of well-being of Russia), Agrochemistry, 2011, No. 6, pp. 3-10.

16. Sukhanov P.A., Yakushev V.V., Konev A.V., Matveyenko D.A. Regional'nyj monitoring zemel' sel'skohozjajst-vennogo naznachenija na osnove seti stacionarnyh poligonov (Regional monitoring of the agricultural lands on the basis of a network of stationary grounds), The Agrochemical bulletin, 2011, No. 3. pp. 14-16.

УДК 631.413.3+504.3:631.587

ЗАСОЛЕНИЕ - ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА В ОРОШАЕМОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ

А.Г. Гулиев, профессор,

Нахичеванский государственный университет,

Университетский городок, AZ7012, г. Нахичевань, Азербайджанская Республика,

И.А. Самофалова, доцент,

Н.М. Мудрых, доцент,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА,

ул. Петропавловская, 23, г. Пермь, 614990, Россия,

E-mail: [email protected]

Аннотация. В регионе, расположенном в аридной и семиаридной зонах, очень много проблем, связанных с ирригацией и мелиорацией. Орошаемое земледелие представляет собой основу сельского хозяйства аридного и семиаридного региона (Поволжье РФ, Казахстан, Узбекистан, Туркменистан, Кыргызстан, Таджикистан, Азербайджан). Неудовлетворительное управление водой оросительных систем создает множество проблем, ухудшающих плодородие почв и качество земель, усугубляющих экологические проблемы, выражающиеся в засолении и за-