CC BY
34
УДК 633.88 + 631.82
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭХИНАЦЕИ ПУРПУРНОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕПАРАТА «БАЙКАЛ ЭМ-1»
В. А. Гущина, доктор с.-х. наук, профессор; Е. О. Никольская, кандидат с.-х. наук, ст. преподаватель
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8412-628-367; e-mail: sha_penza@mail.ru
Рассмотрены результаты полевых опытов по использованию микробиологического удобрения Байкал ЭМ-1 на посевах эхинацеи. Исследованиями выявлены стимулирующее действие препарата Байкал ЭМ-1 на биологическую активность почвы и закономерности изменения урожая зеленой и воздушно-сухой массы, величина которых определялась способами использования микробиологического удобрения и погодными условиями.
Ключевые слова: эхинацея пурпурная, почва, микробиологическое удобрение, выделение углекислоты, способы использования, продуктивность.
Расширение сырьевой базы многих лекарственных растений возможно за счет их культивирования, так как природные запасы некоторых дикорастущих видов полностью или частично исчерпаны, а заготовка в естественных местообитаниях является экономически невыгодной. Процесс окультуривания (доместикации) дикорастущих видов сложный, но в перспективе ему будет принадлежать главная роль вследствие ограниченности запасов природных ресурсов [2]. К таким растениям относится эхинацея пурпурная (Echina-cea purpurea (L.) Moench). Это ценное лекарственное, декоративное, кормовое, медоносное растение североамериканской флоры, используемое для создания фитопрепаратов и пищевых добавок им-муномодулирующего и адаптогенного действия [1, 6, 7, 9, 13, 15]. Установлено, что данный вид обладает относительно большим запасом генетической изменчивости, обеспечивающей его успешную адаптацию к новым местообитаниям при интродукции [4, 12, 14]. Совершенствование технологий возделывания лекарственных культур требует разработки новых,
экологически чистых приемов. Применение ЭМ-технологии в сельском хозяйстве позволяет добиться оздоровления окружающей среды, повышения урожайности растений и плодородия почвы [16].
В почве идет разложение органических веществ микроорганизмами; образующаяся при этом углекислота обогащает почвенный воздух, а затем в процессе газообмена между почвенным воздухом и свободной атмосферой попадает в надпочвенный слой воздуха, в котором увеличивается содержание углекислоты, необходимой для воздушного питания растений [3, 10].
От активности и направленности биологических процессов, протекающих в почве, зависят скорость трансформации различных соединений, разложение растительных остатков, накопление элементов питания и, в конечном счете, плодородие почвы и урожай выращиваемых культур. Различные агротехничео^ приемы существенно влияют на количество микроорганизмов и почвенно-микробиологические процессы, что отражается и на биологической активности почвы [11].
Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 17
Исследования по изучению способов использования микробиологического препарата Байкал ЭМ-1 и его влияния на биологическую активность почвы при возделывании эхинацеи пурпурной сорта Полесская красавица проводились на опытном поле ФГУП «Учхоз «Рамзай» Пензенской ГСХА» в 2006-2008 гг. Повторность опыта четырехкратная на территории и трехкратная во времени, площадь учетной делянки 5 м2, размещение делянок систематическое, предшественник - чистый пар. Норма высева 2 млн. всхожих семян на гектар, глубина посева 1...2 см, сроки посева ран-невесенние. Биологическую активность почвы в динамике по фазам развития эхи-нацеи пурпурной определяли по выделению углекислого газа по методу В. И. Штат-нова (1987) [5].
Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном горизонте 6,9 %, реакция среды - слабокислая (рНсол. = 5,1), содержание легкогидролизуемого азота 108.134 мг/кг почвы, подвижного фосфора - 96.98 мг/кг, обменного калия - 127. 133 мг/кг. Препарат Байкал ЭМ-1 применяли в концентрации 0,1 % для внесения в почву, обработки семян и некорневой подкормки вегетирующих растений в фазу ро-
зетки листьев эхинацеи как в чистом виде, так и при сочетании различных способов использования.
Выделение СО2 почвой усиливалось при применении микробиологического препарата Байкал ЭМ-1, который позволил создать оптимальные условия для развития полезной микрофлоры. В 2006 г. в период внесения в почву микробиологического удобрения и посева эхинацеи пурпурной, что совпало с началом первой декады мая, осадков выпало в 3,8 раза меньше сред-немноголетних данных, а температура была несколько выше. Однако 25 мм осадков в третьей декаде повлияли на дружное появление всходов. Дальнейшее развитие растений проходило при умеренно теплой погоде и регулярном выпадении осадков, что оказало влияние на интенсивность выделения углекислоты.
Исследования показали, что в благоприятный по погодным условиям 2006 г. внесение микробиологического удобрения Байкал ЭМ-1 в почву увеличивало биологическую активность выщелоченных черноземов. Активность дыхания в первое определение составила 191,4 мг/м2-час (табл. 1). Сочетание этой операции с обработкой семян или подкормкой в период розетки листьев заметного влияния на активизацию
Таблица 1
Интенсивность выделения углекислоты в зависимости от способов использования микробиологического удобрения Байкал ЭМ-1 при возделывании эхинацеи пурпурной (за 2006-2008 гг.)
Вариант Период
розетки листьев 5-6 листьев образования почек возобновления
2006 г. 2007 г. 2008 г. Среднее 2006 г. 2007 г. 2008 г. Среднее 2006 г. 2007 г. 2008 г. Среднее
Контроль 171,4 118,6 170,1 153,4 117,1 110,4 117,3 114,9 42,9 30,8 41,3 38,3
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ-1 191,4 128,4 184,7 168,2 146,0 131,1 138,6 138,6 55,7 39,9 50,6 48,7
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ-1 180,0 125,1 178,7 161,3 140,0 126,4 129,1 131,3 44,3 38,9 43,7 42,3
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ-1 185,7 122,2 170,1 159,3 132,0 117,7 120,8 123,5 43,1 32,3 42,5 39,3
Внесение в почву + обработка семян 205,7 134,2 190,9 176,9 154,3 135,1 136,8 142,4 57,1 41,5 53,3 50,6
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 198,7 129,7 185,2 168,9 151,4 133,3 136,0 140,2 56,9 40,6 51,7 49,7
Обработка семян + некорневая подкормка растений 192,8 126,1 179,8 162,9 148,6 129,4 133,4 137,1 51,4 39,6 48,5 46,5
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 206,2 137,8 191,1 178,2 165,7 139,6 146,0 150,4 58,1 44,2 56,5 52,9
биологических процессов почвы не оказало, но отмечена тенденция к увеличению выделения двуокиси углерода на 7,3...14,3 мг/м2-час. Трехкратное использование микробиологического удобрения, т. е. обработка почвы, семян и вегетирующих растений, ведет к повышению содержания в воздухе углекислоты, которая оказывает большое влияние на рост и развитие растений, а по периодам определения биологической активности отмечается её максимум (первое определение - 206,2 мг/м2 час; второе -165,7; третье - 58,1 мг/м2час). Снижение выделения углекислоты почвой в конце вегетационного периода связано с низкой температурой почвы и повышенной влажностью.
В 2007 г. внесение препарата и посев эхинацеи проводили 20 и 27 апреля соответственно. В первой декаде мая выпало 42,5 мм осадков, что в 3 раза превышало среднемноголетнее количество, а температура была на 4,4°С ниже среднемного-летней, т. е. условия для прорастания семян и начального развития были благоприятными. Однако со второй декады мая по июнь стояла жесточайшая засуха, и выделение углекислоты значительно сократилось. Так, в период образования прикорневых розеток в вариантах, где вносили препарат в почву и проводили обработку веге-тирующих растений эхинацеи пурпурной, выделение двуокиси углерода составило 122,2.129,7 мг/м2час, что на 32,9.34,7 % меньше, чем в тот же период 2006 г. Однако по сравнению с контролем углекислоты выделялось на 3,6.11,1 мг/м2час больше. Во второе определение выделение углекислоты колебалось по вариантам опыта от 110,4 до 139,6 мг/м2час. В сентябре выпало 86 мм осадков, а температура воздуха была ниже, чем в августе, на 9,7°С, что повлияло на уменьшение выделения углекислого газа на 62,6.72,6 %. В этом году лучшие результаты по биологической активности почвы получены при сочетании внесения микробиологического удобрения в почву, обработки семян и некорневой подкормки вегетирующих растений (первое определение - 137,8 мг/м2 час, второе -139,6, третье - 44,2 мг/м2час).
В третьей декаде июня 2008 года (фаза образования розетки листьев) температура воздуха была на уровне среднемноголет-ней, однако осадков выпало на 41,3 мм больше и выделение углекислоты почвой происходило достаточно интенсивно - 170,1. 191,1 мг/м2час, т. е. в 1,4 раза больше, чем в 2007 году. В период 5-6 листьев микробиологическая активность снизилась на 23,6.
31,0 %. Лучшим был вариант, в котором сочетались все способы использования препарата Байкал ЭМ-1, - 146 мг/м2 час.
В период образования почек возобновления выделялось 42,5.56,5 мг/м2час углекислого газа. Применение микробиологического удобрения Байкал ЭМ-1 повысило в это время активность почвы на 2,9.36,8 %.
В среднем за три года наибольшая активность почвы наблюдалась в фазу розетки листьев (178,2 мг/м2час) при внесении препарата в почву, обработке семян и некорневой подкормке растений, а наименьшая - в фазу образования почек возобновления - 52,9 мг/м2час.
Главными признаками, определяющими целесообразность возделывания многолетних трав, являются урожай зеленой массы и сбор сухого вещества. Наблюдениями установлено, что потенциал продуктивности многолетних трав может проявиться при оптимальном сочетании факторов среды и технологии возделывания. Считается, что накопление сухого вещества, которое является функцией процесса ассимиляции, определяет продуктивность растений [8].
Нашими исследованиями установлено, что стартовые процессы роста растений оказали положительное влияние на урожайность эхинацеи пурпурной.
Внесение микробиологического удобрения в почву, обработка семян, а также некорневая подкормка растений в период розетки листьев обеспечили увеличение урожайности надземной массы на 0,58. 2,34 т/га. Наибольшая урожайность зеленой (7,67 т/га) и воздушно-сухой (1,89 т/га) массы в среднем за три года получена при внесении Байкал ЭМ-1 в почву и последующей обработке растений (табл. 2, 3).
Максимальную урожайность зеленой массы (8,67.12,71 т/га) получили в 2006 году, а в варианте, где Байкал ЭМ-1 применялся для внесения в почву и последующей обработки растений, она составила 12,71 т/га. При подкормке растений выход зеленой и воздушно-сухой массы по сравнению с контрольным вариантом был выше на 0,77 и 0,18 т/га соответственно.
Сочетание обработки семян с последующей подкормкой растений в фазу розетки листьев позволило повысить урожайность зеленой массы на 4,04 т/га и воздушно-сухой на 0,9 т/га.
Наибольшую урожайность воздушно-сухой массы 2,80 т/га получили при внесении препарата Байкал ЭМ-1 в почву с последующей некорневой подкормкой веге-
Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 19
Таблица 2
Урожайность зеленой массы эхинацеи пурпурной первого года жизни, т/га
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г. Среднее
Контроль 8,67 2,72 4,60 5,33
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ-1 9,37 3,17 5,20 5,91
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ-1 9,34 3,08 5,52 5,98
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ-1 9,44 3,16 5,17 5,92
Внесение в почву + обработка семян 9,75 3,23 5,80 6,26
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 12,71 3,51 6,80 7,67
Обработка семян + некорневая подкормка растений 12,24 3,37 6,04 7,22
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 12,45 3,46 6,64 7,53
НСР05, т/га
тирующих растений, а так же при сочетании всех способов применения микробиологического удобрения. В контроле сухой биомассы получили 1,9 т/га.
По сравнению с 2006 годом в засушливый 2007 год эхинацея сформировала довольно низкий урожай зеленой (2,72.3,51 т/га) и воздушно-сухой массы (0,60.0,77 т/га). Наибольшую урожайность получили при внесении микробиологического удобрения в почву и некорневой подкормке в фазу розетки листьев. При сочетании всех способов применения препарата Байкал ЭМ-1 урожайность надземной массы находилась на том же уровне.
В 2008 году урожайность возросла в 2,3.2,5 раза по отношению к предыдущему году, что, вероятно, связано с лучшими температурными условиями и хорошей влагообеспеченностью посевов.
В контрольном варианте получено 4,60 т/га зеленой и 1,43 т/га воздушно-сухой массы. Несколько выше была урожайность в вариантах внесения микробиологического удобрения в почву, обработки семян и некорневой подкормки растений в фазу розетки листьев. Она варьировала от 5,17 до 5,52 т/га зеленой массы и от 1,60 до 1,71 т/га воздушно-сухой массы.
0,49 0,13 0,21
Лучше были показатели в вариантах с сочетанием способов применения препарата. Максимальную урожайность зеленой (6,80 т/га) и воздушно-сухой (2,11 т/га) массы обеспечило внесение микробиологического удобрения в почву с последующей некорневой подкормкой.
Сочетание внесения микробиологического удобрения в почву, обработки семян и некорневой подкормки вегетирующих растений способствовало получению 6,64 т/га зеленой и 2,06 т/га воздушно-сухой массы.
Таким образом, исследованиями выявлены стимулирующее действие препарата Байкал ЭМ-1 на биологическую активность почвы и закономерности изменения урожая зеленой и воздушно-сухой массы, величина которых определялась способами использования микробиологического удобрения и погодными условиями.
Литература
1. Беляева, Т. Н. Интродукция Echinacea purpurea (L.) Moench в сибирском ботаническом саду // С эхинацеей в третье тысячелетие: материалы Международной научной конференции (7-11 июля 2003 г.). -Полтава, 2003. - С. 13-18.
Таблица 3
Выход воздушно-сухой массы эхинацеи первого года жизни, т/га
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г. Среднее
Контроль 1,90 0,60 1,43 1,31
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ-1 2,06 0,70 1,61 1,46
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ-1 2,06 0,68 1,71 1,48
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ-1 2,08 0,70 1,60 1,46
Внесение в почву + обработка семян 2,15 0,71 1,80 1,55
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 2,80 0,77 2,11 1,89
Обработка семян + некорневая подкормка растений 2,70 0,74 1,87 1,77
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 2,80 0,72 2,06 1,86
НСР05, т/га
0,027 0,027 0,030
2. Горбань, А. Т. Лекарственные растения: вековой опыт изучения и возделывания // А. Т. Горбань, С. С. Горбачева, В. П. Кри-вуненко. - Полтава: Верстка, 2004. - 229 с.
3. Гречушников, А. И. Выделение углекислоты супесчаной почвой в зависимости от приемов агротехники / А. И. Гречушников, Н. А. Булгакова // Агротехника картофеля: науч. тр. НИИКХ. - М., 1959. - С. 7-20.
4. Гущина, В. А. Формирование высокопродуктивных агроценозов новых малораспространенных кормовых и лекарственных растений в лесостепи Поволжья: автореф. дис. . д-ра с.-х. наук / В. А. Гущина. - Пенза, 2003. - 46 с.
5. Доспехов, Д. А. Практикум по земледелию / Б. А. Доспехов, И. П. Васильев, А. М. Туликов. - М.: Агропромиздат, 1987. -383 с.
6. Дудченко, Л. Г. Фитохимическое исследование и фармакологические свойства видов рода эхинацея / Л. Г. Дудченко, В. А. Меньшова, В. В. Кривенко и др. // Третья Украинская конф. по медицинской ботанике. -Киев, 1992. - С. 52-53.
7. Загуменникова, Т. Н. Эхинацея пурпурная как источник фитопрепаратов, агробиологические особенности выращивания на первом году жизни / Т. Н. Загуменникова, Н. В. Тареева, В. Б. Загуменников // Материалы III Международной научно-производственной конференции «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». - Т. 3. - Пенза, 2000. -С. 142-143.
8. Карпова, Л. В. Формирование урожая, посевных качеств и урожайных свойств семян полевых культур в зависимости от приемов выращивания в условиях лесостепи Среднего Поволжья: автореф. дис. . д-ра с.-х. наук / Л. В. Карпова. - Пенза, 2002. - 53 с.
9. Кшникаткина, А. Н. Эхинацея пурпурная - источник иммуностимулирующих препаратов / А. Н. Кшникаткина, В. А. Гущина // Материалы Международной научно-практической конференции «Современ-
ные проблемы анестезии, интенсивной терапии и реабилитации. - Пенза, 2001. - С. 271.
10. Никитин, С. Н. Биологическая активность почвы в зависимости от предпосевной обработки семян биопрепаратом ризо-агрин на фоне последействия органических удобрений при возделывании яровой пшеницы / С. Н. Никитин, Г. В. Сайзяшева // Нива Поволжья. - 2010. - № 1(14). - С. 28-31.
11. Никольская, Е. О. Биологическая активность почвы и урожайность эхинацеи пурпурной при применении препарата Байкал ЭМ-1 / Е. О. Никольская // Агрохимические приемы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия и продуктивности сельскохозяйственных культур: сб. науч. статей. - М.: ВНИИА, 2007. - С. 88-90.
12. Никольская, Е. О. Формирование высокопродуктивных агроценозов эхинацеи пурпурной в лесостепи Среднего Поволжья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Е. О. Никольская. - Пенза, 2008. - 19 с.
13. Прыткова, Е. А. Использование эхи-нацеи пурпурной в рационах кроссбредных хряков-производителей / Е. А. Прыткова, А. И. Дарьин // Наука и образование - сельскому хозяйству: сборник материалов научно-практической конференции, посвященной 55-летию Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 17-19.
14. Редькина, Н. Н. Проблемы идентификации растительного материала растений рода Echinacea purpurea (L.) Moench / Н. Н. Редькина, Ю. А. Янбаев, В. Н. Самородов // Актуальные вопросы разработки, производства и применения иммунобиологических и фармацевтических препаратов. Часть 2. - Уфа, 2000. - С. 66-67.
15. Самородов, В. Н. Эхинацея в Украине: полувековой опыт интродукции и возделывания / В. Н. Самородов, С. В. Поспелов. - Полтава: Верстка, 1999. - 52 с.
16. Шаблин, П. А. ЭМ-технология - надежда планеты / П. А. Шаблин. - М., 2000. - 31 с.
Нива Поволжья № 2 (23) май 2012 21
