Научная статья на тему 'Оптимизация минерального питания и продуктивности растений при использовании биопрепаратов и удобрений'

Оптимизация минерального питания и продуктивности растений при использовании биопрепаратов и удобрений Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
850
140
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УДОБРЕНИЯ / БИОПРЕПАРАТЫ / БИОЛОГИЧЕСКИЙ АЗОТ / УРОЖАЙНОСТЬ / ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЗОТА / ОКУПАЕМОСТЬ УДОБРЕНИЙ / FERTILIZERS / BIOLOGICAL PREPARATIONS / BIOLOGICAL NITROGEN / PRODUCTIVITY / NITROGEN UTILIZATION / FERTILIZER RECOUPMENT

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Завалин А.А.

Определено валовое накопление общего азота в урожае бобовых культур, составляющее в среднем за год 866,9 тыс. т, в том числе биологического 544,3 тыс. т, с органическим веществом бобовых растений после распашки в почву поступает 275,0 тыс. т общего и 172,4 тыс. т биологического азота. При расширении площадей бобовых культур к 2020 г. и увеличении их урожайности накопление общего азота может достичь 2700,2 тыс. т, в том числе фиксированного -1662,1 тыс. т. Инокуляция семян озимых культур биопрепаратами ассоциативных диазотрофов ( флавобактерин, экстрасол, ризоагрин) снижает развитие корневых гнилей в 1,2-1,4 раза, распространенность их в 1,3-1,7раз. При недостатке атмосферных осадков в период вегетации урожайность сельскохозяйственных культур от инокуляции и азотных удобрений, как правило, не изменяется, однако при достаточном увлажнении действие биопрепаратов ассоциативных микроорганизмолв эквивалентно внесению азотного удобрения под озимые пшеницу, рожь и тритикале, ячмень и овес в дозе 30 кг/га, под яровую пшеницу 30-45 кг/га, под кукурузу 45-60 кг/га и под картофель 40-45 кг/га действующего вещества. Инокуляция семян многолетних трав, озимой ржи и овса соответствующими биопрепаратами повышает окупаемость РК-удобрений в севообороте с клевером и клеверо-тимофеечной смесью в 2 раза, с тимофеевкой в 1,7 раза. При дополнительном внесении N-удобрения окупаемость полного минерального удобрения прибавкой урожая в севообороте с клевером возрастает в 4,2 раза, с тимофеевкой в 6 раз, с бобово-злаковыми травами в 5,2 раза, достигая 13-14 корм.ед./кг удобрений. Инокуляция семян бобовых культур препаратом на основе грибов арбускулярной микоризы на средне окультуренной дерново-подзолистой почве соответствовала внесению Р 45К 60, а на слабоокультуренной превышала эффект от минеральных удобрений. Нанесение на гранулы удобрения биопрепарата Бисолбифит, созданного на основе бактерий Bacillus subtilis Ч-13, на среднесуглинистой почве достоверно увеличивает урожайность зерна яровой пшеницы и ячменя, по сравнению с обычной Nаа. Благодаря использованию биопрепарата КИ растениями азота из Nа возрастал в 1,21,5 раза, оплата 1 кг N-удобрения прибавкой урожая зерна в 1,2-1,4 раза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Optimization of mineral nutrition and plant productivity with application of biological preparations and fertilizers

The application of organic fertilizers in Vladimir region from 1990 to 2012 shows that at a current state of animal husbandry it is possible to accumulate stable manure of cattle up to 1.1 million tons, manure of pigs and sheep 0.3 million tons, that is obviously insufficient. It is hardly possible to count on usage of straw as a fertilizer and green manuring with an actual mineral fertilizer application at the level of 40 kg/ha of active ingredient. One of local resources for an increase in use of organic fertilizers is peat. Use of compost from highbog peat after its use as a laying in poultry farming for barley (70 t/ha) increases productivity of grain on 18.7 centners, for winter wheat (50 t/ha) on 10.9 centners. In the control variant these values are 25.1 and 25.7 centner/ha, correspondingly. Chicken manure with the peat laying (20 t/ha) is more effective than the same fertilizer with sawdust laying: increases in potato tuber yields was 46 and 42 centner/ ha, respectively (without application of fertilizers it was 125 centner/ha). Bedding management with obtaining of peat manure is profitable for farms which are settling down within 12...15 km from peat companies. Stillage sediment (SS) is another nontraditional fertilizer. The mixtures of SS with valley peat operating up to three years are most rational. For 24 years of the experiment on gray forest and sod-podzol soils the productivity without fertilizers was 14.8 centner/ha of grain units; with SS application it was 20.4 centner/ha; SS with valley peat (1 : 1) 24.0 centner/ha; SS with sawdust (0.5 : 1) 18.9 centner/ha. Pure peat introduction is not economically value-added. On average for 3 years it increases the yield by 3.8 centner/ha of grain unit only with application at the dose of 60 t/ha. Manure and peat-manure compost in the same dose provide reliable increases on 11.2 and 18.5 centner/ha of grain units, liquid manure by 9.7 centner/ha of grain units.

Текст научной работы на тему «Оптимизация минерального питания и продуктивности растений при использовании биопрепаратов и удобрений»

УДК 631.8+631.55

оптимизация минерального питания и продуктивности растений при использовании биопрепаратов и удобрений

A.A. ЗАВАЛИН, член-корреспондент РАН, зав. лабораторией

Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, ул. Прянишникова, 31а, Москва,127550, Россия

E-mail:bioazot@mail.ru

Резюме. Определено валовое накопление общего азота в урожае бобовых культур, составляющее в среднем за год 866,9 тыс. т, в том числе биологического 544,3 тыс. т, с органическим веществом бобовых растений после распашки в почву поступает 275,0 тыс. т общего и 172,4 тыс. т биологического азота. При расширении площадей бобовых культур к 2020 г. и увеличении их урожайности накопление общего азота может достичь 2700,2 тыс. т, в том числе фиксированного -1662,1 тыс. т. Инокуляция семян озимых культур биопрепаратами ассоциативных диазотрофов (флавобактерин, экстрасол, ризоагрин) снижает развитие корневых гнилей в 1,2-1,4 раза, распространенность их - в 1,3-1,7раз. При недостатке атмосферных осадков в период вегетации урожайность сельскохозяйственных культур от инокуляции и азотных удобрений, как правило, не изменяется, однако при достаточном увлажнении действие биопрепаратов ассоциативных микроорганизмолв эквивалентно внесению азотного удобрения под озимые пшеницу, рожь и тритикале, ячмень и овес в дозе 30 кг/га, под яровую пшеницу - 30-45 кг/га, под кукурузу - 45-60 кг/га и под картофель - 40-45 кг/га действующего вещества. Инокуляция семян многолетних трав, озимой ржи и овса соответствующими биопрепаратами повышает окупаемость РК-удобрений в севообороте с клевером и клеверо-тимофеечной смесью в 2 раза, с тимофеевкой - в 1,7 раза. При дополнительном внесении N-удобрения окупаемость полного минерального удобрения прибавкой урожая в севообороте с клевером возрастает в 4,2 раза, с тимофеевкой - в 6 раз, с бобово-злаковыми травами - в 5,2 раза, достигая 13-14 корм.ед./кг удобрений. Инокуляция семян бобовых культур препаратом на основе грибов арбускулярной микоризы на средне окультуренной дерново-подзолистой почве соответствовала внесению Р45К(Ю, а на слабоокультуренной - превышала эффект от минеральных удобрений. Нанесение на гранулы удобрения биопрепарата Бисолбифит, созданного на основе бактерий Bacillus subtilis Ч-13, на среднесуглинистой почве достоверно увеличивает урожайность зерна яровой пшеницы и ячменя, по сравнению с обычной Nаа. Благодаря использованию биопрепарата КИ растениями азота из Ша возрастал в 1,21,5 раза, оплата 1 кг N-удобрения прибавкой урожая зерна - в 1,2-1,4 раза.

Ключевые слова: удобрения, биопрепараты, биологический азот, урожайность, использование азота, окупаемость удобрений.

Для цитирования: Завалин A.A. Оптимизация минерального питания и продуктивности растений при использовании биопрепаратов и удобрений //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №5. С. 26-28.

На сегодняшний день применение минеральных и органических удобрений в Российской Федерации не обеспечивает возврат отчуждаемого с урожаем количества элементов питания, в частности отрицательный баланс по азоту составляет около 1 млн т в год [1]. Дополнительным источником элементов питания для растений может быть азот биологический, фиксированный в посевах бобовых и небобовых культур симбиотическими и ассоциативными диазотрофами. Для стимуляции этого процесса российские ученые создали биопрепараты [2], применение которых обеспечивает повышение урожайности бобовых и небобовых культур [3, 4].

Цель наших исследований - оценить вклад биологического азота в земледелие России, определить эффективность применения биопрепаратов, созданных на основе симбиотических и ассоциативных азотфик-сирующих бактерий, а также грибов арбускулярной микоризы на урожайность, показатели качества растениеводческой продукции и использование растениями элементов питания из удобрений и почвы.

Экспериментальные данные базируются на результатах полевых и микрополевых исследований по изучению эффективности применения различных биопрепаратов под бобовые, злаковые и другие культуры в различных почвенно-климатических условиях страны, которые выполнены согласно действующей методике [5], а также использовании опубликованных статистических данных по посевным площадям и урожайности бобовых культур.

При оценке вклада бобовых культур, обладающих в симбиозе с клубеньковыми бактериями способностью фиксировать атмосферный азот, установлено, что в земледелии страны валовое накопление общего азота в их урожае в среднем за год составляет 866,9 тыс. т, в том числе на фиксированный азот приходится 544,3 тыс. т, или 63%. В объемах накопления общего и фиксированного азота значительная доля (51%) принадлежит многолетним бобовым и бобово-злаковым травам. С органическим веществом бобовых растений после распашки в почву поступает 275,0 тыс. т общего азота, в том числе 172,4 тыс. т атмосферного, который будут использовать последующие культуры.

При прогнозируемом к 2020 г. расширении площадей, занимаемых бобовыми культурами, увеличении их урожайности и повышении долевого участия бобового компонента в травосмесях многолетних трав до 50%, накопление общего азота может достичь 2700,2 тыс. т, в том числе фиксированного - 1662,1 тыс. т. После распашки однолетних и многолетних трав, уборки зернобобовых в почве может оставаться до 45886,8 тыс. т органического вещества, с которым поступит до 814,0 тыс. т общего азота, из них до 501,0 тыс. т атмосферного.

Инокуляция небобовых растений микробными препаратами, которые относятся к ассоциативным диазо-трофам, как показывают результаты полевых опытов, снижает развитие корневых гнилей у озимой пшеницы при различных погодных условиях вегетационного периода на 14-45%, действие биопрепаратов возрастает при бинарной инокуляции семян. На озимой тритикале биопрепараты уменьшают развитие корневых гнилей в 1,2-1,3 раза, а их распространенность - в 1,3-1,7 раза, при этом более эффективна также бинарная инокуляция семян (ризоагрин + флавобактерин). Пораженность растений озимой ржи корневыми гнилями в случае применения биопрепаратов снижалась в 1,5 раза. Как раздельное, так и совместное их использование повышало перезимовку озимых культур.

Биопрепараты положительно влияют на всхожесть семян улучшают нарастание биомассы растений по фазам вегетации, при этом характер их действия определяется видом используемого препарата, а

также штаммом микроорганизмов и сортовыми особенностями растений.

В полевых опытах с озимой пшеницей, озимой рожью, озимой тритикале, яровой пшеницей, ячменем, овсом, кукурузой на зерно и на силос, картофелем на различных типах почв во многих регионах России установлено, что в результате инокуляции семенного материала биопрепаратами ризосферных диазотро-фов изменения концентрации азота, фосфора и калия в тканях растений в начальные фазы вегетации не происходит. Однако на более поздних этапах развития, например, для зерновых это фазы трубкования и колошения, благодаря положительному воздействию микроорганизмов растения потребляют большее количество элементов питания, что создает предпосылки для повышения урожая основной и побочной продукции, по сравнению с неинокулированными. Обработка семян кукурузы и озимой пшеницы флавобактерином и препаратами на основе псевдомонад увеличивает концентрацию фосфора и калия в тканях растений, что положительно отражается на энергетическом обмене [6], повышает устойчивость к болезням и неблагоприятным факторам среды.

Действие биопрепаратов и минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур определяется погодными условиями вегетационного периода и уровнем плодородия почвы. При недостатке атмосферных осадков в период вегетации урожайность от инокуляции и азотных удобрений не увеличивается. При достаточном увлажнении действие ассоциативных биопрепаратов эквивалентно внесению азотного удобрения под озимые пшеницу, рожь и тритикале, ячмень и овес в дозе 30 кг/га, под яровую пшеницу - 30-45 кг/га, под кукурузу - 45-60 кг/га и под картофель - 40-45 кг/га.

При определении эффективности использования биопрепаратов в зернотравяных севооборотах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве установлено, что продуктивность севооборотов в случае внесения среднегодовых доз ^8Р36К36 возрастает с 2,53,2 до 3,3-4,2 тыс. корм. ед./га. При инокуляции семян выращиваемых в севообороте культур и использовании того же количества удобрений она достигала 3,8-4,8 тыс. корм. ед./га. Обработка семян многолетних трав, озимой ржи и овса соответствующими биопрепаратами повышает окупаемость вносимых РК-удобрений в севообороте с клевером и клеверо-тимофеечной смесью в 2 раза, с тимофеевкой - в 1,7 раза. При дополнительном использовании азотного удобрения на РК-фоне окупаемость полного минерального удобрения в севообороте с клевером увеличивается в 4,2 раза, с тимофеевкой - в 6 раз, с бобово-злаковыми травами - в 5,2 раза, достигая 13-14 корм.ед./кг удобрений.

Применение биопрепаратов способствует дополнительному накоплению в урожае основных элементов питания из почвы и удобрений, повышает 1,5-2 раза коэффициент их использования растениями. В случае инокуляции семян накопление биологического азота в урожае увеличивается в 2,3-6,5 раз, что снижает отрицательный баланс этого элемента. Одновременно обеспечивается поступление в почву пожнивно-корневых остатков, в результате минерализации которых в пахотном слое накапливается до 1,2-1,4 т/га гумуса.

Изучение с использованием стабильного изотопа ^ источников азота, участвующих в формировании урожая в случае применения биопрепаратов ассоциативных диазотрофов показало, что при инокуляции семян яровой пшеницы ризоагрином минерализации

азота свежевнесенного органического вещества не изменяется, а при внесении азотного удобрения имеется тенденция к повышению его усвоения инокулирован-ными растениями.

Дополнительным источником улучшения фосфорного питания растений может стать использование грибов арбускулярной микоризы. Результаты оценки воздействия на растения эндомикоризного гриба (АМ) Glomus intraradices свидетельствуют, что на слабоо-культуренной дерново-подзолистой почве инокуляция семян яровой вики посевной увеличивала площадь листьев как на фоне естественного плодородия, так и при использовании РК-удобрений, на среднеокульту-ренной - эффективность АМ проявлялась только без применения удобрений. Использование арбускулярной микоризы положительно отразилось на фотосинтетическом потенциале, который достоверно возрастал у растений на слабоокультуренной почве во все фазы вегетации, а на среднеокультуренной - в периоды бутонизации и плодообразования вики без внесения фосфорного удобрения. Рост урожая вики посевной от инокуляции семян АМ на среднеокультуренной почве соответствовал внесению Р45К60, а на слабоокультуренной почве положительное действие АМ-грибов на урожайность превышало эффект от применения минеральных удобрений. На почве с повышенным содержанием Р2О5 и средним К2О инокуляция семян была не эффективна.

В одновидовых и смешанных посевах ячменя и гороха использование флавобактерина увеличивало сбор зерна и зеленой массы ячменя как на фоне внесения минеральных удобрений, так и без их применения. Использование арбускулярной микоризы обеспечило прибавку урожайности одновидового посева гороха. Продуктивность смешанных посевов этих культур при инокуляции семян азотфиксирую-щими и фосфатмобилизующими препаратами также возрастала. При этом наибольший эффект отмечали на фоне внесения минеральных удобрений. В смешанном посеве с горохом для ячменя создаются благоприятные условия азотного питания растений, в результате чего даже без азотного удобрения в зерне накапливается такое же количество сырого белка, как при внесении N30. Применение ассоциативного, симбиотического и микоризного биопрепаратов на этих культурах повышало использование растениями элементов минерального питания из удобрений и увеличивало окупаемость последних прибавкой урожая зерна. Полученные результаты послужили основанием для использования гриба арбускулярной микоризы в качестве эффективного штамма при создании нового биопрепарата.

На основе штамма Bacillus subtilis 4-13 создан биопрепарат, который можно использовать для нанесения на гранулы минеральных удобрений [4]. На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве применение под яровую пшеницу аммиачной селитры (45 кг/га), на гранулы которой был нанесен этот биопрепарат, достоверно увеличивало урожайность зерна, по сравнению с использованием необработанной аммиачной селитрой. При этом действие биопрепарата лучше проявлялось в случае дефицита или, наоборот, избытка атмосферных осадков. По данным опыта с 15N от биопрепарата в 1,2-1,5 раза возрастал коэффициент использования растениями азота из Nаа, увеличивалась в 1,2-1,4 раза оплата 1 кг N-удобрения прибавкой урожая зерна.

Биопрепараты комплексного действия (флавобак-терин, экстрасол, мизорин), наряду с увеличением урожайности зерновых культур (ячмень, овес), а также симбиотической азотфиксации (ризоторфин) люпина могут снижать накопление радиоактивного цезия в растениеводческой продукции, причем положительное их действие проявляется в случае бинарного использования различных препаратов.

Таким образом, дополнительный резерв азота для земледелия страны - азот биологический, фиксируемый в посевах бобовых культур, объемы которого сегодня превышают 0,5 млн т, с учетом расширения посевов

этих культу и повышения урожайности к 2020 г. размеры вовлечения биологического азота в земледелие страны могут составить около 1,6 млн. т. Важная роль в привлечении дополнительного количества биологического азота принадлежит использованию биопрепаратов, созданных на основе симбиотических и ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов. Инокуляция ими семян бобовых и небобовых культур позволяет задействовать дополнительное количество биологического азота, что обеспечивает повышение урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур и окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая.

Литература.

1. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М.: ВНИИА. 2013. 296 с.

2. Тихонович И.А., Кожемяков А.П., Чеботарь В.К. и др. Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве). М.: Россельхозакадемия, 2005. 154 с.

3. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: ВНИИА, 2005. 302 с.

4. Чеботарь В.К., Завалин А.А., Ариткин А.Г. Применение биомодифицированных минеральных удобрений. М.: ВНИИА; Ульяновск: УлГУ, 2014. 142 с.

5. Оценка эффективности микробных препаратов в земледелии /Под ред. Завалина А.А. М.: Россельхозакадемия, 2000. 82 с.

6. Мосолов И.В. Физиологические основы применения минеральных удобрений. М.: Колос, 1979. 255 с.

OPTIMIZATION OF MINERAL NuTRITION AND PLANT PRODuCTIVITY wITH APPLICATION OF BIOLOGICAL PREPARATIONS AND FERTILIZERS

A.A. Zavalin

All- Russian Research Institute of Agricultural Chemistry, Pryanishnikova str., 31a, Moscow, 127550, Russia

Summary. The application of organic fertilizers in Vladimir region from 1990 to 2012 shows that at a current state of animal husbandry it is possible to accumulate stable manure of cattle up to 1.1 million tons, manure of pigs and sheep - 0.3 million tons, that is obviously insufficient. It is hardly possible to count on usage of straw as a fertilizer and green manuring with an actual mineral fertilizer application at the level of 40 kg/ha of active ingredient. One of local resources for an increase in use of organic fertilizers is peat. Use of compost from highbog peat after its use as a laying in poultry farming for barley (70 t/ha) increases productivity of grain on 18.7 centners, for winter wheat (50 t/ha) - on 10.9 centners. In the control variant these values are 25.1 and 25.7 centner/ha, correspondingly. Chicken manure with the peat laying (20 t/ha) is more effective than the same fertilizer with sawdust laying: increases in potato tuber yields was 46 and 42 centner/ ha, respectively (without application of fertilizers it was 125 centner/ha). Bedding management with obtaining of peat manure is profitable for farms which are settling down within 12...15 km from peat companies. Stillage sediment (SS) is another nontraditional fertilizer. The mixtures of SS with valley peat operating up to three years are most rational. For 24 years of the experiment on gray forest and sod-podzol soils the productivity without fertilizers was 14.8 centner/ha of grain units; with SS application it was 20.4 centner/ha; SS with valley peat (1 : 1) - 24.0 centner/ha; SS with sawdust (0.5 : 1) - 18.9 centner/ha. Pure peat introduction is not economically value-added. On average for 3 years it increases the yield by 3.8 centner/ha of grain unit only with application at the dose of 60 t/ha. Manure and peat-manure compost in the same dose provide reliable increases on 11.2 and 18.5 centner/ha of grain units, liquid manure - by 9.7 centner/ha of grain units. Key words: fertilizers, biological preparations, biological nitrogen, productivity, nitrogen utilization, fertilizer recoupment. Author Details: A.A. Zavalin, Corresponding Member, Head of Laboratory (e-mail:bioazot@mail.ru).

For citation: Zavalin A.A. Optimization of mineral nutrition and plant productivity with application of biological preparations and fertilizers. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. №5. pp. 26-28 (In Russ)

ИНФОРМАЦИЯ

В Минсельхозе России по поручению министра сельского хозяйства Российской Федерации Александра Ткачева разработаны изменения в Федеральный закон РФ «О развитии сельского хозяйства», предусматривающие совершенствование порядка уплаты процентов по субсидируемым кредитам.

«Принятие законопроекта позволит снять нагрузку с сельхозпроизводителей по сбору документов для получения господдержки, что будет способствовать росту льготного кредитования среднего и малого агробизнеса. Это поможет также оптимизировать сроки оказания государственной поддержки аграриям. Передавать деньги сельхозпроизводителям уже в феврале - такую задачу мы перед собой ставим», - отметил Александр Ткачев.

Сегодня сельхозпроизводитель оплачивает проценты по кредиту в полном объеме из собственных средств, и только после фактической уплаты ожидает возмещения в виде субсидий. Законопроект предусматривает использование инструмента авансирования: субсидии приходят заранее и позволяют фермеру не отвлекать собственные оборотные средства (оплачивая только не субсидируемую часть процентной ставки).

В этой связи законопроектом предусмотрено, что возмещение части затрат на уплату процентов по кредитам АПК будет перечисляться напрямую в банки, на корреспондентский счет региональной кредитной организации на основании заявления сельхозпроизводителя.

Указанные изменения позволят снять проблему «кассового разрыва» у заемщиков, а территориальным отделениям банков, кредитующих АПК вести более эффективное планирование получаемых средств федерального бюджета.

Законопроект также устанавливает, что расчет возмещения части затрат на уплату процентов по кредитам АПК будет осуществляться с использованием ключевой ставки Банка России.

В ближайшее время законопроект будет направлен на согласование в федеральные органы исполнительной власти.

Пресс-служба Минсельхоза России

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.