CC BY
401
14. Почвенно-агрохимические основы устойчивости земледелия Центрально-Черноземной Зоны /Под общ. редакцией Н.З. Милащенко. - М.: Агропромиздат, 1991. - 142 с.
15. Сидоров М.И., Хабаров Н.И., Небольсин И.М. и др. Эффективность и совершенствование систем земледелия ЦЧЗ. -Воронеж: Центрально-Черноземное кн. изд-во, 1983. - 94 с.
16. Чендев Ю.Г., Авраменко П.М., Лицуков С.Д. Изменение гумусного состояния пахотных почв Белгородской области// Агрохимия. - 1998. - № 6. - С. 12-20.
17. Чендев Ю.Г., Петин А.Н. Потери минеральных составляющих ландшафта на юге Среднерусской возвышенности // Экономика природопользования Алтайского региона: история, современность, перспективы: Материалы конф. - Барнаул, 2000. - С.182-186.
PROLONGED CHANGES IN HUMUS CONTENT FOR ARABLE CHERNOZEMS OF EASTERN
EUROPEAN PLAIN CENTER Yu. G. ^endev, L. G. Smirnova, A.N. Petin, N.S. Kukharuk, L.L. Novykh
Summary. In the article by method of soil's agrochronosequences results of humus content comparative analysis in chernozems with different ages of cultivation are given. Under the conditions of traditionally used agricultural engineering on the flat watersheds the maximum intensity of humus losses in Ap horizon (0,03-0,04 % of absolute contents annually) is observed for the first 50-70 years of plowing. Subsequently the intensity of dehumification reduces; however, losses of humus continue. For the prolongedly mastered (140240 years) chernozems is revealed the tendency of reduction in speed of agrogenic dehumification of arable horizons and soil profiles in a number "leached chernozem - typical chernozem - ordinary chernozem". In the south of Central Russian Upland the relationship of rates and volumes of average losses of humus in the arable soils of slopes with the same index on absolutely flat surfaces is evaluated as 3:1. Key words: Arable chernozems, content and reserves of humus, dehumification, forest-steppe and steppe, Eastern European Plain, Central Russian Upland.
УДК 579.64:631.86
ПРИМЕНЕНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ
ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
А.А. ЗАВАЛИН, член-корреспондент Россельхоза-кадемии, зав. лабораторией
ВНИИ агрохимии им. Д.Н.Прянишникова Россель-хозакадемии
E-mail: [email protected]
Резюме. Показаны механизмы действия биопрепаратов на растения, заключающиеся в улучшении азотного и фосфорного питания; интенсификации накопления биомассы, подавлении развития болезней; повышении коэффициентов использования элементов питания из удобрений и почвы. Инокуляция семян яровых и озимых зерновых культур, кукурузы, многолетних трав и клубней картофеля повышает урожайность на 15...30 %. Эффективность биопрепаратов эквивалентна внесению под культуры азотного удобрения в дозах от 30 до 45 кг/г а д.в. Биопрепараты равноценно минеральным удобрениям воздействуют на показатели качества растениеводческой продукции. Нанесение биопрепарата, созданного на основе штамма Bacillus subtillis Ч-13, на гранулы азотного удобрения увеличивает коэффициент использования яровой пшеницей азота из удобрения в 1,2-1,5 раз, оплату 1 кг азота удобрения прибавкой урожая зерна, а также накопление фосфора и калия в урожае в 1,1-1,4 раза. Дополнительным источником улучшения фосфорного питания растений может стать использование арбускулярной микоризы. Ключевые слова: биопрепараты, удобрения, урожайность, использование элементов питания, окупаемость удобрений.
Российские ученые в последние годы создали биопрепараты [1], применение которых обеспечивает повышение урожайности бобовых и небобовых культур [2]. Основные механизмы действия микроорганизмов на растения состоят в следующем - улучшение азотного питания (фиксация атмосферного азота); оптимизация фосфорного питания; стимуляция роста и развития (более быстрое развитие и созревание урожая); подавление фитопатогенов (контроль за развитием болезней и снижение поражённости рас-
тений, улучшение хранения продукции); повышение коэффициентов использования элементов питания из удобрений и почвы; увеличение устойчивости растений к стрессовым условиям (дефицит атмосферных осадков, неблагоприятные температуры, повышенная кислотность, засоление или загрязнение почвы веществами различной природы).
Биопрепараты положительно влияют на всхожесть семян и образование корней растений, снижая развитие корневых гнилей. Инокулянты стимулируют увеличение биомассы растений по фазам вегетации, при этом характер их действия определяется видом используемого препарата, а также штаммом микроорганизмов и сортовыми особенностями растений.
Как показывают результаты полевых опытов, обработка семян ризоагрином и флавобактерином обеспечивает снижение развития корневых гнилей у озимой пшеницы при различных погодных условиях на 14...45 %. На озимой тритикале указанные биопрепараты снижали развитие этих заболеваний в 1,2-1,3 раза, а распространенность - в 1,3-1,7 раз. Причем на обоих культурах более эффективной была бинарная инокуляция. Пораженность озимой ржи корневыми гнилями при использовании биопрепаратов снижалась в 1,5 раза. Ризоагрин и флавобактерин, как при раздельной, так и при бинарной инокуляции семян повышали перезимовку озимых культур.
В полевых опытах с озимой пшеницей, озимой рожью, озимой тритикале, яровой пшеницей, ячменем, овсом, кукурузой на зерно и силос, картофелем на различных типах почвы во многих регионах России установлено, что в результате инокуляции семенного материала биопрепаратами ризосферных диазотро-фов в начале вегетации изменения концентрации азота, фосфора и калия в растениях не происходило, то есть
они в этот период не влияли на условия минерального питания. Однако в более поздние фазы (например, трубкование и колошение зерновых) содержание азота в органах и тканях начинает увеличиваться. Инокуляция семян кукурузы, озимой пшеницы, ячменя флавобак-терином или препаратами на основе псевдомонад повышают концентрацию в растениях фосфора и калия, что отражается на энергетическом обмене, повышении устойчивости к болезням и неблагоприятным факторам среды. В результате, например, в условиях пониженных температур воздуха увеличивается всхожесть семян ячменя. В целом благодаря положительному действию микроорганизмов, растения потребляют большее количество элементов питания, что создает предпосылки к повышению урожая основной и побочной продукции, по сравнению с неинокулированными.
Влияние биопрепаратов и минеральных удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур определяется погодными условиями вегетационного периода и уровнем плодородия почвы. Например, в случае недостатка атмосферных осадков в период вегетации урожайность от инокуляции микроорганизмами и азотных удобрений не изменяется. При количестве осадков, близком к среднемноголетней норме, использование ассоциативных биопрепаратов эквивалентно внесению азотного удобрения под озимые пшеницу, рожь и тритикале, а также 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 этом наибольшие прибавки урожайности зерна ячменя от биопрепаратов без внесения азотного удобрения получены на среднеплодородной светлосерой лесной почве.
Высокий эффект от использования клубеньковых и ассоциативных микроорганизмов получен при выращивании кукурузы на предкавказском черноземе, где урожайность зерна возросла с 39 до 66.68 ц/га. Использование биопрепаратов на деградированных горных кормовых угодьях Северного Кавказа увеличивало продуктивность естественного травостоя со 182 до 323 ц/га зеленой массы, повышало долю бобового компонента с 6 до 27 %, ценных злаков - с 46 до 57 %, содержание сырого белка в сухой массе трав - с 7,4 до 9,1 %.
Оценка эффективности биопрепаратов в зерно-травяных севооборотах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве показала, что благодаря применению минеральных удобрений продуктивность севооборотов возрастала с 25.32 до 33.42 ц/га корм. ед., а при инокуляции микроорганизмами - до 38.48 ц/ га корм. ед. Обработка семян многолетних трав, озимой ржи и овса соответствующими биопрепаратами повышала окупаемость фосфорно-калийных удобрений в севообороте с клевером и клеверо-тимофеечной смесью в 2 раза, с тимофеевкой - в 1,7 раза. При дополнительном внесении азотного удобрения на РК-фоне окупаемость полного минерального удобрения возросла в севообороте с клевером в 4,2 раза, с тимофеевкой - в 6 раз, а с бобово-злаковыми травами - в 5,2 раза, достигнув 13.14 кг корм. ед./кг удобрений.
Использование биопрепаратов в севооборотах способствует дополнительному накоплению в урожае основных элементов питания из удобрений и повышению коэффициента их использования в 1,5-2 раза. Инокуляция семян микроорганизмами увеличивает накопление биологического азота в урожае в 2,3-6,5 раз, снижает напряженность баланса этого элемента, обеспечивает увеличение поступления в почву пожнив-
но-корневых остатков, в результате минерализации которых в пахотном слое накапливается до 1,2.1,4 т/ га гумуса.
Использование стабильного изотопа ^ показало, что в случае применения ассоциативных диазотрофов на среднеокультуренной серой лесной почве в урожае ячменя содержится наибольшая доля условно биологического азота, на низкоплодородной - процесс азотфиксации затормаживается из-за недостатка субстрата для микроорганизмов. На высокоплодородной почве органического вещества достаточно для функционирования азотфиксирующей системы, кроме того, потребность растений в азоте удовлетворяется благодаря текущей минерализации.
Роль органического вещества почвы в работе азотфиксирующей системы подтверждается результатами экспериментов по внесению органических субстратов (солома, навоз) в слабоокультуренную дерново-подзолистую почву. В этих условиях ризоагрин достоверно повышал урожайность яровой пшеницы и увеличивал долю биологического азота в его формировании. На низко- и высокоплодородных почвах диазотрофы увеличивали использование растениями азота из удобрения. Кроме того, на почвах со средним и высоким содержанием гумуса они снижали неучтенные потери ^ и способствовали закреплению азота в почве, а на низкоплодородной почве - уменьшали закрепление азота в почве и повышали неучтенные потери. Усиления минерализации азота свежевнесенного органического вещества при обработке семян яровой пшеницы ризоагрином не выявлено, а в случае использования азотного удобрения имеется тенденция к повышению его усвоения инокулированными растениями.
Выявлено также влияние биопрепаратов на распределение потребленного азота в основной и побочной продукции растений. Например, ризоагрин на слабо- и высокоплодородной почвах повышал долю азота удобрений в зерне от общего его накопления в растениях ячменя и снижал в соломе и корнях. На среднеплодородной почве, наоборот, доля азота удобрения возрастала в соломе и снижалась в зерне. Флавобактерин уменьшал долю азота удобрения в зерне независимо от окультуренности почвы и повышал ее в соломе на средне- и высокоокультуренной и в корнях - на низкоплодородной.
Установлены также сортовые особенности использования растениями азота. Например, у сорта ячменя Риск за счет азота почвы формируется 51.70 % урожая, у сорта Добрый - 54.82 %. Доля азота удобрений, независимо от сорта, состаляла 6.8 %. Без внесения минеральных форм этого элемента доля биологического азота в урожае сорта Риск достигала 30.49 %, у сорта Добрый - 14.24 %. Больше биологического азота на формирование урожая использовали растения, инокулированные ризоагрином, меньше - биоплантом. При внесении азотного удобрения в сочетании с биопрепаратами в урожае сорта Риск накапливалось 35 % «экстра» азота, сорта Добрый - 24 %. Наибольшая доля биологического азота, установленная разностным методом с использованием в случае применения ризоагрина отмечена на сорте Риск (8 %), флавобакте-рина - на сорте Добрый (17 %). Вместе с тем различий в использовании сортами ячменя азота удобрения (39.43 %) не выявлено, ризоагрин и флавобактерин увеличивали использование азота сортом Риск на 7.8 % и не изменяли его у сорта Добрый, а биоплант снижал величину этого показателя у сорта Добрый.
Инокуляция семян кукурузы ассоциативными диа-зотрофами повышала использование растениями азота удобрений в 1,6-2,2 раза. Доля азота светло-серой лесной почвы в формировании урожая зеленой массы кукурузы на фоне РК составляет 79.86 %, а при внесении азотного удобрения - 62.67 %. Без азотных удобрений содержание биологического азота в урожае кукурузы варьировало от 14 до 21 %, а при их внесении снижалось до 8.13 %.
Перспективное направление в растениеводстве - смешанные посевы зернобобовых и злаковых культур, в которых биопрепараты могут играть важную роль. Например, в случае их использования при выращивании пшеницы в смешанном посеве с горохом (при половинных нормах высева) формируется зерно, соответствующее по содержанию сырой клейковины (32.36 %) первому классу качества, а в благоприятные по увлажнению годы высшему классу (более 36 % ). При этом дозу азотного удобрения, по сравнению с чистым посевом пшеницы, можно существенно снизить (с 60 до 30 кг/га), поскольку злаковая культура использует биологический азот, фиксированный на корнях гороха.
Дополнительным источником улучшения фосфорного питания растений может служить арбускулярная микориза (АМ). Так, в Верхневолжье обработка семян вики посевной яровой эндомикоризным грибом Glomus intraradices увеличивала площадь листьев без внесения и при использовании РК-удобрений на слабоокультуренной почве, а на среднеокультурен-ной почве эффективность гриба проявлялась только на фоне естественного плодородия. Использование АМ положительно отразилось на фотосинтетическом потенциале, который достоверно возрастал у растений, выращиваемых на слабоокультуренной почве, в течение всей вегетации, а на среднеокультуренной почве без внесения фосфорного удобрения - в фазах бутонизации и плодообразования. Рост урожая вики
посевной от инокуляции семян микоризои на среднеокультуренной почве соответствовал внесению Р45К60, а на слабоокультуренной - прибавки были выше, чем в варианте с удобрением. На среднеокультуренной почве с повышенным содержанием Р2О5 и средним К2О инокуляция семян не увеличивала биомассу вики при внесении РК-удобрений, а на слабоокультуренной отмечен ее достоверный рост при внесении Р45К60 и Р90К120.
В Вологодской области использование арбускулярной микоризы обеспечило прибавку урожайности одновидо-вых посевов гороха. В смешанном фитоценозе ячменя и гороха сбор зеленой массы и зерна возрастал при инокуляции семян азотфиксирующими и фосфатмоби-лизующими препаратами, при этом наибольший эффект отмечен на фоне минеральных удобрений. Применение ассоциативного, симбиотического и микоризного биопрепаратов на этих культурах повышает использование растениями элементов минерального питания из удобрений, увеличивает их окупаемость прибавкой зерна.
На основе штамма Bacillus subtilis Ч-13 создан биопрепарат, который можно использовать для нанесения на гранулы минеральных удобрений. На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве внесение под яровую пшеницу обработанной подобным образом аммиачной селитры в дозе 45 кг/га достоверно увеличивало урожайность зерна. При этом действие микроорганизмов лучше проявлялось в случае дефицита или, наоборот, избытка атмосферных осадков. В результате внесения обработанной биопрепаратом аммиачной селитры коэффициент использования растениями азота из удобрения повышался в 1,2-1,5 раз, оплата 1 кг азота удобрения прибавкой урожая и накопление фосфора и калия в зерне - в 1,1-1,4 раза.
Таким образом, биопрепараты положительно влияют на урожайность сельскохозяйственных культур, улучшают качество получаемой продукции, увеличивают окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая.
Литература.
1. 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.
2. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.:ВНИИА, 2005. 302 с.
THE USE OF BIOLOGICS IN THE CULTIVATION OF FIELD CROPS
A.A. Zavalin
Summary. The mechanism of action of biological products on plants and their effect on the growth and development, consumption and use of nutrients from the soil and fertilizer. Examined the effect of various bioprepa-squares to yield major field crops in different soil-climatic zones of the Russian Federation.
Key words: biologics, fertilizers, crop yields, the use of batteries, payback fertilizers.
УДК 579.64
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ -БАЗОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ СОВРЕМЕННЫХ ИНТЕНСИВНЫХ АГРОТЕХНОЛОГИЙ РАСТЕНИЕВОДСТВА*
В.Б.ПЕТРОВ,кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник
В.К.ЧЕБОТАРЬ,кандидат биологических наук, зав. лабораторией
ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Рос-сельхозакадемии
Е-та11:ре^одаМ@та11.ш
*Работа поддержана Госконтрактом Минобрнауки №П760 от 20.05.2010 и Госконтрактом Минобрнауки № 16.М04.11.0013 от29.04.2011.
Резюме. Сегодня в интенсивныхагротехнологиях существенно расширился спектр задач, решаемых только с использованием высокоэффективных микробиологических препаратов (МБП) комплексного действия. На уровне региональных администраций РФ поставлены задачи биоутилизации пожнивных остатков, снятия отложенных проблем, порождаемых избыточной химизацией земледелия, восстановления продуктивных пастбищ, повышения качества основной продукции растениеводства. Время доверия к абсолютной эффективности агрохимикатов и пестицидов, составляющих основу хемогенных систем растениеводства, уходит. Принципиально меняется идеология и практика использования МБП в интенсивных агротехнологиях.
