CC BY
17
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПРОДУКЦИЯ
УДК 631.879.32
Применение органоминерального микробиологического препарата на основе отходов свеклосахарного производства в качестве удобрений в зерносвекловичных севооборотах
The use of an organomineral microbiological preparation based on wastes of beet-sugar production as a fertilizer in grainbeet crop rotations
Зав. отделом В.О. Городецкий, ст. науч. сотрудник С.О. Семенихин, ст. науч. сотрудник Н.М. Даишева, ст. науч. сотрудник И.Н. Люсый, науч. сотрудник
H.И. Котляревская, науч. сотрудник М.М. Усманов
(Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия») отдел технологии сахара и сахаристых продуктов, тел. (861) 252-02-83 E-mail: [email protected]
Head of department V.O. Gorodetsky, Senior Research Associate S.O. Semenikhin, Senior Research Associate N.M. Daisheva, Senior Research Associate
I.N. Lyciy, Research Associate N.I. Kotlyarevskaya, Research Associate M.M. Usmanov
(Krasnodar Research Institute of agricultural products storage and processing - the branch of the Federal State Budgetary scientific institution «North-Caucasian Federal Scientific Center of Gardening, Viticulture, Winemaking») department of sugar and sugary products technology, tel. (861) 252-02-83 E-mail: [email protected]
Реферат. Приведены результаты двухлетних исследований по конкурсу У.М.Н.И.К. по применению фильтрационного осадка, кислого жома п транспортерно-моечного осадка в качестве субстрата для грибов рода Trichoderma с целью повышения урожайности и микробиологического оздоровления почв. В последние годы происходит заметное ухудшение фптосанитарного состояния полей. Основные почвы степной зоны Краснодарского края подвержены процессам интенсивной дегумпфика-цпи. Эти изменения достигли уровня, при котором черноземы теряют свою генетическую принадлежность и в значительной мере утрачивают свое плодородие. В результате даже на типичном мощном черноземе невозможно получить высокий и качественный урожай без внесения органических и минеральных удобрений. Для решения этой проблемы нами предлагается использовать многотоннажные отходы свеклосахарного производства, а именно утративший потребительские свойства (кислый) свекловичный жом, транспортерно-моечный и фильтрационный осадки в качестве высокопродуктивного субстрата для роста и развития грибов-супрессоров рода Trichoderma, активно участвующих в процессах почвообразования и являющихся антагонистами для патогенных грибов, обсеменяющих плодородные почвы Краснодарского края. Приведены показатели урожайности озимой и яровой пшеницы, показатели биометрии и урожайности сахарной свеклы, её технологического качества, а также результаты микробиологического исследования почв в ходе проведения научно-исследовательской работы.
Summary. The results of two years researches due to U.M.N.I.K. competition of the use of a filter sludge, sour pulp and transporter-washing sludge as a substrate for micromycetes of Trichoderma class in order to improve the yield and microbial recovery of soil. In recent years there has been a significant degradation in the phytosanitary state of the fields. The main soils of the steppe zone of the Krasnodar Region are subject to intensive dehumification processes. These changes have reached a level at which black earth lose its genetic identity and largely lose its fertility. As a result, even on a typical powerful black earth it is impossible to obtain a good yield with high-quality without applying organic and mineral fertilizers. To solve this problem, we propose to use the multitonage wastes of beet-sugar production, namely, lost consumer properties (sour) beet pulp, conveyor-washing mud and filtration sludge as a highly productive substrate for growth and development of suppressor micromycetes of the Trichoderma class, actively involved in soil formation and which are antagonists for pathogenic micromycetes. shattering the fertile soils of the
Q Городецкий В.О., Семенихин С.О., Даишева Н.М., Люсый И.Н., Котляревская Н.И., Усманов М.М., 2017
Krasnodar Region. The indexes of the yield of winter and spring wheat, the biometrics and yield of sugar beet, its technological qualitv, as well as the results of microbiological research of soils in the course of scientific research work are presented.
Ключевые слова: сахарная свекла, пшеница, урожайность, отходы свеклосахарного производства, жом, фильтрационный осадок, транспортерно-моечный осадок, Trichoderma, удобрения.
Keywords: sugar beet, wheat, yield, sugar production wastes, pulp, filtration Sludge, conveyor-washing mud, Trichoderma, fertilizer.
Сахарная свекла - одна из самых чувствительных к поражению болезнями сельскохозяйственная культура. К числу наиболее вредоносных относятся заболевания корнеедом, корневыми гнилями, церкоспорозом и т.д. Долговременной основой повышения плодородия и супрессивности почв против возбудителей корневых гнилей является повышение содержания гумуса в почве и создание условий для развития грибов-антагонистов по отношению к грибам-патогенам [1].
Следует отметить, что при переработке сахарной свеклы образуются, наряду с конечным продуктом - кристаллическим сахаром, большие объемы побочных продуктов и отходов. Такими отходами являются фильтрационный осадок, осадок транспортерно-моечной воды и свекловичный жом, утративший потребительские свойства. Проблема повышения плодородия и микробиологического оздоровления почв в специализированном зерносвекловичном севообороте может быть решена целенаправленным использованием многотоннажных отходов свеклосахарного производства в составе органоминерального биологического препарата.
Около 50 % от всей массы фильтрационного осадка составляет карбонат кальция (СаСОз). При урожайности сахарной свеклы 35-40 т/га фильтрационного осадка образуется 3-4 т на 1 га уборочной площади, и он содержит соединения азота в количестве 15-17 кг/га, фосфора - 25-27 кг/га, соли калия около 6 кг/га, ценные микроэлементы.
Осадок транспортерно-моечных вод соответствует уносу плодородного слоя почвы в количестве 2-3 т с 1 га уборочной площади и состоит в основном из частиц верхнего слоя почвы. В 1 т такого осадка содержится до 10 кг азота, 5 кг фосфора и 44 кг калия.
Сахарными заводами Краснодарского края сушится и гранулируется только около 60 % получаемого свекловичного жома, а остальная часть направляется в открытые жомохранилища. Получаемый при этом кислый жом, утративший потребительские свойства, не находит своего применения и вывозится в отвалы, загрязняя окружающую среду [2].
Нами предлагается использовать органоминеральный микробиологический препарат, состоящий из фильтрационного осадка, осадка транспортерно-моечной воды и невостребованной части свекловичного жома, образующих при внесении их в верхний слой почвы высокопродуктивный субстрат, где активно развиваются грибы-супрессоры рода Trichoderma, участвующие в процессах почвообразования.
Средняя урожайность сахарной свеклы в Краснодарском крае в 20142015 годах составила от 30 до 35 т/га. При этом нормы вносимых удобрений под посевы сахарной свеклы составляли в среднем: азотных удобрений (N) - 240 кг/га, фосфорных (Р2О5) - 80 кг/га и калийных (КаО) - 350 кг/га. В ходе анализа химического состава кислого жома было установлено, что содержание азотных, фосфорных и калийных соединений в 1 тонне кислого жома составляет около 8, 2 и 5 кг соответственно.
Известно, что для выращивания зерновых культур на послесвекловичных площадях в Краснодарском крае норма внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений составляет: 40 60 ,40 60 и 60 80 кг/га.
Исходя из этого было установлено, что нормы внесения кислого жома в качестве носителя азотно-фосфорно-калийных удобрений и питательных веществ для грибов-супрессоров рода Trichoderma должны составлять около 8 т/га. Эта норма была получена расчетным путём, а именно делением нормы внесения азотно-фосфорно-калийных удобрений на содержание азотных, фосфорных и калийных соединений в кислом жоме.
Далее были проведены исследования по определению зависимости соотношения компонентов смеси фильтрационный осадок : кислый жом : транспортерно-моечный осадок и значения рН среды. Содержание сухих веществ в фильтрационном осадке составило около 70 %, в транспортерно-моечном осадке около 90 %, а в кислом жоме - 10,2 %, значение рН кислого жома соответствовало 3,86.
В результате проведенных исследований было установлено, что оптимальное соотношение компонентов составляет 1:2:1, так как это соотношение обеспечивает наибольшее содержание кислого жома в смеси, являющегося основным источником питательных веществ, необходимых для деятельности грибов-супрессоров рода Trichoderma.
Для проведения полевых испытаний опытно-полевая делянка была разделена на восемь равных участков: по три опытных и один контрольный для посева озимой и яровой пшеницы. 1 октября 2014 года на шесть опытных участков были внесены фильтрационный осадок, кислый жом и транспортерно-моечный осадок в соотношении 1:2:1 в количестве 3:6:3 т/га (опытный № 1), 4:8:4 т/га (опытный № 2) и 5:10:5 т/га (опытный № 3).
По прошествии двух недель на эти шесть участков был внесен рабочий раствор микробиологического удобрения «Геостим» из расчета 5 л исходного раствора на 1 га. При бактериологическом контроле мицелиальная масса и споры Trichoderma viride были обнаружены в количестве 90 % от общего количества микроорганизмов, содержащихся в микробиологическом удобрении. Сопутствующая микрофлора была представлена дрожжами и бактериями. Мицелий Trichoderma viride целостный, содержание спор составило 40 %. В это же время на контрольные участки вносились гранулированные NPK-удобрения при нормах 60:60:80 кг/га соответственно.
Далее 29 октября на три опытных и один контрольный участок была высеяна озимая пшеница copra «Гарант-1» при норме высева 600 млн шт/га (0,24 т/га) с шириной междурядий 10 см и глубиной посева 6 см. При тех же условиях 1 апреля оставшиеся четыре участка были засеяны яровой пшеницей сорта «Лига 1» (табл. 1).
Таблица 1
Показатели урожайности озимой и яровой пшеницы
Тип участка Урожайность, т/га Повышение урожайности, %
Озимая пшеница
Контроль 3,27 -
Опытный № 1 3,61 + 10,40
Опытный № 2 3,75 + 14,68
Опытный № 3 3,52 + 7,65
Яровая пшеница
Контроль 4,02 -
Опытный № 1 4,57 + 13,68
Опытный № 2 4,46 + 10,94
Опытный № 3 4,26 + 5,97
Из данных, представленных в табл. 1, следует, что максимальное увеличение урожайности как озимой, так и яровой пшеницы наблюдается при нормах внесения компонентов (фильтрационного осадка, кислого жома и осадка транспортерно-моечной воды) 3-4, 6-8 и 3-4 т/га для озимой пшеницы и 3, б и 3 т/га - для яровой.
Известно, что для выращивания корнеплодов сахарной свеклы норма внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений до посева составляет: 100-50, 90-150 и 90-150 кг/га. Исходя из этого нами была выбрана норма внесения, соответствующая средней величине для всех удобрений, равной 120 кг/га.
В ходе роста корнеплодов сахарной свеклы норма внесения основных NPK-удобрений для черноземов Краснодарского края составляет: азотных - 45 кг/ га, фосфорных - 60 кг/га и калийных - 45 кг/га.
При внесении органоминерального микробиологического препарата субстрат, состоящий из фильтрационного осадка, кислого жома и осадка транспортерно-моечной воды, требует двухнедельного компостирования в почве перед внесением грибов-супрессоров рода Trich.od.erma, а также последующей двухнедельной выдержки для обеспечения их роста, развития и разложения сложных азотных, фосфорных и калийных соединений до более простых, способных к усвоению сельскохозяйственными культурами. Таким образом, замещение минеральных удобрений представляется возможным осуществить только на стадии допосевной обработки почвы. Недостаток фосфорных удобрений в компонентах субстрата компенсировали добавлением минеральных фосфорных удобрений.
Таким образом, требуемое для допосевной обработки почвы количество компонентов субстрата фильтрационный осадок : кислый жом : осадок транспортерно -моечной воды должно составлять около 12:24:12 т/га. Для более точного определения оптимального соотношения азотно-фосфорно-калийных удобрений в составе органоминерального микробиологического препарата нами были выбраны нормы внесения 10:20:10, 12,5:25:12,5 и 15:30:15 т/га. На контрольный участок были внесены минеральные удобрения в соответствии с нормами допосевной обработки почвы. Допосевное внесение удобрений и субстрата проводили 21 апреля 2015 г.
По прошествии двух недель на эти шесть участков был внесен рабочий раствор микробиологического удобрения «Геостим» в количестве 5 л исходного раствора на 1 га, рекомендованном производителем. При бактериологическом контроле мицелиальная масса и споры Trichoderma viride были определены в количестве 90 % от общего количества микроорганизмов, содержащихся в микробиологическом удобрении. Сопутствующая микрофлора была представлена дрожжами и бактериями. Мицелий Trichoderma viride целостный, содержание спор составило 45 %.
Сбор урожая сахарной свеклы проводили 16 октября - через 150 сут после посева (табл. 2).
Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод о том, что замена допосевных удобрений на органоминеральный микробиологический препарат на основе многотоннажных отходов свеклосахарного производства (фильтрационного осадка, кислого жома и осадка транспортерно-моечной воды) и грибов-супрессоров рода Trhichoderma положительно сказывается на выращивании сахарной свеклы.
Так, внесение компонентов субстрата органоминерального микробиологического препарата в количестве 10:20:10-12,5:25:12,5 т/га способствует увеличению сбора сахара с 1 га на 15 %. Однако при увеличении доли вносимых с компонентами субстрата органоминерального микробиологического препарата азотных удобрений наблюдается снижение сахаристости корнеплодов. Кроме того, избыточное количество внесенных азотных удобрений на опытный участок № 3 привело к стимуляции роста листовой части корнеплодов, что снизило массовую долю корневой части с нормальных 75-80 до 60 % и в конечном итоге привело к снижению урожайности и сбора сахара с 1 га.
Таблица 2
Показатели биометрии и урожайности корнеплодов сахарной свеклы
Наименование показателя Тип участка
Контрольный Опытный № 1 Опытный № 2 Опытный № 3
Средняя масса корнеплода сахарной свеклы, г 500,00 580,00 600,00 550,00
Масса корневой части, % 79,00 75,50 76,00 60,00
Масса листовой части, % 21,00 24,50 24,00 40,00
Сахаристость, % к массе свеклы 14,60 14,80 14,00 14,50
Содержание сухих веществ, % к массе свеклы 19,80 20,40 19,80 20,80
Полевая всхожесть сахарной свеклы, % 89,00 91,00 92,00 91,00
Урожайность, т/га 31,76 36,00 37,90 27,13
Изменение урожайности, % - + 13,35 + 19,33 -14,58
Сбор сахара, т/га 4,64 5,33 5,31 3,93
Изменение сбора сахара, % - + 14,90 + 14,43 -15,16
Немаловажную роль в технологии сахара играют азотные вещества, а именно, а-аминный («вредный») азот, так как повышенное значение этого показателя приводит к снижению выхода сахара в производстве за счет значительных его потерь, снижению термоустойчивости соков и увеличению их цветности за счет реакции Майяра - образования меланоидинов - высокомолекулярных интенсивно-окрашенных соединений. Поэтому в корнеплодах контролировали содержание азотных веществ так как вносимое с компонентами субстрата количество азотных удобрений превосходило рекомендуемые нормы (табл. 3).
Таблица 3
Содержание азотных веществ в корнеплодах сахарной свеклы, % к массе свеклы
Тип участка
Наименование показателя Контр ольный Опытный № 1 Опытный № 2 Опытный № 3
Общего азота, в том числе: 0,188 0,195 0,219 0,200
белкового азота 0,088 0,069 0,099 0,100
небелкового азота, в том числе: 0,100 0,126 0,120 0,100
амидо-аммиачного азота 0,017 0,018 0,018 0,024
а-аминного азота 0,083 0,108 0,102 0,076
Анализ представленных данных показывает, что содержание а аминного азота в корнеплодах сахарной свеклы, выращенных на опытных участках, незначительно превышает таковое в корнеплодах, выращенных на контрольном, поэтому внесение органоминерального микробиологического препарата не будет оказывать заметного негативного эффекта на последующие технологические процессы переработки корнеплодов сахарной свеклы.
Исходя из полученных результатов при выращивании сахарной свеклы оптимальное количество компонентов субстрата органоминерального микробиологического препарата, состоящего из многотоннажных отходов свеклосахарного производства составляет: фильтрационного осадка - 10 т/га, кислого жома - 20 т/га, транспортерно-моечного осадка - 10 т/га.
Отбор проб для бактериологического исследования почвы производили за 1 день до внесения фильтрационного осадка, кислого жома и транспортерно-моечного осадка на опытные участки перед посевом озимой пшеницы (30 сентября 2014 года), на 20-е сут после появления всходов озимой пшеницы и на 20 е сут после появления всходов яровой пшеницы.
Исходное количество микроорганизмов, содержащихся в почве, составило: бактерий - 18х105 КОЕ/г, плесеней - 5х103 КОЕ/г. Количество микроорганизмов при анализе опытных участков озимой пшеницы составило: бактерий -10х104 КОЕ/г, плесеней - 1х103 КОЕ/г, при анализе опытных участков яровой пшеницы: бактерий - 50х104 КОЕ/г, плесеней - 2х103 КОЕ/г.
При выращивании сахарной свеклы отбор проб для бактериологического исследования почвы производили за 1 день до внесения фильтрационного осадка, кислого жома и транспортерно-моечного осадка (20 апреля 2015 года), на 22-е сут после появления всходов сахарной свеклы (12 мая) и после сбора урожая сахарной свеклы (16 октября). Исходное количество микроорганизмов, содержащихся в почве, составило: бактерий - 12x105 КОЕ/г, плесеней - 1,2x103 КОЕ/г. Количество микроорганизмов на 22-е сут после появления всходов составило: бактерий -9х104 КОЕ/г, плесеней - 0,8х103 КОЕ/г. Конечное количество микроорганизмов после сбора урожая составило: бактерий - 5x104 КОЕ/г, плесеней - 0,5x103 КОЕ/г.
Исходя из полученных данных, следует вывод, что на субстрате, состоящем из фильтрационного осадка, кислого жома и транспортерно-моечного осадка, грибы-супрессоры рода ТпсНойегта способствуют заметному снижению обсемененности почвы патогенными микроорганизмами.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о повышении плодородия почв в зерносвекловичных севооборотах за счет использования многотоннажных отходов свеклосахарного производства: фильтрационного осадка, осадка транс-портерно-моечных вод и кислого жома, утратившего потребительские свойства.
В результате проведения научно-исследовательской работы установлено:
1) оптимальное соотношение компонентов субстрата для выращивания культур, а именно фильтрационного осадка, кислого жома и осадка транспортерно-моечной воды, составляет 1:2:1;
2) достаточный срок выдержки субстрата с целью достижения оптимального значения рН для роста пшеницы, составляет 2 недели;
3) наиболее распространенные в сельском хозяйстве штаммы грибов-супрессоров рода ТпсНойегта ТпсНойегта ьЫйе 98 и 838 при выбранном соотношении компонентов субстрата обладают высокой интенсивностью роста, независимо от их формы (жидкой или споровой);
4) оптимальные нормы внесения компонентов субстрата (фильтрационного осадка, кислого жома и осадка транспортерно-моечной воды), способствующие повышению урожайности озимой пшеницы, составляют 3-4, 6-8 и 3-4 т/га соответственно, яровой пшеницы - 3, 6 и 3 т/га;
5) оптимальное количество компонентов субстрата органоминерального микробиологического препарата, состоящего из многотоннажных отходов свеклосахарного производства, составляет: фильтрационного осадка - 10 т/га, кислого жома -20 т/га, транспортерно-моечного осадка - 10 т/га;
6) замена допосевных удобрений на органоминеральный микробиологический препарат при оптимальном соотношении его компонентов способствует повышению урожайности корнеплодов сахарной свеклы на 13,35 % и сбора сахара с 1 га на 14,90 %;
7) содержание ааминного азота в корнеплодах сахарной свеклы, выращенных на опытных участках, незначительно превышает таковое в корнеплодах, выращенных на контрольном, поэтому внесение органоминерального микробиологического препарата не будет оказывать заметного негативного эффекта на последующие технологические процессы переработки корнеплодов сахарной свеклы;
8) при двухлетней обработке почв органоминеральным микробиологическим препаратом, состоящим из фильтрационного осадка, кислого жома, транспортерно -моечного осадка и грибов-супрессоров рода Trichoderma, наблюдается заметное снижение обсемененности почвы патогенными микроорганизмами;
9) применение органоминерального микробиологического препарата на после-свекловичных почвах позволяет повысить урожайность культур в зерно-свекловичных севооборотах на 10-15 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шевченко, А.Г. Особенности возделывания и переработки сахарной свеклы на Северном Кавказе. Часть I [Текст] / А.Г. Шевченко, Ю.И. Молотилин, В.А. Логвинов [и др.]. - Краснодар: ООО «ПросвещениеЮГ», 2007. - 259 с.
2. Молотилин, Ю.И. Особенности возделывания и переработки сахарной свеклы на Северном Кавказе. Часть 2 [Текст] / Ю.И. Молотилин, Н.А. Люсый, В.А. Колесников [и др.]. - Краснодар: ООО «ПросвещениеЮГ», 2008. - 337 с.
REFERENCES
1. Shevchcnko A.G., Molotilin Ju.I., Logvinov V.A. Osobennosti vozdelyvanija i pererabotki saharnoj svekly na Severnom Kavkaze. Chast' I [Features of cultivation and processing of sugar beet in the North Caucasus. Part I], Krasnodar, 2007, 259 pp. (Russian).
2. Molotilin Ju.I., Ljusyj N.A., Kolesnikov V.A. Osobennosti vozdelyvanija i pererabotki saharnoj svekly na Severnom Kavkaze. Chast' 2 [Features of cultivation and processing of sugar beet in the North Caucasus. Part 2], Krasnodar, 2008, 337 pp. (Russian).
