CC BY
35
УДК 631.5:631.147:631.452:631.445.4
РОЛЬ БИОПРЕПАРАТОВ В ДЕСТРУКЦИИ ОРГАНИКИ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР И ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ
ПИГОРЕВ И.Я.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры почвоведения, общего земледелия и растениеводства имени профессора В.Д. Мухи, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected].
ТАРАСОВ А.А.,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected].
Реферат. Представленная работа показывает роль сидеральных культур и биопрепаратов в повышении плодородия зональных почв центрально-черноземной зоны. Органическое вещество является основным фактором почвообразования и в свою очередь определяет потенциал плодородия почвы. В условиях органического земледелия круговорот вещества и энергии идет по законам биосферы и сводит к минимуму антропогенную нагрузку. Для поддержания и сохранения плодородия сельскохозяйственных земель необходима органика растительного или животного происхождения. Высокая продуктивность в качестве сидеральных культур на черноземе типичном установлена у люпина желтого, донника белого, редьки масличной, рапса ярового. С целью деструкции органической массы сидеральных культур хорошо показали себя биопрепараты Трихофит и Витазим с нормой расхода 1-3 л/т. Опрыскивание сидеральной массы с последующей запашкой повышает скорость ее разложения на черноземе типичном на 18,4-21,3 %. Данный прием увеличивает количество макроэлементов в почве и способствует росту продуктивности последующих полевых культур. Двухлетние исследования показывают рост количества доступных форм азота, фосфора и калия в зональных почвах, что особенно актуально при ведении органического земледелия.
Ключевые слова: почва, сидеральные культуры, органическое вещество, азот, фосфор, калий.
THE ROLE OF BIOPREPARATIONS IN DECOMPOSITION OF ORGANIC MATTERS OF SIDEERAL CULTURES AND INCREASE OF FERTILITY OF BLACK EARTH SOILS
PYGOREV I.Y.,
Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Soil Science, General Agriculture and Plant Industry named after Professor V.D. Mukhi, Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanova, e-mail: [email protected].
TARASOV A.A.,
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Production and Processing of Agricultural Products, Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanova, e-mail: [email protected].
Essay. The presented work shows the role of green manure crops and biological products in improving the fertility of zonal soils of the central black earth zone. Organic matter is a major factor in soil formation and, in turn, determines the soil fertility potential. Under conditions of organic farming, the circulation of matter and energy follows the laws of the biosphere and minimizes the anthropogenic load. To maintain and preserve the fertility of agricultural land, organic matter of plant or animal origin is necessary. High productivity as green manure crops on green chernozem is found in yellow lupine, white clover, oilseed radish, spring rape. For the purpose of destroying the organic mass of green manure crops, Trihofit and Vitazim biological preparations showed themselves well with a consumption rate of 1-3 l / t. Spraying the green manure with subsequent tillage increases the rate of its
decomposition on typical chernozem by 18.4-21.3%. This technique increases the number of macronu-trients in the soil and contributes to the growth of productivity of subsequent field crops. Two-year studies show an increase in the number of available forms of nitrogen, phosphorus and potassium in zonal soils, which is especially important when maintaining organic farming.
Keywords: soil, green manure crops, organic matter, nitrogen, phosphorus, potassium.
Ведение. Сидеральные пары для органического земледелия являются одним из источников пополнения почвы органическим веществом и элементами питания. Они исключают возможность получения полноценного урожая другой культуры с этого поля, но могут быть альтернативой чистых паров и с избытком компенсируют прирост урожаев последующих культур [1, 2].
Эффективность сидеральных культур для органического земледелия, как источника улучшения минерального питания растений зависит от степени минерализации (деструкции) органического вещества [3, 4].
После сидерации повышается деятельность клубеньковых бактерий и других почвенных микроорганизмов. При запашке зеленого удобрения исключаются потери азота, что в два раза повышает его использование по сравнению с навозом. Однако разложение органического вещества, поступившего в почву, идет длительное время. Если использование питательных веществ растениями из минеральных удобрений достигает в первый год 60-70 %, то из органических до 30 % азота, до 45 % фосфора и до 50 % калия.
Процесс распада клетчатки, осуществляемый микроорганизмами, является одним из важнейших показателей плодородия почвы, определяющий уровень ее биогенности [5-9].
Целью работы является сохранение и повышение плодородия зональных почв путем ускоренной деструкции органической массы сидеральных культур в условиях органического земледелия.
Материал и методика исследования. Исследования выполнены на кафедре почвоведения, общего земледелия и растениеводства имени профессора В.Д. Мухи ФГБОУ ВО Курская ГСХА в 2017-2018 гг.
Опыты проведены на черноземе типичном (ООО «Курское поле» Горшеченского района Курской области). В качестве сидератов в системе органического земледелия изучались культуры семейства бобовых: люпин желтый, донник белый, семейства капустных: редька масличная и рапс яровой.
Люпин желтый сорта Жемчуг универсального использования на корм, сидерат, зерно. Высевали с нормой 150 кг/га, рядовым способом в количестве 1,2 млн. шт/га.
Донник желтый сорта Омский скороспелый. Высевали рядовым способом с нормой 18 кг/га в количестве 12 млн. шт/га. Подготовка почвы проводилась под посев мелких семян на глубину 2 см.
Редька масличная сорта Тамбовчанка высевалась с нормой 20 кг/га, рядовым способом в количестве 2,5 млн. шт/га на глубину до 3 см.
Рапс яровой сорта Гермес высевался с нормой 10 кг/га рядовым способом в количестве 1,5 млн. шт/га всхожих семян на глубину 2-3 см.
Изучение степени деструкции органической массы сидеральных культур биопрепаратами проводили путем опрыскивания измельченной сидеральной массы биопрепаратами Трифхофит и Витазим по схеме: 1. Контроль; 2. Трихофит 3 л/т; 3. Витазим 1 л/т; 4. Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т. После обработки измельченной сидеральной массы делянки запахивали отвальным плугом на глубину 22-24 см. Отбор почвенных образцов на протяжении вегетационного периода осуществляли с помощью ручного пробоотборника. Агрохимические исследования проводили по общепринятым методикам - азот гидролизуе-мый в слоях почвы 0-20 и 20-40 см по Тюрину и Кононовой, фосфор подвижный по Чирико-ву, калий обменный по Масловой [10]. Математическую обработку результатов исследований выполняли методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [11].
Результаты исследования. Обработка си-деральной массы биопрепаратами Трихофит и Витазим ускоряет разложение органики сиде-ральных культур и обогащает почву макроэлементами. В таблице 1 показано содержание легкогидролизуемого азота в черноземе типичном под озимой пшеницей, возделываемой по сидеральному пару с разными культурами с обработкой биопрепаратами сидеральной культуры и без обработки.
Таблица 1 - Влияние обработки сидеральных культур биопрепаратами на содержание легко-гидролизуемого азота в черноземе типичном под озимой пшеницей начала весенней вегетации (кг/га, слой 0-20 см)__
Вариант Сидеральная культура
люпин желтый донник белый редька масличная рапс яровой
2017 г.
Контроль 226,2 211,4 190,4 185,4
Трихофит 3 л/т 230,5 215,7 194,5 189,3
Витазим 1 л/т 228,9 213,9 193,0 187,9
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 232,3 217,5 196,3 191,8
2018 г.
Контроль 259,4 236,5 227,3 210,5
Трихофит 3 л/т 265,0 241,9 232,4 215,8
Витазим 1 л/т 262,5 239,7 230,4 213,2
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 267,8 244,5 235,2 218,8
среднее за 2017-2018 гг.
Контроль 242,8 223,9 208,9 198,0
Трихофит 3 л/т 247,8 228,8 213,5 202,6
Витазим 1 л/т 245,7 226,8 211,7 200,6
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 250,1 231,0 215,8 205,3
Отмеченное ранее действие биопрепаратов на разложение органической массы сидераль-ных культур способствовало росту в слое 0-20 см содержания легкогидролизуемого азота. В черноземе типичном содержание азота в 2017 году после сидеральной культуры люпин желтый, весной под озимой пшеницей было выше, чем в других вариантах и достигало 226,2 кг/га. Обработка сидеральной массы биопрепаратами повышала содержание азота на всех вариантах. Максимальный эффект отмечался от совместного применения Трихофита и Ви-тазима. Содержание азота вырастало в зависимости от культуры сидерального пара с 191,8 кг/га до 232,3 кг/га. В 2018 г. действие сидеральных культур, обработанных биопрепаратом, на содержание азота было выше и достигало в варианте с люпином желтым после обработки Трихофитом - 265,0 кг/га, Ви-тазимом - 262,5 кг/га и Трихофитом + Вита-зимом - 267,8 кг/га. Средние за два года данные показали более высокие значения содержания легкогидролизуемого азота в черноземе типичном после люпина желтого (242,8 кг/га), донника белого (223,9 кг/га). На основе полученных данных можно утверждать, что обработка биопрепаратами сидеральных культур перед запашкой положительно влияла на содержание легкогидролизуемого азота. Совместное действие двух биопрепаратов практически было равно сумме их действия поодиночке.
Оценку роли сидератов на содержание фосфора в почве следует начать с того, что фосфор
называют элементом жизни. Он входит в состав сложных белков, нуклеиновых кислот, фосфа-тидов, сахарофосфатов, фитина и других веществ, без которых невозможно существование ни одного живого организма. Неорганический фосфор, участвуя в процессе фотосинтеза, образует богатые энергией фосфорорганические соединения. Фосфат кальция - составная часть скелета человека и животных. Общее содержание фосфора в теле животных достигает 1 %, в семенах злаков - 0,6-0,9 %; зернобобовых - 11,2 %; масличных - 1,3-1,6 %; в соломе - в 3-4 раза меньше. Дефицит фосфора в почве отрицательно сказывается, прежде всего, на сборах товарной части урожая всех культур.
Фосфор эффективен на всех типах почв, особенно при достаточном обеспечении растений азотом и калием. Фосфор крайне необходим молодым растениям, у которых слабо развита корневая система. Недостаток этого элемента в первые фазы роста и развития растений отрицательно сказывается на их дальнейшем развитии и в последствии на урожае. Обильное фосфорное питание не только повышает урожай, но и ускоряет его созревание, что имеет практическое значение для овощных, плодово-ягодных и других культур, делая растения более стойкими к полеганию и засухе.
Важность оценки поступления подвижного фосфора в почву с сидератом продиктована и тем, что растительная масса, включая солому зерновых культур, содержит низкое количество фосфора. Проведенная оценка содержания в
почве фосфора под озимой пшеницей на черноземе типичном возделываемой по сидераль-ным парам - люпин желтый, донник белый, редька масличная и рапс яровой и обработанных перед запашкой биопрепаратами дала конкретные результаты. В 2017 г. органическая масса сидеральных культур после обработки биопрепаратами позволила за счет дополнительной ее деструкции увеличить количество доступного для растений фосфора (таблица 2).
По содержанию фосфора в слое почвы 0-20 см можно утверждать, что действие препаратов было положительным и обогащало почву фосфором. Степень воздействия биопрепаратов не зависела от культуры сидерального пара. Эффективность Трихофита на черноземе типичном была выше Витазима. Обработка сидератов двумя препаратами позволила дополнительно увеличить содержание подвижного фосфора на 3,1-4,3 кг/га. В 2018 году роль сидеральных культур в повышении элементов питания была выше, но действие препаратов было на уровне прошлого года.
Содержание калия в почве зависит от типа почвы, гранулометрического состава и конечно хозяйственной деятельности. Недостаток калия задерживает процесс накопления в тканях растений углеводов, что отрицательно влияет на качество растениеводческой продукции. В таблице 3 показано количество обменного калия в слое 0-20 см на период весеннего кущения озимой пшеницы, высеянной по сидеральными парам, часть которых перед
запашкой была обработана биопрепаратами ускоряющими разложение растительной массы сидератов.
Учитывая низкое содержание калия в си-дератах, увеличение обменного калия от дополнительной деструкции осенне-весеннего периода составляло 3,3-3,6 кг/га от обработки Трихофитом и 2,1-2,2 кг/га от обработки Ви-тазимом. Совместное действие этих препаратов ускоряло микробиологическую активность и разложение сидератов. В итоге на изучаемых вариантах увеличение обменного калия достигало в 2017 году: по люпину желтому на 5,6 кг/га; доннику белому на 5,3 кг/га; редьке масличной 5,6 кг/га и рапсу яровому на 5,7 кг/га. Повторение опыта на следующий год показало более высокое содержание калия на изучаемых вариантах как без обработки биопрепаратами, так и с обработкой. В 2018 году содержание калия на вариантах в разными си-деральными культурами колебалось от 502,1 кг/га (люпин желтый) до 473,4 кг/га (рапс яровой), а после их обработки увеличилось как от действия Трихофита, так и от Витазима. Максимальный эффект достигался от совместного действия двух препаратов. Повышенное содержание калия в 2018 году объясняется более благоприятными условиями 2017-2018 годов для разложения сидеральной массы в почве. Действие же биопрепаратов в оба года наблюдений было равнозначным, и различия были в вариантах с разными биопрепаратами.
Таблица 2 - Влияние обработки сидеральных культур биопрепаратами на содержание подвижного фосфора в типичном черноземе под озимой пшеницей начала весенней вегетации (кг/га, слой 0-20 см)__
Вариант Сидеральная культура
люпин желтый донник белый редька масличная рапс яровой
2017 г.
Контроль 337,6 328,4 318,1 309,7
Трихофит 3 л/т 340,1 330,9 320,6 312,2
Витазим 1 л/т 339,0 329,8 319,5 310,9
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 340,8 331,7 321,4 314,0
2018 г.
Контроль 352,2 341,7 352,1 342,2
Трихофит 3 л/т 354,8 343,9 354,7 344,8
Витазим 1 л/т 353,7 342,8 353,8 343,7
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 355,4 345,3 355,8 345,9
среднее за 2017-2018 гг.
Контроль 344,9 335,1 335,1 326,0
Трихофит 3 л/т 347,5 337,4 337,7 328,5
Витазим 1 л/т 346,4 336,3 336,7 327,3
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 348,1 338,5 338,6 329,8
Таблица 3 - Влияние обработки сидеральных культур биопрепаратами на содержание обменного калия в черноземе типичном под озимой пшеницей начала весенней вегетации
(кг/га, слой 0-20 см)
Вариант Сидеральная культура
люпин желтый донник белый редька масличная рапс яровой
2017 г.
Контроль 476,7 469,7 470,8 459,4
Трихофит 3 л/т 480,1 473,0 474,2 463,0
Витазим 1 л/т 478,9 470,1 472,9 461,6
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 482,3 475,0 476,4 465,1
2018 г.
Контроль 502,1 490,2 481,3 473,4
Трихофит 3 л/т 505,8 494,1 485,0 477,1
Витазим 1 л/т 504,4 493,6 483,6 475,7
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 507,6 495,8 486,7 478,9
среднее за 2016-2018 гг.
Контроль 489,4 479,9 461,1 466,4
Трихофит 3 л/т 492,9 483,6 479,6 470,1
Витазим 1 л/т 491,7 481,9 478,3 468,7
Трихофит 3 л/т + Витазим 1 л/т 494,9 485,4 481,6 472,0
Средние результаты за два года показали, что уже на второй год после запашки сидерата в черноземе типичном повышается содержание обменного калия в зависимости от сиде-рата. Максимальные значения были получены при использовании в качестве сидерата люпина желтого (489,4 кг/га). Ускоренная с помощью биопрепаратов деструкция органического вещества позволяет биологическим путем повысить содержание калия в почве.
Выводы. Роль биопрепаратов в деструкции органической массы сидератов и накоп-
ления элементов минерального питания в почве положительна и достоверна. На следующий год после запашки сидератов в слое 0-20 см чернозема типичного повышается содержание легкогидролизуемого азота от действия Три-хофита на 3,4-5,0 кг/га, Витазима - 2,6-2,9 кг/га, совместного действия Трихофит + Вита-зим - 6,7-7,3 кг/га. Фосфора соответственно на 2,3-2,6; 1,2-1,6 и 3,2-3,8 кг/га, калия на 3,53,7; 2,0-2,3 и 5,5-5,6 кг/га.
Список использованных источников
1. Турусов В.И. Состояние плодородия черноземных почв и способы его воспроизводства в адаптивно-ландшафтных системах земледелия // Адаптивно-ландшафтное земледелие: вызовы XXI века: материалы международной научно-практической конференции. - Курск: ФГБНУ «Курский федеральный аграрный научный центр» - Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии, 2018. - С. 17-22.
2. Харченко А.Г. Восстановление плодородия почвы // Ресурсосберегающее земледелие. - 2011. - № 2. - С. 36-40.
3. Буянтуева Л.Б., Никитина Е.П., Гынинова А.Б. Исследование численности и ферментативной активности микроорганизмов-деструкторов органического вещества растительных остатков каштановых почв степных пастбищ Бурятии // Вестник Бурятского государственного университета. -2014. - №4 (1). - С. 83-87.
4. Тарасов С.А., Шершнева О.М. Использование микробиологических препаратов для ускорения деструкции соломы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. -2014. - № 6. - С. 42-46.
5. Пигорев И.Я., Ишков И.В. Улучшение агроэкологического состояния почв как способ повышения продуктивности полевых культур // Сб.: Аграрная наука - сельскому хозяйству: материалы XII международной научно-практической конференции. - Барнаул: Алтайский ГАУ, 2017. - С. 236238.
6. Долгополова Н.В., Пигорев И.Я. Роль плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии // Сб.: Проблемы и перспективы инновационного развития агротехнологий: материалы Международной научно-практической конференции. - Белгород: Изд-во Белгородский ГАУ, 2016. - С. 3-4.
7. Пигорев И.Я., Тарасов С.А. Влияние биопрепаратов на перезимовку и продуктивность озимой пшеницы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 1 - С. 29-32.
8. Fundamental Principles of pulsed light Technique in food Preservation: mini Review / A.P. Bashkirev, N. Pimenov, A. Laishevchev, V. Semykin, I. Pigorev, A. Shvarch, A.Sh. Mohammad, A. Glinushkin // Entomology and Applied Science letters. - 2016. - T. 3. - № 3. - C. 47-49.
9. Microbial Preparations and growth Regulators as a Means of Biologization in Agriculture / V.A. Semykin, I.Y. Pigorev, A.A. Tarasov, A.P. Glinushkin, S.A. Plygun, I.I. Sycheva // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. - 2016. - № 11 (59). - С. 3-9.
10. Агрохимические методы исследования почв. - Изд. 5-е перераб. и доп. - М. Наука, 1975. -656 с.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1985. - 351 с.
12. Долгополова Н.В. Влияние сидеральных культур на урожайность яровой пшеницы в Центральном Черноземье // Региональный вестник. - 2017. - № 4 (9). - С. 2-4.
13. Золотарева Е.Л., Пигорев И.Я., Дымов А.Д. Информационно-консультационная служба, как форма повышения уровня развития сельскохозяйственного производства // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 3. - С. 58-60.
List of used sources
1. Turusov V.I. State of fertility of chernozem soils and methods of its reproduction in adaptive-landscape systems of agriculture // Adaptive-landscape agriculture: challenges of the XXI century: materials of the international scientific-practical conference. - Kursk: Federal State Budgetary Institution "Kursk Federal Agrarian Research Center" - All-Russian Research Institute of Agriculture and Soil Protection from Erosion, 2018. - P. 17-22.
2. Kharchenko A.G. Soil fertility restoration // Resource-saving agriculture. - 2011. - № 2. - P. 36-40.
3. Buyantueva L.B., Nikitina E.P., Gyninova A.B. Investigation of the number and enzymatic activity of microorganisms-destructors of organic matter of plant residues of chestnut soils of the steppe pastures of Buryatia // Bulletin of Buryat State University. - 2014. - №4 (1). - P. 83-87.
4. Tarasov S.A., Shershneva O.M. The use of microbiological preparations to accelerate the destruction of straw // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2014. - № 6. - P. 42-46.
5. Pigorev I.Y., Ishkov I.V. Improving the agro-ecological state of the soil as a way to increase the productivity of field crops // Collection: Agrarian Science - Agriculture: Proceedings of the XII International Scientific and Practical Conference. - Barnaul: Altai State Agrarian University, 2017. - P. 236-238.
6. Dolgopolova N.V., Pigorev I.Y. The role of fertility in adaptive landscape agriculture // Collection: Problems and prospects of innovative development of agricultural technologies: materials of the International Scientific and Practical Conference. - Belgorod: Publishing house Belgorod GAU, 2016. - P. 3-4.
7. Pigorev I.Y., Tarasov S.A. Influence of biological products on winterizing and productivity of winter wheat // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2014. - № 1 - P. 29-32.
8. Fundamental Principles of pulsed light Technique in food Preservation: mini Review / A.P. Bashkirev, N. Pimenov, A. Laishevchev, V. Semykin, I. Pigorev, A. Shvarch, A.Sh. Mohammad, A. Glinushkin // Entomology and Applied Science letters. - 2016. - T. 3. - № 3. - Р. 47-49.
9. Microbial Preparations for Agriculture and Agriculture. V.A. Semykin, I.Y. Pigorev, A.A. Tarasov, A.P. Glinushkin, S.A. Plygun, I.I. Sycheva // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. - 2016. - № 11 (59). - P. 3-9.
10. Agrochemical methods of soil research. - Ed. 5th pererabot. and add. - M. Science, 1975. - 656 p.
11. Dospekhov B.A. Methods of field experience. - M .: Kolos, 1985. - 351 p.
12. Dolgopolova N.V. The influence of green manure crops on spring wheat productivity in the Central Black Earth Region // Regional Bulletin. - 2017. - No. 4 (9). - S. 2-4.
13. Zolotareva E.L., Pigorev I.Y., Dymov A.D. Information and consulting service as a form of increasing the level of development of agricultural production // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2012. - №. 3. - Р. 58-60.
