CC BY
19
_
АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ
УДК 631.84:631.86:633.1
ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ И РИЗОАГРИНА НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ
А.А. Завалин, д.с.-х.н., А.А. Алферов, к.с.-х.н.
Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, e-mail: [email protected]
Оценено действие азотного удобрения и биопрепарата Ризоагрин, созданного на основе штамма Agrobacterium radiobacter, на урожайность зерна яровой пшеницы в опытах на дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны России. Выявлена тесная положительная зависимость (r = 0,77-0,90) действия инокуляции семян биопрепаратом от реакции почвенной среды и значения гидротермического коэффициента (ГТК) в период вегетации. Минимальная прибавка урожайности зерна яровой пшеницы (1,2-1,9 ц/га) от использования биопрепарата получена при значении ГТК = 1,3, действие его более эффективно при стрессовых погодных условиях вегетационного периода. При кислой реакции почвенной среды (pHKCi < 4,8) положительного эффекта от инокуляции семян на урожайность зерна яровой пшеницы, практически, не получено. При реакции почвенной среды близкой к нейтральной (pHKCl 6,0-6,7) и значении ГТК = 1,64-1,82 прибавка урожайности зерна яровой пшеницы от Ризоагрина на фоне РК-удобрений достигает 3,0-5,5 ц/га. Эффект от инокуляции семян при внесении под пшеницу N30, практически, не зависит от метеорологических условий вегетационного периода.
Ключевые слова: азотное удобрение, Ризоагрин, ассоциативная азотфиксация, яровая пшеница, урожайность, реакция почвенной среды, гидротермический коэффициент.
INFLUENCE OF NITROGEN FERTILIZER AND RHYZOAGRIN ON SPRING WHEAT GRAIN YIELD IN SODDY-PODZOLIC SOIL
Dr. Sci. A.A. Zavalin, PhD. A.A. Alferov
ARSRI for Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, e-mail: [email protected]
We have checked the effect of Nitrogen fertilizer and bio-preparation Rhyzoagrin made on the base of Agro-bacterium radiobacter strain on the spring wheat grain yield during the experiments have been held in the soddy-podzolic soils of non chernozem (non humus) regions of Russia. We have discovered the close positive correlation (r = 0.77-0.90) of the grain inoculation effect with a biological preparation from the soil environment reaction and the hydrothermal coefficient value during the vegetation period. The minimal increase of the spring wheat grain yield (1.2-1.9 quintals per hectare) from the use of bio-preparation was obtained at hydrothermal coefficient = 1.3. Its influence is more effective during the stressful weather conditions of vegetation period. We practically haven't achieved a positive effect from the grain inoculation on the spring wheat grain yield with the acid reaction of the soil environment (pHKa < 4.8).When the soil environment reaction is close to neutral (pHKa 6.06.7) and the value of hydrothermal coefficient is 1.64-1.82 the increase of spring wheat grain yield from Rhyzoagrin against the backdrop of phosphorus potassium fertilizers is 3.0-5.5 quintals per hectare. The grain inoculation effect during fertilizing wheat with 30 kg of nitrogen practically does not depend on the meteorological conditions during the growing season.
Keywords: nitrogen fertilizer, Rhyzoagrin, associative nitrogen fixation, spring wheat, yield, soil environment reaction, hydrothermal coefficient.
Решение вопроса увеличения производства рас- Применение таких биопрепаратов дает возмож-
тениеводческой продукции и одновременно сниже- ность уменьшить дозы минеральных азотных удоб-
ние доз минеральных удобрений обусловило инте- рений, что имеет не только агрономическое и эко-
рес ученых и сельскохозяйственных товаропроиз- номическое, но и экологическое значение [9]. Ис-
водителей к биологическим препаратам, созданным пользование в сельскохозяйственном производстве
на основе высокоэффективных штаммов ассоциа- препаратов на основе несимбиотических азотфик-
тивных микроорганизмов [1-8]. сирующих микроорганизмов обеспечивает повы-
шение урожайности зерновых культур в таких же размерах, как внесение под них азотного удобрения в дозе 30 кг/га [3, 4]. Положительное влияние не-симбиотических азотфиксирующих микроорганизмов возрастает при посеве инокулированными семенами на фоне допосевного внесения азотного удобрения [5]. Разработка рекомендаций по применению биопрепаратов в технологиях возделывания яровой пшеницы предусматривает необходимость оценки их эффективности в зависимости от климатических и почвенных условий.
Рекомендации по применению биопрепаратов в технологиях возделывания яровой пшеницы предусматривают их эффективность под различные сорта на основных типах почв. Однако информации по действию биопрепаратов на продуктивность яровой пшеницы в зависимости от климатических и почвенных условий, а также от минерального питания крайне мало, хотя в отдельных работах показана существенная их роль в ассоциации «микроорганизм - высшее растение» [2, 10-12].
Цель исследования - изучение влияния применения азотных удобрений и обработки Ризоагри-ном на продуктивность яровой пшеницы в различных климатических и почвенных условиях.
Условия, материалы и методы. Краткосрочные полевые опыты на сортах яровой пшеницы Ир-гина, Приокская, Крепыш и Симбирка проводили в Тверской (опыт 1 и 6), Ивановской (опыт 2), Кировской (опыт 4 и 5) областях и в Республике Марий Эл (опыт 3) на дерново-подзолистых супесчаных и среднесуглинистых почвах [4, 7, 10, 13-16]. Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса (по Тюрину) от 1,2 до 2,5%; подвижных форм (по Кирсанову) Р2О5 - 120-281 и К2О - 70-215 мг/кг почвы; pHKCl от 4,6 до 6,7.
Во всех опытах использовали агротехнику возделывания яровой пшеницы, принятую в регионах. Предшественником пшеницы служили чистый пар, картофель, яровые зерновые и клевер. Каждый опыт имел трех- или четырехкратную повторность. Варианты были размещены методом организованных повторений. Посевная площадь делянок в опытах изменялась от 2 до 140 м2, учетная - от 1,4 до 80 м2.
Изучали эффективность препарата Ризоагрин (р. Agrobacterium гаЖоЬаМвг), изготовленного ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии на основе высокоэффективного штамма ассоциативных микроорганизмов. Штамм способен фиксировать и переводить молекулярный азот в формы, легкоусвояемые растениями. Он характеризуется высокой конкурентоспособностью по отношению к фитопа-тогенным грибам, что повышает устойчивость растений к болезням. Бактерии обладают способностью синтезировать ростовые и другие биологически активные вещества, увеличивая поглотительную способность корней и усиливая ростовые про-
цессы. Препарат представляет собой порошковидный торфяной субстрат с влажностью 45-55%. В 1 г содержится 6-10 млрд. бактериальных клеток. Инокуляцию семян проводили в день посева из расчета 600 г препарата на гектарную норму высева. Семена смешивали с препаратом, разведенным в жидком прилипателе; контролем служила обработка одним прилипателем.
Минеральные удобрения вносили под предпосевную обработку почвы. Общим фоном в опытах было фосфорное и калийное удобрение Рсд, Кх и два фона азота: без азота и 30 кг N/га по д.в.
Урожай зерна учитывали сплошным методом. Агротехника возделывания яровой пшеницы соответствовала зональной технологии.
Агрохимические исследования почвы проводили общепринятыми методами. Статистическую обработку данных полевых опытов осуществляли по программе Stat с использованием методики Б.А. Доспехова (1985).
Результаты и обсуждение. В таблице приведена урожайность яровой пшеницы и ее изменение при внесении азотных удобрений и обработке семян Ризоагрином. Эффект как от инокуляции биопрепаратом, так и от удобрений варьировал по годам. В опыте 1 инокуляция повышала урожайность пшеницы во все года исследования на фоне РК, Вместе с тем отзывчивость яровой пшеницы на азотное удобрение (N30) значительно превышала прибавку зерна от обработки биопрепаратом в первый год проведения опыта, в во второй - наоборот прибавка от применения биопрепарата превышала действие азотного удобрения, что возможно обусловлено метеорологическими условиями вегетационного периода.
В опыте 2 применение как биопрепарата, так и азотных удобрений давало прибавку урожая. Необходимо отметить, что в этом опыте достоверная прибавка наблюдалась от совместного действия ассоциативных микроорганизмов и азотных удобрений (НСР05 для частных различий = 0,9 ц/га).
Данные урожайности зерна яровой пшеницы в опыте 3 позволяют отметить существенное ее повышение при применении биопрепарата как на фоне внесения PK удобрений (от 1,8 до 3,1 ц/га, или от 9,9 до 13,7%), так и на фоне NPK (от 1,8 до 4,4 ц/га, или от 9,1 до 15,9%). Внесение N30 увеличивало сбор зерна от 0,5 до 5,0 ц/га (2,4-22,0%) в зависимости метеоусловий вегетационного периода.
Взаимное усиление эффектов от биопрепарата и азотных удобрений по-видимому связано с тем, что минеральный азот удобрения стимулируют рост растений в начальный период вегетации, когда активность азотфиксирующих бактерий еще относительно не велика из-за недостаточного прогрева почвы и малого количества корневых выделений. Затем, с фазы выхода в трубку, удобренные расте-
Действие азотных удобрений и Ризоагрина на урожайность зерна яровой пшеницы, ц/га
№ опыта Год опыта Фон Без ризоагрина С ризоагрином Действие НСР05 главных эффектов
эффект Ризоагрина эффект N удобр.
1 1 Р30К60 20,2 22,1 1,9 4,1* 2,0
^0Р30К60 24,3 27,1 2,8 5,0**
2 Р30К60 24,1 27,2 3,1 2,3* 2.5
^0Р30К60 26,4 32,0 5,6 4 8**
2 1 Р30К60 16,9 18,6 1,7 3,6* 0.6
^0Р30К60 20,5 27,9 7,4 9 3**
3 1 Р60К60 22,7 25,8 3,1 5,0* 1,9
^0Р60К60 27,7 32,1 4,4 6,3**
2 Р60К60 18,8 20,7 1,9 2,0* 1,2
^0Р60К60 20,8 22,7 1,9 2,0**
3 Р60К60 18,2 20,0 1,8 0,5* 0,4
^0Р60К60 18,7 20,5 1,8 0,5**
4 1 Р60К60 14,1 15,3 1,2 0,8* 0,5
^0Р60К60 14,9 14,4 -0,5 -0 9**
5 1 Р45К60 39,3 39,9 0,6 8,2* 5,1
^0Р45К60 47,5 47,0 -0,5 7 1**
6 1 Р60К80 23,4 28,9 5,5 3,9* 1,5
^0Р60К80 27,3 32,2 4,9 3,3**
* действие азотных удобрений без применения Ризоагрина; ** действие азотных удобрений на фоне Ризоагрина.
ния яровой пшеницы с более развитой корневой системой и более высоким уровнем обмена веществ активизируют микробиологическую активность в ризосфере растений или клубеньках, в результате чего и сама культура получает дополнительное количество азота и стимуляторов роста - продуктов жизнедеятельности диазотрофов [6, 16].
В опыте 4 проявлялась тенденция роста урожайности от инокуляции биопрепаратом без применения азотных удобрений. При внесении азотных удобрений урожай зерна яровой пшеницы от обработки Ризоагрином был меньше. Подобное наблюдалась и в опыте 5.
В опыте 6 прибавка урожая зерна от инокуляции микробным препаратом составила 4,9-5,5 ц/га и превышала эффект от внесения (3,3-3,9 ц/га).
Необходимо отметить, что действие Ризоагрина на урожайность зерна яровой пшеницы значительно различалось. В отдельные годы прибавка при инокуляции биопрепаратом по величине равнялась или даже превышала действие (опыт 1 - 2-ой год, опыт 3 - 3-ий год, опыт 6). Вместе с тем за время исследований повышение урожайности яровой пшеницы на фоне азотных удобрений было выше, чем от обработки Ризоагрином.
Для выявления причины варьирования эффекта от обработки яровой пшеницы Ризоагрином проанализировали его связь с показателями, характеризующими почвенные и метеорологические условия проведения опытов. Выявляется зависимость эффекта инокуляции семян от метеорологических условий (гидротермический коэффициент Селянинова -ГТК) на фоне применения РК. Уравнение регрессии у = 13,591х2 - 35,917х + 25,258 при 9 сопряженных
наблюдениях, коэффициентах корреляции R = 0,768 и детерминации R2 = 0,59. Согласно уравнению в засушливые годы (ГТК менее 1,2) прибавка урожая зерна яровой пшеницы составила менее 2 ц/га. При умеренном и высоком увлажнении (ГТК = 1,64-1,82) прибавка достигала максимального значения - 2,94,9 ц/га. Прибавка урожая зерна при умеренном и высоком увлажнении составила 3,1-5,5 ц/га (13,423,5%). Минимальный прирост урожайности зерна яровой пшеницы при ГТК 1,3 объясняется оптимальными метеоусловиями для ее выращивания, а действие биопрепарата существенно проявляется в стрессовых для растений условиях.
При изучении влияния почвенных условий выращивания яровой пшеницы выявлена тесная зависимость эффекта инокуляции семян от кислотности почвы на фоне РК удобрений. Уравнение регрессии у1 = 2,356х1 - 11,29 при 9 сопряженных наблюдениях, коэффициентах корреляции R = 0,902 и детерминации R2 = 0,81. Высокая кислотность почвы (рНкс1 менее 4,8 для яровой пшеницы) приводит к отсутствию положительного действия Ризоагрина. Бактерии, входящие в состав биопрепарата слабо колонизируют корни сельскохозяйственной культуры и почти не образуют с ними «ассоциативный симбиоз» при высокой кислотности почвы. При приближении реакции почвенного раствора к нейтральному или слабо щелочному значению (рНкс1 6,0-6,7) прибавка урожая зерна яровой пшеницы от инокуляции Ризоагрином повышается до 3-5,5 ц/га.
Отмеченное выше положительное действие рассматриваемых факторов на инокуляцию семян яровой пшеницы установлено на фоне применения РК удобрений. Вместе с тем эффект Ризоагрина на уро-
жайность пшеницы при внесении N30 на фоне РК практически не зависел от метеорологических условий ^ = 0,36 при 9 сопряженных наблюдениях) при средней корреляционной зависимости от реакции почвы ^ = 0,69 при 9 сопряженных наблюдениях). Одновременно следует отметить, что однозначного ответа в полной ли мере установлено лимитирующее действие метеорологических условий и реакции почвенной среды на урожайность яровой пшеницы при ее инокуляции препаратами, содержащими ассоциативные микроорганизмы, проведенный обобщающий анализ опытных данных не дал.
Таким образом, результаты полевых опытов на дерново-подзолистых почвах супесчаных и
суглинистых на фоне РК удобрений показали, что Ризоагрин на яровой пшенице эффективен при рИка близкой к нейтральной и метеорологических условиях возделывания при ГТК, приближающемся к 1,64-1,82. Эффект Ризоагрина на урожайность пшеницы при внесении Ы30 на фоне РК практически не зависел от метеорологических условий. В целях формулирования рекомендаций по применению биопрепарата при возделывании яровой пшеницы на дерново-подзолистых почвах необходимо проведение дополнительных исследований.
Литература
1. Тихонович И.А., Кожемяков А.П., Чеботарь В.К., Круглов Ю.В., Кандыбин Н.В., Лаптев Г.Ю. Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве). - М.: Россельхозакадемия, 2005. - 154 с.
2. Кожемяков А.П., Хотянович А.В. Перспективы применения биопрепаратов ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов в сельском хозяйстве // Микробиология, 2006, № 10. - С. 4.
3. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. - М.: Издательство ВНИИА, 2009. - 152 с.
4. Завалин А.А., Алметов Н.С. Применение биопрепаратов и биологический азот в земледелии Нечерноземья. -М.: Издательство ВНИИА, 2009. - 152 с.
5. Завалин А.А., Пасынков А.В. Азотное питание и прогноз качества зерновых культур. - М.: Издательство ВНИИА, 2007. - 208 с.
6. Завалин А.А., Виноградова Л.В. Влияние ассоциативных диазотрофов на формирование урожая сортов яровой пшеницы // Агрохимия, 2000, № 10. - С. 38-44.
6. Дмитревская И.И., Белопухов С.Л., Прохоров И.О., Зайцев С.Ю. Влияние нового регулятора роста и развития растений Атоник Плюс на химический состав и качество получаемой льнопродукции // Плодородие, 2015, № 6. - С. 12-14.
7. Пасынков А.В. Агрохимические закономерности формирования продуктивности и качества зерновых: Авто-реф. дисс. д.б.н.: 06.01.04. - Москва, 2004. - 39 с.
8. Дмитревская И.И., Калабашкина Е.В., Белопухов С.Л., Прохоров И.С., Попова Г.А. Применение биорегуляторов роста на льне-долгунце Тост 5 // Проблемы агрохимии и экологии, 2015, № 3. - С. 34-38.
9. Кузнецова Е.И., Пименова Е.В. Биологические особенности развития яровой пшеницы на осушенных дренажем землях // Бюллетень ВИУА, 2003, № 119. - С. 99-100.
10. Завалин А.А., Чистотин М.В., Кожемяков А.П., Хоанг Хай, Васюк Л.Ф., Алметов Н.С., Бердников В.В., Вау-лин А.В., Лекомцев П.В., Никулина Л.В., Пасынков А.В., Понкратенков В.А., Тарасов А.Л., Цуриков Л.Н. Эффективность инокуляции зерновых культур Agrobacterшm radiobacter в зависимости от азотного удобрения, почвенных и метеорологических условий // Агрохимия, 2001, № 2. - С. 31-35.
11. Умаров М.М. Ассоциативная азотфиксация. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 132 с.
12. Лукин С.А., Кожеван П.А., Звягинцев Д.Г. Азоспириллы и ассоциативная азотфиксация у небобовых культур в практике сельского хозяйства // Сельскохозяйственная биология, 1987, № 1. - С. 23-24.
13. Завалин А.А., Кожемяков А.П., Сологуб Д.Б., Зинковская Т.С. Влияние биопрепарата ризоагрин на продуктивность и азотное питание яровой пшеницы // Доклады Россельхозакадемии, 2001, № 2. - С. 23-25.
14. Лекомцев П.В. Влияние азотных удобрений и биопрепаратов на формирование продуктивности чистых и смешанных посевов яровой пшеницы и гороха: дисс. к.б.н.: 06.01.04. - Москва, 2002. - 192 с.
15. Бердников В.В. Влияние удобрений и биопрепаратов на продуктивность яровой пшеницы в условиях республики Марий Эл: Автореф. дисс. к.с.-х.н. - Саранск: Мордовский ГУ, 2002. - 16 с.
16. Шотт П.Р. Биологическая фиксация азота в однолетних агроценозах лесостепной зоны Западной Сибири: Дисс. д.с.-х.н.: 06.01.03. - Барнаул, 2007. - 287 с.
ПАМЯТИ УЧЕНОГО
24 ноября 2015 г. после долгой и продолжительной болезни на 79 году жизни скончался старейший профессор кафедры агрономической, биологической химии, радиологии и безопасности жизнедеятельности РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Эрнст Аркадьевич Муравин.
Редакция и редколлегия журнала «Агрохимический вестник» выражают искренние соболезнования родственникам и коллективу кафедры. Светлая память об Эрнсте ААркадьевиче навсегда останется в наших сердцах.
