CC BY
119
Список литературы
1. О потенциале продуктивности зернобобовых культур и его повышении / А.Н. Фадеева, Р.П. Ибатул-лина, М.Ш. Тагиров, Т.Н. Абросимова // Кормопроизводство. 2012. № 1. С. 21-23.
2. Кормовые бобы - культура высоких возможностей / И.П. Таланов, В.А. Чернова, Г.К. Хузина // Кормопроизводство. 2013. № 1. С. 13-14.
3. Кормовые бобы «Сибирские» / Н.И. Кашеваров, Р.И. Полюдина, АА. Полищук, А.Ф. Петров, Н.Н. Каше-варова // Кормопроизводство. 2008. № 4. С. 20-21.
4. Влияние минеральных удобрений на урожай кормовых бобов / А.А. Полищук, Н.Н. Кашеварова, Н.В. Давыдова // Земледелие. 2010. № 1. С. 18-19.
5. Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1985. Вып. 1. 269 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 4-е изд., перераб. и доп. М., 1979. 416 с.
Красовская Алена Викторовна, кандидат с.-х. наук, доцент, Тарский филиал Омского ГАУ, [email protected]; Веремей Татьяна Максимовна, кандидат с.-х. наук, доцент, Тарский филиал Омского ГАУ; Степанов Александр Федорович, доктор с.-х. наук, профессор, Омский ГАУ.
References
1. O potentsiale produktivnosti zernobobovyih kultur i ego povyishenii / A.N. Fadeeva, R.P. Ibatullina, M.Sh. Tagirov, T.N. Abrosimova // Kormoproizvodstvo. 2012. № 1. S. 21-23.
2. Kormovyie bobyi - kultura vyisokih vozmoj-nostey / I.P. Talanov, V.A. Chernova, G.K. Huzina // Kormoproizvodstvo. 2013. № 1. S. 13-14.
3. Kormovyie bobyi "Sibirskie" / N.I. Kashevarov, R.I. Polyudina, A.A. Polischuk, A.F. Petrov, N.N. Kashe-varova // Kormoproizvodstvo. 2008. № 4. S. 20-21.
4. Vliyanie mineralnyih udobreniy na urojay kor-movyih bobov / A.A. Polischuk, N.N. Kashevarova, N.V. Davyidova // Zemledelie. 2010. № 1. S. 18-19.
5. Metodika Gosudarstvennogo sortoispyitaniya selskohozyaystvennyih kultur. M., 1985. Vyip. 1. 269 s.
6. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyita (s os-novami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy). 4-e izd., pererab. i dop. M., 1979. 416 s.
Krasovskaya Alena Viktorovna, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Tara branch of Omsk State Agrarian University; Veremey Tatiana Maksimovna, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Tara branch of Omsk State Agrarian University; Stepanov Alexander Fedorovich, Doctor of Agricultural Sciences, Omsk SAU.
Статья поступила в редакцию 29 февраля 2016 г.
УДК 631.461:631.559 ГРНТИ 68.05.45
О.Ф. Хамова, Е.Н. Ледовский, Е.В. Тукмачева, Н.Н. Шулико
ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
Использование биопрепаратов комплексного действия для улучшения азотного питания растений за счет фиксации азота ассоциативными микроорганизмами в ризосфере злаковых культур является приемом биологического земледелия в ресурсосберегающих технологиях. Для обработки семян были использованы биопрепараты БиоВайс (микробиологическое удобрение, обеспечивает азотное питание зерновых культур за счет азотфиксации, представляет консорциум природных ассоциативных бактерий, выделенных из почвы), Ризоагрин (бактериальный препарат на основе штамма Agrobacteriumradio-bacter). Инокуляция семян яровой пшеницы биопрепаратами ассоциативных азотфиксаторов на фоне минимальной обработки почвы в целом оказала стимулирующее влияние на биологическую активность ризосферы возделываемой пшеницы, способствовала развитию полезных для питания растений, нитрифицирующих и фосфатмобилизующих бактерий. Общее количество микроорганизмов в ризосфере пшеницы в вариантах с применением азотфиксирующих биопрепаратов в 2014-2015 гг. увеличилось на 16-17 % к контролю. В 2014 г. целлюлозолитическая активность пахотного слоя составила 40,1-47,9 % без существенных различий по вариантам опыта. В условиях 2015 г. с более благоприятным увлажнением вегетационного периода (ГТК = 1,08) целлюлозолитическая активность почвы по абсолютной величине была выше, чем в 2014 г., составляя 54,1-64,2 %. Прибавка урожая зерна пшеницы при использовании биопрепаратов ассоциативной азотфиксации БиоВайс и Ризоагрин для инокуляции семян составила 2,1 и 2,9 ц/га соответственно. Агрономическая эффективность удобрений - показатель для оценки их влияния на урожайность. В условиях 2015 г. прибавка урожайности ячменя на минеральном фоне
© Хамова О. Ф., Ледовский Е.Н., Тукмачева Е.В., Шулико Н.Н., 2016
составила 0,23-0,30 т/га, агрономическая окупаемость этих вариантов - 3,8-4,3 кг зерновых единиц на каждый килограмм внесенных удобрений, при бактеризации семян окупаемость возросла до 7,0-7,8 кг/кг д.в.
Ключевые слова: биопрепараты, микроорганизмы, разложение целлюлозы, биологическая активность, урожайность.
O.F. Khamova, E.N. Ledovsky, E. V. Tukmacheva, N.N. Shuliko
INFLUENCE OF BACTERIAL FERTILIZER ON THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF LEACHED CHERNOZEM AND CEREAL CROPS PRODUCTIVITY
Utilization of a biological preparations with complex action for improving nitrogen plant nutrition by nitrogen fixationof associative microorganisms in a rhizosphere of cereal crops it is possible to kall as one of the innovative techniques in organic agriculture at resource-saving technologies. BioVays (microbiological fertilizer which provide nitrogen nutrition of cereal crops due to nitrogen fixation, it's a consortium of natural associative bacteria isolated from soil) and Rizoagrin (bacterial preparation on the basis of the strain Agrobacterium radio-bacter) were used for seed treatment. Inoculation spring wheat seeds by associative nitrogen fixers at the minimum tillage in general had a stimulating effect on the soil biological activity in the wheat rhizosphere and contributed to the development of the nitrifying bacteria and microorganisms mobilizing phosphates which were useful for plant nutrition. The total number of microorganisms in the wheat rhizosphere in variants with nitrogen-fixing bacteria in 2014-2015 were increased, on 16-17 % in comparison with control. In 2014, cellulolytic activity of the topsoil (0-20 cm) was 40.1-47.9 %, without significant differences in the variants of the experiment. In 2015 under a more favorable condition of humidity in the vegetation period (hydrothermal coefficient -1.08), cellulolytic activity of soil in absolute value was higher than in 2014, amounting to 54.1-64.2 %. Seeds treatment by associative nitrogen fixers BioVays and Rizoagrin had increased wheat yield on 0.21 and 0.29 t/hectare respectively. Agronomic efficiency of fertilizer - an indicator for the assessment of their impact on the yield. In conditions 2015 the increase of barley productivity on the fertilized variants had made 0.23-0.30 t/hectare, an agronomic recoupment of these variants - 3.8-4.3 kg of grain units on 1 kg of fertilizers, at the seeds bacterization the recoupment had increased up to 7.0-7.8 kg/kg of operating ingredient.
Keywords: biological preparations, microorganisms, cellulose decomposition, biological activity, productivity.
Введение
Одним из направлений улучшения экологического состояния сельскохозяйственной продукции и почв является обоснованное рациональное применение химических средств в растениеводстве и расширение использования биологических препаратов.
Ассортимент их значительно пополнился новыми формами, созданными на основе продуктов метаболизма бактерий из ризосферы растений.
Положительное воздействие ассоциативных ризосферных бактерий связано с фиксацией атмосферного азота, продуцированием биологически активных веществ, повышением устойчивости растений к различным стрессовым факторам, сдерживанием развития вредных микроорганизмов [1, 2].
Объекты и методы
Исследования проводились в 2014-2015 гг. в полевых опытах под второй и четвертой пшеницей после пара. Почва - чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусовый тяжелосуглинистый, без осенней обработки (минимальная). Площадь делянки 25 м2, повторность -четырехкратная. Обеспеченность почвы азотом нитратов в слое 0-20 см низкая, содержание подвижного фосфора (по Чирикову) - повышенное и среднее, обменного калия - высокое. В 2015 г. перед посевом внесены азотные удобрения в дозе N30.
Для обработки семян были использованы биопрепараты БиоВайс (ООО «Планта-Плюс», г. Томск), Ризоагрин (производство ВНИИСХМ, г. Санкт-Петербург, Пушкин).
БиоВайс - микробиологическое удобрение, обеспечивает азотное питание зерновых культур за счет азотфиксации, представляет консорциум природных ассоциативных бактерий, выделенных из почвы. Применяется для предпосевной обработки семенного материала, опрыскиваний и полива растений в период вегетации.
Ризоагрин - бактериальный препарат на основе штамма Agrobacteriumradiobacter. Биоудобрение повышает урожайность, улучшает качество продукции, защищает от болезней, усиливает стрессоустойчивость зерновых культур к неблагоприятным условиям, в частности к засухе.
Отбор проб проводили в фазы: 1 -й срок - кущение (июнь), 2-й срок - колошение - начало цветения (июль), 3-й срок - налив зерна (середина августа). Сорт яровой пшеницы - Омская 36, ячменя - Саша. Агротехника возделывания общепринятая в условиях Сибири.
В свежих образцах учитывали численность микроорганизмов путем высева на твердые питательные среды по общепринятым методикам [3]. Интенсивность разложения целлюлозы в почве определяли в полевых условиях аппликационным методом по Тихомировой [4]. Для оценки биологической активности почвы, понимаемой как суммарный результат сопряженных биохимических процессов, был использован метод относительных величин Ацци в изложении Л.А. Карягиной [5]. Суть метода в том, что по каждому биологическому показателю дается относительная оценка его изменения по вариантам опыта. При этом за 100 % принимается большее значение. Относительные величины всего комплекса биологических характеристик суммируются по каждому варианту отдельно, и на основе полученных данных рассчитывается относительная оценка. Результаты исследований обработаны методом дисперсионного и корреляционного анализов [6].
Вегетационный период 2014 г. был засушливым, ГТК (гидротермический коэффициент) был равен 0,69 при норме 1,0. Прохладным и увлажненным был июль, ГТК = 1,07. В августе установилась сухая и жаркая погода. Количество осадков за май - август составило 135 мм (68 % от нормы).
В 2015 г. ГТК за май - август составил 1,08, количество осадков превышало норму на 26 мм, температура воздуха - на 0,7 °С. В целом условия для роста и развития сельскохозяйственных культур были благоприятными.
Результаты исследований
Общее количество микроорганизмов в ризосфере пшеницы в вариантах с применением азотфиксирующих биопрепаратов в 2014-2015 гг. увеличилось на 16-17 % к контролю. При этом бактеризация семян пшеницы стимулировала рост численности нитрифицирующих бактерий, в 2015 г. их количество возросло на 60-70 % в сравнении с контролем. В этих же условиях в вариантах с биопрепаратами в ризосфере пшеницы увеличилось количество фосфатмобили-зующих бактерий на 30 и 45 % к контролю. При применении БиоВайса в 2015 г. на 79 % к контролю возросло количество почвенных грибов (табл. 1).
Интенсивность разложения целлюлозы в почве является интегрированным показателем ее биологической активности, зависящим от сложившегося плодородия, а также от погодных условий вегетационного периода.
В 2014 г. целлюлозолитическая активность пахотного слоя составила 40,1-47,9 % без существенных различий по вариантам опыта. В условиях 2015 г. с более благоприятным увлажнением вегетационного периода (ГТК = 1,08) целлюлозолитическая активность почвы по абсолютной величине была выше, чем в 2014 г., составляя 54,1-64,2 %. Под посевом инокулиро-ванной пшеницы интенсивность разложения целлюлозы в пахотном слое превышала контроль на 19-24 %.
Таблица 1
Численность микроорганизмов в ризосфере пшеницы под влиянием инокуляции биопрепаратами, 2014-2015 гг. (среднее из трех определений в течение вегетации)
Микроорганизмы Контроль БиоВайс Ризоагрин
2014 г. 2015 г. 2014 г. 2015 г. 2014 г. 2015 г.
Бактерии, растущие на МПА, млн КОЕ/г 43,4 47,3 42,0 41,1 37,7 48,8
Микроорганизмы, растущие на КАА, млн КОЕ/г 37,2 31,2 36,8 30,9 32,3 34,3
Олигонитрофилы, млн КОЕ/г 151,0 133,0 161,0 156,3 151,8 131,2
Фосфоромобилизующие, млн КОЕ/г 165,7 117,6 145,6 153,0 199,8 171,0
Нитрификаторы, тыс. КОЕ/г 2,56 2,67 2,95 4,31 2,61 4,54
Грибы, тыс. КОЕ/г 61,6 121,9 52,3 218,4 62,9 110,1
Общее количество микроорганизмов, млн КОЕ/г 397,6 329,3 385,6 381,7 421,8 385,5
Поскольку опыты проводили на фоне минимальной обработки, характеризующейся дифференциацией пахотного слоя по плодородию [7], в верхнем (0-10 см) слое почвы целлюлозолитическая активность превышала слой 10-20 см на 16,7-27,3 %. В слое 0-10 см сосредоточено
наибольшее количество корней растений, растительного опада, он лучше увлажнен и обогащен микроорганизмами, что является причиной достоверных различий между слоями по разложению целлюлозы (табл. 2).
При сравнительной оценке антропогенного воздействия на почвенную микрофлору воспользовались определением суммарной биологической активности - интегрального показателя, включившего все исследуемые биологические тесты в относительных процентах [5].
Определение суммарной биологической активности почвы позволило оценить различия в микробиологическом статусе изученных вариантов и воздействие на биологические характеристики биопрепаратов ассоциативных азотфиксаторов.
В 2014 г. бактеризация семян препаратом БиоВайс практически не повлияла на суммарную биологическую активность ризосферы пшеницы, которая оставалась на уровне контроля. Применение в качестве биоинокулянта препарата Ризоагрин способствовало увеличению суммарной биологической активности ризосферы на 10 % по отношению к контролю. В 2015 г. бактеризация семян пшеницы биопрепаратами увеличила суммарную биологическую активность почвы ризосферы на 15-16 %.
Критерием эффективного плодородия почв является урожайность возделываемых культур. В 2014 г. наибольшая прибавка урожая зерна пшеницы (16 % к контролю) была получена при использовании биопрепарата Ризоагрин, в 2015 г. - препарата БиоВайс (11 %) (табл. 3).
Таким образом, прибавка урожая зерна пшеницы при использовании биопрепаратов ассоциативной азот-фиксации для инокуляции семян БиоВайс и Ризоагрин составляла 2,1 и 2,9 ц/га соответственно.
В 2015 г. оценка действия препарата БиоВайс была проведена в стационарном многофакторном опыте на фоне длительного применения умеренных доз минеральных удобрений и соломы под заключительной культурой пятипольного зернопарового севооборота - ячменем.
На неудобренном фоне бактеризация семян ячменя препаратом БиоВайс увеличила его урожайность на 0,12 т/га, или на 5 %, в сравнении с контролем, а на минеральном фоне N^42 на 0,54 т/га, или на 24 %. Наиболее эффективно применение препарата в варианте N^42 + солома, где урожайность зерна ячменя возросла на 0,59 т/га, или на 26 %, к контролю без инокуляции (табл. 4). В формировании урожая доля минеральных удобрений составляла 70 %, инокуляции -24 %, взаимодействия факторов - 6 %. Положительное влияние биопрепаратов
на урожайность ячменя отмечено и в более ранних исследованиях (2012-2014) [8].
Таблица 2
Интенсивность разложения целлюлозы в зависимости от применения биоинокулянтов, %
Биопрепарат (А) Слой почвы (В) Разложение целлюлозы, % Фактор А Фактор В
2014 г. 2015 г. Среднее
Контроль 0-10 43,91 62,6 53,26 47,13 59,59
10-20 36,34 45,65 41,00
0-20 40,1 54,1 47,1
БиоВайс 0-10 47,06 78,23 62,65 53,93
10-20 33,53 56,86 45,20
0-20 40,3 67,5 53,9 45,16
Ризоагрин 0-10 55,60 70,11 62,86 56,07
10-20 40,17 58,38 49,28
0-20 47,9 64,2 56,1
НСР05 Рф < Рт 7,87
Таблица 3
Суммарная биологическая активность ризосферы и урожайность зерна пшеницы в зависимости от обработки семян биопрепаратами
Вариант Суммарная биологическая активность, % Урожайность, т/га
2014 г. 2015 г. 2014 г. НСР05 = 0,31 2015 г. НСР05 = 0,20
Контроль 100,0 100,0 1,81 1,98
БиоВайс 100,5 116,5 1,78 2,19
Ризоагрин 109,7 115,2 2,10 1,88
Таблица 4
Влияние препарата БиоВайс на урожайность зерна ячменя, т/га, 2015 г.
Средства химизации Урожайность, НСР05 = 0,11 т/га Прибавка от инокуляции
Без инокуляции Инокуляция т/га %
Без удобрений 2,28 2,40 0,12 5,0
Солома 2,26 2,39 0,13 5,8
2,51 2,82 0,31 12,4
N^42 + солома 2,58 2,87 0,29 11,0
Агрономическая эффективность удобрений - показатель для оценки их влияния на урожайность. В условиях 2015 г. прибавка урожайности зерна ячменя на минеральном фоне составила 0,23-0,30 т/га, агрономическая окупаемость этих вариантов - 3,8-4,3 кг зерновых единиц на каждый килограмм внесенных удобрений, при бактеризации семян окупаемость возросла до 7,0-7,8 кг/кг д.в.
Выводы
Инокуляция семян яровой пшеницы биопрепаратами ассоциативных азотфиксаторов на фоне минимальной обработки почвы в целом оказала стимулирующее влияние на биологическую активность ризосферы возделываемой пшеницы (10-16 %), способствовала развитию полезных для питания растений нитрифицирующих и фосфатмобилизующих бактерий, росту целлюлозолитической активности почвы.
Прибавка урожая зерна пшеницы при использовании биопрепаратов ассоциативной азот-фиксации для инокуляции семян БиоВайс и Ризоагрин составила 2,1 и 2,9 ц/га соответственно.
Применение препарата БиоВайс обеспечило повышение продуктивности ячменя в зерно-паровом севообороте от 5 до 12,4 % в зависимости от фона удобренности.
На эффективность биопрепаратов (БиоВайс, Ризоагрин) значительное влияние оказали погодные условия лет исследований.
Список литературы
1. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М. : Изд-во ВНИИА, 2005. 302 с.
2. Новые технологии производства и применения биопрепаратов комплексного действия / под ред. А.А. Завалина, А.П. Кожемякова. СПб. : ХИМИЗДАТ, 2010. 64 с.
3. Большой практикум по микробиологии / Т.Е. Аристовская, М.Е. Владимирская, М.М. Голлербах [и др.]. М. : Высшая школа, 1962. 490 с.
4. Тихомирова Л.Д. Способ определения эффективного плодородия почвы. А.с. № 338196, СССР. Опублик. 1972, бюл. № 16.
5. Карягина Л.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. Минск : Наука и техника, 1983. 181 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.
7. Влияние интенсивной технологии на биологическую активность выщелоченного чернозема / О.Ф. Хамова, Л.В. Юшкевич, В.Г. Холмов // Сб. науч. тр. СибНИИСХ. Новосибирск, 1990. С. 62-71.
8. Хамова О.Ф., Шулико Н.Н., Тукмачева Е.В. Численность микроорганизмов ризосферы ячменя при длительном применении минеральных удобрений, соломы и инокуляции семян ассоциативными диазотрофами // Омский научный вестник. 2015. № 1 (138). С. 127-131.
Хамова Ольга Федоровна, кандидат биол. наук, доцент, Омский ГАУ, ведущий научный сотрудник, Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, [email protected]; Ледовский Евгений Николаевич, кандидат с.-х. наук, старший научный сотрудник, Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, [email protected]; Тукмачева Елена Васильевна, кандидат биол. наук, старший научный сотрудник, Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, [email protected]; Шулико Наталья Николаевна, младший научный сотрудник, Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, [email protected].
References
1. Zavalin A.A. Biopreparatyi, udobreniya i urojay. M. : Izd-vo VNIIA, 2005. 302 s.
2. Novyie tehnologii proizvodstva i primeneniya bio-preparatov kompleksnogo deystviya / pod red. A.A. Za-valina, A.P. Kojemyakova. SPb. : HIMIZDAT, 2010. 64 s.
3. Bolshoy praktikum po mikrobiologii / T.E. Aris-tovskaya, M.E. Vladimirskaya, M.M. Gollerbah [i dr.]. M. : Vyisshaya shkola, 1962. 490 s.
4. Tihomirova L.D. Sposob opredeleniya effek-tivnogo plodorodiya pochvyi. A.s. № 338196, SSSR. Opublik. 1972, byul. № 16.
5. Karyagina L.A. Mikrobiologicheskie osnovyi pov-yisheniya plodorodiya pochv. Minsk : Nauka i tehnika, 1983. 181 s.
6. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyita. M. : Agropromizdat, 1985. 351 s.
7. Vliyanie intensivnoy tehnologii na biologicheskuyu aktivnost vyischelochennogo chernozema / O.F. Hamova, L.V. YUshkevich, V.G. Holmov // Sb. nauch. tr. SibNIISH. Novosibirsk, 1990. S. 62-71.
8. Hamova O.F., SHuliko N.N., Tukmacheva E.V. Chislennost mikroorganizmov rizosferyi yachmenya pri dlitelnom primenenii mineralnyih udobreniy, solomyi i inokulyatsii semyan assotsiativnyimi diazotrofami // Omskiy nauchnyiy vestnik. 2015. № 1 (138). S. 127-131.
Khamova Olga Fedorovna, Cand. Biol. Sci., Assoc. Prof., Omsk SAU, leading Staff Scientist Sector (Laboratory) of Microbiology Federal State budget Scientific Establishment Siberian Research Institute of Agriculture, [email protected]; Ledovsky Evgeniy Nikolaevich, Cand. Agr. Sci., Senior Scientist, Siberian Scientific Research Institute of Agriculture, [email protected]; Tukmacheva Elena Vasilevna, Cand. Biol. Sci., Senior Scientist Sector (Laboratory) of Microbiology Federal State budget Scientific Establishment Siberian Research Institute of Agriculture, [email protected]; Shuliko Natalia Nikolaevna, junior researcher, Sector (Laboratory) of Microbiology Federal State budget Scientific Establishment Siberian Research Institute of Agriculture, [email protected].
Статья поступила в редакцию 16 марта 2016 г.
