CC BY
14
ИЗУЧЕНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ
И МИКРОУДОБРЕНИЙ
УДК 579.64
ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТА АГРОАКТИВ НА СИСТЕМУ «ПОЧВА - РАСТЕНИЕ» В ОПЫТЕ С КУКУРУЗОЙ
С.П. Замана, д.б.н., Т.Д. Кондратьева
Государственный университет по землеустройству, e-mail: svetlana.zamana@gmail.com
Приведены результаты исследований по применению биопрепарата Агроактив. В условиях выпадения кислотных дождей при выращивании кукурузы на сильно деградированном черноземе Агроактив оптимизировал состояние поч-венно-биотического комплекса - повысились показатели ферментативной активности почвы, усилилась аккумуляция эссенциальных химических элементов и снизилась - токсичных элементов в зерне кукурузы, что позволяет считать применение биопрепарата Агроактив перспективным.
Ключевые слова: биопрепарат, химические элементы, почва, ферментативная активность, кукуруза.
INFLUENCE OF BIOTECHNOLOGICAL PRODUCT AGROACTIVE ON THE «SOIL - PLANT» SYSTEM
IN EXPERIMENT WITH CORN PLANT S.P. Zamana, T.D. Kondratjeva
The study explores the results of Agroactive biotechnological product application. In the conditions of acid rain Agroactive product has substantially improved the soil-biotic complex when growing corn on heavily degraded chernozem soil: the performance indicators of soil enzymatic activity have enhanced, accumulation of essential chemical elements has also increased while toxic elements accumulation in corn grain has decreased. All these factors allow us to consider the perspective application of bioproduct Agroactive.
Keywords: bioproduct, chemical elements, soil, enzymatic activity, corn.
Разработка приемов, позволяющих с помощью биопрепаратов и биоудобрений мобилизовать почвенные ресурсы и регулировать доступность питательных элементов из почвы в растения, - одно из важнейших направлений современного земледелия [1]. Анализ зарубежного опыта показывает, что применение в сельском хозяйстве непатогенных почвенных бактерий, живущих на корнях растений, стимулирующих рост и снижающих их заболеваемость - очень перспективно [2-3]. Бактерии, относящиеся к роду Bacillus, и особенно штаммы Bacillus subtilis, эффективны для биологической борьбы с многими болезнями растений, вызываемыми почвенными патогенами [4-5].
Нами проведены исследования по применению биопрепарата Агроактив, содержащего спорообразующие бактерии Bacillus subtilis, при выращивании кукурузы на типичном малогумусном и сильно деградированном черноземе.
Препарат Агроактив разработан согласно ТУ 9819002-42298338-09. Он предназначен для активации почвенной микрофлоры и повышения содержания усвояемых растениями питательных элементов. В состав Агро-актива входят бактерии, гуминовые вещества и их производные, аминокислоты, витамины, минеральные соли и другие вещества. Препарат содержит 15 штаммов почвенных микроорганизмов, живущих в плодородной почве - черноземе типичном.
Агроактив представляет собой порошок, вносимый в почву в виде питательного раствора. Первыми из составляющих компонентов препарата начинают действовать энзимы, разрушающие клетчатку, вследствие чего органи-
ческие компоненты становятся доступными аборигенной микрофлоре. В период роста растений бактерии препарата образуют с аборигенной микрофлорой ассоциации и вступают в симбиоз с корешками растений. Перед применением Агроактив предварительно растворяют в теплой (температура +20-30°С) нехлорированной воде, а затем дают постоять в теплом, темном помещении в течение суток. Использование Агроактива существенно снижает развитие фитопатогенов любых типов и повышает стойкость растений к неблагоприятным факторам среды.
Чтобы оценить воздействие биопрепарата Агроактив на систему «почва - растение» в экологически неблагоприятных условиях опыты с кукурузой проводили на сильно деградированном черноземе, расположенном в 5 км от завода «Азот» (г Черкассы, Украина). Выбросы завода «Азот», содержащие оксиды азота (которые при взаимодействии с атмосферной влагой образуют азотную кислоту), способствуют выпадению кислотных дождей (рН <5,0). Поступая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редуцентов, азотфиксаторов и других организмов почвенной среды. При рН, равном 5 и ниже, в почвах резко возрастает растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Он повреждает молодые корни растений, создает очаги для проникновения в них инфекции.
По результатам агрохимического анализа типичный малогумусный и сильно деградированный чернозем, на котором был заложен полевой опыт, характеризовался слабокислой реакцией среды (рН 5,4), низким содержанием гумуса (3,2%) и обменного калия (47 мг/кг), сред-
ИЗУЧЕНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ И МИКРОУДОБРЕНИЙ
ним содержанием подвижного фосфора (90 мг/кг).
В опыте выращивали сортолинейный гибрид Днепровский 247 МВ, отличающийся высокой экологической пластичностью и кремнисто-зубовидным строением зерна, в двух вариантах: 1) Контроль, 2) Агроактив. Размер делянок 50 м2, повторность четырехкратная. Биопрепарат в виде раствора вносили при посеве культур, а затем 3 раза в течение вегетации (из расчета 1 г препарата на 1 растение, предварительно растворяя в 100 мл воды и настаивая 20 часов).
В конце вегетации отбирали образцы почвы с глубины 0-10 см на всех делянках опыта для определения ферментативной активности и для проведения химического анализа. Ферментативную активность почвы определяли следующими методами: каталазу - газометрическим методом; инвертазу - по методу Бертрана, дегидро-геназу - методом восстановления индикаторов с низким редокспотенциалом. Определение агрохимических показателей и химических элементов в почве проводили общеизвестными методами: подвижный фосфор и обменный калий - по ГОСТ 26205-91; обменный кальций и обменный магний - по ГОСТ 26487-85; подвижные формы микроэлементов меди, цинка, железа, марганца и кобальта - в ацетатно-аммонийном буфере с рН 4,8, ки-слоторастворимые формы свинца и кадмия - в 1М HCI вытяжке.
Химический элементный состав зерна кукурузы определяли сразу после уборки урожая с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе Optima 2000 DV (Perkin Elmer, США) и с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе Elan 9000 (Perkin Elmer, США). Показатели качества и питательности зерна (содержание сырой клетчатки, сырого протеина, сырого жира, сырой золы) определяли методом инфракрасной спектрометрии на анализаторе INFRAPID-61; содержание обменной энергии и кормовых единиц в 1 кг корма -расчетным методом; натуру зерна - по ГОСТ 10840-64, массу 100 зерен - по ГОСТ 10842-89. Статистическую обработку полученных данных осуществляли стандартными методами.
Ферментативная активность почвы - индикаторный показатель экологического состояния системы почва-растение. Она отражает реакцию биотического компонента на все действующие факторы. При исследованиях биологических свойств почвы чаще всего определяют активности ферментов каталазы, инвертазы и дегидроге-назы. По результатам наших исследований в малогумус-ном сильно деградированном черноземе активность ка-талазы (О2 см3/г/мин): в контроле составила 0,6, в варианте с Агроактив - 0,8; активность дегидрогеназы (мг ТФФ на 10 г за 24 ч.): в контроле - 2,2, в варианте с Аг-роактив - 2,3; активность инвертазы (мг глюкозы на 1 г за 24 ч.): в контроле - 4,0, в варианте с Агроактив - 4,3. Исследуемый чернозем можно отнести по показателям активности каталазы к очень бедным и бедным, по показателям активности дегидрогеназы - к бедным, по показателям активности инвертазы - к очень бедным. Биопрепарат Агроактив оптимизировал агроэкологическое состояние почвенно-биотического комплекса, что привело к повышению показателей биологической активности почвы в опыте на 33% по каталазе, на 4% по дегидроге-назе и на 8% по инвертазе относительно контроля.
1. Среднее содержание химических _элементов в почве, мг/кг_
Элемент Контроль, Х ± х Агроактив,Х ± х
почва зерно почва зерно
P2O5 64±1 2638±18 81,1±1,6 2743±18
K2O 52±1 1245±21 62,2±1,1 1620±18
Ca 1693±21 2805±27 1843±14 3083±31
Mg 179,3±4,4 643±17 223±3 813±11
Cu 0,05±0,0 21,9±0,2 0,11±0,0 28,3±0,5
Zn 5,38±0,17 21,3±0,3 7,34±0,18 27,0±0,2
Fe 2,22±0,08 1,7±0,04 2,85±0,10 2,4±0,04
Mn 16,1±0,3 4,2±0,08 19,29±0,22 5,8±0,04
Co 0,01±0,0 0,32±0,01 0,01±0,0 0,45±0,01
Cd 0,17±0,01 0,03±0,002 0,10±0,01 0,04±0,003
Pb 9,20±0,26 0,065±0,006 6,68±0,20 0,055±0,006
Результаты определения в почве подвижного фосфора, обменных калия, кальция и магния, подвижных форм микроэлементов и кислоторастворимых форм токсичных элементов свинца и кадмия представлены в таблице 1.Внесение биопрепарата увеличивало содержание доступных растениям форм жизненно-важных химических элементов: кальция - в 1,1 раза, калия, магния, марганца - в 1,2 раза, фосфора и железа - в 1,3 раза, цинка - в 1, 4 раза, меди - в 2,2 раза по сравнению с контролем и в то же время снижало содержание токсичных элементов -свинца (с 9,2 до 6,68 мг/кг) и кадмия (с 0,17 до 0,1 мг/кг).
Перед уборкой урожая отбирали образцы зерна кукурузы, в которых определяли содержание макро- и микроэлементов, а также токсичных химических элементов -свинца и кадмия (табл. 1).
В зерне кукурузы, выращенной с применением биопрепарата, содержание фосфора было в 1,1 раза, магния, железа, цинка, кобальта - в 1,3 раза, марганца, меди, хрома - в 1,4 раза больше по сравнению с контролем. Из литературы [6] известно, что в разных растениях уровни содержания марганца варьируют от 1,3 до 113 мг/кг, кобальта - от 0,03 до 0,57 мг/кг, железа - от 12 до 3580 мг/кг, цинка - от 1,2 до 67 мг/кг, меди - от 1 до 56 мг/кг, хрома - от 0,013 до 14 мг/кг В зерне кукурузы в варианте с Агроактив содержание микроэлементов находилось в указанных диапазонах концентраций.
Уровни содержания свинца и кадмия в зерне кукурузы в варианте с биопрепаратом были в 1,2 раза ниже, чем в контроле, причем в образцах обоих вариантов содержание данных элементов значительно меньше предельно допустимых концентраций (ПДК по свинцу - 5 мг/кг, ПДК по кадмию - 0,3 мг/кг). Следовательно, биопрепарат Агроактив позволяет улучшить макро- и микроэлементный состав выращиваемой продукции, что связано с деятельностью бактерий, которые, помимо перевода труднодоступных форм некоторых эссенциальных элементов в доступные, могут способствовать снижению поступления в растения тяжелых металлов.
Кроме элементного состава были определены показатели питательности зерна кукурузы (табл. 2).
Применение биопрепарата Агроактив увеличило содержание сырой клетчатки на 7,7%, сырого протеина -на 6,2%, сырого жира - на 6,5%, сырой золы - на 20%, переваримого протеина - на 5,1% по сравнению с контролем. За единицу общей питательности кормов принята кормовая единица, которая равна питательности 1 кг
ИЗУЧЕНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ И МИКРОУДОБРЕНИЙ
2. Показатели качества и питательности зерна кукурузы
Показатель Контроль, Х±х Агроактив, Х±х
Влага, % 10,8±0,0 10,8±0,0
Сырая клетчатка, % 2,60±0,07 2,80±0,09
Сырой протеин, % 9,70±0,28 10,30±0,35
Сырой жир, % 4,60±0,14 4,90±0,16
Сырая зола, % 1,50±0,06 1,80±0,05
Обменная энергия, мДж/кг 12,30±0,47 13,20±0,44
Корм.ед/кг 1,37±0,04 1,39±0,04
Переваримый протеин, г 78,0±3,0 82,0±3,0
Крахмал, % 80,0±0,9 67,80±0,94
овса среднего качества. Полученные нами показатели кормовых единиц (1,37 - в контроле и 1,39 - в варианте с Агроактив) были выше, чем справочные средние данные (1,16) для зерна кукурузы из Украины [7]. При применении биопрепарата обменная энергия увеличилась с 12,3 до 13,2 мДж/кг, а содержание крахмала уменьшилось с 80 до 67,8%.
Внесение биопрепарата позволило получить существенную прибавку урожая. Данный эффект наблюдался как за счет возрастания числа зерен в початке и их удельной массы, так и за счет увеличения початков на одном растении. Применение биопрепарата способствовало увеличению высоты растений кукурузы. Средний урожай зерна на опытных делянках (0,98 т/га) был на 22% выше, чем на контрольных (0,8 т/га). В контроле натура зерна составляла 695 г, в опытном - 740 г, масса 1000 штук соответственно 325 и 370 г.
Таким образом, применение биопрепарата Агроактив, содержащего спорообразующие бактерии Bacillus subtilis, при выращивании кукурузы на малогу-мусном сильно деградированном черноземе в условиях выпадения кислотных дождей способствовало улучшению экологического состояния системы почва-растение и получению более высокого урожая зерна кукурузы с хорошими показателями его качества. Питательные элементы становились более доступными растениям, а токсичные тяжелые металлы, наоборот, меньше аккумулировались в зерне кукурузы. Внесенные с биопрепаратом бактерии создавали оптимальные условия для жизни более сложных живых систем, избирательно переводя более токсичные элементы в неподвижные формы, а элементы, активно участвующие в наращивании биомассы, - в подвижные.
Литература
1. Иванов А.Л. Инновационные приоритеты в развитии систем земледелия в России. Сообщение 1 // Плодородие, 2011, № 4. - С. 2-6.
2. Handelsman J., Stabb E.V. Biocontrol of soilborne plantpatogens // Plant Cell., 1996, Vol. 8. - P. 1855-1869.
3. Whipps J.M. Microbial interactions and biocontrol in the rhizosphere // J. Exp. Bot., 2001, Vol. 52. - P. 487-511.
4. Asaka O., Shoda M. Biocontrol of Rhizoctonia solani damping-off of tomato with Bacillus subtilis RB14 // Appl. Environ. Microbiol., 1996, Vol. 62. - P. 4081-4085.
5. Backman P. A., Wilson A.M., Murphy J.F. Bacteria for biological control of plant diseases // Environmentally safe approaches to crop disease control, 1997. - P. 95-109.
6. Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней, Т. 2: Атомовиты. - М.: Гелиос АРВ, 2000. - 672 с.
7. Состав и питательность кормов (союзные республики, экономические районы РСФСР): Справочник / Под ред. И.С. Шумилина - М.: Агропромиздат, 1986. - 303 с.
УДК 631.82:579:635.21
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БИОДЕСТРУКТОРА ФИЛАЗОНИТА МЦ НА ФОСФОРНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ СТОЛОВОГО
А.В. Быкин, д.с. -х.н., Е.В. Гуменюк
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, e-mail: nadia_bordyuzha@ukr.net
В статье показаны результаты исследований по изучению влияния минеральных удобрений и различных доз биодеструктора Филазонита МЦ на динамику содержания фосфора в растениях картофеля столового. Установлено, что биодеструктор способствовал улучшению качества продукции.
Ключевые слова: фосфор, минеральные удобрения, биодеструктор, картофель столовый.
