CC BY
40
УДК 633.11(15):631.811.93:631.461
ВЛИЯНИЕ ДИАТОМИТА НА БИОПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И ЧИСЛЕННОСТЬ МИКРОБНОГО СООБЩЕСТВА ПОЧВЫ
А.В. Козлов, аспирант (научныйруководитель В.И. Титова, д.с.-х.н.)
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: a__v_kozlov@mail.ru
В работе рассмотрены результаты исследований влияния природного кремнийсодержащего материала диатомита на биопродуктивность зерновых культур, физико-химические и микробиологические свойства светло-серой лесной легкосуглинистой почвы. Установлено положительное влияние диатомита на урожайность яровой пшеницы и кукурузы, повышение показателей качества продукции в зависимости от дозы изучаемого вещества. Также установлено определенное влияние диатомита на численность микроорганизмов-трансформаторов специфического органического вещества почвы.
Ключевые слова: диатомит, яровая пшеница, кукуруза, светло-серая лесная почва, кислотность почвы, численность грибов и актиномицетов, гумус.
INFLUENCE OF DIATOMITE ON BIOEFFICIENCY OF GRAIN CROPS AND QUANTITY OF MIX-SYNTHETIC MICROBIAL COMMUNITY OF SOIL
A.V. Kozlov
In work results of researches influences of a natural siliceous material the diatomite on grain crops bioefficiency, physical, chemical and microbiological properties light grey wood soils are considered. Positive influence the diatomite on productivity of spring wheat and corn, increase of indicators ofproduction quality, depending on a dose of studied substance is established. Also certain influence the diatomite on quantity of microorganisms-transformers of soil specific organic substance is established.
Keywords: diatomite, spring wheat, corn, light grey forest soil, acidity of soil, quantity of mushrooms and actinomycete, humus.
При изучении природных материалов, содержащих в высоких концентрациях кремний, установлено их положительное действие на продуктивность агрофито-ценоза, показатели качества растений, оптимизацию их корневого питания и состояние почвенного поглощающего комплекса [1-3]. Вместе с тем, результатов по влиянию кремнийсодержащих агроруд на микробиологическую составляющую почвы недостаточно для полноценной характеристики самих изучаемых веществ с точки зрения особенностей их трансформации и, как следствие, направленности протекания основных биохимических процессов в почве под их воздействием.
В вегетационных опытах с яровой пшеницей сорта Курская 2038 и кукурузой сорта РОСС 299 МВ, заложенных в 2011 г. в четырехкратной повторности, изучали влияние диатомита на биопродуктивность культур и агроэкологические свойства светло-серой лесной легкосуглинистой почвы. В частности, гипотетически предполагалось изучение влияния диатомита на кислотные свойства почвы и содержание гумуса, а также на численность микроорганизмов, входящих в миксо-трофно-синтетическую экологическую нишу почвенного микробного пула [4]. Опыты закладывали по схеме: контроль без удобрений (вариант 1); фон №К (вариант 6), а также четыре испытуемые дозы диатомита - 1,5, 3,0, 4,5, 6,0 г/кг почвы для пшеницы и 2,0, 4,0, 6,0, 8,0 г/кг почвы для кукурузы. В качестве фона использовали аммиачную селитру, простой суперфосфат и калий хлористый (58,0%) в дозах для яровой пшеницы -^,2Р0,2К0,2 (г/кг почвы), для кукурузы - N0,^0,4^,4-
Изучаемый диатомит из Инзенского месторождения (Ульяновская обл.) представляет собой осадочную породу, сложенную остатками диатомовых водорослей,
которая по химическому составу содержит 42,0% аморфного кремния, а также подвижные формы элементов питания (мг/кг): азот - 13, фосфор - 37, калий -350 [5]. Водная вытяжка диатомового порошка имеет рН 7,2, что характеризует вещество слабощелочной реакцией. Агрохимическая характеристика почвы на момент закладки опытов следующая: рНКс1 5,4; содержание гумуса - низкогумусированное (1,9%), содержание подвижных форм фосфора и калия в почве - повышенное (140 и 124 мг/кг соответственно).
Определение агрохимических и микробиологических показателей почвы, а также показателей качества растений проводили традиционными методами, принятыми в современной аналитической практике. Математическая обработка результатов выполнена по Б.А. Доспехову (2011) с использованием программного обеспечения Microsoft Excel SP 2003.
В результате исследований установлено положительное действие диатомита на биопродуктивность яровой пшеницы и кукурузы (рис. 1 и 2). Так, применение диатомита на фоне минеральных удобрений (вар. 6-10) по-разному сказывается на урожайности культур.
Относительно вариантов сравнения (варианты 1 и 6) на вариантах с минимальной дозой диатомита (варианты 2 и 7) урожайность зерна пшеницы существенно выше на неудобренной почве (прибавка 19% против 4%), в то время как урожайность листовой биомассы кукурузы незначительно выше именно на фоне NPK (прибавка 13% против 12%).
Аналогичная тенденция среди биологически значимых частей культурных растений наблюдается и в случаях получения максимальной прибавки от определенной дозы диатомита. На обеих культурах фон мине-
ральных удобрений (вариант 7-10) снижает наиболее эффективную дозу изучаемого вещества с третьей испытуемой до второй (с 4,5 до 3,0 г/кг почвы для пшеницы и с 6,0 до 4,0 г/кг почвы для кукурузы), при этом эффективнее всего по зерну пшеницы оказывается неудобренная доза диатомита (68% прибавки на варианте 4 против 16% на варианте 8), а по биомассе листьев -доза на фоне №К (30% прибавки на варианте 8 против 26% на варианте 4).
Влияние диатомита на некоторые качественные характеристики биомассы растений приведено в таблице 1. Установлено статистически достоверное влияние
третьей испытуемой дозы изучаемого вещества на содержание крахмала и клейковины в зерне пшеницы, а также на содержание клетчатки в листостебельной биомассе кукурузы. Кроме влияния на продуктивность яровой пшеницы и кукурузы, диатомит способствовал изменению показателей кислотности почвы. На рисунке 3 видно, что в целом увеличение дозы кремнийсо-держащего вещества приводит к снижению обменной кислотности почвы: рИКС1 под пшеницей повышается на 0,2 ед. в вариантах 2-5 и на 0,3 ед. в вариантах 7-10. В почве под растениями кукурузы значение рИКС1 повышается независимо от группы вариантов на 0,3 ед.
г/сосуд
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Контроль Д1
Д2
Д3
Д4
МРК NPK + Д1 NPK + Д2 NPK + Д3 NPK + Д4
] продуктивность зерна □ общая надземная продуктивность
Рис. 1. Влияние диатомита на биопродуктивность растений яровой пшеницы
50
г/сосуд
150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 0
□ продуктивность листьев □ общая надземная продуктивность
Рис. 2. Влияние диатомита на биопродуктивность растений кукурузы
Влияние диатомита на показатели качества биомассы растений
Вариант Зерно пшеницы Биомасса кукурузы
крахмал, % клейковина, % клетчатка, % высота растений, см
среднее ± к контролю среднее ± к контролю среднее ± к контролю среднее ± к контролю
1. Контроль 52,3 - 25,0 - 20,4 - 39 -
2. Д 52,7 0,4 25,2 0,2 20,9 0,5 40 1
3. Д2 53,2 0,9 26,1 1,1 21,1 0,7 52 13
4. Дз 54,0 1,7 26,9 1,9 22,3 1,9 69 30
5. Д4 53,6 1,3 26,2 1,2 21,0 0,6 63 24
6. №К-фон 55,2 2,9 27,1 2,1 21,8 1,4 80 41
7. №К + Д1 56,0 3,7 27,4 2,4 22,4 2,0 98 59
8. №К + Д 57,3 5,0 27,9 2,9 24,1 3,7 135 96
9. №К + Д3 57,0 4,7 27,6 2,6 23,5 3,1 168 129
10. №К + Д4 56,6 4,3 26,8 1,8 23,0 2,6 155 116
НСР05 1,4 1,6 1,8 11
Контроль Д1 Д2 Д3 Д4 МРК NPK + Д1 NPK + Д2 NPK + Д3 NPK + Д4
Нг, мг-экв./100 г почвы
5,8 5,6 5,4 5,2 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0
4,0
- - 3,8
■ - 3,6
■ - 3,4
■ - 3,2
- - 3,0
■ - 2,8 ■ - 2,6 ■ - 2,4 4 2,2
2,0
Контроль Д1 Д2 Д3 Д4
□ обменная кислотность почвы под пшеницей I
— гидролитическая кислотность почвы под пшеницей
МРК NPK + Д1 NPK + Д2NPK + Д3NPK + Д4
] обменная кислотность почвы под кукурузой - гидролитическая кислотность почвы под кукурузой
Рис. 3. Влияние диатомита на кислотные свойства почвы
рН, ед. рН
—О— грибы в почве под пшеницей, тыс. —□— грибы в почве под кукурузой, тыс.
—О— актиномицеты в почве под пшеницей, млн. —□— актиномицеты в почве под кукурузой, млн.
Рис. 4. Влияние диатомита на численность миксотрофно-синтетических микроорганизмов
КОЕ/1 г почвы
Изучение влияния диатомита на микробиологическое состояние светло-серой лесной легкосуглинистой почвы предполагало выявление особенностей, позволяющих охарактеризовать кремниевое вещество с точек зрения агрохимии и почвенной микробиологии. В частности, изучалось влияние диатомита на численность кислото-чувствительных микроорганизмов, которые участвуют в трансформации органического вещества почвы, - акти-номицетов и грибов. Поскольку кислотно-щелочной оптимум для развития актиномицетов лежит в диапазоне рН 7,5-8,0, а для грибов от 4,5 до 6,0 ед. рН [6], наглядно установлено действие изучаемого вещества на численность данных микроорганизмов (рис. 4). Показано, что диатомит снижает численность грибов в почве обоих опытов как на вариантах с №К, так и без. Причем, на вариантах 7-10 снижение численности сдерживается под обеими культурами, что, по-видимому, обусловлено физиологической кислотностью удобрений, используемых в качестве фона. В почве под кукурузой действие диатомита на численность грибов выражено более сильно.
Численность актиномицетов повышается с увеличением дозы кремнийсодержащего вещества с наилучшим эффектом на третьей дозе в почве под яровой пшеницей и на максимальной - под кукурузой.
Известно, что описанные выше группы микроорганизмов участвуют в трансформации и образовании специфического органического вещества почвы - гумуса. В особенности данные свойства присущи почвенным ак-тиномицетам, больше половины видов которых продуцируют пигментные вещества гуминоподобного типа [7]. С учетом относительной статистической погрешности исследований (для почвы под пшеницей 3%, для почвы под кукурузой 5%) диатомит в условиях вегетационного опыта практически не влиял на содержание гумуса в почве, но намечена тенденция его повышения при максимальных дозах. Предполагается, что данное явление обусловлено улучшением условий кислотности для почвенных актиномицетов и, как следствие, повышением их численности и биохимической активности.
Таким образом, в результате исследований установлено, что по показателям биопродуктивности яровой пшеницы и кукурузы фон МРК снижает наиболее эффективную дозу диатомита с тройной (4,5 г/кг для пшеницы и 6,0 г/кг для кукурузы) до двойной (3,0 г/кг и 4,0 г/кг соответственно). При этом относительно вариантов сравнения (вар. 1 и 6) прибавка в массе зерна пшеницы выше на вариантах без МРК, а прибавка листостебельной биомассы кукурузы выше
на вариантах с МРК. По показателям качества растительной продукции статистически достоверными дозами диатомита, влияющими на содержание питательные веществ в биомассе, оказались 4,5 г/кг почвы для пшеницы и 6,0 г/кг - для кукурузы.
Диатомит способствует снижению обменной и гидролитической кислотности светло-серой лесной
легкосуглинистой почвы, уменьшению численности грибов и повышению численности актиномицетов. В связи с данным фактом гипотетически предположена и экспериментально получена положительная тенденция изменения содержания гумуса в почве в зависимости от дозы диатомита.
Литература
1. Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Матыченков И.В. Кремниевые удобрения и мелиоранты: история изучения, теория и практика применения // Агрохимия, 2011, № 7. - С. 84-96.
2. Козлов Ю.В., Самсонова Н.Е. Использование соединений кремния при выращивании зерновых культур // Плодородие, 2009, № 6. - С. 20-22.
3. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Аммосова Я.М. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву // Агрохимия, 2002, № 2. - С. 86-93.
4. Титова В.И., Козлов А.В. Методы оценки функционировании микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества почвы. - Н. Новгород: НГСХА, 2012. - 64 с.
5. Куликова, А.Х. Перспективы использования нетрадиционных источников минерального сырья в качестве удобрения сельскохозяйственных культур // Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений. -Н. Новгород: НГСХА, 2011. - С. 116-119.
6. Пашкевич Е.Б., Кирюшин Е.П. Роль кремния в питании растений и в защите сельскохозяйственных культур от фитопатогенов // Проблемы агрохимии и экологии, 2008, № 2. - С. 52-57.
7. Пошон Ж., де Баржак Г. Почвенная микробиология. - М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1960. - 560 с.
УДК 631.811.633.16
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДСОЛНЕЧНИКОМ АЗОТА, ФОСФОРА И КАЛИЯ ИЗ РАЗНЫХ ГОРИЗОНТОВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ
И.Л. Кубарев, аспирант (научныйруководитель В.В. Кидин, д.с.-х.н.) РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: i.kubarev@mail.ru
Изучено использование подсолнечником азота, фосфора и калия из пахотного и подпахотного горизонтов дерново-подзолистой почвы. Показана важная роль подпахотного горизонта почвы в питании растений. Ключевые слова: подсолнечник, азот, фосфор, калий, почвенные горизонты.
SUNFLOWER CONSUMPTION OF NUTRIENTS FROM DIFFERENT HORIZONS OF SOD-PODZOLIC SOIL
I.L. Kubarev
This article is devoted the study of the use by sunflower nutrition from different horizons of sod-podzolic soil. The purpose of research is definition of availability to plants macroelements has important meaning as in theoretical and practical aspects. Keywords: sunflower, nitrogen, phosphorous, potassium, soil horizons.
Количественная и качественная оценка содержания питательных веществ в различных слоях почвы и использование их сельскохозяйственными растениями дает возможность более точно определить оптимальные дозы удобрений и скорректировать сроки их внесения с учетом погодных условий, предшественника, плодородия почвы и планируемой урожайности [1-3]. Почвенная диагностика - достаточно надежный метод определения потребности сельскохозяйственных культур в питании и удобрении. Особенно важен в почвенной диагностике вопрос о доступности растениям элементов питания из разных горизонтов почвы. Для питания растений доступны только те вещества, которые находятся в форме соединений, растворимых в воде и слабых кислотах, а также в обменно-поглощенном состоянии. Мобилизация питательных элементов постоянно происходит по всему профилю почвы под влиянием биологических, химических и физико-химических процессов. Растения с глубо-
ко проникающей мощной корневой системой, такие как подсолнечник могут хорошо использовать элементы питания и воду не только из пахотного слоя почвы, но и из подпахотных горизонтов.
Задачей исследования было изучение использования подсолнечником основных элементов питания из разных слоев почвы. С этой целью на кафедре агрономической и биологической химии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева в 2010-2011 гг. проведены вегетационные опыты на дерново-подзолистой среднесуглинистой хорошо окультуренной почвой. Для опытов использовали пахотный (Апах.) и подпахотный (А2В) горизонты. В части вариантов в качестве подпахотного горизонта использовали супесчаную почву. Опыты проводили в сосудах Митчерлиха, установленных друг на друга и герметизированных между собой. Верхние сосуды без дна набивали суглинистой почвой пахотного горизонта, а нижние - супесчаной почвой А2В подпахотного горизонта. Для предотвращения
