CC BY
45
Влияние гуминового препарата БЮ-Дон на состав и динамику питательных элементов в системе «почва - растение»
Е.А. Полиенко, к.б.н, О.И. Наими, к.б.н, ФГБНУ Донской зональный НИИСХ; О.С. Безуглова, д.б.н., профессор; ФГАОУ ВО Южный ФУ, ФГБНУ Донской зональный НИИСХ
В последние годы в земледелии всё большее значение приобретают приёмы и средства, направленные на мобилизацию биологических факторов, что особенно важно в условиях недостаточного ресурсного обеспечения. Биологическое земледелие поддерживает плодородие почв преимущественно за счёт естественных сил природы, способствует оптимизации питательного режима почв и повышению их экологической устойчивости. Одним из элементов биологического земледелия является применение гуминовых препаратов, созданных на основе природных органических материалов. Многочисленными исследованиями показано стимулирующее влияние гуминовых веществ на рост и развитие растений, повышение их адаптационных свойств, активизацию биоэнергетических процессов [1—3]. Применение гуминовых препаратов существенно изменяет условия почвенного питания растений, вызывая активное усиление процессов мобилизации питательных веществ в усвояемой для растений форме [4]. Возможность направленной регуляции процессов в системе «почва — растение» с помощью гуминовых препаратов делает актуальным изучение их воздействия на сельскохозяйственные культуры и почвенное плодородие.
Цель нашего исследования — определение эффективности применения гуминового препарата ВЮ-Дон на посевах озимой пшеницы по его влиянию на урожайность, качество зерна и на динамику элементов питания и гумуса в почве.
Материал и методы исследования. Гуминовый препарат ВЮ-Дон создан на основе вермикультуры и содержит 2—2,5 г/л углерода гуминовых кислот и фульвокислот. Данный препарат разбавляли до оптимальной концентрации 0,001% и производили обработку почвы или растений.
Исследование проводили на почвенном стационаре ФГБНУ «ДЗНИИСХ». По следующей схеме были заложены четыре варианта производственного опыта:
I — фон (региональная система земледелия);
II — фон + внесение в почву препарата ВЮ-Дон в количестве 2 л/га;
III — фон +внесение в почву препарата ВЮ-Дон + обработка посевов;
IV — фон + внесение в почву препарата ВЮ-Дон + 2-кратная обработка посевов.
Почва — чернозём обыкновенный карбонатный, культура — озимая пшеница сорта Донская лира. Предшественником на всех вариантах был пар. От-
бор почвенных образцов проводили из пахотного слоя в следующие сроки: фаза всходов — 23.11.2015 г., через две недели после обработки почвы; фаза кущения — 01.04.2016 г.; фаза цветения — 10.06.2016 г.; фаза созревания — 27.06.2016 г.
Исследуемые почвы находятся в сухостепной зоне с засушливым, умеренно жарким, континентальным климатом. Среднее многолетнее количество осадков здесь составило 492 мм за последние 20 лет, распределение их, по агрономической оценке, часто неблагоприятное. Накопление влаги в почве начинается в основном в конце октября — ноябре, и максимальный её запас отмечается ранней весной (с середины марта до начала апреля). Погодные условия вегетационного сезона сложились таким образом, что за сентябрь — ноябрь 2015 г. выпало 105 мм осадков, а за зимне-весенний период (декабрь 2015 — май 2016 г.) — 371,3 мм.
Для определения качества зерна, содержания элементов питания и гумуса в почве использовали стандартные методики. Отбор почвенных проб проводили согласно ГОСТу 28186-89. Содержание элементов питания в почве определяли по ГОСТам 26489-85, 26951-86, 26205-91, органического вещества — по ГОСТу 26213-91, качество зерна — по ГОСТам 54478-2011, 10846-91, 26657-97, 30504-97.
Результаты исследования. Изучение влияния гуминового препарата ВЮ-Дон на урожайность и качество зерна озимой пшеницы подтвердило его высокую эффективность. Эксперимент показал, что прибавка урожайности озимой пшеницы в зависимости от способа применения препарата ВЮ-Дон составила от 2,2 до 12,8 ц/га за период 2014—2016 гг., т.е. до 20% по сравнению с контролем (табл. 1).
Наиболее эффективным способом при погодных условиях, сложившихся за период исследования, был вариант сочетания предпосевного внесения гуминового препарата в почву и двукратной обработки по листу. На этом варианте была получена наивысшая прибавка к урожайности контрольного варианта: за три года исследования она составила в среднем 9,2 ц/га.
Как показало исследование, введение в технологию возделывания озимой пшеницы гуминового препарата ВЮ-Дон способствует не только росту урожайности, но и получению продукции более высокого качества: наблюдается выход зерна с более высоким по сравнению с фоном содержанием клейковины (табл. 2).
Таким образом, использование гуминового препарата эффективно на посевах озимой пшеницы: увеличивается урожайность и качество получаемой продукции. Однако полезное действие зависит от
1. Урожайность озимой пшеницы сорта Донская лира при использовании гуминового препарата ВЮ-Дон, ц/га (2014—2016 гг.)
Вариант Год
2014 2015 2016
урожайность прибавка урожайность прибавка урожайность прибавка
I II III IV 35,5 42,4 46,0 48,3 +6,9 +10,7 +12,8 47,5 51,9 57,0 55,3 +4,4 +9,5 +7,8 35,4 37,6 39,4 42,4 +2,2 +4,0 +7,0
НСР00, 6,9 2,7
2. Качество озимой пшеницы Донская лира при использовании гуминового препарата ВЮ-Дон
Клейковина ИДК N р,о. к2о
Вариант % % % %
± у-е- ± ± ± ±
Донская лира, 2015 г
I 23,32 — 79,7 — 1,97 — 0,36 — 0,48 —
II 25,31 +1,99 84,0 +4,3 1,49 -0,48 0,42 +0,06 0,47 -0,01
III 25,68 +2,36 92,7 +13,0 1,91 -0,06 0,38 +0,02 0,49 +0,01
IV 22,89 -0,43 87,0 +7,3 1,58 -0,39 0,38 +0,02 0,50 +0,02
НСР0,05 1,50 3,51 0,39 0,26 0,20
Донская лира, 2016 г
I 19,73 — 75,0 — 1,34 — 0,36 — 0,48 —
II 21,09 +1,36 82,0 +7,0 1,43 +0,09 0,33 -0,03 0,47 -0,01
III 23,80 +4,07 85,3 +10,3 1,33 -0,01 0,34 -0,02 0,49 +0,01
IV 24,22 +4,49 81,0 +6,0 1,25 -0,09 0,35 -0,01 0,50 +0,02
НСР0,05 1,90 4,21 0,40 0,19 0,20
погодных условий, причём чем больше увлажнение, тем более сглаженным становится различие между вариантами.
Изучение влияния гуминового препарата ВЮ-Дон на динамику элементов питания показало, что динамика содержания основных элементов питания — азота, фосфора и калия — в опыте с гуминовым препаратом ВЮ-Дон на озимой пшенице сорта Донская лира носит сезонный характер.
Динамика содержания подвижных форм азота в опыте с гуминовым препаратом ВЮ-Дон на озимой пшенице сорта Донская лира представлена на рисунке 1.
Осенью 2015 г. в фазу всходов почва характеризовалась низкой обеспеченностью подвижным азотом, суммарное содержание аммонийного и нитратного азота на всех вариантах составляло не более 7,0 мг/кг. После весенней подкормки аммиачной селитрой в количестве 100 кг/га обеспеченность данным элементом питания характеризовалась как повышенная, однако обильные осадки в период апреля — мая (более 140 мм) привели к вымыванию нитратного азота и значительному снижению аммонийного азота, тем самым нивелировав различия между вариантами.
В качестве основного удобрения был использован диаммофос в количестве 100 кг/га. В результате содержание подвижного фосфора в почве составило в фазу кущения около 20 мг/кг, что оценивается как средняя обеспеченность (рис. 2). В ранее проводимых экспериментах было установлено, что
применение гуминовых препаратов увеличивает подвижность фосфатов посредством стимуляции растений, активизации биологической активности и соответственно усиления растениями корневых выделений [5, 6]. На чернозёмах обыкновенных карбонатных с невысоким исходным содержанием подвижного фосфора такой эффект от применения гуминовых препаратов имел большое значение.
После обильных осадков обеспеченность фосфором характеризуется как низкая, тем не менее на вариантах II и III отмечалась по сравнению с фоном положительная динамика в фазу кущения. Фаза цветения характеризовалась повышенным выносом элементов питания, что сказалось на содержании элементов питания в почве: на вариантах со стимулятором роста по сравнению с фоном содержание элементов питания было ниже. Однако к фазе молочной спелости отмечалась тенденция к нивелировке различий по фосфору.
Повышенное количество осадков оказало влияние и на динамику обменного калия, однако обеспеченность данным элементом в течение всего периода вегетации оставалась повышенной (рис. 3).
Таким образом, подтвердился факт влияния гуминового препарата ВЮ-Дон на содержание подвижных элементов питания в чернозёме обыкновенном карбонатном. В наибольшей степени это сказалось на содержании подвижных форм фосфора. Несмотря на обильные осадки в зимне-весенний период, карбонатность почвы, поглощение фосфат-ионов для формирования вегетативной
Рис. 1 - Динамика содержания подвижных форм азота в чернозёме обыкновенном при использовании гуми-нового препарата ВЮ-Дон
Рис. 2 - Динамика подвижных форм фосфора в чернозёме обыкновенном при использовании гуминового препарата ВЮ-Дон
Рис. 3 - Динамика обменного калия в чернозёме обыкновенном при использовании гуминового препарата ВЮ-Дон
исходы чущсмио начало молота» цЬ-и'Инл спглкть
Рис. 4 - Динамика содержания гумуса в чернозёме обыкновенном при использовании гуминового препарата ВЮ-Дон
массы, обработка гуминовым препаратом стимулировала растение таким образом, что оно через корневые выделения активировало процесс перехода труднорастворимых фосфатов в подвижные формы. Возможно, активация проходила и через стимулирование микробиологической активности, поскольку фосфатазной активностью обладают все группы почвенной микрофлоры (бактерии, грибы и актиномицеты) [7].
По содержанию гумуса опытный участок был достаточно однороден. Поскольку содержание гумуса подвержено сезонным колебаниям, в целом
оно уменьшилось к концу вегетационного периода. Если осенью его содержание составляло 3,9—4,0%, то летом — не превышало 3,6% (рис. 4).
Учитывая небольшие колебания по содержанию гумуса в течение периода вегетации, следует отметить, что разница в содержании гумуса между вариантами с применением гуминового препарата оказалась существенной только весной после обильных осадков.
Выводы. Применение гуминового препарата ВЮ-Дон позволяет получить прибавку к урожайности озимой пшеницы, повысить качество получаемой продукции, улучшить состояние почвы. Выявлен наиболее эффективный способ применения препарата — сочетание предпосевного внесения в почву с двукратной обработкой по листу. При этом в 2016 г. была получена прибавка к урожайности 7,0 ц/га, что ниже, чем на этом же варианте в предыдущем, более засушливом, году (7,8 ц/га), но выше, чем на других вариантах.
В системе «почва — растение» чётко прослеживаются изменения, особенно по содержанию подвижных форм фосфора на опытном участке. В период 3-го года исследования наблюдалось аномально высокое количество выпавших осадков, что отразилось на динамике элементов питания в почве. Отмечен вынос минерального азота по всем
вариантам опыта. Нетипичная картина видна и по содержанию подвижного фосфора. В 2014—2015 гг. достоверное увеличение содержания подвижных форм фосфора наблюдалось во всех вариантах опыта на протяжении всего эксперимента. Было установлено, что применение гуминовых препаратов увеличивает подвижность фосфатов посредством стимуляции растений, соответственно усиления корневых выделений, а также роста биологической активности. После обильных осадков в 2016 г. обеспеченность почв фосфором характеризовалась как низкая, однако на варианте III отмечалась положительная динамика в фазу кущения по сравнению с фоном. Повышенный вынос элементов питания растениями в фазу начала цветения отразился на их содержании в почве, однако к фазе молочной спелости снивелировались различия по фосфору, положительная динамика по сравнению с фоном по аммиачному азоту и превышение фоновых значений на статистически значимую величину по обменному калию.
Литература
1. Христева Л.А. Роль гуминовой кислоты в питании растений и гуминовые удобрения // Труды почвенного института им. В.В. Докучаева. Т. 38. М.: АН СССР, 1951. С. 108-184.
2. Христева Л.А. Действие физиологически активных гуминовых кислот на растения при неблагоприятных внешних условиях // Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. Днепропетровск, 1973. Т. 4. С. 5-23.
3. Комиссаров И.Д., Климова А.А., Логинов Л.Ф. Влияние гуминовых препаратов на фотосинтез и дыхание растений // Гуминовые препараты // Труды Тюменского СХИ. Тюмень, 1971. Т. 14. С. 200-212.
4. Безуглова О.С. Удобрения и стимуляторы роста. Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. 320 с.
5. Безуглова О.С. Применение гуминовых удобрений и стимуляторов роста в растениеводстве / О.С. Безуглова, А.И. Баранов, А.В. Горовцов, А.В. Гринько, В.А. Лыхман, Е.А. По-лиенко // Проблемы и перспективы биологического земледелия: матер. междунар. науч. конф. Рассвет, 2014. С. 17-22.
6. Маркова Г.А. Влияние гуминового удобрения BIO-Don на режим элементов питания под озимой пшеницей / Г.А. Маркова, О.С. Безуглова, Е.А. Полиенко, А.В. Горовцов, В.А. Лыхман, А.Е. Шимко // Проблемы и перспективы биологического земледелия: матер. междунар. науч. конф. Рассвет, 2014. С. 116-121.
7. Горовцов А.В., Полиенко Е.А., Безуглова О.С. Влияние гуминового препарата на микробиологическую активность почв под яровой пшеницей // Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой: матер. VIII Всерос. конф. молодых учёных. Саратов: ООО «Ракурс», 2016. С. 105.
Влияние минимализации обработки почвы на ферментативную активность чернозёма обыкновенного в лесостепи Среднего Поволжья*
Г.К. Марковская, к.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Самарская ГСХА
Плодородие почвы во многом определяется интенсивностью и направленностью ферментативных реакций. Активность этих процессов является универсальным показателем физиологического состояния всего живого населения почвы и отражает внутренние биохимические процессы. Микроорганизмы почвы являются активными продуцентами ферментов-катализаторов белковой природы. Ферментативную активность почвы можно использовать в качестве диагностического показателя плодородия различных почв, потому что активность ферментов отражает не только биологические свойства почвы, но и их изменения под влиянием агроэкологических факторов.
Особенно актуальными эти вопросы становятся в связи с экологизацией земледелия и внедрением нулевых обработок почвы, способных, по мнению ряда отечественных и зарубежных учёных, остановить потери основного органического вещества почвы — гумуса [1—4]. В настоящее время весьма перспективно биологическое направление изучения проблем сохранения плодородия почвы при разработке новых агротехнических приёмов. По мнению ряда исследователей, активность по-
чвенных ферментов является более устойчивым и чувствительным показателем при оценке биологической активности почв [5, 6].
Материал и методы исследования. Нами изучалось влияние способов основной обработки почвы на активность полифенолоксидазы и пероксидазы в течение пяти лет в поле чистого пара (опытное поле, Самарская ГСХА). Севооборот включал следующее чередование культур: 1. Пар чистый; 2. Озимая пшеница; 3. Соя; 4. Яровая пшеница; 5. Ячмень. Применяли три варианта способов основной обработки почвы: I — отвальная обработка почвы на глубину 25—27 см (вспашка); II — безотвальная обработка почвы на глубину 14—16 см (рыхление); III — без осенней механической обработки почвы (нулевая). Почва опытного участка представлена чернозёмом типичным среднегумусным средне-мощным тяжелосуглинистым, имеющим реакцию среды (рН) близкую к нейтральной, среднее содержание гумуса в пахотном слое составляет 8%.
Уреазную активность почвы определяли методом И.Н. Ромейко и С.М. Малинской. Активность инвер-тазы, пероксидазы и полифенолоксидазы определялась по модифицированным методикам А.Ш. Галс-тян [7]. Почвенные образцы отбирали с четырёх глубин: 0—5 см, 5—10 см, 10—20 см и 20—30 см в начале и конце вегетационного периода (май, август).
* Материалы Российской научно-практической конференции «Ландшафтное планирование и управление агро-биоценозами», август 2017 г., г. Анапа (при поддержке РФФИ; проект № 1704203/17)
