CC BY
10
6. Pisarev B.A. Agrotehnika vysokih yrozhaev kartofelya [Agrotechnical of high yields] / B.A. Pisarev, S.N. Karmanov i others // M.: Kolos [M.: Ear], 1969. - P. 115-122. [in Russian]
7. Postnikov A.N. Kartofel' 2-e izd., dop. i pererab. [Potatoes. 2 - nd edition supplemented and revised] / A.N.Postnikov, D.A. Postnikov // M.: RGAY - MSHA. - 2006. - 160 p. [in Russian]
8. Kasimova N.Z. Yrozhaynost' i kachestvo klybney kartofelya raznyh grypp skorospelosti v zavisimosti ot priemov tehnologii vyrashchivaniya v ysloyiyah Srednego Urala [Yield and quality of tubers of potatoes of different ripening groups depending on the mythods of ethnology grown in the conditions of the Middle Urals] / N.Z. Kasimova, Mingaleev S.K. // Agrarny vestnik Urala [Agrarian bulletin of Urals].- 2010. - 5(71). - P. 41-44. [in Russian]
9. Perlov V.L. Kartofelevodstvo na Kraynem Severe [Potato growing in the Far North] / V.L. Perlov // Magadan: kn. izd -vo [Magadan: Book Publishers], 1976. - P. 64. [in Russian]
10. Pisarev B.A. Kniga o kartofele [The book about potatoes] / B.A. Pisarev // M.: Moskovskiy raboshiy [M.: Worker in Moscow], 1977. - P. 170. [in Russian]
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.64.069 Науанова А. П.1, Айдаркулова Р.С.2, Баимбетова Э.М.3, Кабылбекова Г.К.4, Мараткызы Н.5, Ахмет У.6
1ORCID: 0000-0002-5250-1961, доктор биологических наук, профессор
2ORCID: 0000-0003-1602-3672, Кандидат биологических наук,
3ORCID: 0000-0002-1552-0258, Доктор PhD, 1,2,3Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина, в г. Астане
4ORCID: 0000-0002-2759-0130, Магистр биологии, 4Карагандинский государственный технический университет, в г. Караганде
5ORCID:0000-0003-0526-0154 Магистрант
6ORCID: 0000-0003-3057-3275 Магистрант 5,6Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина, в г. Астане ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНО-МЕЛИОРАТИВНЫХ УДОБРИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО
КАЗАХСТАНА
Аннотация
В статье приводятся результаты проведения НИР создания комплексных мелиоративно-удобрительных смесей (КМУС). Микробиологическим способом из растительных остатков были выделены бактерии- Bacillus mesеnteriсus, Bacillus megatherium, Sporosarcina ureae, Sporolactobacillus inutinus, и грибы Curvularia maculans и Curvularia interseminata. В лабораторных условиях созданы 3 вида КМУС, состоящие из почвы, растительных отходов, микробиальной культуры. При создании КМУС учитывали ферментативную, азотфиксирующую активности, ростостимулирующие и деструктивные свойства выделенных штаммов микроорганизмов. Отмечено повышение урожайности пшеницы на 13,4 - 29,5% при внесении в почву различных видов биоудобрений.
Ключевые слова: биоудобрение, плодородие почвы, биологическая активность почвы.
Nauanova A.P.1, Aidarkulova R.S.2, Baimbetova E.M.3, Kabylbekova G.K.4, Maratkyzy H.5, Ahmet U.6
1ORCID: 0000-0002-5250-1961, Doctor of Biological Sciences, Professor, 2ORCID: 0000-0003-1602-3672, PhD in Biology, 3ORCID: 0000-0002-1552-0258, Doctor PhD, 1,2,3Kazakh Agrotechnical University. S.Seifullin, in the city of Astana, 4ORCID: 0000-0002-2759-0130, Master of Biology, 4Karaganda State Technical University, in Karaganda, 5ORCID: 0000-0003-0526-0154, Master's degree, 6ORCID: 0000-0003-3057-3275, Master's degree, 5,6Kazakh Agrotechnical University. S.Seifullin, in the city of Astana INFUENCE OF COMPLEX-MELIORATIVE FERTILIZER MIXTURES ON THE BIOLOGICAL ACTIVITY AND CHEMICAL COMPOSITION OF SOIL IN NORTH KAZAKHSTAN
Abstract
The article presents the results of the research on the development of complex meliorative-fertilizer mixtures (CMFM). Microbiological methods were used to isolate Bacillus mesenteric, Bacillus megatherium, Sporosarcina ureae, Sporolactobacillus inutinus, Curvularia maculans and Curvularia interseminata fungi from the plant remains. 3 types of CMFM were created in the laboratory, consisting of soil, plant waste and microbial culture. Enzymatic, nitrogen-fixing activity, growth-stimulating and destructive properties of isolated strains of microorganisms were taken into account when creating CMFM. An increase in the yield of wheat by 13.4-29.5% was noted when introducing various types of bio-fertilizers into the soil.
Keywords: fertilizer, soil fertility, soil biological activity.
Казахстан - агроиндустриальная страна, в которой сельское хозяйство является сферой жизнедеятельности основной части населения. В сельской местности сегодня проживает сорок три процента населения, и от степени развития сельскохозяйственного производства во многом зависит жизненный уровень не только тех, кто работает здесь, но и тех, кто в той или иной мере связан с этой сферой. С уровнем развития сельхозпроизводства тесно связано благосостояние большинства казахстанцев [1, С. 77].
В условиях интенсивного развития экономических отношений и обеспечения Продовольственной безопасности страны важную роль играет рациональное и эффективное использование земельных ресурсов, в частности земель сельскохозяйственного значения [2, С. 21].
Однако, в последние десятилетия антропогенный процесс оказывает все более существенное негативное влияние на экологические функции почв и их биосферные связи [3, С. 9].
По словам А.С.Сапарова и др. [4, С.91] в настоящее время в Республике Казахстан около 75% территории подвержено повышенному риску опустынивания, а 14% пастбищ достигли крайней степени деградации, и наблюдается снижение почвенного плодородия. Сегодня потери гумуса составляют одну треть от исходного его содержания. Поэтому одной из главных задач является сохранение, повышение и восстановление плодородие почв.
Целью данного исследования является разработка технологии создания комплексных мелиоративно-удобрительных смесей, применяемых для повышения плодородия почв.
Разрабатываемые комплексные мелиоративно-удобрительные смеси (КМУС) отвечают требованиям современных биоэкологических систем сельского и лесного хозяйства и позволяют увеличить разнообразие возделываемых растений, сократить применение агрохимикатов, в т.ч. и минеральных удобрений; применять новые технологии возделывания растений.
Для создания комплексно-мелиоративной удобрительной смеси (КМУС) микробиологическим способом на начальном этапе работы из различных отходов сельского хозяйства методом серийных разведений были выделены несколько групп микроорганизмов. Для выделения видов актиномицетов, грибов и бактерий исследуемый материал высевали на селективных средах Гаузе, КАА, Чапека-Докса и МПА. Общую микробную обсеменённость рассчитывали по количеству выросших колоний, количество КОЕ в 1 мл определяли по формуле: М = а х 10п / V, где а — количество выросших колоний; 10п — разведение; V — посевная доза (0,1 мл).
На основании деструктивных и ростостимулирующих свойств новых штаммов проведен отбор активных штаммов, которые были использованы для создания КМУС. Для получения биомассы культуры бактерий, актиномицетов и грибов выращивались на качалках, обеспечивающих встряхивание колб со скоростью 200 об/мин в стерильных колбах Эрленмейера на жидкой питательной среде Чапека-Докса, МПА. После окончания культивирования культуральную жидкость отделяли от мицелия грибов путем фильтрования. Измельченную стерильную солому из расчета 4,5 т/га (5 г на 1 кг почвы) равномерно перемешивали со стерильной почвой. Для улучшения разложения органических и минеральных остатков, в компостирующию смесь были добавлены суспензионные культуры нижеупомянутых штаммов и азотфиксирующие микроорганизмы - Лю(оЪас(ет скгоососсыш штамм № 5, взятых из коллекции лаборатории.
Для создания КМУС были отобраны следующие штаммы:
КМУС 1 (почва, солома, консорциум микроорганизмов Ситуи1апа шаси1ат шт. 103 + Сигуи1апа шаси1ат шт. 136+ Лю(оЪас(ет скгоососсиш шт. 5);
КМУС 2 (почва, солома, консорциум микроорганизмов Бротозатста игеае шт. 90+ Ситуи1апа 1Мет'еш1па(а шт. 109+ Лю(оЪас(ет сктоососсиш шт. 5);
КМУС 3 (почва, солома, консорциум микроорганизмов Брото1ас1оЪас11ш ¡пи^пш' шт. 113+ Брото1ас1оЪасИш ¡пи^пш' шт. 116 + Лю^Ъа^ет сктоососсиш шт.5);
В созреваемой массе постоянно осуществлялась искусственная аэрация.
После созревания КМУС были проведены следующие анализы: определены легкогидролизируемый азот, подвижный фосфор, содержание гумуса в почве и интенсивность разложения целлюлозы.
Напряженность и направленность микробиологических процессов трансформации органических остатков в почве можно оценить по показателям численности представителей различных физиологических групп сапрофитной почвенной микрофлоры [5, С.50].
По данным таблицы 1, в вариантах - контроль, КМУС №1, КМУС № 2, КМУС № 3 - количество бактерий на МПА выше, чем на КАА, что говорит о снижении потребления минеральных форм азота и усилении потребления органических форм, вследствие осуществления начальных этапов распада азотсодержащих органических остатков.
К двухмесячному созреванию КМУС-а количество бактерий на МПА и КАА увеличилось в несколько десятков раз, чем было после 30 дней созревания.
Таблица 1 - Численность микроорганизмов КМУС на различных питательных средах
Вариант МПА КАА ЧД Эшби
бактерии, млн/г бактерии, млн/г бактерии, млн/г гриб, тыс/г азотобактер, %
30 дней
Контроль 164,0 36,0 0,58 - 100
КМУС №1 59,3 8,7 0,42 33,3 100
КМУС №2 10,7 3,3 0,22 140,0 98
КМУС №3 125,3 18,7 4,98 53,3 100
60 дней
Контроль 204 264 2,1 60 100
КМУС №1 282,7 224 1,8 153,3 100
КМУС №2 258,7 178,7 0,22 46,7 98
КМУС №3 216,0 200,0 1,59 53,3 100
На среде Чапека - Докса наблюдается рост как бактерий, так и грибов. Аэробный азотфиксирующий азотобактер увеличивается также в опытах с соломой, при внесении органических удобрений увеличивается и процесс азотфиксации.
Таким образом, по полученным данным можно судить об активизации процесса минерализации растительных остатков, за счет стимулирования роста численности микроорганизмов. Так как, продуктивность агроценозов во многом определяется составом и численностью микроорганизмов, направленностью и интенсивностью микробиологических процессов [6, С. 110].
После 30 дней созревания КМУС были проведены следующие анализы: определены легкогидролизируемый азот, подвижный фосфор, содержание гумуса в почве (таблица 2).
Во время компостирования микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности перерабатывают отходы на биологически активные вещества и гумус [7, С. 6]. Содержание гумуса на вариантах с использованием разных видов КМУС снижается на 0,15-2,37% по сравнению с контролем. На варианте КМУС №2 содержание гумуса незначительно отличается от содержания гумуса в контроле (0,15%), что связано с тем, что в состав этой смеси входит комплекс бактерий усваивающих минеральные формы азота. Наименьшее содержание гумуса наблюдается на варианте КМУС №3 (8,83%), в составе которого находятся целлюлозоразрущающие грибы, что подтверждает мнение других исследователей о том, что микромицеты интенсивно размножаются и потребляют органические азотсодержащие соединения всей поверхностью мицелия. Содержание гумуса на варианте КМУС №1 понизилось на 1,46% по сравнению с контролем, что объясняется тем, что в состав этого биоудобрения входят как штаммы бактерии, так и микромицета.
Обладая высокой биологической активностью, микроорганизмы постоянно разлагают большое количество органических и минеральных веществ почвы [8, С. 65]. Распад гумуса под влиянием микроорганизмов (как и минерализация других, содержащих фосфор органических веществ) высвобождает минеральные соли фосфорной кислоты в доступном растениям виде. На вариантах с использованием КМУС происходит увеличение подвижного фосфора и легкогидролизируемого азота по сравнению с контролем, т.к. микроорганизмы, входящие в состав биоудобрений, способствуют разложению растительных остатков и приводят к увеличению содержания азота и фосфора. Содержание подвижного фосфора увеличивается на варианте с применением КМУС №2 (22,3 мг/кг почвы), что объясняется тем, что бактерии входящие в состав КМУСа при разложении органических соединений выделяют органические и минеральные кислоты в окружающую среду, которые разрушают труднодоступные соединения фосфора и переводят их в легкоусвояемую форму как для собственного потребления, так и для растений.
Таблица 2 - Агрохимические показатели почв в зависимости от применения различных образцов КМУС
Вариант Агрохимические показатели почв
Гумус, % N-NO3, мг/кг P2O5, мг/кг
Контроль (почва, солома) 11,2 9,8 20,2
КМУС №1 9,74 10,9 20,4
КМУС №2 11,05 10,6 22,3
КМУС №3 8,83 11,1 20,6
Интенсивность процесса компостирования зависит от соотношения азота и углерода в компостируемых материалах [9, С. 112]. Гетеротрофные микроорганизмы составляют растениям конкуренцию в использовании минерального азота. Однако иммобилизованный в органическую форму минеральный азот частично вновь освобождается и становится доступным для растений.
Повышение содержания легкогидролизируемого азота на варианте КМУС №3 (11,1мг/кг почвы) по сравнению с контролем (9,8мг/кг почвы), связано с тем, что грибы, входящие в состав КМУС-а более интенсивно, чем бактерии участвуют в процессах разложения и минерализации органических веществ почвы.
Целлюлозолитическая способность почвы - это один из показателей общей активности ее микроорганизмов и плодородия [10, С. 101].
Для определения целлюлозолитической активности КМУС в лабораторных условиях был заложен опыт с использованием льняных полотен методом аппликации. Льняное полотно помещали в стерильную почву, зараженную микробной массой, составляющей основу лабораторных образцов КМУС, при влажности 60%. Целлюлазную активность КМУС определяли через 2 месяца после закладки опыта.
Степень разложения полотна микроорганизмами из биоудобрений варианта 1 находилась в пределах 45%, а на варианте с использованием КМУС 2 - 44%. Результаты исследований на этих вариантах показывают, что целлюлазная активность микроорганизмов из этих двух консорциумов находятся на одинаковом уровне, т.к. в состав этих биоудобрений входят микромицеты. На варианте с применением КМУС 3 степень разложения клетчатки составила 62% так как, основу этой смеси составляют аэробные гидролитические бактерии, обладающие высокой целлюлазной активностью.
Таким образом, исследуемые нами микроорганизмы обладают средней целлюлозолитической активностью, и для повышения биологической активности почвы рекомендуется использовать КМУС 3, созданный на основе бактерий.
Список литературы / References
1. Искаков А.Ж. Сельское хозяйство Республики Казахстан: вчера и сегодня /А.Ж. Искаков // Вестник КазНУ. Серия экономическая. -2010. - № 6 (82). -C 77-82.
2. Аханов Ж.У. Аналитическая записка о тенденции развития почвенной науки /Ж.У. Аханов // Почвоведение и агрохимия. -2008. -№1. -С. 6-13.
3. Елешев Р.Е. Состояние и перспективы развития агрохимических и агроэкологических исследований в Республики Казахстан / Р.Е. Елешев // Почвоведение и агрохимия. -2008. -№1. -С. 21-26.
4. Сапаров А.С. Современные проблемы почвенно-агрохимической науки Казахстана и пути их решения / А.С. Сапаров и др. // Известия Национальной Академии наук Республики Казахстан. Серия аграрных наук. -2016. -№1. -С. 91-101.
5. Русакова И.В. Влияние биопрепарата Баркон на процесс гумификации соломы /И.В. Русакова и др. // Агрохимия. - 2011. - №1. - с.48-50.
6. Коношина С. Н. Влияние различных агрофитоценозов на распространение фитотоксичных микроорганизмов в почве/ С.Н. Коношина// European science review. -2014 - №5-6. -С.110-112.
7. Гагиев Г. Простые технологии получения компоста и биогумуса. Руководство к действию / Г. Гагиев и др. Алматы, 2014. -32 с.
8. Аширбеков М.Ж. Влияние хлопковых севооборотов на микробиологические и биохимические свойства староорошаемых сероземно-луговых почв южного Казахстана / М.Ж. Аширбеков //Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2015. -№ 7 (129). -C.64-69.
9. Смольникова В.В Особенности компоста, полученного с использованием молочной сыворотки / В.В. Смольникова// Сельскохозяйственная экология. Юг России: экология, развитие. -2010. -№3. -С. 112-116.
10. Фомина Н.В. Анализ изменения целлюлозоразрушающей способности антропогенно загрязненой почвы / Н.В. Фомина // Вестник КрасГАУ. -2014. -№7. -С. 101-107.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Iskakov A.Zh. Selskoe khoziaistvo Respubliki Kazakhstan: vchera i segodnia [Agriculture of the Republic of Kazakhstan: Yesterday and Today] / A.Zh. Iskakov // Bulletin of KazNU. Economic series. - 2010. - No. 6 (82). - P. 77-82.
2. Akhanov Zh.U. Analiticheskaya zapiska o tendentsii razvitiya pochvennoi nauki [Analytical Note on the Trends in Soil Science Development] / Zh.U. Akhanov // Soil Science and Agrochemistry. - 2008. - No.1. - P. 6-13.
3. Eleshev R.E. Sostoyanie i perspektivy razvitiya agrokhimicheskikh i agroekologicheskikh issledovanii v Respublikie Kazakhstan [Status and Prospects of Agrochemical and Agro-ecological Research Development in the Republic of Kazakhstan] / R.E. Eleshev // Soil Science and Agrochemistry. - 2008. - No.1. - P. 21-26.
4. Saparov A.S. Sovremennye problemy pochvenno-agrokhimicheskoi nauki Kazakhstana i puti ikh resheniya [Modern Problems of Soil-agrochemical Science of Kazakhstan and Ways of their Solution] / A.S. Saparov et al. // Bulletin of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Agricultural Sciences Series. - 2016. - No.1. - P. 91-101.
5. Rusakova I.V. Vliyanie biopreparata Barkon na process gumifikatsii solomy [Influence of Barkon Biopreparation on the Process of Straw Humification] / I.V. Rusakova et al. // Agrochemistry. - 2011. - No.1. - p.48-50.
6. Konoshina S. N. Vliyanie razlichnykh agrofitotsenozov na rasprostranenie fitotoksichnykh mikroorganizmov v pochve [Influence of Different Agrophytocenoses on the Distribution of Phytotoxic Microorganisms in Soil] / S.N. Konoshina // European Science Review. - 2014 - No.5-6. - P. 110-112.
7. Gagiev G. Prostye tehnologii polucheniya komposta i biogumusa. Rukovodstvo k deistviyu [Simple Technologies for Obtaining Compost and Bio-humus. Guide to Action] / G. Gagiev et al., 2014. - 32 p.
8. Ashirbekov M.Zh. Vliyanie khlopkovykh sevooborotov na mikrobiologicheskie i biokhimicheskie svoistva starooroshaemykh serozemno-lugovykh pochv yuzhnogo Kazahstana [Influence of Cotton Crop Rotations on Microbiological and Biochemical Properties of Old Irrigated Gray Earth Meadow Soils of Southern Kazakhstan] / M.Zh. Ashirbekov // Bulletin of the Altai State Agrarian University. - 2015. - No. 7 (129). - P.64-69.
9. Smolnikova V.V. Osobennosti komposta, poluchennogo s ispolzovaniem molochnoi syvorotki [Features of Compost Obtained with the Use of Milk Serum] / V.V. Smolnikova // Agricultural Ecology. South of Russia: Ecology, Development. -2010. - No.3. - P. 112-116.
10. Fomina N.V. Analiz izmeneniya tselliulozorazrushaiushchei sposobnosti antropogenno zagriaznenoi pochvy [Analysis of Change in Cellulose-destroying Ability of Anthropogenically Contaminated Soil] / N.V. Fomina // Bulletin of KrasSAU. -2014. - No. 7. - P. 101-107.
