CC BY
51
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10902 УДК 633.11:631.84:631.811
Влияние удобрения и ризоагрина на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, потоки азота в системе удобрение-почва-растение
А. А. АЛФЕРОВ1, А. А. ЗАВАЛИН1, А. П. КОЖЕМЯКОВ2, Л. С. ЧЕРНОВА1
'Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д. Н. Прянишникова, ул. Прянишникова, 31а, Москва, 127550, Российская Федерация
2Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, ш. Подбельского, 3, Пушкин, Санкт-Петербург, 196608, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью определения эффективности приема инокуляции семян яровой пшеницы микробным препаратом ризоагрин (РА), созданным на основе ассоциативных бактерий, фиксирующих азот атмосферы, и его влияния на показатели устойчивости агроэкосистемы в зависимости от доз азотных удобрений. Работу выполняли в микрополевых опытах с применением стабильного изотопа 15N на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в Смоленской области. Схема опыта включала следующие варианты: фосфорно-калийное удобрение (РК), РК + азотное удобрение (N), РК + инокуляция семян РА, РК + N + инокуляция РА. Инокуляция семян РА обеспечивала прибавку массы зерна на 15 % и не изменяла содержания в нем белка. РА повышал на 6 % коэффициент использования растениями азота из удобрения, снижал на 4 % газообразные его потери и не влиял на закрепление 15N в почве, которое составляло 27 % от внесенного количества. Для определения устойчивости агроэкосистемы оценивали потоки азота: минерализованного (М), нетто-минерализованного (Н-М), реиммобилизованного (РИ). Инокуляция семян РА не оказывала существенного влияния на процессы минерализации и реиммобилизации, отмечена только положительная тенденция (+3 %) минерализации азота в почве. При внесении азотного удобрения система находилась в резистентном состоянии - зоне предельно допустимого уровня воздействия (РИ : М = 25 %, Н-М : РИ = 3,1). Устойчивость агроэкосистемы или её способность сохранять структуру и функции (показатель РИ : М, %) на фоне внесения азотного удобрения более благоприятна при оптимальных значениях температуры воздуха и влажности почвы (ГТК = 1,0...1,3). Ключевые слова: яровая пшеница (Triticumaestivum L.), масса зерна, содержание белка в зерне, азотное удобрение, ризоагрин, азотфиксация, изотоп 15N, баланс азота удобрения, минерализация азота, иммобилизация азота, потери азота. Сведения об авторах: А. А. Алферов, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (е-mail: alferov72@ yandex.ru); А. А. Завалин, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией, А. П. Кожемяков, кандидат биологических наук, зав. лабораторией, Л. С. Чернова, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник. Для цитирования: Влияние удобрения и ризоагрина на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, потоки азота в системе удобрение-почва-растение / А. А. Алферов, А. А. Завалин, А. П. Кожемяков и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 9. С. 10-15. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10902.
Effect of Fertilizer and Rhizoagrin on the Yield and Grain Quality of Spring Wheat; Nitrogen Flows in the Fertilizer - Soil - Plant System
A. A. Alferov1, A. A. Zavalin1, A. P. Kozhemyakov2, L. S. Chernova1
1D. N. PryanishnikovAll-Russian Research Institute of Agrochemistry, ul. Pryanishnikova, 31 a, Moskva, 127550, Russian Federation 2All-Russian Research Institute of agricultural Microbiology, sh. Podbel'skogo, 3, Pushkin, Saint-Petersburg, 196608, Russian Federation
Abstract. The studies were conducted to determine the efficiency of the method of spring wheat seeds inoculation by the microbial preparation rhizoagrin (RA), developed on the basis of associative bacteria that fix the atmosphere nitrogen, and its effect on the agroecosystem stability indicators depending on the doses of nitrogen fertilizers. The microfield experiments were performed using the stable 15N isotope on sod-podzolic light loamy soil in the Smolensk region. The experimental design included such variants as phosphorus-potassium fertilizer (PK), PK + nitrogen fertilizer (N), PK + inoculation of seeds with RA, PK + N + RA inoculation. Inoculation of seeds with RA provided an increase in grain mass by 15% and did not change the protein content in it. RA increased the rate of utilization of nitrogen from fertilizers by plants by 6%, reduced its gaseous losses by 4% and did not affect the 15N fixation in the soil, which amounted to 27% of the applied amount. To determine the stability of agroecosystems, we estimated such nitrogen flows as mineralized (M), net mineralized (N-M), and reimmobilized (RI) ones. RA inoculation of seeds did not significantly affect the mineralization and reimmobilization processes. We noted only a positive trend (+3%) in the nitrogen mineralization in the soil. When applying nitrogen fertilizer, the system was in a resistant state - in the zone of the maximum permissible level of exposure (RI : M = 25% and N-M : RI = 3.1). The stability of the agroecosystem or its ability to maintain the structure and functions (RI : M, %) against the background of nitrogen fertilizer application was more favourable at optimal air temperature and soil moisture values (HTC = 1.0-1.3). Keywords: spring wheat (Triticumaestivum L.); grain mass; protein content in the grain; nitrogen fertilizer; rhizoagrin; nitrogen fixation; 15N isotope; fertilizer nitrogen balance; nitrogen mineralization; nitrogen immobilization; nitrogen losses.
Author Details: A. A. Alferov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: [email protected]); A. A. Zavalin, member of the RAS, D. Sc. (Agr.), head of laboratory; A. P. Kozhemyakov, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory; L. S. Chernova, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.
For citation: Alferov A. A., Zavalin A. A., Kozhemyakov A. P., Chernova L. S. Effect of Fertilizer and Rhizoagrin on the Yield and Grain Quality of Spring Wheat; Nitrogen Flows in the Fertilizer - Soil - Plant System. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 9. Pp. 10-15 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10902.
Развитие сельского хозяйства России неразрывно связано с освоением агротехнологий, обеспечивающих производство растениеводческой продукции заданного количества и качества. Решение этой задачи возможно только при оптимальном использовании ресурсов, среди которых значительное место принадлежит снабжению культурных растений
элементами питания, в первую очередь азотом [1, 2]. В России, по сравнению с 1990 г., применение минеральных удобрений уменьшилось с 88 до 42 кг/га [3]. Производство растениеводческой продукции обеспечивает возделывание сортов и гибридов с высокой потенциальной урожайностью и использование запасов элементов питания из почвы [4]. Сложившаяся
ситуация приводит к формированию отрицательного баланса элементов питания и снижению плодородия почв [5]. Поэтому ведется поиск дополнительных источников элементов питания для формирования урожая, среди которых важное место занимает биологический азот, фиксированный симбиотическими и ассоциативными микроорганизмами [6, 7].
Образование сложных многокомпонентных систем взаимодействия между растением и ассоциативными микроорганизмами происходит под влиянием универсальных растительных генов [8], это позволило создать биопрепараты на основе активных природных штаммов микроорганизмов [9, 10, 11]. Прогресс производства и применения биопрепаратов связан с разработкой высокотехнологичных препаративных форм, сохраняющих долгое время свои исходные свойства. Микробиологические препараты представляют собой живые клетки отселектированных по полезным свойствам микроорганизмов, которые находятся в культуральной жидкости или адсорбированы на нейтральном носителе. Биопрепарат позволяет создать высокую концентрацию полезных форм микроорганизмов (в 1 миллилитре или грамме препарата содержится до 1...5 млрд клеток бактерий) в нужном месте и в нужное время. Благодаря этому они могут успешно конкурировать с аборигенной микрофлорой и захватывать экологические ниши, предоставляемые растением [12, 13, 14]. Прямое действие микроорганизмов на рост растений связывают с такими свойствами, как повышение доступности элементов минерального питания, продукция метаболитов с гормональными и сигнальными функциями (ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизовая, салициловая и жасмоновая кислоты), индукция механизмов системной устойчивости к стрессам абиотической и биотической природы [15, 16, 17].
Установлена высокая отзывчивость ряда сельскохозяйственных культур на инокуляцию семян биопрепаратами, созданными на основе ассоциативных микроорганизмов, которые увеличивают накопление в растениях основных элементов минерального питания. Это связано с потреблением азота из атмосферы, а также усилением поглощения корневой системой элементов питания из почвы и удобрений [7, 18, 19].
Внесение ^удобрения влияет на активность почвенных бактерий и азотфиксацию в ризосфере растений [18, 20, 21]. Для оценки поведения азота удобрения в системе почва-растения-атмосфера используют стабильный изотоп позволяющий достоверно определить потоки элемента в агроэкоси-стеме: использование растениями на формирование урожая, закрепление в почве и потери [22, 23, 24].
Внесение азотных минеральных удобрений, навоза или компоста приводит к изменению потоков в аг-роэкосистеме, накоплению его в биомассе растений, которое увеличивается благодаря повышению почвенной влаги и уменьшается при росте концентрации СО2 в приземном слое [25], что в конечном итоге отражается на процессах минерализации-иммобилизации азота удобрения в почве [26, 27, 28] и на газообразных потерях N2 из почвы [29]. Микроорганизмы, входящие в состав биопрепаратов, повышают использование растениями ^ удобрения на формирование урожая, как правило, не влияют на его газообразные потери и увеличивают закрепление азота удобрения в почве [7, 18, 21]. Вместе с тем, отсутствуют данные, показы-
вающие режимы функционирования агроэкосистемы (удобрения-микроорганизмы-почва-атмосфера) [30] при внесении азотного удобрения и инокуляции семян зерновых культур микробным препаратом, что имеет важное значение для экологизации земледелия [7, 9, 12].
Цель работы - изучение особенностей поведения в системе почва-растения-атмосфера стабильного изотопа 15N удобрения, внесенного под яровую пшеницу, семена которой инокулировали микробным препаратом ассоциативных микроорганизмов.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2014-2016 гг. в микрополевом опыте в сосудах без дна [18] на экспериментальном участке в Смоленской области на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Пахотный слой почвы (0... 22 см) характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) - 1,98.2,04 %; рНКС| - 5,1.5,2; подвижных форм Р2О5 и К2О (по Кирсанову) соответственно 58. 67 и 153.161 мг/кг. Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов: P60K60 (фон); фон + N45; фон + инокуляция семян пшеницы ризоагрином, фон + N45 + инокуляция семян пшеницы ризоагрином. Повторность опыта - четырехкратная. В сосудах площадью 0,0177 м2 выращивали по 10 растений яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Злата, предшественником был картофель. Минеральные удобрения вносили при набивке сосудов почвой. В качестве азотного удобрения использовали меченое удобрение в виде соли 15NH415NO3 с обогащением 54,04 атомных % в дозе 81 мг/сосуд, что соответствует N45. В качестве фона применяли суперфосфат двойной и хлористый калий в дозах Р60К60. Семена яровой пшеницы обрабатывали биопрепаратом ризоагрин (РА), созданным на основе штамма 204, относящегося к роду Agrobacterium radiobacter. В 1 г препарата, который представляет собой порошковидный торфяной субстрат с влажностью 45.50 %, содержится 5.10 млрд клеток бактерий. Штамм хорошо приживается в ризосфере пшеницы, риса, ряда кормовых злаков и других сельскохозяйственных растений [6].
Содержание в почве и растениях общего азота и его изотопный состав определяли на масс-спектрометре «Delta V». Потоки азота (минерализованный, нетто-минерализованный и реиммобилизованный) рассчитывали по [30]. Гидротермический коэффициент по Г. Т. Селянинову (ГТК) определяли как отношение суммы осадков (в мм) за период со среднесуточными температурами воздуха выше 10 °С к сумме температур за это же время, уменьшенной в 10 раз [31].
Метеорологические условия в период вегетации оказывают значительное влияние на эффективность азотных удобрений и инокуляции семян ризоагрином [18, 32]. В годы проведения исследований метеоусловия различались. Большая часть вегетационного периода 2014 г. характеризовалась повышенной температурой воздуха и крайне неравномерным распределением атмосферных осадков с чередованием периодов с засушливой погодой и выпадением ливневых осадков, ГТК составил 1,33. Вегетационный период 2015 г. по количеству осадков был засушливым с температурой воздуха выше среднемноголетней, ГТК составил 0,64. В 2016 г. температура воздуха была на 1,0 °С выше климатической нормы при значительном выпадении осадков, ГТК = 1,63.
Таблица 1. Продуктивность яровой пшеницы при внесении азотного удобрения и инокуляции семян РА
Вариант
Масса зерна, г/сосуд Масса соломы, г/сосу гд
2014 г. 1 2015 г. 1 2016 г. I средняя 2014 г. 1 2015 г. 2016 г. I средняя
5,86 3,29 4,05 4,40 9,02 6,39 6,43 7,28
7,59 5,56 5,64 6,26 13,05 9,46 8,82 10,44
7,00 3,51 4,71 5,08 10,35 6,81 7,07 8,08
10,39 6,28 6,39 7,69 12,14 10,54 9,83 10,83
1,53 0,49 0,48 0,57 3,11 1,09 0,64 0,90
Фй
■ фон (Ф)
45
Ф + ризоагрин (РА)
Ф + N. + РА
45
НСР05
Результаты учета массы зерна и соломы статисти- со
чески обрабатывали по принятой методике [33]. Ин
Результаты и обсуждение. На фоне внесения Во РК-удобрений масса зерна изменялась по годам ис- та следований от 3,29 до 5,86 г/сосуд, что обусловлено по воздействием метеорологических условий (табл.1). ср В этом варианте максимальная масса зерна отмечена в 2014 г. при достаточном обеспечении влагой ют в период интенсивного роста растений (май-июнь). зе Засушливые условия 2015 г. (ГТК за период всхо- пр ды - выход в трубку составил 0,64, цветение - налив по зерна - 0,92) привели к формированию минимальной 2С в опыте массы зерна. Благодаря улучшению азотного ш( питания растений при внесении одноименного удо- ат брения масса зерна возрастала до 5,56.7,59 г/сосуд, но то есть прибавка в среднем за три года достигала пр 42 %. При достаточном обеспечении яровой пшеницы со осадками в 2014 г. при внесении аммиачной селитры го масса зерна возросла до 7,59 г/сосуд. В условиях нь дефицита влаги в 2015 г. или при ее избытке в период ос вегетации в 2016 г. масса зерна при использовании де азотного удобрения была меньше, чем в благопри- от ятных погодных условиях. вн
При посеве на РК-фоне инокулированными семе- По
нами прибавка массы зерна в среднем за три года че
составила 15,5 %, варьирование её при изменяю- (+
щихся погодных условиях вегетационного периода сн
составляло от 6,7 % в жарком и засушливом 2015 г. до но
Таблица 2. Содержание в зерне и сбор сырого белка
собствовало увеличению массы соломы на 37.48 %. Инокуляция семян РА повышала ее в среднем на 11 %. Во все годы проведения опыта улучшение условий питания растений от азотного удобрения и биопрепарата положительно отразилось на массе соломы, которая в среднем за три года возросла на 49 %.
Эффективность использования азота оценивают по накоплению его в растениях, прежде всего в зерне, что напрямую влияет на содержание белка в продукции яровой пшеницы [21]. При оптимальных погодных условиях в период налива зерна в 2014 и 2015 гг. в зерне накапливалось существенно больше белка (табл. 2), чем в 2016 г., когда количество атмосферных осадков в этот период превысило 1,5 нормы. В результате улучшения условий питания при внесении под пшеницу на РК-фоне ^удобрения содержание белка в зерне возросло в среднем за 3 года на 0,7 %, а его сбор - на 0,25 г/сосуд. Достоверный эффект от РА проявлялся только при количестве осадков близком к среднемноголетнему. Рост содержания белка в зерне, по сравнению с РК-фоном, отмечен при посеве инокулированными семенами и внесении под яровую пшеницу азотного удобрения. Поскольку в этом варианте масса зерна была выше, чем при использовании NРК, увеличился и сбор белка (+0,16 г/сосуд), что свидетельствует об улучшении снабжения растений азотом благодаря ассоциативной азотфиксации [18].
Вариант
Содержание сырого белка в зерне, %
2014 г. I 2015 г. \ 2016 г. \ среднее
Сбор сырого^ белка, г/сосуд
2014 г. I 2015 г. \ 2016 г. \ средний
фон (Ф)
Р К 60 6
Ф + N,5
ф + рА
Ф + N. + РА
ФСР0545
11,7 11,3 10,1 11,1 0,69 0,37 0,41 0,49
12,7 11,9 10,9 11,8 0,96 0,66 0,61 0,74
12,8 11,3 10,2 11,4 0,90 0,40 0,48 0,58
12,3 11,9 10,9 11,7 1,28 0,75 0,70 0,90
0,5 0,8 0,6 0,6 0,11 0,06 0,05 0,07
16,3 % при избыточном увлажнении 2016 г. и 19,0 % в оптимальных условиях 2014 г. В среднем за три года прибавка от инокуляции семян РА была меньше, чем от внесения азотного удобрения, что связано с низким содержанием в почве доступных для растений соединений азота. В среднем за три года при посеве инокулированными семенами на фоне NРК прибавка массы зерна к фону РК составила 3,29 г/сосуд, к варианту NРК - 1,43, РК + РА - 2,61 г/сосуд (см. табл. 1). То есть действие биопрепарата было достоверно эффективнее при посеве инокулированными семенами на фоне благодаря лучшему снабжению растений азотом в начальные фазы развития, когда поступление корневых выделений растений в ризосферу минимально.
Масса соломы яровой пшеницы, как и зерна, изменялась на РК-фоне при различных метеорологических условиях вегетационного периода от 6,39 до 9,02 г/ сосуд. Ее максимальное в опыте количество отмечено при оптимальных метеорологических условиях, недостаток влаги, как и ее избыток, снижали величину этого показателя на 25.30 %. Применение ^удобрения спо-
Определение концентрации общего азота в зерне и соломе позволило рассчитать его накопление, а изотопный анализ элемента - установить источники этого элемента, участвующие в формировании урожая [18, 21]. На РК-фоне урожай яровой пшеницы (масса зерна + масса соломы) формировался только за счет почвенных запасов, при внесении азотного удобрения общий вынос этого элемента урожаем, включающий азот почвы и удобрения, увеличился на 53 % (табл. 3). Инокуляция семян РА способствовала росту накопления общего азота, по сравнению с РК-фоном, на 18 %. При использовании под пшеницу ^удобрения и РА общий вынос азота урожаем был максимальным в опыте и почти в два раза превышал величину этого показателя на фоне РК (табл. 3). Инокуляция семян РА увеличила вынос ^ и коэффициент его использования растениями из удобрения на формирование урожая. При внесении ^удобрения в результате деятельности почвенных микроорганизмов происходят процессы минерализации органического вещества, приводящие к образованию «экстра» азота [20, 21], который также используется растениями
Таблица 3. Потребление азота яровой пшеницей, среднее за 3 года
Вариант
Общий вынос N, г/м2
N /добрения N почвы
г/м2 % от внесенного г/м2 «экстра»^, г/м2
Ассоциативный N,
г/м2
Р60К - фон (ф)
Ф + N,5 Ф + РА
Ф + И45+ РА
НСР«
5,7 8,7 6,7 10,0 0,7
1,9
2,1 0,1
41,2 46,6
5,7 6,9 6,7 7,9 0,4
1,2 1,2
1,0 1,0
на формирование урожая. Наличие ^ позволило вычленить долю «экстра» азота, которая составила 14 % от общего выноса на фоне ^удобрения и 12 % при использовании ^удобрения + РА. В результате инокуляции семян РА доля биологического азота в формировании урожая пшеницы достигла 15 %, а при посеве инокулированными семенами на фоне ^удобрения - снизилась до 10 %.
азотного удобрения свидетельствуют о том, что система находится в резистентном состоянии - в зоне предельно допустимого уровня воздействия (РИ : М = 25 %, Н-М : РИ = 3,1). Инокуляция семян РА не влияла на устойчивость агрофитоценоза при внесении азотного удобрения. В то же время она сильно варьировала при изменении метеорологических условий в период вегетации: показатель РИ : М со-
Таблица 4. Баланс 15Ы удобрения при выращивании яровой пшеницы, средний за 3 года
Вариант Использовано растениями Закреплено в 0...20 см слое почвы Потери
г/м2 от внесенного, % г/м2 от внесенного, % г/м2 от внесенного, %
Ф + м45
Ф + N1+ РА
НСР,,45
1,9 2,1 0,1
41,2 46,6
1,2 1,2
26,5 26,9
1,5 1,2 0,2
32,3 26,5
Применение изотопа ^ позволило выявить статьи баланса азота удобрения (табл. 4). При инокуляции семян РА его использование на формирование урожая яровой пшеницы возрастало на 5,4 %, закрепление в 20-сантиметровом слое почвы не изменяется, потери азота, относящиеся преимущественно к газообразным формам [21], снижаются с 32,3 до 26,5 %.
Один из критериев, характеризующих состояние агроэкосистемы, - ее «устойчивость». Минерализованный за период вегетации сельскохозяйственных культур азот почвы (М) рассматривается как «вход» в систему, нетто-минерализованный азот (Н-М) - «выход», «возвратом на выходе» служит реиммобилизо-ванный азот (РИ), идущий на поддержание системы. Показатель Н-М характеризует поток азота во внешний, или автотрофный цикл, а РИ - поток (возврат) во внутрипочвенный. Отсутствие количественных различий между ними указывает на замкнутость циклов азота [21, 30]. В результате исследований с применением изотопа ^ выявлены потоки азота удобрения и почвы (табл. 5). За вегетацию количество минерализованного почвенного азота составило 17,7 г/м2, реиммобили-зованного - 4,4 г/м2. Инокуляция семян на процессы минерализации и реиммобилизации существенно не влияла, отмечена лишь положительная тенденция роста (+3 %) показателя минерализации.
Показатели интегральной оценки функционирования агрофитоценоза яровой пшеницы при внесении
Таблица 5. Потоки азота удобрения 15Ы и почвы в посеве яровой пшеницы при инокуляции семян РА, средние за 3 года
Ф + N ^ " 45
Показатель без ино- иноку-
куляции ляция
Минерализованный азот (М), г/м2 17,7 18,3
Нетто-минерализованный азот
(Н-М), г/м2 13,3 13,5
Реиммобилизованный азот (РИ),
г/м2 4,4 4,5
РИ : М, % 25 25
Н-М : РИ 3,1 3,0
ставлял от 15 % в 2016 г. (повышенное увлажнение, ГТК = 1,63) до 30 % в 2014 г. (нормальное увлажнение, ГТК = 1,33). При внесении азотного удобрения лучшую устойчивость отмечали при оптимальных значениях температуры воздуха и влажности почвы в период вегетации (ГТК = 1,0...1,3). По данным этого опыта и других аналогичных исследований [18, 21], в засушливых и влажных погодных условиях устойчивость агроэкосистемы снижается, что подтверждает уравнение регрессии - сильной по тесноте и криволинейной по форме:
Y = -27,348х2+47,768х+15,352, Цух = 0,82, (1)
где Y - отношение РИ к М, %; х - ГТК за вегетацию; цух - коэффициент множественной корреляции, 1 > *т.
п т
Реакция агроэкосистемы на изменение погодных условий обусловлена когерентным взаимодействием всех компонентов (обменные процессы, прямые и обратные связи). В первую очередь метеоусловия влияют на интенсивность (ре)иммобилизации азота и его рециркуляцию во внутрипочвенном цикле («возврат» на выходе), что служит важным условием поддержания динамического равновесия в агроэкосистеме [1, 21]. Режим ее функционирования зависит от сбалансированности потоков нетто-минерализованного и (ре)иммобилизованного азота. При значительном выпадении осадков она смещается в сторону снижения интенсивности иммобилизации азота. Уже при ГТК > 1,3 агроэкосистема переходит в режим функционирования, обозначаемый как«резистентность» (уровень воздействия - предельно допустимый, РИ : М меньше 30 %), а при ГТК > 1,65 испытывает адаптационное истощение (РИ : М меньше 20 %). При избыточном увлажнении (ГТК > 1,8.2,0) внесенное азотное удобрение переводит агроэкосистему в режим репрессии (РИ : М < 10 %), что приводит к снижению степени участия азота минерального удобрения в продукционном процессе яровой пшеницы и уменьшает его эффективность [30].
Выводы. Инокуляция семян яровой пшеницы РА повышает массу зерна на 15 %, по сравнению с РК-
фоном, что ниже эффективности азотного удобре- препарат практически не влияет на эти процессы,
ния в дозе N45 (42 %). Максимальная в опыте масса имеет место лишь слабая положительная тенденция
зерна отмечена при внесении аммиачной селитры роста (+3 %) минерализации почвенного азота. При
и инокуляции семян РА (+75 % к контролю). Содер- внесении азотного удобрения агроэкосистема нахо-
жание белка в зерне яровой пшеницы возрастает от дится в резистентном состоянии - в зоне предельно
внесения азотного удобрения на 0,7 %. В результате допустимого уровня воздействия (РИ : М = 25%, Н-М
применения N-удобрения и инокуляции семян РА вы- : РИ = 3,1). Инокуляция семян РА не изменяет пока-
нос азота с урожаем увеличивается по сравнению с затели устойчивости агроэкосистемы при внесении
РК-фоном, почти в 2 раза, доля биологического азота азотного удобрения. При внесении N-удобрения она
в урожае составляет 15 %, азота удобрения - 47 %, существенно варьирует в зависимости от метеоро-
^«экстра» - 12 %. Биопрепарат способствует повы- логических условий в период вегетации, показатель
шению коэффициента использования растениями РИ : М изменяется от 15 % до 30 %. Агроэкосистема
азота из удобрения на 6 %, снижению его газоо- более стабильна при оптимальных значениях темпе-
бразных потерь, но не влияет на закрепление 15N в ратуры воздуха и влажности почвы (ГТК =1,0.1,3), в
почве (27 %). За период вегетации минерализуется засушливых и избыточно влажных условиях ее устой-
17,7 г/м2 азота, реиммобилизуется - 4,4 г/м2. Био- чивость снижается.
Литература.
1. Сычев В. Г., Соколов О. А., Шмырева Н. Я. Роль азота в интенсификации продукционного процесса сельскохозяйственных культур. Том 1. Агрохимические аспекты роли азота в продукционном процессе. М.: ВНИИА, 2009. 423 с.
2. Кудеяров В. Н. Оценка питательной деградации пахотных почв России // Вестник Российской академии наук. 2015. Т. 85. № 9. С. 771-775.
3. Кудеяров В. Н., Соколов М. С., Глинушкин А. П. Современное состояние почв агроценозов России, меры по их оздоровлению и рациональному использованию // Агрохимия. 2017. № 6. С. 3-11.
4. Лошаков В. Г. Зеленые удобрения в земледелии России. М.: ВНИИА, 2015. 300 с.
5. Сычев В. Г., Шафран С. А. О балансе питательных веществ в земледелии России // Плодородие. 2017. № 1. С. 1-4.
6. Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве) / И. А. Тихонович, А. П. Кожемяков, В. К. Чеботарь и др. М.: ООО «БИОТРОФ», 2005. 154 с.
7. Тихонович И. А., Завалин А. А. Перспективы использования азотфиксирующих и фитостимулирующих микроорганизмов для повышения эффективности агропромышленного комплекса и улучшения агроэкологической ситуации РФ // Плодородие. 2016. № 5. С. 28-32.
8. Pseudomonas fluoresceins and Glomus mosseae DM13-dependent activation of genes releted to a signal transduction patvay in roots of Medicado truncatula / L. Sanchez, S. Weidmann, C. Arnould etc. // Plant Phisiol. 2005. №. 139. Р. 1065-1077.
9. Тихонович И. П., Проворов Н. А. Сельскохозяйственная микробиология как основа экологически устойчивого агро-производства: фундаментальный и прикладной аспекты // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 3-9.
10. Биопрепараты азотофиксирующих бактерий: проблемы и перспективы применения / Е. Д. Шерстобоева, И. А. Дудинова, С. Н. Крамаренко и др. // Микробиология. 2007. № 4. С. 109-147.
11. Кожемяков А. П., Белоброва С. Н., Орлова А. Г. Создание и анализ базы данных по эффективности микробных биопрепаратов комплексного действия // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 112-115.
12. Чеботарь В. К., Лактионов Ю. В., Яхно В. В. Микробиологические препараты в системе экологического земледелия // Региональная экология. 2015. № 6. С. 41-47.
13. Effect of seed inoculation with Azospirillum brasilense and nitrogen fertilization rates on maize plant yield and silage quality / F. R. Skonieski, J. Viégas, T. N. Martin etc.// Revista Brasileira de Zootecnia. 2017. V.46. № 9. Р. 722-730.
14.Van Loon L.C. Plant responses to plant growth-promoting rhizobacteria // European Journal of Plant Pathology. 2007. № 119. Р. 243-254.
15. Yang J., Kloepper J. W., Ryu C. M. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress// Trends Plant Science. 2009. № 14. Р. 1-3.
16. Ohkama-Ohtsu N., Wasaki J. Recent progress in plant nutrition research: cross-talk between nutrients, plant physiology and soil microorganisms // Plant Cell Physiol. 2010. V. 51. № 8. Р. 1255-1264.
17. Rhizobacterial mediation of plant hormone status /1. C. Dodd, N. Y. Zinovkina, V. I. Safronova etc. // Annals of Applied Biology. 2010. № 157. Р. 361-379.
18. Завалин А. А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: ВНИИА, 2005. 302 с.
19. Van Bruggen A.H.C., Semenov A. M. Soil health and soilborne diseases in organic agriculture // Plant Diseases and Their Management in Organic Agriculture / Ed. by M. R. Finckh, A.H.C. Van Bruggen and L. Tamm. APS PRESS, 2015. 424 p.
20. Макаров М. И. Изотопный состав азота в почвах и растениях: использование в экологических исследованиях (обзор) // Почвоведение. 2009. № 12. С. 1432-1444.
21. Завалин А. А., Соколов О. А. Потоки азота в агроэкосистеме: от идей Д. Н. Прянишникова до наших дней. М.: ВНИИА, 2016. 591 с.
22. Eshetu Z., Hogberg P. Effects of land use on 15N natural abundance of soils in Ethiopian highlands // Plant Soil. 2000. V. 222. № 1-2. Р. 109-117.
23. Waltzka M., Buchgraber W., Wanek W. Natural 15N abundance of plants and soils under different management practices in a montane grassland// Soil biology and biochemistry. 2006. V. 38. № 7. Р. 1564-1576.
24. Сравнительная оценка состояния агроэкосистем на разных типах почв Прибайкалья, загрязненных фторидами алюминиевого производства /Л. В. Помазкина, Л. Г. Котова, С. Ю. Зорина и др. // Почвоведение. 2008. № 6. С. 717-725.
25. Dijkstra F.A., Cheng W. Increased soil moisture content increases plant N uptake and the abundance of 15N in plant biomass // Plant and soil. 2008. V. 302. № 1...2. Р. 263-271.
26. Hobbie E., Jumpponen A., Trappe J. Foliar and fungal 15N; 14N ratios reflect development of mycorrhizac and nitrogen supply during primary succession testing analytical models // Oecologia. 2005. V. 146. № 2. Р. 258-268.
27. Crews T., Peoples M. Can the synchrony of nitrogen supply and crop demand be improved in legume and fertilizer - based agroecosystems? A review//Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2005. V. 72. № 2. Р. 101-120.
28. Adesemoye A., Kloepper J. Plant-microbes interactios in enhanced fertilizer - use efficincy//Applied Microbiology and Biotechnology. 2009. V. 85. № 1. Р. 1-12.
29. Stevens R., Laughlin R. Measurement of nitrous oxide emission from agricultural soils // Nutrient Cycling in Agroecosys-tems. 2008. V. 52. №2. Р. 131-139.
30. Помазкина Л. В. Новый интегральный подход к оценке режимов функционирования агроэкосистем и экологическому нормированию антропогенной нагрузки, включая техногенное загрязнение почв// Успехи современной биологии. 2004. Т. 124. № 1. С. 66-76.
31. Журина Л. Л., Лосев А. П. Агрометеорология. СПб.: ООО «КВАДРО», 2012. 368 с.
32. Взаимодействие ризосферных бактерий с растениями: механизмы образования и факторы эффективности ассоциативных симбиозов / А. И. Шапошников, А. А. Белимов, Л. В. Кравченко и др. // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С.16-22.
33. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М: Агропромиздат, 1985. 351 с.
References
1. Sychev VG, Sokolov OA, Shmyreva NYa. Rol' azota v intensifikatsii produktsionnogo protsessa sel'skokhozyaistvennykh kul'tur [Role of nitrogen in the intensification of the production process of crops]. Tom. 1, Agrokhimicheskie aspekty roli azota v produktsionnom protsesse [Vol. 1, Agrochemical aspects of the nitrogen role in the production process]. Moscow: VNIIA; 2009. 423 p. Russian.
2. Kudeyarov VN. [Assessment of nutritional degradation of arable soils in Russia]. Vestnik Rossiiskoi akademii nauk. 2015;85(9):771-5. Russian.
3. Kudeyarov VN, Sokolov MS, Glinushkin AP. [The current state of soils of agrocenoses in Russia, measures for their improvement and rational use]. Agrokhimiya. 2017;6:3-11. Russian.
4. Loshakov VG. Zelenye udobreniya vzemledelii Rossii [Green fertilizers in Russian agriculture]. Moscow: VNIIA; 2015. 300 p. Russian.
5. Sychev VG, Shafran SA. [On the balance of nutrients in Russian agriculture]. Plodorodie. 2017;1:1-4. Russian.
6. Tikhonovich IA, Kozhemyakov AP, Chebotar' VK, et al. Biopreparaty v sel'skom khozyaistve (Metodologiya i praktika primeneniya mikroorganizmov v rastenievodstve i kormoproizvodstve) [Biological preparations in agriculture (Methodology and practice of using microorganisms in crop production and fodder production)]. Moscow: OOO "BIOTROF"; 2005. 154 p. Russian.
7. Tikhonovich IA, Zavalin AA. [Prospects for the use of nitrogen-fixing and phytostimulating microorganisms to increase the efficiency of the agricultural industry and improve the agro-ecological situation of the Russian Federation]. Plodorodie. 2016;5:28-32. Russian.
8. Sanchez L, Weidmann S, Arnould C, et al. Pseudomonas fluorescens and Glomus mosseae DM13-dependent activation of genes releted to a signal transduction patvay in roots of Medicado truncatula. Plant Phisiol. 2005;139:1065-77.
9. Tikhonovich IP, Provorov NA. [Agricultural microbiology as the basis for environmentally sustainable agricultural production: fundamental and applied aspects]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2011;3:3-9. Russian.
10. Sherstoboeva ED, Dudinova IA, Kramarenko SN, et al. [Biological preparations from nitrogen-fixing bacteria: problems and prospects of use]. Mikrobiologiya. 2007;4:109-47. Russian.
11. Kozhemyakov AP, Belobrova SN, Orlova AG. [Creation and analysis of a database on the effectiveness of microbial biological preparations of complex action]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2011;3:112-5. Russian.
12. Chebotar' VK, Laktionov YuV, Yakhno VV. [Microbiological preparations in the system of ecological farming]. Regional'naya ekologiya. 2015;6:41-7. Russian.
13. Skonieski FR, Viegas J, Martin TN, et al. Effect of seed inoculation with Azospirillum brasilense and nitrogen fertilization rates on maize plant yield and silage quality. Revista Brasileira de Zootecnia. 2017;46(9):722-30.
14. Van Loon LC. Plant responses to plant growth-promoting rhizobacteria. European Journal of Plant Pathology. 2007;119:243-54.
15. Yang J, Kloepper JW, Ryu CM. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress. Trends Plant Science. 2009;14:1-3.
16. Ohkama-Ohtsu N, Wasaki J. Recent progress in plant nutrition research: cross-talk between nutrients, plant physiology and soil microorganisms. Plant Cell Physiol. 2010;51(8):1255-64.
17. Dodd IC, Zinovkina NY, Safronova VI, et al. Rhizobacterial mediation of plant hormone status. Annals of Applied Biology. 2010;157:361-79.
18. Zavalin AA. Biopreparaty, udobreniya i urozhai [Biological preparations, fertilizers and yield]. Moscow: VNIIA; 2005. 302 p. Russian.
19. Van Bruggen AHC., Semenov AM. Soil health and soilborne diseases in organic agriculture. APS PRESS; 2015. 424 p. (Finckh M R, Van Bruggen AHC, Tamm L, editors. Plant Diseases and Their Management in Organic Agriculture).
20. Makarov MI. [Isotopic composition of nitrogen in soils and plants: use in environmental studies]. Pochvovedenie. 2009;12:1432-44. Russian.
21. Zavalin AA, Sokolov OA. Potoki azota v agroekosisteme: ot idei D. N. Pryanishnikova do nashikh dnei [Nitrogen flows in the agroecosystem: from the ideas of Pryanishnikov DN to the present day]. Moscow: VNIIA; 2016. 591 p. Russian.
22. Eshetu Z, Hogberg P. Effects of land use on 15N natural abundance of soils in Ethiopian highlands. Plant Soil. 2000;222(1-2):109-17.
23. Waltzka M, Buchgraber W, Wanek W. Natural 15N abundance of plants and soils under different management practices in a montane grassland. Soil biology and biochemistry. 2006;38(7):1564-76.
24. Pomazkina LV, Kotova LG, Zorina SYu, et al. [Comparative assessment of the agroecosystems' state on different types of soils of the Baikal region contaminated with aluminum fluorides]. Pochvovedenie. 2008;6:717-25. Russian.
25. Dijkstra FA, Cheng W. Increased soil moisture content increases plant N uptake and the abundance of 15N in plant biomass. Plant and soil. 2008;302(1-2):263-71.
26. Hobbie E, Jumpponen A, Trappe J. Foliar and fungal 15N; 14N ratios reflect development of mycorrhizac and nitrogen supply during primary succession testing analytical models. Oecologia. 2005;146(2):258-68.
27. Crews T, Peoples M. Can the synchrony of nitrogen supply and crop demand be improved in legume and fertilizer - based agroecosystems? Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2005;72(2):101-20.
28. Adesemoye A, Kloepper J. Plant-microbes interactios in enhanced fertilizer - use efficiency. Applied Microbiology and Biotechnology. 2009;85(1):1-12.
29. Stevens R, Laughlin R. Measurement of nitrous oxide emission from agricultural soils. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2008;52(2):131-9.
30. Pomazkina LV. [New integrated approach to assessing the functioning modes of agroecosystems and environmental regulation of anthropogenic stress, including technogenic pollution of soils]. Uspekhi sovremennoi biologii. 2004;124(1):66-76. Russian.
31. Zhurina LL, LosevAP. Agrometeorologiya [Agrometeorology]. Saint-Petersburg (Russia): OOO "KVADRO"; 2012. 368 p. Russian.
32. Shaposhnikov AI, Belimov AA, Kravchenko LV, et al. [Interaction of rhizospheric bacteria with plants: formation mechanisms and efficiency factors of associative symbioses]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2011;3:16-22. Russian.
33. Dospekhov BA. Metodika polevogo opyta [Field Experiment Methodology]. Moscow: Agropromizdat; 1985. 351 p. Russian.
