CC BY
31
УДК 631.582
DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-1-29-34
ЗНАЧИМОСТЬ АГРОТЕХНИЧЕСКОГО МЕТОДА В ОПТИМИЗАЦИИ ФИТОСАНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМЫ
О. Г. Марьина-Чермных
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола
ROLE OF AGROTECHNICAL METHOD IN OPTIMIZATION OF PHYTOSANITARY STATE OF AGROECOSYSTEMS
O. G. Maryina-Chermnykh
Mari State University, Yoshkar-Ola
Введение. Фитосанитарное состояние полевых агроэкосистем при различной обработке почвы, наличие в ней растительного органического вещества является в современных технологиях обуславливающим фактором продуктивности сельскохозяйственных культур. Функциональная роль обработки почвы и органического вещества в оптимизации фитосанитарии полевых агроценозов является уровнем экологичности и эффективности в формуле взаимоотношений «растение - патоген». Система агротехнического метода с обработкой почвы и внесением органической массы растительного вещества дает положительную оценку величине производительности урожая сельскохозяйственных культур, а невыполнение элементарных приемов по оптимизации фитосанитарии почв формирует условия для уничтожения естественных комплексов пахотных почв. При этом происходит снижение плодородия почвы и формирование полезной микрофлоры. Сильной движущей силой биологизации агротехнологий является севооборот, который влияет на плодородие почвы. Размещение зернобобовых культур в севообороте оказывает положительное влияние не только на урожайность, но и на биологическую активность почвы. Цель. Изучить фитосанитарное состояние пахотных почв и продуктивность полевых севооборотов в зависимости от обработки почвы и использования мульчи в условиях РМЭ. Материалы и методы. Объектами исследований в течение трех лет были шестипольные полевые севообороты с различным насыщением зерновыми культурами. Севообороты вводились одним полем с ротацией культур во времени. Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая, типичная для зоны РМЭ. Результаты обсуждения. На оптимизацию фитоса-нитарного состояния почвы в севообороте существенное влияние оказывают обработка почвы и послеуборочное соломенное мульчирование, способствуя снижению поражения корневой гнилью и увеличению урожайности зерна на 0,55-1,18 т/га. При этом возделывание бобовых культур в севообороте
Introduction. The phytosanitary condition of the field agro-ecosystems under different tillage, the presence of plant organic matter plays in modern technologies contributing factor productivity of agricultural crops. Functional role of tillage and organic matter in the optimization of agrocenosis phytosanitary field is the level of environmental performance and efficiency in the formula of the relationships between "plant - pathogen". System of agrotechnical methods with tillage and application of organic mass of vegetable matter gives a positive assessment of the productivity of the crop, not the implementation of basic techniques to optimize the phytosanitary soil creates the conditions for the destruction of natural complexes of arable soils. At the same time, the decline in soil fertility and the formation of beneficial microflora occurs. Strong driving force of biological function of agricultural technologies is crop rotation, which affects the soil fertility. The location of leguminous crops in crop rotation has a positive effect not only on yield but also on the biological activity of the soil. Objective. To study the phytosanitary state of arable soils and the productivity of field crop rotations depending on soil cultivation and the use of mulch in conditions of Mari El. Materials and methods. The objects of study within three years were shesti-balny field crop rotations with various saturation by grain crops. Crop rotation was introduced in one field with a crop rotation in time. The soil of experimental plot is sod-podzolic middle-loamy, typical for the area of Mari El. The results of the discussion. Optimization of phytosanitary condition of soil in crop rotation substantially affected by tillage and post-harvest straw mulching, helping to reduce the defeat of root rot and increased grain yield by 0,55 to 1,18 t/ha. the cultivation of legumes in crop rotation reduced the infective potential of the soil is 1,3-2,6 times and increased the value of the environmental indicator. Conclusion. Agro-technical method with the use of biotechnology contributes
снижало инфекционный потенциал почвы в 1,3-2,6 раза и повышала величину экологического показателя. Заключение. Агротехнический метод с применением биотехнологий способствует сохранению и воспроизводству плодородия почвы, увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: зерновые культуры, агроценоз, детрит, фитосанитария почвы, урожайность, обработка почвы, биологическая активность почвы, патогены, сапротрофы, севооборот, инфекционный потенциал почвы
to the preservation and reproduction of soil fertility, increase crop yields.
Keywords: crops, agro-ecosystem, detritus, phyto-sanitary soils, yield, tillage, soil biological activity, pathogens, saprotrophs, crop rotation, infectious potential of the soil.
Введение. Фитосанитарное состояние почвы современных агротехнологий возделывания полевых культур имеет одно из определяющих факторов их продуктивности. В концепции агротехнического метода оптимизации фитосанитарии почвы приемы обработки и внесенная в почву или на почву органической массы растительного вещества характеризуют уровень экологичности и агрономической эффективности в формуле взаимоотношений «растение - патоген» [10; 6]. Фитосанита-рия становится исконной частью агротехнологии возделывания полевых культур, которые в настоящий момент не только могут предупредить появление, развитие и распространение вредных организмов, но и создать фитосанитарную ситуацию, ориентиром которой является условие ограничения, но не полного исключения [1; 2; 4].
При этом, несмотря на то, что за минувшие годы величина интенсификации земледелия РФ существенно уменьшилась, а во многих регионах России земледелие перешло на экстенсивные технологии, от этого оно не стало экологически менее опасным [7; 8]. Низкая культура ведения земледелия, когда вид севооборота не сообразуется с зональностью, игнорируются правила применения удобрений и пестицидов, не осуществляются простые приемы по оптимизации фитосанитарии почв. Все это создает предпосылки для разрушения природных комплексов пахотных почв, уменьшения их продуктивности, и уничтожения экологической безопасности всей агроэкосистемы [3; 5; 9].
Таким образом, фитосанитарное состояние пахотных почв, нарушенное при плохой агротехнике, уменьшении внесения органических удобрений и снижения защиты растений повлияло на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур.
Цель: изучение фитосанитарного состояния пахотных почв и продуктивности полевых севооборотов в зависимости от обработки почвы и использования мульчи в условиях Республики Марий Эл.
Материалы и методы. Объектами исследований в течение 2011-2014 годов были шестипольные полевые севообороты с различным насыщением зерновыми культурами: зернотравяной - 50 %, плодосменный - 66 % и зерновой - 83 %. Опыты проводили на опытном поле ФГБОУ ВО «Марийский государственный университет» и СПК «Уилыш» Советского района РМЭ. Повторность в опытах трехкратная. Общая площадь делянок главного фактора составляет 330 м2. Каждая из делянок главного фактора была разделена поперек на две части по 165 м2, для изучения влияния вносимых минеральных удобрений N60P60K60. Севообороты вводились одним полем с ротацией культур во времени. Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая, типичная для зоны РМЭ. Агрохимические показатели почвы (табл. 1) перед каждой закладкой близки к оптимальным значениям.
Таблица 1 / Table 1
Агрохимические показатели почвы перед закладкой, 2011-2014 гг. / Agrochemical soil indices before laying, 2011-2014
Показатели / Indicators Значение / Value
Содержание гумуса 1,61-1,72 %
рн 5,51-5,67
Нг 1,6-1,7 мг/г
Сумма поглощенных оснований 7,7-7,9 мг/г
Содержание Р2О5 26-27 мг/г
Содержание К2О 10-11 мг/г
Плотность почвы 1,24-1,36 г/см3
В годы проведения исследований сложившиеся агрометеорологические условия были разнообразными. Среднесуточная температура воздуха и осадков за 3 года были близки к среднемного-летним данным.
Результаты исследования, обсуждения. На оптимизацию фитосанитарии почвы в севообороте оказывают значительное влияние обработка почвы и послеуборочное соломенное мульчирова-
При этом наибольший эффект был получен в условиях применения безотвальной (поверхностной) обработки почвы на фоне гороховой мульчи в звене севооборота «овес - горох (солома на мульчу) -ячмень». В этом случае было наименьшее поражение растений ячменя болезнью и наиболее высокая урожайность, которая составила 2,55 т/га, это выше, чем на варианте «вспашка» без мульчирования в звене севооборота «овес - горох - ячмень», на 0,81 т/га, а в звене севооборота «вико-овес на зеленый корм - озимая рожь - ячмень» - на 1,09 т/га.
ние (табл. 2). Использование соломы после уборки урожая как мульчи с пролежкой ее на поверхности почвы не менее чем 2-3 недели в осенний период практически на всех изучаемых вариантах с обработкой почвы способствует снижению поражения корневой гнилью, повышению полноты всходов и сохранности растений к уборке, а также увеличению урожайности зерна на 0,55-1,18 т/га.
Таблица 2 / Table 2
Внесение минеральных удобрений на дерново-подзолистой почве в условиях насыщения полевого севооборота зерновыми культурами также оказывает неоднозначное влияние на фитосанитарное состояние почвы и продуктивности культур. Фито-санитарное состояние почвы в основном зависит как от насыщенности севооборота зерновыми культурами и возделываемых культур в севообороте, так и от внесения удобрений.
В процессе оптимизации фитосанитарного состояния пахотного слоя почвы в севообороте
Развитие корневых гнилей и урожайность ячменя в зависимости от мульчи и обработки почвы в различных звеньях севооборота (среднее за 2011-2014 гг.) / Development of root rot and barley yield depending on mulch and soil cultivation in different parts of crop rotation (average for 2011-2014)
Варианты основной обработки / Main processing options Поражение корневой гнилью, % (всходы) / Destruction of root rot, % (shoots) Полнота всходов,% / Completeness of shoots, % Поражение корневой гнилью, % (кущение) / Destruction of root rot, % (tillering) Сохранность к уборке, % / Preservation to cleaning, % Урожайность, т/га / Productivity, t/ha
Звено севооборота «вико-овес - озимая рожь - ячмень»
Без обработки 21,0 72,1 37,0 91,8 1,38
Безотвальная 15,5 76,0 22,7 93,8 1,56
Вспашка 19,1 75,4 28,9 92,2 1,46
Звено севооборота « вико-овес - озимая рожь (солома на мульчу) - ячмень»
Без обработки 14,9 80,0 29,9 94,3 1,86
Безотвальная 12,2 87,0 16,2 94,9 2,11
Вспашка 13,3 84,2 18,3 94,5 1,95
Звено севооборота «овес - горох - ячмень»
Без обработки 15,9 75,0 19,9 92,3 1,45
Безотвальная 7,2 76,9 10,2 94,0 1,68
Вспашка 9,8 76,0 14,8 92,5 1,74
Звено севооборота «овес - горох (солома на мульчу) - ячмень»
Без обработки 8,8 80,1 11,8 94,5 2,16
Безотвальная 4,7 96,2 5,7 95,5 2,55
Вспашка 6,9 93,0 7,9 95,3 2,35
НСР (урожайность), т/га: 2011-0,5; 2012-0,5; 2013- 0,4.
(табл. 3) видно, что применение минеральных удобрений в дозе N60P60K60 не ухудшало фитосанитарное состояние почвы под зерновыми культурами и картофелем, а наоборот, своим последействием значительно снижало инфекционный потенциал почвы (ИПП) на клеверных полях.
Во всех случаях, независимо от севооборота, при практически одинаковой величине инфекции под культурами на конец августа клевер способствовал снижению величины инфекционного потенциала в пахотном слое почвы. При этом на динамику фитосанитарной нагрузки севооборота бобовая культура, например в виде клевера,
В зерновом севообороте, по сравнению с зер-нотравяным севооборотом, практически при одинаковой инфекционной нагрузке в полях с подоб-
активнее способствовала ее оптимизации в пахотном слое. Так, если в зернотравяном севообороте величина ИПП, выраженная в штуках живых структур на 1 г почвы, сформированная под ячменем с подсевом клевера, снизилась на поле с клевером 1 года жизни в 1,9-2,3 раз, а на клеверном поле 2 года жизни - в 1,3-2,6 раза, то под озимой культурой ИПП вновь выросла и достигла, практически такого же уровня, который был под культурой ячмень. С возделыванием картофеля и овса ИПП в этом севообороте оставалась на прежнем высоком уровне, в сравнении с озимой культурой.
Таблица 3 / Table 3
ными культурами, снижение инфекционного фона всего севооборота отмечалось только при возделывании клевера 1 года жизни, отчего динамика
Поражение проростков ячменя (тест-культура) корневой гнилью в зависимости от величины инфекции и состояния почвенного субстрата, 2011-2014 гг. / Befeat of barley seedlings (test culture) by root rot, depending on the magnitude of infection and the state of the soil substrate, 2011-2014
Культура / Crop Инфекция, тыс. шт. ж. н./г почвы / Infection, thousand pieces / g soil Полевая почва с соответствующих полей / Field soil from the corresponding fields Почва стерильная, но внесена соответствующая по полям инфекция / Soil is sterile, but the corresponding infection is in the field Фунгистазис / Fungistase
поражение в дни после посева / defeat in the days after sowing
5 7 5 7
Зернотравяной севооборот
Ячмень с подсевом клевера 36,6 16,2 17,1 26,0 39,2 1,6/2,3
Клевер 1 года жизни 18,4 1,1 1,2 11,2 15,4 10,2/12,8
Клевер 2 года жизни 16,4 1,0 1,1 10,5 13,5 10,5/12,3
Озимые на зерно 30,3 15,3 18,3 28,1 36,9 1,8/2,3
Картофель 41,4 10,1 12,1 23,0 30,6 2,3/2,5
Овес 45,5 12,2 15,6 26,1 39,3 2,1/2,5
Зерновой севооборот
Овес с подсевом клевера 36,4 10,1 12,3 22,1 31,6 2,2/2,6
Клевер 1 года жизни 19,3 0,9 1,1 12,4 14,0 13,4/12,4
Яровая пшеница 43,4 19,8 23,8 25,1 38,1 1,3/1,6
Озимые на зерно 30,6 19,3 26,6 27,9 49,5 1,4/1,5
Зернобобовые на зерно 38,1 5,5 8,3 16,4 23,2 3,0/2,8
Ячмень 50,6 28,9 41,3 31,2 62,3 1,1/1,5
Примечание: в числителе фунгистазис почвы на 5 день; в знаменателе на 7 день.
инфекционных структур в севообороте была для возделываемых культур менее благоприятной. При этом в севообороте большого снижения инфекции в пахотном слое почвы не было даже при возделывании зернобобовых культур на зерно.
Наиболее высокая величина экологического показателя (фунгистазис), выраженного активностью инфекционного потенциала почвы соотношением поражения культуры в обычной почве к поражению ее в стерильных условиях, но с тем же количеством инфекции, была только под клевером, как в одном, так и в другом севооборотах.
Заключение. Введение в севооборот клевера с двухгодичным сроком жизни способствует активизации развития сапротрофного пула в пахотном слое почвы, который создает условия для статического состояния патогенных структур почвенной инфекции и не позволяет им активизироваться для поражения растений. При этом зернотравяной севооборот является наиболее продуктивным, т. к. повышение продуктивности обуславливается наибольшей биологической активности пахотного слоя и более устойчивой оптимизацией фи-тосанитарного состояния почвы.
Литература
1. Замятин С. А., Марьина-Чермных О. Г., Богачук Н. И., Соловьев А. В. Фитосанитарное состояние почвы и продуктивность севооборотов в зависимости от насыщенности их зерновыми культурами и внесения удобрений // Научно-практический журнал «АГРО XXI». 2009. № 1-3, С. 9-11.
2. Лапина В. В. Зашита яровых зерновых от корневых гнилей: монография. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2014. 268 с.
3. Марьина-Чермных О. Г. Влияние агротехнологий при возделывании сельскохозяйственных культур на окружающую среду // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2017. № 1(9). С. 56-59.
4. Марьина-Чермных О. Г. Защита зерновых культур от корневых гнилей: экологическое обоснование: монография / Мар. гос. ун-т. Йошкар-Ола, 2005. 238 с.
5. Марьина-Чермных О. Г. Особенность развития почвенных патогенов в агроэкосистеме яровой пшеницы // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2016. № 1(5). С. 35-38.
6. Марьина-Чермных О. Г. Экологический путь формирования фитосанитарии почвы в защите зерновых культур от корневой гнили // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы Междунар. научно-практич. конф. / Мар. гос. ун-т. 2013. Вып. 14. С. 4-6.
7. Марьин Г. С., Марьина-Чермных О. Г., Богачук Н. И. Влияние мульчирования и обработки почвы на фитосанитарное состояние и урожайность яровой пшеницы // Вестник Марийского государственного университета. 2013. № 12. С. 19-25.
8. Порсев И. Н., Торопова Е. Ю. Агроприемы, оптимизирующие фитосанитарное состояние яровой пшеницы // Зашита и карантин растений. 2012. № 8. С. 23-26.
9. Тойметов М. Э., Марьина-Чермных О. Г. Стратегия защиты зерновых агроценозов от вредных организмов // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения: материалы Междунар. научно-практич. конф. / Мар. гос. ун-т. 2017. Вып. 19. С. 25-27.
10. Торопова Е. Ю., Кириченко А. А., Сараева Т. Ю. Этиология и вредоносность черного зародыша яровой пшеницы в северной лесостепи Приобья // Совершенствование современных фитосанитарных технологий: теория, методология, практика: материалы Междунар. конф. первой в Сибири научной школы по защите растений. Новосибирск: НГАУ, 2005. С. 57-63.
References
1. Zamjatin, S. A., Mar'ina-Chermnyh O. G., Bogachuk N. I., Solov'ev A. V. Fitosanitarnoe sostojanie pochvy i produktivnost' sevooborotov v zavisi-mosti ot nasyshhennosti ih zernovymi kul'turami i vnesenija udobrenij [Phytosanitary state of the soil and productivity of crop rotations depending on their saturation with grain crops and fertilizer application]. Nauchno-prakticheskij zhur-nal «AGRO-XXI» = Scientific and practical journal «AGRO-XXI», 2009, no. 1-3, pp. 9-11. (In Russ.)
2. Lapina V. V. Zashhita jarovyh zernovyh ot kornevyh gnilej: monografija [Protection of spring cereals from root rot]. Saransk: Izd-vo Mordov. un-ta, 2014, 268 p. (In Russ.)
3. Mar'ina-Chermnyh O. G. Vlijanie agrotehnologij pri vozdelyvanii sel'skohozjajstvennyh kul'tur na okruzhajushhuju sredu [Influence of agricultural technologies in the cultivation of crops on the environment]. Vestnik Mariiskogo gosudarstvennogo univer-siteta. Serija «Sel'skohozjajstvennye nauki. Jekonomicheskie nauki» = Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics", 2017, no. 1(9), pp. 56-59. (In Russ.)
4. Mar'ina-Chermnyh O. G. Zashhita zernovyh kul'tur ot kornevyh gnilej: jekologicheskoe obosnovanie: monografija [Protection of cereals from root rot: environmental justification]. Joshkar-Ola, 2005, 238 p. (In Russ.)
5. Mar'ina-Chermnyh O. G. Osobennost' razvitija pochvennyh patogenov v agrojekosisteme jarovoj pshenicy [Peculiarity of the development of soil pathogens in the agroecosystem of spring wheat]. Vestnik Mariiskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija «Sel'skohozjajstvemye nauki. Jekonomicheskie nauki» = Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics", 2016, no. 1(5), pp. 35-38. (In Russ.)
6. Mar'ina-Chermnyh O. G. Jekologicheskij put' formirovanija fitosanitarii pochvy v zashhite zernovyh kul'tur ot kornevoj gnili [Ecological way of formation of phytosanitary soil in the protection of cereals from root rot]. Aktual'nye voprosy sovershenstvovanija tehnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozjajstva: Mos. chtenija: materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii = Actual problems of improving the technology of production and processing of agricultural products: Mosolov readings: materials of the International. scientific-practical conference, Mar. gos. un-t, Yoshkar-Ola, 2013, issue 14, pp. 4-6. (In Russ.)
7. Mar'in G. S., Mar'ina-Chermnyh O. G., Bogachuk N. I. Vlijanie mul'chirovanija i obrabotki pochvy na fitosanitarnoe sos-tojanie i urozhajnost' jarovoj pshenicy [Influence of mulching and tillage on the phytosanitary condition and productivity of spring wheat]. Vestnik Mariiskogo gosudarstvennogo universiteta = Vestnik of the Mari State University, 2013, no. 12, pp. 19-25. (In Russ.)
8. Porsev I. N., Toropova E. Ju. Agropriemy, optimizirujushhie fitosanitarnoe sostojanie jarovoj pshenicy [Agroprima, optimizing the phytosanitary condition of spring wheat]. Zashhita i karantin rastenij = Plant protection and quarantine, 2012, no. 8, pp. 23-26. (In Russ.)
9. Tojmetov M. Je., Mar'ina-Chermnyh O. G. Strategija zashhity zernovyh agrocenozov ot vrednyh organizmov [Strategy of protection of grain agrocenoses from pests]. Aktual'nye voprosy sovershenstvovanija tehnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozjajstva. Mosolovskie chteniya: materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii = Actual problems of improving the technology of production and processing of agricultural products: Mosolov readings: materials of the International. scientific-practical conference, Mar. gos. un-t, Yoshkar-Ola, 2017, issue 19, pp. 25-27. (In Russ.)
10. Toropova E. Ju., Kirichenko A. A., Saraeva T. Ju. Jetiologija i vredonosnost' chernogo zarodysha jarovoj pshenicy v severnoj lesostepi Priob'ja [Etiology and harmfulness of the black embryo of spring wheat in the northern forest-steppe of the Ob region]. Sovershenstvovanie sovremennyh fitosanitarnyh tehnologij: teorija, metodologija, praktika: materialy Mezhdunarodnoj konferencii pervoj v Sibiri nauchnoj shkoly po zashhite rastenij = Improvement of modern phytosanitary technologies: theory, methodology, practice: materials of the International Conference of the first scientific school on plant protection in Siberia, Novosibirsk: NGAU, 2005, pp. 57-63. (In Russ.)
Статья поступила в редакцию 11.01.2018 г.
Submitted 11.01.2018.
Для цитирования: Марьина-Чермных О. Г. Значимость агротехнического метода в оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистемы // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2018. Т. 4. № 1. С. 29-34. DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-1-29-34
Citation for an article: Marina-Chermnykh O. G. Role of agrotechnical method in optimization of phytosanitary state of agroecosystems. Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics". 2018, vol. 4, no. 1, pp. 29-34. DOI: 10.30914/2411-9687-2018-4-1-29-34
Марьина-Чермных Ольга Геннадьевна,
доктор биологических наук, профессор, Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола, oly6045@yandex.ru
Olga G. Marina-Chermnykh, Dr. Sci. (Biology), Professor, Mari State University, Yoshkar-Ola, oly6045@yandex. ru
