Применение минеральных удобрений и бактериальных препаратов под полевые культуры на черноземах Ростовской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научный журнал КубГАУ, №82(08), 2012 года

Донской государственный аграрный университет, п. Персиановский, Россия

ПРИМЕНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ ПОД ПОЛЕВЫЕ КУЛЬТУРЫ НА ЧЕРНОЗЕМАХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Гужвин Сергей Александрович к.с.-х.н., доцент

Климашевская Надежда Федоровна д.б.н., профессор

Каменский Николай Петрович аспирант

Клыков Василий Васильевич аспирант

В Ростовской области изучена эффективность применения минеральных и бактериальных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры (арбуз, соя, просо и картофель). Под каждую культуру установлены штаммы бактерий, позволяющие получить наибольшую прибавку урожайности, как на естественном фоне плодородия, так и в сочетании с минеральными удобрениями: для сои - 626а, арбуза - Азоризин-8, просо - Азоризин-6, картофеля - 18-5. Установлены оптимальные сочетания минеральных и бактериальных удобрений под каждую культуру удобрение минеральный бактериальный урожайность

Ключевые слова: АРБУЗ, СОЯ, КАРТОФЕЛЬ, ПРОСО, АССОЦИАТИВНЫЕ И СИМБИОТИЧЕСКИЕ АЗОТФИКСАТОРЫ, УРОЖАЙНОСТЬ

Главный источник пополнения почвенных запасов и удовлетворения потребности растений в элементах питания - удобрения. В Ростовской области применение минеральных удобрений с 1990 по 1999 гг. сократилось с 76 до 4,7 кг/га, а органических с 34 до 0,4 т/га. С 2000 г. наметился существенный относительный рост. Ежегодно применение минеральных удобрений увеличивалось в 1,8-1,7 раза. Общий приход элементов питания с удобрениями в 2002 г. повысился на 20,2 кг/га или в 3 раза по сравнению с 1999 г. С 2003 года статистика применения удобрений в области ведется по всей площади, включая пашню и в крупных сельхозпредприятиях, и в фермерских хозяйствах. Анализ данных показывает, что применение органических удобрений в последние годы продолжает уменьшаться. Вместе с тем, необходимо отметить, что с минеральными удобрениями внесено 84% элементов питания, следовательно, несмотря на некоторые положительные тенденции, продолжается ухудшение агрономических свойств почвы [1].

Однако минеральные удобрения являются не только фактором повышения плодородия почвы, но и источником загрязнения окружающей среды [2].

Наряду с минеральными и органическими удобрениями в сельском хозяйстве многих стран находят широкое применение бактериальные препараты. Их еще называют бактериальными удобрениями или микробными землеудобрительными препаратами. С бактериальными удобрениями в почву вносят не питательные вещества, а определенные виды почвенных организмов, которые участвуют в симбиотической или ассоциативной азотфиксации и улучшают условия питания растений. Это дешевые и экологически чистые удобрения, их применение обеспечивает экономию энергозатрат и материальных ресурсов, уменьшает загрязнение окружающей среды, способствует естественному протеканию почвообразовательного процесса в посевах сельскохозяйственных культур, повышает почвенное плодородие, урожайность и качество продукции [3].

Микроорганизмы - неотъемлемая часть любого биогеоценоза. В процессе своей жизнедеятельности они создают условия для развития других высших форм жизни. Как часть биоценоза, микроорганизмы постоянно находятся во взаимодействии со всеми его компонентами и, в первую очередь, с растениями [4].

Азот, фиксируемый почвенными микроорганизмами, называется «биологическим», а микроорганизмы, связывающие молекулярный азот - азотфиксаторами, или диазотрофами.

Биологическая фиксация молекулярного азота из атмосферы - один из возможных и экологически чистых источников пополнения азотного фонда пахотных почв [5].

В связи с этим, вопрос дефицита минерального азота можно, в определенной степени, решить с помощью «биологического» азота, фиксированного почвенными микроорганизмами. Использование микробиологической азотфиксации позволит сократить энергетические затраты, связанные с производством минеральных азотных удобрений, и сократить их внесение в почву, что, в свою очередь, снизит негативное воздействие минерального азота на окружающую среду [6].

Установлено, что большинство бактериальных препаратов улучшает питательный режим растений за счет мобилизации почвенных запасов макро- и микроэлементов. Поэтому актуальность изучения совместного применения биопрепаратов и минеральных удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур очевидна - оптимизация экологического состояния агроландшафтов возможна на основе рационального сочетания различных видов минеральных удобрений и биопрепаратов [7].

Таким образом, система удобрения сельскохозяйственных культур должна предусматривать применение таких удобрений, способных фиксировать азот и частичную замену минерального азота биологическим за счет симбиотической или ассоциативной азотфиксации путем применения бактериальных препаратов.

Как показывают опыты, проведенные на различных почвах, бактериальные удобрения способствуют существенному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур [8, 9, 10, 11, 12].

Методика исследований. Целью наших исследований являлось изучение влияния минеральных и бактериальных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур: сои, проса, картофеля и арбуза.

Исследования по применению удобрений под арбуз, картофель и сою проводили на черноземе обыкновенном мицелярно-карбонатном, под просо - на черноземе южном в Ростовской области. Технология выращивания сельскохозяйственных культур общепринятая в соответствующих зонах. Сою, картофель и арбуз возделывали на орошении, просо - в богарных условиях.

Опыты с арбузом выполнены в 2007-2009 гг. в Семикаракорском районе, с соей - в 2005-2011 гг. в Веселовском районе. В первом случае использовали бактериальные удобрения - ризоторфин (р/т) на основе ассоциативных азотфиксаторов Азоризин-8 и Агрофил, во втором - в разные годы исследований были испытаны симбиотические азотфиксаторы со штаммами бактерий 634б, 640б, 645б, 626а и МБ-85. Изучение эффективности удобрений, вносимых под картофель в Усть-Донецком районе и под просо в Каменском районе проведены в 2010-2012 гг. Применяли ассоциативные азотфиксаторы: для картофеля - Флавобактерин 30, Мобилин, штаммы 30, штаммы 18-5, 204, 880 и ПГ-5; для проса - Азоризин-6, Азоризин-8 и штамм 17-1. Все бактериальные удобрения произведены и предоставлены ВНИИСХМ.

Бактериальные удобрения под арбуз и просо вносили при посеве через туковысевающий аппарат сеялки в смеси с наполнителем (сухая структурированная почва) [13], под сою - путем предпосевной инокуляции семян, а под картофель - путем обработки клубней перед высадкой. Во всех случаях применялась гектарная норма бактериального препарата. Минеральные удобрения под все культуры вносили под предпосевную культивацию. Схемы применения удобрений приведены в таблице.

Результаты исследований. В опытах с соей наиболее эффективным за все годы исследований оказался штамм бактерий 626а, как на естественном фоне плодородия чернозема обыкновенного, так и на фоне применения минеральных удобрений. Урожайность от инокуляции семян бактериями на естественном фоне питания повысилась до 2,15 т/га, прибавка к контролю составила 0,33 т/га или 18,1 % (табл.).

На контроле урожайность в среднем за годы исследований составила 1,82 т/га с варьированием по годам от 1,21 т/га (2006 год) до 2,62 т/га (2011 год).

Применение минеральных удобрений приводило к существенному увеличению урожайности. Причем прирост урожайности зависел от дозы минерального азота: чем доза больше, тем урожайность была выше.

Максимальный эффект получен от совместного применения минеральных и бактериальных удобрений. Следовательно, штамм бактерий 626а обладает не только высокой активностью, вирулентностью и толерантностью к естественной почвенной микрофлоре, но и хорошо переносит увеличение концентрации азота в почвенном растворе. Максимальная урожайность получена от инокуляции семян сои на фоне N₉₀P₄₅К₆₀ - 2,72 т/га. Это на 0,90 т/га или на 49,5 % больше, чем в контроле.

Неплохой эффект получен от предпосевной инокуляции семян сои штаммом симбиотических азотфиксаторов 634б. Однако прибавки урожайности уступали действию штамма 626а. В среднем за годы исследований урожайность составила 2,03 т/га, прибавка к контролю - 0,21 т/га.

Таблица

Влияние удобрений на урожайность сои, арбуза, проса и картофеля, т/га

На вариантах с совместным применением минеральных и бактериальных удобрений отмечены те же закономерности, что и со штаммом 626а.

Применение других штаммов симбиотических азотфиксаторов на сое было менее эффективным.

Хорошие результаты дало применение под арбуз ассоциативных азотфиксаторов. Применение штамма Азоризин-8 способствовало повышению урожайности до 42,3 т/га, что на 4,0 т/га или 10,4 % больше, чем в контроле.

В блоке вариантов минерального питания урожайность арбуза повышалась с увеличением дозы азота до 120 кг/га, фосфора и калия - до 160 кг/га. В среднем за три года она была максимальной в варианте N₁₂₀P₁₆₀K₁₆₀ - 50,3 т/га, абсолютная прибавка урожайности к контролю составила 12,0 т/га, а относительная - 31,3 %. Дальнейшее увеличение дозы NPK приводило к снижению эффекта.

В вариантах с сочетанием минеральных удобрений и Азоризина урожайность арбуза повысилась более существенно, максимально - на фоне N₈₀P₁₆₀K₁₆₀. Урожайность составила 60,0 т/га, что на 21,7 т/га выше контроля. По сравнению с лучшим вариантом в блоке с минеральными удобрениями - N₁₂₀P₁₆₀K₁₆₀ преимущество составило 25,4 %. Даже сочетание Азоризина с N₆₀P₁₂₀K₁₂₀ дало эффект на 10 % больше, чем N₁₂₀P₁₆₀K₁₆₀. Следовательно, бактериальные удобрения не только обеспечили экономию 60 кг/га азота и по 40 кг/га Р₂О₅ и К₂О, но при этом еще и урожайность повысилась на 6 т/га. Применение Агрофила оказалось менее эффективным.

Выявлена очень сильная положительная реакция проса на улучшение условий минерального питания. Внесение N₄₀P₄₀ увеличивало урожайность до 2,33 т/га, прибавка к контролю - 0,44 т/га. Добавление калия к фону N₄₀P₄₀ увеличивало урожайность всего на 0,01 т/га. Больший эффект получен от увеличения дозы фосфора, а затем и азота. Урожайность повышалась с увеличением дозы азота и фосфора до 80 кг/га в сочетании с К₂О. В среднем за три года исследований в варианте N₈₀P₈₀K₄₀ урожайность составила 2,61 т/га, а прибавка к контролю - 0,72 т/га или 38,1 %.

Лучшим за три года исследований из всех штаммов бактерий был Азоризин-6. Инокуляция семян способствовала увеличению урожайности в сравнении с контролем в среднем на 12,7 %. Использование других штаммов дало значительно более скромные результаты. Урожайность проса в контроле в среднем за три года составила 1,89 т/га.

Применение бактериальных удобрений под просо на фоне минеральных удобрений практически не изменило урожайность. По-видимому, бактерии штамма Азоризин-6 испытывали угнетение при увеличении концентрации минеральных веществ, в частности азота, в почве.

Урожайность картофеля в контроле в среднем за три года составила 12,4 т/га. Наиболее эффективным из всех испытанных штаммов оказался штамм 18-5. Урожайность здесь составила 13,5 т/га, прибавка к контролю - 1,1 т/га или 8,9 %. Влияние бактериальных удобрений, содержащих другие штаммы микроорганизмов, оказалось значительно слабее.

В блоке вариантов минерального питания минимальный эффект дало применение минеральных удобрений в дозе N₆₀P₆₀K₆₀. С повышением дозы азота он увеличивался. В варианте N₉₀P₆₀K₆₀ урожайность составила 13,7 т/га, это выше контроля на 1,3 т/га или 10,5 %. Хотя, по сравнению с вариантом с меньшей дозой азота, прибавка составила всего 0,1 т/га.

Увеличение дозы фосфора в составе полного удобрения до 90 кг/га позволило получить урожайность на уровне 13,9 т/га, что на 1,5 т/га больше, чем на контроле и на 0,2 т/га больше, чем на варианте с меньшей дозой фосфора.

Наиболее высокие результаты обеспечило внесение штамма 18-5 в сочетании с минеральными удобрениями. Максимальная урожайность в опыте получена на фоне N₆₀P₆₀K₆₀ - 15,0 т/га, прибавка к контролю составила 20,1 %. По сравнению с фоном минеральных удобрений в такой дозе, но без бактерий урожайность картофеля увеличивалась на 1,4 т/га или 10,3%. При уменьшении дозы азота вдвое в этом сочетании прибавка урожайности на 0,8 т/га меньше, но сэкономлено 30 кг/га азота.

Заключение

Из всех испытанных штаммов азотфиксирующих бактерий на черноземных почвах Ростовской области наибольший эффект получен от применения в опытах с арбузом - штамма Азоризин-8, проса - штамма Азоризин-6, сои - штамма 626а и картофеля - штамма 18-5. Максимальный прирост урожайности при возделывании арбуза, картофеля и сои получен при совместном применении минеральных и бактериальных удобрений. По сравнению с контролем она увеличивалась на 22,9-56,7 %. Это давало возможность сэкономить применение минерального азота на 30-60 кг/га, и снизить его негативное воздействие на окружающую среду. Оптимальная система удобрения: для арбуза - Азоризин-8 + N_60-80P_120-160K_120-160; картофеля - штамм 18-5 + N₃₀P₆₀K₆₀; проса - N₈₀P₈₀K₄₀ или Азоризин-6; сои - штамм 626а + N₆₀P₄₅K₆₀.

Литература

1. Агафонов Е.В., Громаков А.А. Влияние рельефа и удобрений на плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность ярового ячменя. пос. Персиановский, 2008, 142 с.

2. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Агропромиздат. 1990. 287 с.

3. Гамаюн И.М., Пилипенко А.Д. Бактериальные удобрения // Наука - производству: Сборник научных трудов. Тирасполь, 2000. С. 219-224.

4. Тихонович И.А., Кравченко Л.В., Шапошников А.И. Ризосфера как наномолекулярный интерфейс растительно-микробных систем // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010. № 4. С. 19-21.

5. Куренкова С.В. Табаленкова Г.Н. Влияние ризоагрина на рост и продуктивность ячменя // Агрохимия. 2004. № 3. С. 25-32.

6. Удобрение арбуза при орошении с максимальным использованием биологического азота / Е.В. Агафонов, В.С. Барыкин, С.А. Гужвин и др. п. Персиановский, 2010. 140 с.

7. Пронько В.В., Алинкина Т.А. Влияние азотных удобрений и препаратов ассоциативных диазотрофов на урожайность зернового сорго и биологическую активность чернозема южного // Проблемы агрохимии и экологии. 2011. № 4. С. 8-12.

8. Агафонов Е.В., Гужвин С.А., Абраменко С.В. Применение бактериальных удобрений под сельскохозяйственные культуры // Значение и перспективы агрохимических исследований в повышении продуктивности земледелия: Материалы науч. конф. пос. Персиановский, 2011. С. 23-26.

9. Завалин А.А. Применение биопрепаратов при возделывании полевых культур // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 9-11.

10. Кокорина А.Л., Кожемяков А.П., Тимофеева С.В. Эффективность влияния биопрепаратов комплексного действия на продуктивность овощных культур в различных регионах России // Известия СПб государственного аграрного университета. 2005. № 2. С. 41-48.

11. Лукин С.М., Марчук Е.В. Влияние биопрепаратов ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов на урожайность сельскохозяйственных культур // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 18-21.

12. Сергеева И.И. Изучение азотного питания растений при использовании регуляторов роста растений и бактериальных препаратов // Агрохимический вестник. 2007. № 5. С. 38-40.

10. Пат. 2454060 Российская Федерация, МПК⁵¹ А01С 21/00. Способ внесения бактериальных удобрений в ризосферу растений, высеваемых пневматическими сеялками на черноземах [Текст] / Е.В. Агафонов, В.С. Барыкин, А.Я. Чернов, С.А. Гужвин; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет. - № 2010147197/13; заявл. 18.11.2010; опубл. 27.06.2012, Бюл. № 18.

Размещено на Allbest.ru