Влияние бактеризации посевов ярового ячменя на запасы азота в почве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние бактеризации посевов ярового ячменя на запасы азота в почве

Александр Юрьевич Чевердин

Юрий Иванович Чевердин

Галина Валентиновна Чевердина

Аннотация

Исследования проведены в Воронежском ФАНЦ. В полевом двухфакторном опыте проведено изучение влияния ассоциативных биопрепаратов на пищевой режим чернозема обыкновенного (сегрегационного) под посевами ярового ячменя. В ходе исследований был выявлен высокий вклад ассоциативной азотфиксации в баланс азота. Все исследуемые ризобактерии оказывали положительное влияние на содержание нитратного азота в почве в наиболее ответственные фазы развития растений независимо от фона минерального питания. На естественном фоне минерального питания микробные препараты в первую половину вегетации увеличивали количество доступного азота на 15,7-29,5%, при внесении рекомендованной дозы минеральных удобрений (NPK)60 на 11,7-31,4%.

Ключевые слова: ячмень, чернозем обыкновенный, нитратный азот, азотфиксаторы, биопрепараты

Аbstract

THE EFFECT OF BACTERIZATION OF SPRING BARLEY CROPS ON NITROGEN RESERVES IN THE SOIL

Alexander Yu. Cheverdin1, Yuri I. Cheverdin2M, Galina V. Cheverdina3

The research was carried out in the Voronezh FRANTZ. In a two-factor field experiment, the influence of associative biological preparations on the nutritional regime of ordinary (segregated) chernozem under spring barley crops was studied. The studies revealed a high contribution of associative nitrogen fixation to the nitrogen balance. All the studied rhizobacteria had a positive effect on the content of nitrate nitrogen in the soil during the most critical phases ofplant development, regardless of the background of mineral nutrition. Against the natural background of mineral nutrition, microbial preparations increased the amount of available nitrogen by 15.7-29.5% in the first half of the growing season. When applying the recommended dose of mineral fertilizers (NPK) 60 by 11.7-31.4%.

Keywords: barley, ordinary chernozem, nitrate nitrogen, nitrogen fixers, biological products

Введение

Яровой ячмень относится к основным зерновым культурам Центрального Черноземья. Зерно ячменя находит широкое применение при производстве пищевых продуктов и комбикормовой промышленности. Традиционно основным средством повышения продуктивности пашни служит использование минеральных удобрений, существенным образом повышающих продуктивность [8]. Применение высоких доз не всегда экономически и экологически оправдано. Поэтому в научных кругах постоянно ведется поиск альтернативных приемов стабилизации поч-венного плодородия с целью повышения урожайности полевых культур. Необходимо использовать последние научные разработки, направленные на снижение применения химических средств и расширение внедрения экологически безопасных препаратов. Одним из путей стабилизации и повышения почвенного плодородия является использование приемов, направленных на активизацию процессов биологической фиксации атмосферного азота. В посевах злаковых культур наиболее рациональным средством могут служить биологические препараты на основе штаммов диазотрофных инокулянтов.

Азот, так же как и углерод, является важной составляющей продуктивности земледелия. Азот необходим для всех видов живых растений. Непосредственно атмосферный азот является недоступным для большей части растений, поэтому его биологическая фиксация имеет первостепенное значение [9].

Консорциумы азотфиксирующих, фосфат- и калийстабилизирующих бактерий оказывают положительное воздействие на содержание в почве подвижных форм азота, фосфора и калия. Применение комплекса бактерий является наиболее эффективным для улучшения свойств почвенной среды и увеличения урожайности ярового ячменя [2].

Включение в технологию возделывания с. -х. культур инокуляции семян микробными препаратами позволяет существенно повысить продуктивность посевов. Происходит улучшение качества зерна: увеличение содержания белка, клейковины, накопление аминокислот [1, 5, 6].

Применение микробных препаратов с другими агротехническими приемами способствует сохранению и повышению почвенного плодородия. Увеличивается содержание нитратного азота до 45%; подвижного фосфора до 21%, обменного калия до 50%, содержание органического вещества до 0,13%, вследствие чего повышается продуктивность сельскохозяйственных культур [4].

Внесение в почву штаммов микробных препаратов способствует активизации численности основных групп почвенной микробиоты. Это, в свою очередь, оказывает положительное влияние на показатели почвенного плодородия [3].

Бактериальные удобрения способствуют более рациональному использованию и сохранению плодородия черноземных почв. Повышают обеспеченность потребности растений элементами минерального питания [7].

В связи этим цель наших исследований - изучение влияние микробных штаммов на показатели эффективного плодородия чернозема обыкновенного.

Материалы и методы исследований

бактеризация посев яровой ячмень азот

Исследования проведены в «Воронежском ФАНЦ им. В.В. Докучаева» в отделе агропочвоведения (2021-22 гг.). Почвенный покров опытного участка представлен черноземом обыкно-венным (сегрегационным) среднемощным среднегумусным тяжелосуглинистым. Содержание гумуса - 6,5-6,8%, рН вод - 7,1.

Объект исследований - яровой ячмень. Исследования проведены с использованием полевого и лабораторного опыта. Сорт - Таловский 9. Предшественник - зерновые. Площадь посевной делянки - 6,4 м2, учетной 5 м2. Повторность - 6-ти кратная. Опыт двухфакторный. Фактор первого порядка - уровни удобренности (без удобрений и (NPK)6o). Фактор второго порядка бактериальные биопрепараты: азостим, ризоэнтерин, фосфотим, микробиоком. В качестве минерального удобрения использовали азофоску. Внесение под предпосевную культивацию. Основная обработка почвы - вспашка на 20-22 см. Определение нитратного азота в почве - дисульфофеноловым методом. Уборка напрямую комбайном «Сампо-130» при достижении полной спелости. Ассоциативные микробные штаммы использовались для инокуляции семян в день посева. Микробные препараты были получены из НИИСХ Крыма. Состав микробных препаратов представлен ниже.

Азостим-Агро, Азотобактерин - биопрепарат на основе ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов. Ризоэнтерин - препарат ассоциативных азотфиксаторов для предпосевной обработки семян озимого и ярового ячменя, риса. Фосфотим-Агро - препарат на основе микроорганизмов, мобилизующих труднодоступные фосфаты, увеличивает коэффициент использования фосфорных удобрений и почвенных фосфатов, является стимулятором роста и развития растений. Микробиоком-Агро - биопрепарат, обладающий полифункциональными свойствами, в его состав входят Ризобин-Агро, Азостим-Агро, Фосфотим-Агро и Биопрофид-Агро.

Результаты исследований и их обсуждение

Обеспеченность растений ячменя нитратным азотом была подвержена значительным изменениям и варьированию в течение вегетационного периода. Можно отметить постепенный рост содержания азота от начальных этапов развития ячменя к фазе трубкования. После достижения пиковых максимальных показателей в фазу трубкования, по мере роста и развития растений, происходит снижение величины доступного азота к фазе колошения и полной спелости. Эти процессы обусловлены значительным потреблением почвенного азота на формирование урожая зерна ячменя.

Анализируя данные наших исследований по изменению обеспеченности ярового ячменя нитратным азотом, можно отметить роль отдельных изучаемых факторов в количестве доступного для растений азота. Микробные препараты оказали положительное влияние на величину доступного азота, способствующее лучшему росту и развитию культурных растений. Комплексные минеральные удобрения, в рекомендованной для зоны дозе, также способствовали улучшению корневого питания. И в начале вегетации их вклад в повышение содержания нитратного азота был выше. Применение на удобренном фоне микробных препаратов обеспечивало дальнейшее повышение содержания азота в почве.

В начальные этапы развития растений (всходы) ячменя отмечаются положительные тенденции по обеспеченности элементами минерального питания под воздействием инокулянтов. Микробные препараты активизировали процессы по повышению содержания азота в корнеобитаемом слое почвы. На естественном фоне (без минеральных удобрений) количество азотной пищи варьировало в пределах 14,2-31,7 кг/га (таблица 1). Минимальная величина характерна для контрольного варианта. Максимальное повышение концентрации азота отмечено при инокуляции азотобактерином до 31,7 кг/га. Фосфостим и Ризоэнтерин также способствовали увеличению содержания N-NO3 в почве, но в несколько меньших величинах - до 20,8 и 21,5 к/га соответственно. В эту фазу развития инокуляция Азостимом и Микробиоком не повышала содержание азота в почве.

Таблица 1

Запасы нитратного азота под посевами ячменя в слое почвы 0-30 см по фазам развития растений ярового ячменя, кг/га (2021-2022 г.)

НСР05 фактор удобрения 5,8 4,9 3,2 1,5 азотфиксаторы 2,3 1,8 1,4 1,1

Предпосевное внесение комплексного минерального удобрения естественным образом способствовало повышению обеспеченности растений элементами питания. На фоне с внесением удобрения в дозе (NPK)60 сохраняются те же закономерности влияния обработки посевного материла ячменя микробными штаммами на обеспеченность растений доступным азотом. На контроле (необработанные семена) содержание азота составило 54,5 кг/га. Превышение по отношению к естественному фону составляет 36,7 кг/га. Предпосевная инокуляция семян ячменя в большинстве случаев вызывала улучшение обеспеченности растений подвижным азотом на удобренном фоне. Значение концентрации нитратов повышалось под действием Фосфотима - до 66,0 кг/га, Микробиокома - до 63,4 кг/га, Ризоэнтерина - 62,7 кг/га, и Азостима - до 62,4 кг/га. Исключение составил биопрепарат Азотобактерин, который вызвал относительно удобренного контроля некоторое снижение доступности растениям N-NO3.

В дальнейшем в процессе вегетационного развития растений ярового ячменя отслеживается тенденция повышения (по отношению к фазе всходов) содержания нитратного азота. Причем данная закономерность отмечена только на фоне без применения минеральных удобрений. На фоне комплексного удобрения, наоборот, характерно некоторое снижение значений нитратного азота. На естественном уровне удобренности количество минерального азота в пахотном слое почвы на вариантах с инокуляцией семян изменялось в пределах от 28,7 до 35,3 кг/га. При этом на контроле отмечена минимальная величина на уровне 25,4 кг/га. На вариантах удобрений (NPK)60 совместно с ино- кулянтами запасы азота варьировали в интервале 53,5-61,4 кг/га. При этом на контрольном варианте значение было всего 44,2 кг/га.

К фазе колошения в связи с расходом элементов минерального питания на рост и развитие растений ярового ячменя отмечается снижение содержания нитратного азота в почве. Причем на безудобренном варианте данная закономерность отслеживается только на вариантах с предпосевной обработкой семян штаммами ризобактерий. Если на делянках с применением инокуляции семенного материала содержание доступного растениям азота изменялось в пределах 16,8-29,4 кг/га, то на контроле данное значение равнялось 31,4 кг/га. Явление снижения концентрации подвижного азота в почве под действием штаммов бактерий может быть обусловлено более развитой корневой системой и более сильным поглощением биогенных элементов из почвы. На вариантах, где использовалось совместное применение минерального удобрения и бактериальных препаратов, отмечаются такие же закономерности по содержанию азота в почве. Если на контроле (без обработки семян) количество азотной пищи составило 42,6 кг/га, то на вариантах с ризобактериями это значение было ниже и варьировало в пределах 17,2-33,0 кг/га.

В фазу полной спелости (окончание вегетации) в растениях прекращаются все ростовые процессы и, соответственно, прекращается потребление растениями макроэлементов из почвы. В данную фазу развития различия содержания азота между контролем и вариантами биопрепаратов в некоторой степени сглаживаются, но все же остаются преимущества вариантов с микробными препаратами. Причем данное явление отмечается независимо от фона удобренности. На безудобренном контроле содержание азота составило 25,7 кг/га, на вариантах с инокуляцией значения варьировали в пределах 26,7-29,7 кг/га. При использовании минеральных удобрений на контроле (без инокуляции) запасы азота были на уровне 26,1 кг/га. На вариантах с микробными препаратами увеличивались до 27,4-29,7 кг/га.

Оценка средних значений по фазам развития свидетельствует о существенной роли микробных препаратов в улучшении почвенного плодородия, повышения обеспеченности растений ярового ячменя доступным азотом. Особенно эта закономерность четко прослеживается в первую половину вегетации. В фазу всходов на естественном фоне минерального питания микробные препараты повышали запасы азота в среднем на 2,8 кг/га - с 17,8 до 20,6 кг/га. На удобренном фоне с рекомендованной дозой на 6,4 кг/га - с 54,5 до 60,9 кг/га. В фазу трубкования на безудобренном варианте с 25,4 до 32,9 кг/га. При использовании минеральных удобрений - с 44,2 до 58,1 в среднем.

Заключение

Применение предпосевной инокуляции семян ярового ячменя ассоциативными биопрепаратами способствует повышению содержания в почве нитратного азота. Количество нитратного азота, увеличивалось по отношению к контролю от 13 до 40%. Все применяемые в опыте бактериальные препараты (Азостим, Азотобактерин, Ризоэнтерин, Фосфотим, Микробиоком) показали высокую эффективность в регулировании азотного режима чернозема обыкновенного и улучшении обеспеченности растений ярового ячменя подвижным азотом. Использование бактериальных препаратов может служить альтернативой минеральным удобрениям.

Применение минеральных удобрений в чистом виде (без инокулянтов) наиболее заметно увеличивало запасы почвенного азота в вегетативную фазу развития растений ячменя. Превышение по отношению к контролю составило от 18,8 до 36,7 кг/га. Во вторую половину вегетации за счет потребления на формирование урожай различия снижались до минимальных значений - 0,4-11,2 кг/га.

Комплексное использование минеральных удобрений с диазотрофными препаратами способствовало улучшению условий корневого питания растений ячменя. В начале вегетации (фаза всходов) инокулянты в среднем увеличивали запасы нитратного азота на 11,7%, в фазу колошения на 32,1%. В то же время на естественном фоне удобренности микробные препараты повышали содержание нитратного азота соответственно на 15,3 и 29,5% в среднем.

Список источников

1. Бойченко В.Н., Блинов Ю.Д., Каменев Р.А. Эффективность применения минеральных удобрений и бактериальных препаратов под яровой ячмень на черноземе обыкновенном в условиях Ростовской области // Развитие аграрной науки и практики: состояние, проблемы и перспективы: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 115-летию агрономического факультета Донского ГАУ. Персиановский, 2022. Издательство: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный аграрный университет» (п. Персиановский). С. 102-105.

2. Применение агрономически ценных бактерий для повышения почвенного плодородия и урожайности ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) / А.Н. Быковская, М.Л. Сидоренко, Н.А. Слепцова [и др.] // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2020. № 1 (209). С. 75-82. - DOI 10.25808/08697698.2020.209.1.008.

3. Клименко Н.Н. Оценка состояния микробоценоза ризосферы персика при биологизации его выращивания // Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки: Материалы V международной научно-практической конференции, Симферополь, 05-09 октября 2020 года / Науч. ред. В.С. Паштецкий. Симферополь: «Ариал», 2020. С. 216-218. - DOI 10.33952/2542-0720-2020-5-9-10-113.

4. Клименко О.Е., Клименко Н.Н., Клименко Н.И. Влияние биологизации на состояние почвы, минеральное питание и продуктивность винограда // Садоводство и виноградарство. 2021. № 5. С. 26-35. - DOI 10.31676/0235-2591-2021-5-26-35.

5. Курсакова В.С., Кузнецов О.О. Формирование урожайности твердой пшеницы при использовании препаратов корневых диазотрофов и микоризы в условиях колочной степи Алтайского края // Вестник Алтайского ГАУ. 2015. № 1. С. 33-38.

6. Чайковская Л.А. Патент № 2760750 C1 Российская Федерация, МПК A01C 1/06. Способ выращивания озимой пшеницы в условиях южных регионов России: № 2021107649: заявл. 22.03.2021: опубл. 30.11.2021 / Л.А. Чайковская, В.В. Ключенко, М.И. Баранская [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма».

7. Чевердин Ю.И., Чевердин А.Ю., Сауткина М.Ю. Микробные препараты в посевах зерновых культур Центрального Черноземья // Каменная степь: Издательство Истоки, 2021. 278 с.

8. Шафран С.А., Козеичева Е.С. Продуктивность ярового ячменя и окупаемость азотных удобрений в зависимости от содержания элементов питания в основных типах почв России // Агрохимия. 2016. № 3. С. 11-22.

9. Шеуджен А.Х., Перепелин М.А. Азот и круговорот его в природе // Рисоводство. 2021. № 4 (53). С. 86-92. - DOI 10.3 3775/1684-2464-2021-53-4-86-92.

References

1. Boychenko V.N., Blinov Yu.D., Kamenev R.A. The effectiveness of the use of mineral fertilizers and bacterial preparations for spring barley on ordinary chernozem in the conditions of the Rostov region. Development of agrarian science and practice: state, problems and prospects: Materials of the international scientific and practical conference dedicated to the 115th anniversary of the Faculty of Agronomy of the Don State Agrarian University. Persianovsky, 2022. Publishing House: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Don State Agrarian University" (village of Persianovsky), pp. 102-105.

2. Bykovskaya A.N., Sidorenko M.L., Sleptsova N.A. et al. The use of agronomically valuable bacteria to increase soil fertility and yield of spring barley (Hordeum vulgare L.). Bulletin of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, 2020, no. 1 (209), pp. 75-82. DOI 10.25808/08697698.2020.209.1.008.

3. Klimenko N.N. Assessment of the state of the microbiocenosis of the peach rhizosphere during the biologization of its cultivation. Current state, problems and prospects for the development of agricultural science: Materials of the V International Scientific and Practical Conference, Simferopol, 05-09 October 2020. Scientific editor V.S. Pashtetsky. Simferopol: "Arial", 2020, pp. 216-218. DOI 10.33952/2542-0720-2020-5-9-10-113.

4. Klimenko O.E., Klimenko N.N., Klimenko N.I. The influence of biologization on soil condition, mineral nutrition and grape productivity. Horticulture and viticulture, 2021, no. 5, pp. 26-35. DOI 10.31676/0235-2591-2021-5-26-35.

5. Kursakova V.S., Kuznetsov O.O. Formation of durum wheat yield using preparations of root diazotrophs and mycorrhiza in the conditions of the kolochnaya steppe of the Altai Territory. Bulletin of the Altai State Agrarian University, 2015, no. 1, pp. 33-38.

6. Tchaikovsky L.A. Patent No. 2760750 C1 Russian Federation, IPC A01C 1/06. Method of growing winter wheat in the southern regions of Russia: No. 2021107649: application 22.03.2021: publ. 30.11.2021 / L.A. Tchaikovsky, V.V. Klyuchenko, M.I. Baranskaya [et al.] ; applicant Federal State Budgetary Institution of Science "Scientific Research Institute of Agriculture of the Crimea".

7. Cheverdin Yu.I., Cheverdin A.Yu., Sautkina M.Yu. Microbial preparations in grain crops of the Central Chernozem region. Kamennaya Steppe: Istoki Publishing House, 2021. 278 p.

8. Shafran S.A., Kozeicheva E.S. Productivity of spring barley and payback of nitrogen fertilizers depending on the content of nutrients in the main types of soils of Russia. Agrochemistry, 2016, no.3, pp. 11-22.

9. Sheudzhen A.H., Perepelin M.A. Nitrogen and its circulation in nature. Rice growing, 2021, no. 4(53), pp. 86-92. DOI 10.33775/1684-2464-2021-53-4-86-92.

Размещено на Allbest.ru