Одной из главнейших проблем современного интенсивного земледелия является улучшение обеспечения растений азотом, которая достигается, в основном, применением азотных минеральных удобрений. Но минеральные удобрения очень дорогостоящие, к тому же их неграмотное использование приводит к нитратному загрязнению почв и сельскохозяйственной продукции. В последние десятилетия экономические и экологические факторы производства диктуют необходимость поиска путей повышения использования элементов питания, как из удобрений, так и из почвы, а также снижения объёмов применения химических средств защиты растений [1, с.10].
Поэтому особенно актуальным является использование, наряду с минеральными удобрениями, возможностей азотфиксирующих микроорганизмов, которые обеспечивают растения «биологическим» экологически чистым азотом и являются хорошим дополнением к минеральным удобрениям. Для зерновых, кормовых и овощных культур применяют препараты на основе ассоциативных азотфиксирующих бактерий, которые фиксируют до 30-100кг/га азота за вегетацию, увеличивая урожайность культур на 20-50% и более, сбор белка на 1,5-2,0%, аскорбиновой кислоты на 15-20%, за счет улучшения минерального питания, стимуляции ростовых процессов и повышения их устойчивости к возбудителям заболеваний [2, с.125]. Эти микроорганизмы, размещаясь в корневой зоне растений, обеспечивают их потребности в азоте до 45 и более процентов. Эффективность препаратов ассоциативных бактерий повышается на фоне невысоких доз минерального азота, а ещё более перспективным является совместное их использование с микоризными грибами[4, с.225].
Целью настоящего исследования было изучение влияния предпосевной обработки (инокуляции) семян зерновых культур: пшеницы, кукурузы, гречихи, ячменя, на урожайность и качество продукции.
Исследования проводили в 2009-2014годах на опытном поле Алтайского государственного аграрного университета, расположенного в зоне умеренно-засушливой колочной степи Алтайского края, а также в производственных посевах некоторых культур. Почвы региона представлены черноземом выщелоченным и являются преобладающими в Приобской зоне. Отличаются нейтральной реакцией среды, умеренным содержанием гумуса (5-6 %) и подвижных соединений фосфора и калия и недостаточным содержанием нитратного азота. Климат региона характеризуется как резко континентальный, с частыми летними засухами и суровой малоснежной зимой.
Исследования проводили в мелкоделяночном опыте на площадках 5м2 в трехкратной повторности. В разные годы изучали влияние инокуляции разными препаратами на сортах мягкой и твердой яровой пшеницы, кукурузы силосного сорта Краснодарская 194, гречихи сорта Дикуль.
Для инокуляции использовали следующие препараты, предоставляемые нам лабораторией экологии микроорганизмов ВНИИСХМ под руководством к.б.н. А.П. Кожемякова по программе Географической сети опытов: препарат Биоплант-К (содержит культуру Klebsiellaplanticola), препарат Мизорин (содержит культуру Arthrobactermysorens, шт.7), препарат Ризоагрин (Agrobacteriumradiobacter, шт. 204), препарат Флавобактерин (Flavobacteriumsp. штамм Л 30), Микориза – препарат, полученный на основе гриба микоризообразователя рода Glomus, штамм 8. Технология возделывания культур в опытах соответствовала зональной системе земледелия. Обработку семян биопрепаратами проводили перед посевом из расчета 300 г препарата на гектарную норму семян. Учет урожая проводили в период полной спелости зерна, качество урожая определяли на приборе ИК-анализаторе, математическую обработку – по методике Б.А. Доспехова.
Как показали многолетние исследования, инокуляция семян зерновых культур ризосферными диазотрофами способствует увеличению биомассы корней, повышению поступления в корневую систему элементов питания, стимуляции прорастания семян и увеличению роста и продуктивности растений, вследствие продуцирования физиологически активных веществ типа витаминов, ауксинов, гиббереллинов и ингибирования развития патогенной микрофлоры за счет синтезирования антибиотиков[3, с.9-13].
На опытном поле было изучено влияние бактеризации на урожайность, а также на химические показатели качества зерна пшеницы сорта Омская 36 (табл.1).
Таблица 1.
Урожайность и качество зерна пшеницы Омская 36 (2009-2010 г.г.)
| Вариант | Урожайность, т/га | Содержание белка, % | Содержание клейковины, % | ||||
| 2009 г. | 2010 г. | среднее | 2009 г. | 2010 г. | 2009 г. | 2010 г. | |
| контроль | 3,5 | 1,9 | 2,7 | 13,43 | 12,45 | 30,24 | 23,24 |
| Биоплант-К | 4,4 | 3,3 | 3,8 | 13,78 | 11,96 | 31,84 | 23,72 |
| НСР05 | 0,7 | 0,9 | |||||
Бактеризация способствовала существенному увеличению урожайности пшеницы Омская 36 в оба года исследования. Несмотря на низкий уровень урожайности в 2010 засушливом году прибавка от инокуляции биоплантом была более существенной, чем в увлажненном 2009 и составила 73%. Больший эффект в неблагоприятных условиях под влиянием несимбиотических диазотрофов отмечают многие исследователи, что свидетельствует об их стрессоустойчивом воздействии на растения.
Однако увеличение урожайности не отразилось на качестве зерна пшеницы. Содержание белка и клейковины в 2009 году изменялось незначительно, а в 2010 содержание белка на инокулированном варианте было даже несколько ниже по сравнению с контролем.
В 2011 году в фермерском хозяйстве «Бутырина» были проведены испытания препаратов корневых диазотрофов в производственных посевах пшеницы Омская 36, Сибирская 12 и гречихи. Вегетационный период этого года был очень засушливым, осадков выпало в 1,5 раза меньше нормы, температурные условия – выше среднемноголетних. Тем не менее, урожайность обоих сортов пшеницы была достаточно высокой: сорта Омская 36 – 3,0 т/га, Сибирская 12 – 2,51 т/га (табл.2).
Таблица 2.
Урожайность пшеницы и гречихи в полевом опыте, 2012г.
| Культура | Вариант | Урожайность, т/га | Разность с контролем | |
| т/га | % | |||
| Пшеница Омская 36 | контроль | 3,01 | ||
| Биоплант-К | 4,26 | +1,25 | 41,0 | |
|
НСР05 0,5 |
||||
| Пшеница Сибирская 12 | контроль | 2,51 | ||
| мизорин | 3,47 | +0,96 | 38,0 | |
|
НСР05 0,5 |
||||
| Гречиха Дикуль | контроль | 1,43 | ||
| ризоагрин | 1,61 | +0,18 | 11,0 | |
| НСР05 0,09 | ||||
Прибавки от инокуляции биоплантом и мизорином также были высокими – 38-41%. Отзывчивость гречихи сорта Дикуль на инокуляцию была менее существенной, прибавка от ризоагрина составила всего 11%.
В 2013-2014 годах на опытном поле изучали влияние инокуляции на два сорта яровой твёрдой пшеницы: Алтайский янтарь и Алейская.
Обработка семян бактериальными препаратами в среднем за 2 года способствовала увеличению всхожести семян на 1,4-11,5%, показателей фотосинтетической деятельности обоих сортов пшениц и её урожайности (табл.3).В среднем за 2 года инокуляция обеспечила прибавку урожая сорта Алейская на 9,48-29,34%. Наибольшие прибавки получены на вариантах Мизорин и Флавобактерин.
Таблица 3.
Урожайность сортов твердой пшеницы (2013-2014 г.г.)
|
Вариант |
Урожайность, ц/га |
||||
| 2013 г. | 2014 г. | Средняя за 2 года | Отклонение от контроля | ||
| ц/га | % | ||||
|
Алейская |
|||||
| Контроль | 29,07 | 5,11 | 17,09 | — | — |
| Мизорин | 37,73 | 6,48 | 22,11 | 8,66 | 29,34 |
| Ризоагрин | 30,49 | 6,93 | 18,71 | 1,42 | 9,48 |
| Флавобактерин | 35,57 | 6,21 | 20,89 | 6,50 | 22,24 |
| НСР05 | 3,1 | 1,2 | 2,15 | ||
|
Алтайский янтарь |
|||||
| Контроль | 20,07 | 4,48 | 12,28 | — | — |
| Мизорин | 28,25 | 6,32 | 17,29 | 5,01 | 40,81 |
| Ризоагрин | 29,30 | 8,61 | 18,96 | 6,68 | 54,52 |
| Флавобактерин | 30,26 | 7,69 | 18,98 | 6,70 | 54,58 |
| НСР05 | 3,43 | 1,02 | 2,23 | ||
Урожайность пшеницы сорта Алтайский янтарь повышалась в большей степени по сравнению с сортом Алейская. В среднем за 2 года на инокулированных вариантах урожайность этого сорта увеличилась по сравнению с контролем на 40,81-54,58%. Более высокие прибавки обеспечили препараты Ризоагрин и Флавобактерин.
В 2013-2014 годах на опытном поле изучено влияние инокуляции препаратами ассоциативных бактерий и микоризы в чистом виде, в бинарных смесях, а также на фоне минеральных удобрений на урожайность зеленой массы кукурузы сорта Краснодарская 194 (табл. 4).
Наблюдалось положительное действие всех препаратов на величину урожайности зеленой массы кукурузы в оба года исследований. В среднем за два года использование монопрепаратов и их смесей увеличивало урожайность зелёной массы на неудобренном фоне на 2,60-8,85 т/га, на удобренных фонах — на 8,35-30,30 т/га.
Препараты в чистом виде увеличивали урожайность зелёной массы кукурузы в среднем за два года от 7,9 до 13,8 %. Из них более существенное увеличение наблюдалось при использовании микоризы и в среднем за два года оно составило 13,8 %. Очень продуктивным оказался симбиоз микоризы с ассоциативными азотфиксаторами. Совместное использование микоризы с биоплантом увеличило урожайность кукурузы по сравнению с биоплантом в чистом виде в 3,4 раза, а с ризоагрином в 2,3 раза. Относительно контроля без удобрений прибавки составили 27,0 и 18,6 % соответственно (табл.4).
Таблица 4.
Урожайность зелёной массы кукурузы, 2013 -2014 гг.
|
Варианты |
Урожайность зелёной массы кукурузы, т/га |
Отклонения от контроля (среднее за два года) |
|||
| 2013 г. | 2014 г. | Средняя за 2 года | т/га | % | |
|
Без удобрений |
|||||
| контроль | 45,8 | 19,8 | 32,80 | — | — |
| Биоплант | 47,5 | 23,3 | 35,40 | 2,60 | 7,9 |
| Ризоагрин | 48,6 | 24,6 | 36,60 | 3,80 | 11,6 |
| Микориза | 49,9 | 26,2 | 38,05 | 5,25 | 13,8 |
| Биоплант+микориза | 54,2 | 29,1 | 41,65 | 8,85 | 27,0 |
| Ризоагрин+микориза | 51,7 | 26,1 | 38,90 | 6,10 | 18,6 |
|
N0P60K60-фон 1 |
|||||
| N0P60K60 | 47,3 | 19,8 | 33,55 | 0,75 | 2,3 |
| Биоплант | 56,4 | 25,9 | 41,15 | 8,35 | 25,4 |
| Ризоагрин | 60,2 | 28,2 | 44,20 | 11,40 | 34,8 |
| Микориза | 56,9 | 26,1 | 41,50 | 8,70 | 26,5 |
| Биоплант+микориза | 66,4 | 41,1 | 53,75 | 20,95 | 63,9 |
| Ризоагрин+микориза | 61,4 | 34,4 | 47,90 | 15,10 | 46,0 |
|
N30P60K60-фон 2 |
|||||
| N30P60K60 | 51,4 | 24,9 | 38,15 | 5,35 | 16,3 |
| Биоплант | 56,8 | 35,3 | 46,05 | 13,25 | 40,4 |
| Ризоагрин | 61,0 | 34,5 | 47,75 | 14,95 | 45,6 |
| Микориза | 58,5 | 40,4 | 49,45 | 16,65 | 50,8 |
| Биоплант+микориза | 67,2 | 59,0 | 63,10 | 30,30 | 92,4 |
| Ризоагрин+микориза | 65,4 | 48,0 | 56,70 | 23,90 | 72,9 |
| N60P60K60 | 52,4 | 30,0 | 39,20 | 6,40 | 19,5 |
| НСР05 | 3,88 | 5,7 | 5,9 | — | — |
На фоне P60K60( фон 1) урожайность кукурузы повысилась на 8,35–20,95 т/га, или на 25,4–63,9%. На этом фоне, как и на контрольном варианте без удобрений, более высокие прибавки получены от препарата ризоагрин – 34,8%. Максимальная урожайность получена при совместном использовании микоризы с биоплантом и ризоагрином– 53,75 и 47,90 т/га соответственно. Прибавки от контроля составили 20,95 и 15,10 т/га или 63,9 и 46,0 %.
На фоне минерального удобрения с азотом в дозе 30 кг/га (фон 2) эффективность всех препаратов еще более повысилась. Прибавки составили по сравнению с контролем 13,25 – 30,30 т/га или 40,4 – 92,4%. На всех фонах опыта более эффективной была бинарная смесь микоризы с биоплантом. Именно на этом варианте получена максимальная урожайность зеленой массы кукурузы в оба года исследования – 54,2-67,2т/га.
На минеральном удобрении с дозой азота 60 кг/га урожайность кукурузы в среднем за два года составила 39,20 т/га, что не намного превышает вариант с дозой азота 30 кг/га. Следовательно, инокуляция биопрепаратами позволяет экономить до 30 кг/га азота за счет фиксации его микроорганизмами, входящими в состав препаратов, а при более низкой стоимости препаратов – снижать себестоимость конечной продукции.
Среди основных показателей качества растительной массы кукурузы важнейшее значение имеет содержание протеина. По данным химического анализа в среднем за 2 года на контрольном варианте без удобрений содержание сырого протеина составило 7,14 % (табл.5). Инокуляция биопрепаратами в чистом виде увеличила содержание протеина на 1,05-1,84%. Максимальное увеличение наблюдалось на смеси микоризы с биоплантом.
На фонах удобрений 1 и 2 содержание сырого протеина превышало контрольный вариант на 2,00-4,84% и более высокие значения наблюдались на фоне с азотом N30. На этом фоне эффективность всех препаратов равноценна внесению под кукурузу азотного удобрения в дозе N60. Максимальное количество сырого протеина наблюдалось на вариантах совместного использования микоризы с биоплантом на всех фонах удобрений. Несколько меньшее его содержание отмечалось на микоризе с ризоагрином.
На фонах удобрений 1 и 2 содержание сырого протеина превышало контрольный вариант на 2,00-4,84% и более высокие значения наблюдались на фоне с азотом N30. На этом фоне эффективность всех препаратов равноценна внесению под кукурузу азотного удобрения в дозе N60. Максимальное количество сырого протеина наблюдалось на вариантах совместного использования микоризы с биоплантом на всех фонах удобрений. Несколько меньшее его содержание отмечалось на микоризе с ризоагрином.
Таблица 5.
Химический состав сухой массы кукурузы (среднее за 2 г.)
| Варианты | Сырой протеин,% | Сырой жир,% | Сырая клетчатка,% | БЭВ,% | Вынос сырого протеина с урожаем, кг/га |
|
Без удобрений |
|||||
| контроль | 7,14 | 1,63 | 37,89 | 29,73 | 178,5 |
| Биоплант | 8,15 | 1,64 | 36,73 | 29,79 | 232,2 |
| Ризоагрин | 8,18 | 1,65 | 36,21 | 29,95 | 224,9 |
| Микориза | 8,32 | 1,69 | 36,96 | 30,12 | 237,1 |
| Биоплант+микориза | 8,98 | 1,72 | 36,38 | 32,99 | 278,3 |
| Ризоагрин+микориза | 8,50 | 1,71 | 36,20 | 32,88 | 233,7 |
|
N0P60K60-фон 1 |
|||||
| N0P60K60 | 8,12 | 1,63 | 36,95 | 30,27 | 223,3 |
| Биоплант | 9,24 | 1,71 | 35,13 | 30,28 | 300,3 |
| Ризоагрин | 9,57 | 1,74 | 35,24 | 30,48 | 358.8 |
| Микориза | 9,86 | 1,77 | 35,41 | 30,66 | 354,9 |
| Биоплант+микориза | 11,49 | 1,81 | 32,81 | 32,02 | 482,5 |
| Ризоагрин+микориза | 10,94 | 1,80 | 33,21 | 31,89 | 437,6 |
|
N30P60K60-фон 2 |
|||||
| N30P60K60 | 8,25 | 1,74 | 37,27 | 31,11 | 239,2 |
| Биоплант | 10,39 | 1,77 | 33,75 | 31,53 | 410,4 |
| Ризоагрин | 10,79 | 1,89 | 32,51 | 31,91 | 507,1 |
| Микориза | 10,73 | 1,98 | 32,98 | 32,07 | 525,7 |
| Биоплант+микориза | 12,08 | 2,16 | 30,82 | 33,58 | 718,7 |
| Ризоагрин+микориза | 11,20 | 2,02 | 31,80 | 32,97 | 621,6 |
| N60P60K60 | 9,89 | 1,83 | 37,39 | 31,18 | 316,4 |
Увеличение содержания сырого протеина в надземной массе кукурузы при использовании биопрепаратов способствовало, наряду с более высокой урожайностью, и большему выносу его с единицы площади. Так, на вариантах совместного использования микоризы с ризоагрином и биоплантом на фоне азота 30 кг/га вынос протеина в пересчете на сухое вещество составил соответственно 621,6 и 718,7 кг/га, тогда как на контроле всего 178,5 кг/га, а на варианте с дозой удобрений N60P60K60 – 316,4кг/га.
Таким образом, инокуляция семян зерновых культур препаратами корневых диазотрофов в условиях Приобской зоны Алтайского края способствует увеличению урожайности пшеницы на 25-73%, гречихи – на 11%. Урожайность зеленой массы кукурузы от инокуляции препаратами в чистом виде увеличивалась на 8-14%, бинарные смеси препаратов ассоциативных бактерий с микоризой еще более существенно увеличивали урожайность – на 46-63% от контроля.
Эффективность препаратов повышается при их совместном использовании с минеральными удобрениями. Наиболее оптимальным из изученных фонов минеральных удобрений, обеспечивающим благоприятное функционирование азотфиксирующей системы на кукурузе, является N30P60K60. Урожайность зеленой массы кукурузы на этом фоне превышала контрольный вариант на 40,4-92,4%. Максимальная урожайность кукурузы получена при инокулировании семян бинарной смесью препаратов биоплант+микориза на фоне минерального удобрения N30P60K60. Инокуляция семян способствует в большинстве случаев увеличению содержания белка в зерне пшениц и зеленой массе кукурузы.
Список литературы:
- Базилинская Н.В. Биоудобрения. — М.: Агропромиздат, 1989. — 128с.
- Завалин А. А. Биопрепараты, удобрения и урожай. — М: ВНИИА, 2005. — 302с.
- Тихонович И.А., Завалин А.А., Благовещенская Г.Г., Кожемяков А.П. Использование биопрепаратов – дополнительный источник элементов питания растений// Плодородие, №3. — 2011. — С.9-13.
- Трепачев Е. П. Роль биологического азота в повышении плодородия почв, урожайности и экономичности сельскохозяйственных культур// Основные условия эффективности применения удобрений. – М., 1986. — с.225-241.[schema type=»book» name=»ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНОКУЛЯЦИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ АЛТАЙСКОГО ПРИОБЬЯ» author=»Курсакова Валентина Сергеевна, Чернецова Наталья Владимировна, Хижникова Татьяна Григорьевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)» ebook=»yes» ]