Влияние приемов возделывания озимой пшеницы на плодородие каштановых почв Волгоградской области

Влияние приемов возделывания озимой пшеницы на плодородие каштановых почв волгоградской области

Одним из основных направлений модернизации и устойчивого обеспечения продуктами питания собственного производства АПК России, Южного Федерального округа и Волгоградской области является комплекс мер по внедрению высокоинтенсивных сортов зерновых культур, рациональному использованию земель сельскохозяйственного назначения с сохранением и повышением плодородия почв.

В Волгоградской области, которая относится к зоне рискованного земледелия, основной проблемой является стабильное производство зерна за счет внедрения научно обоснованных систем сухого земледелия в сочетании с интенсивными технологиями возделывания сельскохозяйственных культур.

Рост зернового производства — наиболее актуальная проблема. Этот рост в основном осуществляется за счет озимых культур. Озимая пшеница в зерновом балансе занимает ведущее место.

Проблема сохранения потенциального и повышения эффективного плодородия была и остается важнейшей задачей для сельскохозяйственной науки и передовой практики. Одним из основных факторов интенсификации технологии возделывания озимой пшеницы является применение удобрений и других средств химизации. В этой связи поиск путей улучшения агрофизических, биологических свойств каштановых почв и повышения урожайности высококачественного зерна озимой пшеницы послужили основанием для выполнения рассматриваемой работы.

Цель исследований сводилась к изучению влияния современных элементов технологии возделывания озимых культур на плодородие каштановых почв Волгоградской области.

Экспериментальная часть работы проводилась в СПК «Красная звезда» Суровикинского района Волгоградской области в период 2008…2011 гг.

Повторность опыта — 4-кратная, при систематическом размещении вариантов. Площадь делянки — 180 м ². В опыте высевалось три сорта озимой пшеницы: в качестве стандарта использовался сорт озимой пшеницы Донщина и два перспективных сорта Донской сюрприз и Росинка Тарасовская в рекомендованные для данной почвенно-климатической зоны сроки с 1 по 10 сентября, нормой высева — 3,5 млн всхожих семян на гектар.

Семена озимой пшеницы перед посевом обрабатывали препаратами Альбит и Новосил (ВЭ — 50 г/л) нормой 10 л раствора на 1 тонну семян. Альбит для обработки семян разводили из расчета 5 мл препарата на 10 л воды, а препарат Новосил — 3 мл на 10 л воды.

Азотными удобрениями проводили две подкормки. Ранней весной по мерзлоталой почве проводилась корневая подкормка дозой — 45 кг д.в./га. Вторая некорневая подкормка производилась в фазу трубкования такой же дозой — 45 кг д.в./га. Вся доза фосфорных удобрений — 45 кг д.в./га — вносилась осенью вместе с посевом озимой пшеницы.

В течение вегетации проводили три внекорневые подкормки биопрепаратами Альбит и Новосил (ВЭ — 50 г/л) в фазе кущения осенью и весной, а также колошения. При внекорневой подкормке концентрация каждого препарата составляла 5 мл на 200 литров воды рабочего раствора.

Нами были проведены исследования по изучению микробиологических параметров каштановых почв в посевах озимой пшеницы в зависимости от применения биологически активных веществ. В повышении почвенного плодородия большое значение имеет биохимическая деятельность различных микроорганизмов почвы. Микробное население почвы перерабатывает огромные количества органических и неорганических веществ, что приводит к обогащению почвы перегноем и накоплению соответствующих количеств различных минеральных соединений, которые используются растениями для питания.

Сравнивая между собой активную микрофлору верхних горизонтов почв, мы установили общность и различия в составе ее микробных сообществ для исследуемого типа почв.

Как видно из данных, приведенных в таблице 1, общая численность микробов по вариантам колебалась от 2 009 000 до 2 373 600 на 1 г почвы. Наименьшее их количество насчитывалось на варианте с применением препарата Альбит, а наибольшее — в первом варианте (контроль без обработок препаратами).

Если рассматривать влияние регуляторов роста на отдельные группы бактерий, то видим, что наибольшее количество аммонифицирующих бактерий отмечалось в варианте с Новосилом, а наименьшее — при использовании препарата Альбит, что на 9,7% меньше, чем бактерий этого вида на контрольном варианте.

Таблица 1 — ГРУППОВОЙ СОСТАВ И ЧИСЛЕННОСТЬ МИКРОФЛОРЫ ПОД ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕЙ (В СРЕДНЕМ ЗА 2009…2011 ГГ.), ТЫС./Г ПОЧВЫ.

Продукты жизнедеятельности аммонифицирующих бактерий являются источником существования для других микробов, например, нитрификаторов. Нитрифицирующие бактерии требовательны к условиям внешней среды и достаточно активны только в почвах с усиленной минерализацией органического вещества. В наших исследованиях численность нитрификаторов во всех вариантах была ниже, чем гнилостных бактерий. Количество нитрификаторов по вариантам колебалось от 728 000 до 983 000 тыс. в 1 г почвы. Наименьшее их количество было отмечено в варианте с применением Новосила, а наибольшее — в контрольном варианте. В варианте с препаратом Альбит содержание нитрификаторов — 745 000 тыс. в 1 г почвы. Если сравнивать эти варианты с контролем, то было установлено, что вышеназванные препараты подавляли рост нитрифицирующих бактерий.

Групповые соотношения микрофлоры в прикорневой зоне заметно менялись с возрастом растений. В этот период менялось количественное соотношение отдельных представителей и групп: увеличивалось число спороносных бактерий, актиномицетов, грибов, появлялись новые организмы. Общая численность микроорганизмов в фазу полной спелости возделываемой культуры уменьшилась в среднем по вариантам в 2 раза.

Актиномицетам для своего развития необходимы более высокие температуры, по сравнению с грибами, но они могут развиваться в широких границах влажности, поэтому их преобладание в составе активной микрофлоры было при высокой температуре и низкой влажности почв. Количество актиномицетов в фазу молочной спелости в июне увеличивалось на 6,7%. Это объяснялось увеличением неразложившегося органического вещества в почве.

Азотобактер является биологическим индикатором плодородия почвы, как наиболее чувствительный к среде микроорганизм. Обитает в высокоплодородных, достаточно влажных почвах, с нейтральной или близкой к ней реакцией среды. При недостаточной влажности большинство клеток отмирает. На численность азотобактера в почве влияет растительный покров, т. е. азотобактер находится в специфических взаимоотношениях с растениями. Бактерии, расположенные непосредственно в зоне корневой системы, создают благоприятные условия для развития азотобактера. [5].

Степень фиксации азотобактером атмосферного азота зависит от количества и характера источника углерода, физико-химических свойств почвы, активности распространенных штаммов и других факторов. Подсчитано, что в результате жизнедеятельности азотобактера в почву в среднем за год поступает 30…50 кг/га усвояемого азота. В процессе жизнедеятельности, кроме фиксации азота, азотобактер способен выделять стимуляторы роста и антибиотики, улучшающие развитие растений и повышающие плодородие почвы (табл. 2) [2].

Таблица 2 — ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СОДЕРЖАНИЕ АЗОТОБАКТЕРА, % ОБРАСТАНИЯ КОМОЧКОВ ПОЧВЫ.

В наших опытах его содержание варьировало по вариантам в среднем за три года от 52,3 до 66,1%. Из данных таблицы 2 видно, что содержание азотобактера изменялось по годам. Так самый низкий процент обрастания комочков почвы наблюдался нами в засушливом неблагоприятном для развития азотобактера 2010 году на вариантах с применением препаратов Альбит и Новосил и составлял, соответственно, 18,0 и 19,0%. В 2009 и 2011 годах складывались наиболее благоприятные условия. Самые высокие показатели содержания азотобактера были отмечены на варианте с применением Альбита — 94,5% в 2009 году, 86,0% в 2011 году. В среднем за 2009…2011 гг. этот вариант показал самый высокий показатель — 66,1%.

Микроорганизмы, выросшие на искусственных средах, свидетельствуют о потенциальной возможности протекания в почве тех или иных микробиологических процессов, которые могут проявиться только при определенных условиях. Эти данные не всегда дают реальное представление об активности почвенных микроорганизмов и о процессах, вызываемых ими непосредственно в почве. Поэтому более надежным показателем общей биологической активности микроорганизмов в почве является деятельность целлюлозоразрущающих микроорганизмов, определяемая по степени распада и убыли сухой массы льняной ткани [1, 4, 6, 7].

Наши исследования в период проведения опытов (табл. 3) показали, что наиболее высокая микробиологическая активность наблюдалась на вариантах с применением регулятора роста Альбит и за 3 года составила в среднем 14,6%, что на 7,9% больше контрольного варианта. При использовании препарата Новосил убыль клетчатки с полотна повышалась всего на 1,4% по отношению к контролю.

Таблица 3 — БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ ПОД ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕЙ В СРЕДНЕМ ЗА 2009…2011 ГГ.

Таким образом, при внесении регуляторов роста интенсивнее проходили процессы разложения клетчатки, а следовательно, повышалась биологическая активность почв.

Наряду с исследованиями биологической активности почвы, проводились еще и исследования по ее биологической токсичности. Только соотношение этих показателей дает более четкую картину состояния почвы и указывает пути сохранения и увеличения почвенного плодородия. Озимая пшеница известна как культура, тормозящая развитие азотобактера. Вместе с тем применение росторегуляторов по озимой пшенице способствовало развитию не только полезной, но и вредной микрофлоры, и в ряде случаев почва приобретает токсические свойства, которые проявляются в подавлении роста растений.

Анализ научной литературы позволяет заключить, что приобретение токсических свойств крайне негативно сказывается, в первую очередь, на микробиологическом сообществе почвы: изменяется его структура, снижается количество и активность микроорганизмов. Вследствие этого в токсичной почве уменьшается содержание усвояемых веществ, витаминов, физиологических активных соединений и, в конечном счете, снижается продуктивность сельскохозяйственных культур [3].

Минимальная токсичность почвы была зафиксирована при применении препарата Альбит и в среднем за 3 года была равна 15,1% (табл. 4).

Таблица 4 — БИОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВЫ ПОД ПОСЕВАМИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ, % (В СРЕДНЕМ ЗА 2009…2011 ГГ.).

Использование регулятора роста Новосил повышало этот показатель до 25,4%, который практически был равен показателю на варианте с контролем — 24,2%. Токсичность варьировала по вариантам и в течение вегетации озимой пшеницы. Это объясняется накоплением корневых выделений растениями, растительных остатков и продуктов метаболизма микроорганизмов.

Следует отметить, что Новосил в среднем повышает токсичность почвы на 1,2% по отношению к контролю, а Альбит подавляет биологическую токсичность почвы. Это согласуется с ее высокой биологической активностью при применении этого препарата.

Проведенные нами исследования позволяют сделать следующий вывод. Изучаемые регуляторы роста оказывали действие на отдельные группы микроорганизмов. Препараты Новосил и Альбит снижали количество нитрифицирующих бактерий и азотобактера. Препарат Новосил значительно подавлял рост актиномицетов, при этом стимулируя рост грибной микрофлоры. Применение изучаемых препаратов способствовало увеличению интенсивности разложения клетчатки. А препарат Альбит значительно снижал микробиологическую токсичность почвы.

Анализ данных (табл. 5) позволяет заключить, что применение Альбита и Новосила, а также совместное их использование с минеральными удобрениями не только активизируют начальные этапы роста и развитие озимой пшеницы, но оказывают существенное положительное влияние на формирование урожая озимой пшеницы в период вегетации, что положительно сказалось на величине урожая.

В среднем за три года урожайность озимой пшеницы по сортам на фоне естественного плодородия была на уровне 2,33…2,85 т/га.

Максимальная урожайность была получена на сорте Донской сюрприз в 2009 г. при использовании биостимулятора Альбит на фоне минерального питания и составила 4,77 т/га, в то время как на контрольном варианте урожайность была 3,51 т/га. Применение биостимулятора Новосил на аналогичном фоне — 4,69 т/га.

Таблица 5 — ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ, Т/ГА.

Таким образом, урожайность озимой пшеницы при обработке семян и растений в течение вегетации биопрепаратами определялась не только их видом, но и сочетанием биопрепаратов и минеральных удобрений. Этот прием позволял довести урожайность озимой пшеницы в условиях засушливой зоны Волгоградской области до 4,77 т/га.

В наших опытах на количество и качество клейковины оказывали влияние погодные условия, приемы обработки: внесение минеральных удобрений, применение в течение вегетации регуляторов роста, а также их совместное применение (табл. 6).

Нашими исследованиями установлено, что зерно озимой пшеницы изучаемых сортов — Росинка тарасовская, Донщина, Донской сюрприз — имели различия по содержанию клейковины.

Таблица 6 — КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРНА ИЗУЧАЕМЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В СРЕДНЕМ ЗА 2009…2011 ГГ.

пшеница регулятор рост плодородие Самые высокие показатели отмечены по сорту Донской сюрприз на варианте Альбит+N₉₀Р₄₅ — 33,5%, что на 4,4% выше контрольного варианта, на 1,5% по аналогичному варианту по сорту Донщина и на 3,2% по сорту Росинка тарасовская. Внесение минеральных удобрений в дозе N₉₀Р₄₅ повышало содержание клейковины по всем изучаемым факторам.

Оценка качества клейковины показала, что за все годы исследований она относилась к первой группе качества.

Таким образом, изучение применения средств химизации в среднем за три года подтверждает сохранение качества зерна на уровне контрольного варианта или его улучшения без изменения классности, но со значительным повышением урожайности в среднем на 1,00…1,17 т/га.

В среднем за три года лучшее сочетание качества и урожайности получено по сорту Донской сюрприз.

Анализируя экономическую эффективность, следует отметить, наиболее рентабельным являлось возделывание озимой пшеницы Донской сюрприз с обработкой семян и посевов в течение вегетации препаратом Альбит — 223%. Аналогичная зависимость по данному сорту прослеживалась на всех изучаемых факторах.

Полученные нами результаты исследований микрофлоры почв Волгоградской области в условиях антропогенного воздействия не исчерпывают и полностью не выявляют всей сложности экологии почвенных микроорганизмов, но они могут быть основой для некоторых обобщений и последующих работ в этой области.

Биологическая активность почвы и урожайность сельскохозяйственных растений в полевых севооборотах / Н. С. Веденяпина, Г. А. Мамина, Н. Т. Островская и др. // Сб. науч. трудов. ВГСХА. — Волгоград. — 1975. — Т. 6. — С. 66−68.

Войнова-Райкова Ж., Ранков В., Ампова Г. Микроорганизмы и плодородие. М.: Агропромиздат, 1986. 120 с.

Дудкина Т. А. Роль севооборота и удобрений в формировании биологических свойств почвы // Плодородие. 2004. № 3. С. 12−13.

Иванов В. М., Филин В. И. Исследование приемов возделывания озимых и яровых зерновых культур в Нижнем Поволжье. Волгоград, 2004. 296 с.

Красильников Н. А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М.: Академия наук СССР, 1958. 463 с.

Лазарев В. И. Влияние природных и антропогенных факторов на урожай и качество зерна озимой пшеницы // Вестник РАСХН. 2000. № 1. С. 47−8.

Мишустин Е. Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. М.: Изд-во Наука, 1972. 342 с.