CC BY
50
АГРОНОМИЯ И ЭКОЛОГИЯ
УДК / UDC 633.11 "321 ":579.64:631.81.003.13(470.312)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ЯРОВОЙ
ПШЕНИЦЕ В ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
THE EFFECTIVENESS OF MICROBIOLOGICAL FERTILIZERS ON SPRING
WHEAT IN THE TULA REGION
Грунская В.П.* старший научный сотрудник Grunskaya V.P., Senior Researcher ФГБНУ «Тульский НИИСХ», п. Молочные Дворы, Тульская область, Россия
Federal State Budgetary Scientific Institution "Tula Agricultural Research Institute",
Molochnye Dvory, Tula region, Russia Коломейченко В.В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
член-корреспондент РАН Kolomeichenko V.V., Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia
*E-mail: [email protected]
Одним из элементов биологизации является внесение в почву и на растения полезных микроорганизмов путем обработки специальными препаратами. Целью исследований являлось совершенствование агротехнологии возделывания яровой пшеницы за счёт использования новых микробных препаратов. Опыт проводился в Тульском НИИСХ в 2014-2016 гг. на типичном для зоны северной лесостепи глубоковыщелоченном среднесуглинистом чернозёме, предшественники - кукуруза на силос в 2014-2015 гг., овёс в 2016 г. Урожайность зерна на контроле составила: в 2014 г. - 4,42 т/га; в 2015 г. - 3,45 т/га; в 2016 г. - 3,59 т/га. За счет внесения минеральных удобрений она увеличилась на 0,2; 0,22 и 0,59 т/га соответственно по годам. Обработка растений микробиологическим препаратом Азолен Ж дважды за период вегетации повысила эти показатели на 0,52 т/га в 2014 г.; на, 0,51 т/га в 2015 г. и на 0,25 т/га в 2016 г. Обработка растений биопрепаратом Метилотрофин увеличила урожайность в 2014 г. на 1,42 т/га; в 2015 г. на 0,48 т/га и в 2016 г. на 0,4 т/га. Обработка растений на вариантах с внесением минеральных удобрений дала наилучшие результаты: Азолен Ж прибавил 1,96 т/га в 2014 г.; 0,54 т/га в 2015 г. и 0,87 т/га в 2016 г., Метилотрофин - 1,9; 0,58 и 1,25 т/га соответственно по годам. Обоснованы оптимальные способы использования микробиологических препаратов в агротехнологии возделывания яровой пшеницы. Установлено, что в засушливых метеоусловиях сочетание минеральных и микробиологических удобрений увеличивало содержание белка и сырой клейковины в зерне. Проведён сравнительный анализ эффективности препаратов на основе живой культуры микроорганизмов (Азолен Ж и Метилотрофин). Определена экономическая эффективность биологических препаратов на фоне и без минеральных удобрений.
Ключевые слова: микробиологические и минеральные удобрения, продуктивность, яровая пшеница, качество.
One of the elements of biologization is soil and plant application of beneficial microorganisms by means of special drugs treatment. The research goal was to improve the agro technology of spring wheat cultivation at the account of applying new microbial drugs. The experiment was carried out at Tula Agricultural Research Institute in 2014-2016 on the deeply leached middle loamy chernozem typical for the north forest steppe zone, predecessors - maize for silos in
2014-2015, oat in 2016. Grain yield on control was in 2014 - 4.42 t/ha; in 2015 - 3.45 t/ha; in 2016 - 3.59 t/ha. At the expense mineral fertilizers application it increased by 0.2; 0.22 and 0.59 t/ha by years correspondingly. Plant treatment with microbiological drug Azolen Zh twice in the vegetation period increased these indicators by 0,52t/ha in 2014; by 0.51 t/ha in 2015 and by 0.25 t/ha in 2016. Plant treatment with biologic drug Metilotrofin increased yield in 2014 by 1.42 t/ha; in 2015 by 0.48 t/ha and in 2016 by 0.4 t/ha. Plant treatment on variants with mineral fertilizers application obtained the best results: Azolen Zh put on 1.96 t/ha in 2014; 0.54 t/ha in 2015 and 0.87 t/ha in 2016, Metilotrofin - 1.9; 0.58 and 1.25 t/ha by years correspondingly. Optimal ways of microbiological drugs application in agro technology of spring wheat cultivation are grounded. It is proved that in droughty weather conditions the combination of mineral and microbiological fertilizers increased the content of protein and wet gluten in grain. The comparative analysis of effectiveness of drugs based on microorganism living culture (Azolen Zh and Metilotrofin) is carried out. Economic efficiency of biological drugs on the background and without mineral fertilizers is determined.
Key words: microbiological and mineral fertilizers, productivity, spring wheat, quality.
Введение. Увеличение производства зерна является наиболее важной задачей сельского хозяйства. В комплексе всех агрономических мероприятий по созданию и ведению устойчивого высокопродуктивного земледелия важная роль принадлежит использованию удобрений. Однако производство их считается достаточно дорогостоящим процессом и цены на них постоянно растут [1, 2]. Наряду с основными минеральными удобрениями очень эффективны микробиологические. Сущность действия последних заключается в направленном использовании жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Низкая стоимость, высокая окупаемость, безопасность для окружающей среды должны обеспечить их широкое применение [3, 4]. В связи с изменениями погодных условий в последние 10-15 лет в сторону потепления и недобора выпадающих осадков в весенне-летний период, вносимые минеральные удобрения не используются полностью, особенно это заметно проявляется при задержке сроков сева яровых зерновых культур.
Цель исследований - совершенствование агротехнологии возделывания яровой пшеницы за счёт использования новых микробных препаратов. Для ее реализации решались следующие задачи:
- определение влияния обработки посевов биопрепаратами Азолен Ж и Метилотрофин на рост и развитие яровой пшеницы, полевую всхожесть, даты наступления фенологических фаз и продолжительность межфазных периодов;
- учет влияния обработки посевов биопрепаратами на уровень урожайности и ее структуру, а также на показатели качества зерна.
Условия, материалы и методы. В опыте использовали микробиологические удобрения Азолен-Ж и Метилотрофин. Первый из них создан на основе свободноживущих азотфиксирующих почвенных бактерий Azotobacter vinelardii ИБ-4 и выпускается согласно ТУ 9291-018-22657427-2005; свидетельство о государственной регистрации агрохимиката № 1147-08-208157-0-0-0-0 от 24 апреля 2008 г. Основным действующим началом его являются антибиотики, эффективно подавляющие рост ряда фитопатогенных грибов и бактерий.
Микробиологическое удобрение Метилотрофин - штамм Methy Copacterium extovquens Clo представлен Граммотрицательными подвижными неспорообразующими палочками, которые характеризуются высокой устойчивостью к ультрафиолету, замораживанию и высушиванию. Фитосимбионт, использующий естественные продукты метаболизма растений в
качестве источников углерода и энергии, синтезирует ряд биоактивных веществ (ауксины, цитокинины, витамин В12).
Механизм действия препаратов Азолен-Ж и Метилотрофин основан на выделении корневыми волосками растений углерода в виде сахаров, которые способствуют размножению бактерий и выработке ими комплекса антибиотиков, которые тормозят рост фитопатогенных грибов. Препараты обладают фунгицидными и ростостимулирующими свойствами, высоким уровнем нитрогеназной активности, а также способностью синтезировать гормоны роста растений, что позволяет значительно снизить количество вносимых азотных удобрений и получить экологически безопасную продукцию [5].
Исследования проводились в 2014-2016 гг. в отделе земледелия Тульского НИИСХ на глубоковыщелоченном среднесуглинистом чернозёме с яровой пшеницей Злата. Предшественники - кукуруза на силос и овес (табл. 1).
Таблица 1 - Схема опыта
Минеральные удобрения (NPK) Микробиологические удобрения
препарат норма, л/га срок обработки
0-0-0
N^60^0
0-0-0 Азолен-Ж 0,05 всходы, флаговый лист
0-0-0 Метилотрофин 0,05 всходы, флаговый лист
0-0-0 Азолен-Ж + Метилотрофин 0,05+0,05 всходы, флаговый лист
Ыд0Р60К60 Азолен-Ж 0,05 всходы, флаговый лист
N9^60^0 Метилотрофин 0,05 всходы, флаговый лист
Ыд0Р60К60 Азолен-Ж + Метилотрофин 0,05+0,05 всходы, флаговый лист
Примечание: ретардант Це-Це-Це ВК (460 г/л) вносился на всех вариантах, норма 2 л/га, срок обработки в фазе кущения. Фунгицид Альто-супер КЭ (250+80 г/л) применялся на всех вариантах, норма 0,4 л/га, в фазе флаговый лист и конец цветения. Инсектицид Карате-Зеон (50 г/л) использовался на всех вариантах, норма 0,15 л/га, в фазе всходов.
Общая площадь делянки - 40 м2 Пестициды вносились с помощью ручного опрыскивателя. Повторность в опыте - четырёхкратная, расположение вариантов - последовательное. На всех вариантах отмечались даты массового наступления следующих фаз развития растений: посев, всходы, третий лист, кущение, появление нижнего узла, колошение, цветение, молочная, восковая и полная спелость [6].
Учёт урожайности проводился сплошным способом на всех делянках комбайном «Винтерштайгер». Урожайность пересчитывалась на стандартную влажность и стопроцентную чистоту. Математическая обработка данных сделана по Б.А. Доспехову [7]. По общепринятым методикам определялось содержание белка и клейковины в зерне на всех вариантах. Все агрометеорологические показатели определялись согласно наставления гидрометеостанциям и постам [6]. При расчете экономической эффективности цена 1 т минеральных удобрений принималась 10 тыс. руб., 1 т зерна - 12 тыс. руб. Цена 1 кг микробиологических препаратов составляла 4 тыс. руб. При двух обработках на 1 га использовалось 200 г (800 руб.). N на 1 га - 176 кг (1760 руб.); Р2О5 на 1 га - 143 кг (1430 руб.); К2О на 1 га - 103 кг (1030 руб.); №йР60К60 - 4220 руб./га.
Результаты и обсуждение. Сев яровой пшеницы сорта Злата проводился 26 апреля в 2014 г. и 30 апреля в 2015 г.; в 2016 г. в связи с холодной затяжной весной, он был осуществлен 6 мая, на 10 дней позже среднего многолетнего срока. Массовые всходы появились - 6, 8 и 13 мая. В среднем за три года сев был
выполнен 1 мая в хорошо прогретую и увлажнённую почву, всходы отмечены через 8 дней - 9 мая (табл. 2). Агрометеорологические условия для укоренения, кущения и закладки органов плодоношения яровой пшеницы складывались неудовлетворительно из-за значительного недобора осадков в 2014-2015 гг. Как следствие, в почве были недостаточные запасы продуктивной влаги, особенно плохие в период кущения - появления нижнего узла соломины. В пахотном слое в 2014 г. было всего 1 мм, в 2015 г. - 8 мм, в 2016 г. - 19 мм, что также недостаточно для хорошего роста и развития яровой пшеницы. Таким образом, запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы в ответственный период органогенеза были плохими в 2014-2015 гг. и удовлетворительными в 2016 г. (табл. 3).
Таблица 2 - Даты наступления фаз развития яровой пшеницы Злата (2014-2016 гг.)
Годы Фазы развития растений
посев всходы третий лист кущение нижний узел соломины колошение цветение молочная спелость восковая спелость полная спелость
2014 26.04 06.05 22.05 28.05 08.06 18.06 26.06 08.07 22.07 28.07
2015 30.04 08.05 24.05 28.05 08.06 16.06 22.06 06.07 24.07 08.08
2016 06.05 13.05 20.05 28.05 02.06 12.06 18.06 04.07 19.07 25.07
средн. 01.05 09.05 22.05 28.05 06.06 15.06 22.06 06.07 22.07 31.07
В 2014 г. вторая половина вегетационного развития была засушливой и жаркой, поэтому полная спелость яровой пшеницы наступила 28 июля, на две декады раньше среднего многолетнего срока. В 2015 г. с середины июня и до конца июля выпало 205 мм осадков, что составляет 187% от нормы, полная спелость наступила 8 августа, а в связи с продолжительной дождливой погодой почти все листья были поражены септориозом, у колосков оно составило 3%. Формирование и налив зерна в 2016 г. проходил в первой половине июля при благоприятных агрометеорологических условиях. В этот период удерживался повышенный температурный режим, а выпадающие кратковременные дожди способствовали хорошему увлажнению почвы. Полной спелости пшеница достигла 25 июля.
Таблица 3 - Запасы продуктивной влаги в ^ почве (2014-2016 гг.)
Годы Горизонты Посев Всходы Третий лист Кущение Нижний узел соломины Колошение Цветение Молочная спелость Восковая спелость
2014 0-10 2 16 5 1 0 7 2 6 2
0-20 16 33 15 6 1 3 7 13 5
0-50 63 83 52 28 14 29 17 33 15
0-100 138 173 119 87 55 65 48 74 39
2015 0-10 20 11 12 2 2 20 29 14 17
0-20 32 23 28 7 8 41 56 28 36
0-50 77 64 73 30 29 113 138 94 81
0-100 181 136 145 88 70 140 170 159 156
2016 0-10 13 15 18 11 10 9 15 14 13
0-20 27 32 34 26 19 16 32 28 22
0-50 81 78 75 73 64 46 90 88 68
0-100 182 157 148 181 155 115 139 123 114
средн. 0-10 12 14 12 5 4 12 15 11 11
0-20 25 29 26 13 9 20 32 23 21
0-50 74 75 67 44 36 63 82 72 55
0-100 167 155 137 119 93 107 119 119 103
Примечание: согласно Наставлениям при полной спелости зерна влажность почвы не определяется.
Продолжительность вегетационного периода яровой пшеницы Злата в 2014 г. составила 95 дней, в 2015 г. - 101 день, в 2016 г. - 81 день, что меньше средней многолетней на 19, 13 и 33 дня. Температура воздуха за вегетационный период в 2014 г. (май - июль) составила 17,6°С, что на 1,6°С выше средней многолетней, осадков выпало 128,4 мм - 59% от нормы; в 2015 г.
- 17°С, на 1,0°С выше многолетней, осадков выпало 257 мм - 108% от нормы, (при этом 205,4 мм было в период от появления третьего листа до восковой спелости); в 2016 г. - 17,2°С, на 1,2°С выше обычной, осадков выпало 317,2 мм
- 145% от нормы. Полученные данные свидетельствуют о том, что обработка биопрепаратами проводилась в 2014-2016 гг. при разных агрометеорологических условиях вегетационного периода яровой пшеницы. В
2014 г. условия были засушливыми в течение всего вегетационного периода, в
2015 г. только до колошения, а вторая половина проходила при достаточном и избыточном увлажнении почвы. Во второй декаде июня запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы равнялись наименьшей полевой влагоёмкости -170 мм. В 2016 г. рост и развитие яровой пшеницы до колошения проходили при дождливой и прохладной погоде, сроки наступления фаз шли с опозданием от многолетних данных на пятидневку. С наступлением аномально жаркой погоды (с 15 июля) развитие пошло ускоренными темпами, при этом запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы были хорошими и избыточными.
На всех вариантах опыта была получена более высокая урожайность зерна по сравнению с контролем (4,42 т/га в 2014 г.; 3,45 т/га в 2015 г.; 3,59 т/га в 2016 г.) (табл. 4). Внесение минеральных удобрений обеспечило следующую урожайность (т/га): 2014 г. - 4,62; 2015 г. - 3,67; 2016 г. - 4,18; что превысило урожайность контроля на 0,2; 0,22 и 0,59 т/га соответственно по годам. Обработка посевов Азоленом-Ж дважды за период вегетации позволила увеличить изучаемый показатель на 0,52; 0,51 и 0,25 т/га.
Таблица 4 - Влияние минеральных и микробиологических удобрений на продуктивность яровой пшеницы Злата (2014-2016 гг.)_
Минеральные удобрения Микробиологические удобрения 2014 г. 2015 г. 2016 г.
Урожайность, т/га Прибавки, т/га Урожайность, т/га Прибавки, т/га Урожайность, т/га Прибавки, т/га
0-0-0 4,42 3,45 3,59
№0Р60Кв0 4,62 0,20 3,67 0,22 4,18 0,59
0-0-0 Азолен-Ж 4,94 0,52 3,96 0,51 3,84 0,25
0-0-0 Метилотрофин 5,84 1,42 3,93 0,48 3,99 0,40
0-0-0 Азолен-Ж + Метилотрофин 5,95 1,53 4,01 0,56 4,09 0,50
№0Р60Кв0 Азолен-Ж 6,38 1,96 3,99 0,54 4,46 0,87
№0Р60Кв0 Метилотрофин 6,32 1,90 4,03 0,58 4,84 1,25
№0Р60К60 Азолен-Ж + Метилотрофин 6,50 2,08 4,19 0,74 5,10 1,51
НСР05 0,01 0,03 0,30
При обработке растений яровой пшеницы биопрепаратом Метилотрофин наибольшая прибавка урожайности в засушливых условиях 2014 г. составила 1,42 т/га, в 2015 г. при удовлетворительном увлажнении первого периода вегетации и избыточном второго она была 0,48 т/га, а при достаточном и избыточном увлажнении 2016 г. всего 0,40 т/га. Обработка микробиологическим
удобрением посевов яровой пшеницы совместно с внесением минеральных удобрений дала результаты существенно больше. В 2014 г. при использовании Азолена-Ж урожайность увеличилась на 1,96 т/га и Метилотрофина - 1,90 т/га; в
2015 г. эти показатели ниже, но также практически равны - 0,54 и 0,58 т/га. В
2016 г. Азолен-Ж увеличил урожайность на 0,87 т/га, а Метилотрофин на 1,25 т/га. Таким образом, эффект от биопрепаратов значительно выше при аномально высоких температурах и дефиците полезной влаги в почве, двойная обработка растений яровой пшеницы за период вегетации микробиологическими препаратами превышает эффект минеральных удобрений.
Наряду с повышением урожайности необходимо уделять внимание улучшению качества зерна, важными показателями которого являются содержание в нем белка и клейковины. Сорт яровой пшеницы Злата отличался их высоким количеством (табл. 5). Наименьшее содержание белка и клейковины было отмечено на контроле - от 13,4 до 13,5% и от 26 до 27%. Внесение минеральных удобрений увеличило содержание белка на 2%, сырой клейковины на 7%. Наибольшие показатели были отмечены на варианте с совместным применением минеральных и микробиологических удобрений -соответственно увеличение составило 4% и 11%. За счет этого содержание радионуклидов в зерне увеличилось незначительно - с 2,1 Бк/кг на контроле до 3,5 Бк/кг (допустимый уровень 137Св согласно техническому регламенту таможенного союза - 60 Бк/кг) [8].
Таблица 5 - Влияние минеральных и микробиологических удобрений на качество зерна яровой пшеницы Злата (2014-2016 гг.)_
Минеральные удобрения Микробиологические удобрения Содержание
клейковина, % белок, % 137Сэ, Бк/кг
2014г. 2015г. 2016г. 2014г. 2015г. 2016г. 2014г. 2015г. 2016г.
0-0-0 27 27 26 13,5 13,5 13,4 2,1 2,0 2,2
Мд0Р60К60 29 29 28 13,7 13,8 13,8 2,9 3,0 3,1
0-0-0 Азолен-Ж 28 28 28 13,5 13,7 13,7 2,7 2,5 2,8
0-0-0 Метилотрофин 29 30 27 13,7 14,1 13,9 2,8 2,7 2,8
0-0-0 Азолен-Ж + Метилотрофин 29 30 28 13,7 14,1 14,1 2,5 2,6 2,7
М90Р60К60 Азолен-Ж 29 29 29 13,5 13,7 13,8 3,6 3,5 3,7
М90Р60К60 Метилотрофин 29 29 29 13,7 13,7 13,9 3,5 3,5 3,6
М90Р60К60 Азолен-Ж + Метилотрофин 30 30 30 13,8 14,1 14,1 3,1 3,6 3,7
Экономическая эффективность применения биопрепарата Метилотрофин без внесения минеральных удобрений, в среднем за три года, почти в 2 раза выше от Азолена-Ж (табл. 6), при этом доход в 2014 г. в 4 раза больше, чем в 2015 и 2016 г. Стоимость дополнительной продукции от применения минеральных удобрений (в среднем за 2014-2016 гг.) ниже их цены и затрат на применения, положительный результат получен только в 2016 г., при достаточном увлажнении почвы.
Обработка растений микробиологическим препаратом Азолен-Ж на варианте с внесением минеральных удобрений увеличила доход почти вдвое в сравнении с контролем (с 4120 руб./га до 8040 руб./га). Но это всё равно немного ниже, чем эффект от Метилотрофина без минеральных удобрений. Наибольший доход получен при совместном использовании биопрепарата Метилотрофин и минеральных удобрений - 9480 руб./га.
Таблица 6 - Экономическая эффективность п
эименения микробиологических
Варианты Стоимость удобрений, руб./га Затраты на их применение, руб./га Урожайность, т/га Прибавки, т/га Стоимость дополнительной продукции, руб./га Чистый доход, руб./га
Контроль 3,82
Азолен-Ж 800 240 4,25 0,43 5160 4120
Метилотрофин 800 240 4,59 0,77 9240 8200
N90P60K60 4220 140 4,10 0,28 3360 -1000
N90P60K60 +Азолен-Ж 5020 380 4,94 1,12 13440 8040
N90P60K60 + Метилотрофин 5020 380 5,06 1,24 14880 9480
Выводы. В ходе проведенных исследований было установлено, что в среднем за 3 года (2014-2016 гг.) урожайность яровой пшеницы (сорт Злата) составила: контроль - 3,82 т/га; №оРбоКбо - 4,16 т/га; Азолен-Ж - 4,25 т/га; Метилотрофин - 4,59 т/га; Азолен-Ж + Метилотрофин - 4,68 т/га; №оРбоКбо +Азолен-Ж - 4,94 т/га; №оРбоКбо +Метилотрофин - 5,06 т/га; №оРбоКбо + Азолен-Ж + Метилотрофин - 5,26 т/га. Так как цена минеральных удобрений постоянно повышается, то при дальнейшем совершенствовании агротехнологии возделывания яровой пшеницы в лесостепи следует включать обработку растений новыми микробиологическими препаратами (Азолен-Ж и Метилотрофин). Они способствуют увеличению урожайности и чистого дохода, а также повышению качества зерна.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Чеботарь В.К., Наумкина Т.С., Борисов А.Ю. Комплексное микробное удобрение «БисолбиМикс»: фундаментальные основы, способы производства и применения, назначение / под. ред. А.Ю. Борисова. СПб.: «Реноме», 2015. 240 с.
2. Грунская В.П., Бровкин В.И., Коломейченко В.В. Влияние удобрений и средств защиты растений на урожайность яровой пшеницы в Тульской области // Achievement of high school - 2014: материали за X Международна научна прктична конференция. 2014. С. 74-79.
3. Макаров В.И. Инновационно-экономические проблемы устойчивого растениеводства. Тула, 2010. 208 с.
4. Грунская В.П. Влияние биологических удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы на черноземах Тульской области // Научный обозреватель. 2016. № 10. С. 63-65.
5. Наукоёмкие технологии производства и применения препаратов на основе штаммов Pseudomonax и Methylobacteriums / О.П. Горбунов, Н.В. Доронина, В.А. Ежов, Ю.А. Троценко // URL: http://mbio.bas-net.by/wp-content/uploads/2015/09/26_Gorbunov_2015.pdf.
6. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 348 с.
7. Доспехов Б.А. Методика опытного дела. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
8. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 015/2011 «О безопасности зерна» от 09.12.2011г. № 874 // URL: http://www.tsouz.ru/db/techreglam/Documents/TehReg%20TZ%20Zerno.pdf
