CC BY
20
УДК 576.8:581.1:631.63
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ АКТИВИЗАТОРОВ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ
© 2009 г. Е.И. Симонович
Научно-исследовательский институт биологии Scientific Research Institute of Biology
Южного федерального университета, of Southern Federal University,
пр. Стачки, 194/1, г. Ростов н/Д, 344090, Stachki Ave, 194/1, Rostov-on-Don, 344090,
[email protected] [email protected]
Представлены данные по влиянию активизаторов почвенного плодородия на рост и развитие цветочных и пасленовых культур, агроценоз многолетних трав и биологическую активность почвы.
Ключевые слова: активизаторы почвенного плодородия, цветочные культуры, сельскохозяйственные культуры, агроценоз многолетних трав, почва, микроартроподы, микроорганизмы.
In this paper we present the data for the affect of the bio activitys of the soil fertility for the growth, development and productivity of crops of agricultural plants and for the biology activity of the ordinary chernozem soils.
Keywords: activator of the soil fertility, flower crops, agricultural crops, perennial grass agrocenos, soil, microartro-pods, microorganisms.
В настоящее время усиление антропогенного пресса привело к деградации почв агроценозов, сопровождающейся уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия. Среди комплекса причин этого явления важная роль принадлежит дегумификации в результате замены природных биоценозов на агроценозы, для которых характерно снижение биологической активности почвы. Это связано с механической обработкой почвы, сменой растительного покрова, использованием пестицидов, динамикой поступления в почву органических остатков.
В этой связи перспективным представляется применение экологически безопасных биологических активизаторов почвенного плодородия - веществ биологического происхождения, усиливающих процессы стимуляции активности природных компонентов почвенного ценоза (препаратов микробного синтеза и биоудобрений), способных активизировать почвенную биоту и таким образом способствовать оптимизации экологических условий для поддержания плодородия почв, повышению сельскохозяйственного производства.
С 1998-2008 гг. проводятся исследования по разработке и внедрению в производство ряда биологических активизаторов почвенного плодородия, разраба-
тываются рекомендации по их использованию под сельскохозяйственные культуры.
Методика
Исследования проводились на территории Каменского, Мясниковского, Азовского, Аксайского, Весе-ловского, Неклиновского, Константиновского, Бага-евского, Октябрьского, Целинского районов Ростовской области в богарных условиях с апреля по сентябрь 1998-2008 гг., а также на территории Ботанического сада ЮФУ.
Основные препараты, применяемые в опытах в качестве активизаторов почвенного плодородия, - биоудобрение «Весна» (БУ) и концентрат микроорганизмов «Белогор» (КМ), выпускаемые ООО «Научно -технический центр биологических технологий в сельском хозяйстве» (НТЦ БИО), г. Шебекино Белгородской области.
Основу БУ составляет раствор концентрата лизина, в состав которого входят аминокислоты, витамины группы В, микроэлементы, минеральные и органические вещества. В него добавлено сложное минеральное удобрение нитроаммофоска (азофоска), в состав которого входят: азот - 16 %, фосфор - 16, калий -16 % из расчета 100 кг на 1000 л жидкого концентрата лизина.
КМ содержит комплекс молочно-кислых, пропио-ново-кислых бактерий, дрожжи и культуры микроорганизмов родов Bacillus и Pseudomonas, а также бактериальные продукты метаболизма, макро- и микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов и полезные для развития растений.
Корневая подкормка биологическими активизато-рами почвенного плодородия проводилась в течение вегетации растений через 10 дней из расчета 10 л рабочего раствора (100 мл препарата на 10 л воды) на 2-i 2
3 м , а на контроле такое же количество воды соответственно.
В конце вегетационного периода растений были отобраны пробы почвы в опытах и контроле на гумус и макроэлементы NPK (азот, фосфор, калий).
Ферментативную активность (каталазы, уреазы, инвертазы) почвы определяли с помощью традиционных химических методов [1, 2].
На пасленовых культурах, на агроценозе многолетних трав, овощных культурах в условиях закрытого грунта пробы для микробиологических анализов отбирались в конце вегетации растений.
Для учета численности микроартропод почвенные пробы были взяты металлической рамкой объемом 125 см3 в 15-кратной повторности до глубины 10 см через 1 и 3 мес. после обработки пестицидами. В качестве контроля образцы почвы отбирались с необработанных участков картофельных полей. Экстракция микроартропод проводилась по методике Балога (1958) без электрического обогрева в течение 7 дней.
Сравнительный анализ численности различных групп микроартропод почвы и биометрических показателей растений проводили методом оценки существенной разности выборных средних по t-критерию (Доспехов, 1985).
Результаты исследований
Многолетними исследованиями выявлено, что внесение в почву биологических активизаторов почвенного плодородия под различными цветочными культурами (пассифлора съедобная, кассия коримбо-за, рэо разноцветный, фикус Бенджамина, фикус Бенджамина пестрый, псидиум Кеттли, сабаль малый, олеандр, можжевельник, гиппеаструм, гранатовое дерево, мурайя иноземная, крассула) положительно влияет на рост и развитие растений в условиях оранжереи Ботанического сада ЮФУ [3]. Выявлено, что внесение в почву агроценоза многолетних трав акти-визаторов почвенного плодородия - БУ в течение 3 лет и КМ в течение 2 лет положительно влияет на развитие растений: на опытных участках отмечается увеличение количества растений и побегов, высоты растений: на варианте с БУ - на 18, с КМ - на 24 % по сравнению с контролем, повышает биологическую активность почвы и приводит к увеличению продуктивности бобово-злаковых культур лугового агрофи-тоценоза. Установлено, что применение БУ и КМ способствует повышению урожайности пасленовых культур; БУ при подкормке пасленовых культур (томаты, перец) повышает урожайность томатов на 34,6 %, перца - на 22,7 по сравнению с контрольными вариантами, КМ - на 28 и 33 % [4].
К концу вегетации цветочных и пасленовых культур в результате регулярной подкормки БУ и КМ в грунте опытных вариантов содержание основных элементов питания увеличивалось в среднем под всеми цветочными культурами: азота и фосфора - в 1,5 раза; калия - в 1,4 по сравнению с контрольными вариантами (табл. 1).
Таблица 1
Влияние БУ и КМ на агрохимические показатели грунта (усредненные данные) (Ботанический сад ЮФУ, 2004 - 2007 гг.)
Показатель Контроль (вода) БУ+вода КМ+вода
Гумус, % 4,2 4,3 4,4
NO3, 0,8 1,2 1,2
мг/100 г почвы
P2O5, 3,7 5,4 7,3
мг/100 г почвы
K2O, 40,1 57,1 65,8
мг/100 г почвы
Внесение БУ и КМ в почву агроценоза многолетних трав приводит к накоплению азота и калия, особенно через 3 мес. после внесения препаратов, что отмечено на обоих опытных участках по сравнению с контролем. Содержание подвижных фосфатов на опытных вариантах через 1 мес. увеличивается на 66,6^75,0 %, а через 3 мес. уменьшается и становится ниже контрольного (табл. 2).
Таблица 2
Динамика подвижных форм азота, фосфора, калия при внесении БУ и КМ в почву агроценоза многолетних трав (Ботанический сад ЮФУ, 2006 г.), мг/100 г почвы
Вариант Май Июнь Август
NO3
Контроль (вода) 1,2 1,3 1,2
БУ+вода 1,2 1,6 1,7
КМ+вода 1,3 1,5 2,5
Р 2О5
Контроль (вода) 1,5 1,2 0,9
БУ+вода 1,6 2,1 0,8
КМ+вода 1,7 2,0 0,7
К 2О
Контроль (вода) 17,0 16,0 18,4
БУ+вода 17,0 19,0 23,0
КМ+вода 17,5 17,0 21,6
Ферментативный анализ показал, что БУ (в течение 4 лет) и КМ (в течение 2 лет) после внесения в почву активизирует ее ферментативную активность в течение 3 мес.
Активность каталазы и уреазы сначала увеличилась на 13,5^30,6 %, а осенью наблюдалось снижение их активности по сравнению с контролем.
Активность инвертазы увеличивается в течение 3 мес., особенно на варианте БУ в 1,4-2,2 раза, а КМ - в 1,1-1,2 по сравнению с контролем [5].
Внесение БУ и КМ в пахотный горизонт чернозема обыкновенного способствует улучшению условий питания растений (увеличению количества нитратов и подвижного фосфора и калия) и повышению урожайности сельскохозяйственных культур и надземной фи-томассы бобово-злаковых культур, что определяется повышением биологической активности, контролиру-
ющей скорость обменных процессов в органо-минеральной системе почвы.
Результаты исследований показали, что БУ и КМ стимулируют развитие панцирных, гамазовых клещей и ногохво-сток под цветочными, пасленовыми культурами и в агроцено-зе многолетних трав. В среднем численность микроартропод в опытных вариантах под цветочными культурами в 2 раза больше в сравнении с контрольными вариантами за счет численности панцирных, гама-зовых клещей и ногохвосток. Изменение численности клещей акароидно-тромбидиформ-ного комплекса и прочих беспозвоночных на опытных вариантах под исследуемыми культурами в сравнении с контрольными вариантами статистически не достоверно (табл. 3).
Исследованиями выявлено, что БУ и КМ оказывают положительное действие на развитие панцирных, гамазовых клещей и ногохвосток через 1 мес., в течение 3 мес. после внесения
испытуемых препаратов и через год после внесения их в почву агроценоза многолетних трав [6].
На опытных участках агроценоза многолетних трав было обнаружено от 15 до 20 видов орибатид, относящихся к 11^14 семействам.
Численность орибатид на варианте с БУ увеличивалась за счет доминантных видов: Epilohmannia cylindrica, Tectocepheus velatus, Oppiella nova, Oppia minus, Zygoribatula exarata, Protoribates alatus, Protoribates capucinus, Ceratozetes contiguus, Punctori-bates punctum, Oribatella reticulate, Scutozetes lanceo-latus, Pilogalumna allifera, Rhysotritia ardua, которые встречались в массе через 1 мес. после внесения БУ в течение 3 лет учета.
БУ и КМ положительно влияют на развитие доминантных видов ногохвосток: Protaphorura sp. gr. armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Cryptopygus ponticus, Folsomia quadrioculata, Parisotoma notabilis, Willowsia platani, Willowsia nigromaculata, Pseudo-sinella sexoculata, Pseudosinella octopunctata, Lepido-cyrtus cyaneus, которые встречались в массе через 1 мес. после их внесения.
Кроме видового состава панцирных клещей и но-гохвосток, изучался видовой состав гамазовых клещей на опытных участках (2004^2005 гг.) агроценоза многолетних трав чернозема обыкновенного. Всего обнаружено 15 видов, относящихся к 6 семействам. БУ и КМ положительно влияли на развитие доминантных видов гамазовых клещей: Veigaia planicola, Asca cf. nova, Leiseius bicolor, Rhodacarus olgae,
Таблица 3
Изменение численности микроартропод, тыс. экз./м2, под воздействием БУ и КМ на агроценозе многолетних трав (Ботанический сад ЮФУ, 2006 г)
Группа микроартропод Сроки отбора проб, мес. Контроль Активизаторы почвенного плодородия
БУ Р КМ Р
Панцирные клещи Май 10,5±0,2 11,1±0,3 >0,05 10,7±0,2 >0,05
Июнь 12,2±0,8 15,0±0,7 <0,05 12,0±0,6 >0,05
Август 11,0±0,4 12,5±0,2 <0,01 14,8±0,2 <0,01
Гамазовые клещи Май 19,4±0,4 20,0±1,0 >0,05 17,4±1,1 >0,05
Июнь 15,7±0,5 28,6±0,4 <0,01 21,0±0,7 <0,01
Август 17,8±0,5 21,3±0,8 <0,01 16,1±0,8 >0,05
Акароидно-тромбидиформный комплекс клещей Май 10,1±0,8 9,8±0,6 >0,05 11,2± 1,2 >0,05
Июнь 14,0±0,7 13,8±0,4 >0,05 17,5±0,6 <0,01
Август 14,3±0,8 18,6±0,3 <0,05 17,2±0,3 <0,05
Ногохвостки Май 4,5±0,4 3,9±0,4 >0,05 4,2±0,3 >0,05
Июнь 6,0±0,5 10,6±0,8 <0,01 10,6±0,5 <0,01
Август 3,9±0,2 5,7±0,5 <0,05 4,5±0,2 <0,05
Прочие беспозвоночные Май 12,4±1,1 12,2±0,8 >0,05 11,7± 1,1 >0,05
Июнь 13,2±0,5 16,1±0,7 <0,05 14,5±0,7 >0,05
Август 5,6±0,3 5,5±0,2 >0,05 5,7±0,3 >0,05
Всего микроартропод Май 56,9±2,4 57,0±3,1 >0,05 55,2±2,1 >0,05
Июнь 61,1±2,6 84,1±2,7 <0,01 75,6±2,3 <0,01
Август 52,6±1,1 63,6±1,8 <0,01 56,3±1,2 <0,05
Rhodacarus denticulatus, Rhodacarellus silesiacus, Hypoaspis (Cosmolaelaps) vacua, Hypoaspis (Gymno-laelaps) aculeifer, которые встречались в массе через месяц после внесения активизаторов почвенного плодородия, особенно на варианте биоудобрения [7].
В модельных, полевых и производственных опытах показано, что внесение БУ и КМ в пахотный горизонт чернозема обыкновенного ведет к улучшению условий существования большинства групп почвенных микроартропод и к направленной перестройке структуры их населения, что способствует повышению биологической активности почв.
Установлено, что не все исследуемые физиологические группы почвенных микроорганизмов положительно реагировали на внесение БУ и КМ. Наиболее отзывчивы бактерии, использующие органический и минеральный азот, и микроскопические грибы, использующие органический азот. Их численность на вариантах с изучаемыми удобрениями превышала в среднем на 15-81,7 % численность контроля (табл. 4).
Актиномицеты и азотобактер практически не реагировали на внесение БУ, а микроскопические грибы (среда Чапека) испытывали угнетение. Их численность на вариантах с изучаемыми удобрениями была меньше в 1,1-1,2 раза по сравнению с контролем, что является косвенным показателем снижения токсичности почвы.
Использование БУ и КМ под сельскохозяйственными культурами, цветочными и многолетними травами активизирует микробиологические процессы в почве агроценозов (в среднем в 1,5 раза увеличивается численность бактерий, использующих минераль-
Таблица 4
Изменение численности микроорганизмов в черноземе обыкновенном при внесении БУ и КМ (средние данные 2005-2007)
Вариант Бактерии, млн/г Азотобактер, % обрастания комочков Актино-мицеты млн/г Микроскопические грибы, тыс./г
СПА КАА С-А Среда Чапека
Контроль (вода) 14,2 15,5 101,0 2,2 145,0 171,0
БУ+вода 17,1 30,6 103,2 3,0 175,0 139,0
КМ+вода 18,5 29,2 101,2 3,1 160,0 160,0
Примечание. СПА - бактерии, использующие органический азот; КАА - бактерии, использующие минеральный азот; С-А - грибы, использующие органический азот; среда Чапека - грибы, использующие минеральный азот.
ный и органический азот, в 1,3 раза - микроскопических грибов, использующих органический азот). Установлена нейтральная реакция актиномицетов и азотфиксирующих бактерий р. Azotobacter на внесение активизаторов в агроценозах и снижение численности микроскопических грибов, использующих минеральный азот по сравнению с контролем.
Таким образом, применение БУ и КМ способствует получению экологически чистой сельскохозяйственной продукции и повышению почвенного плодородия.
Литература
1. Минеев В.Г. Практикум по агрохимии. М., 2001. С. 140 - 160.
2. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимо-логии. М., 1990. 189 с.
3. Симонович Е.И., Казадаев А.А. Комплексное изучение действия биоудобрения «Белогор» серии КМ-104 на биологическую активность почвы под цветочными культурами в условиях оранжереи Ботанического сада ЮФУ // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2008. № 3. С. 78-80.
4. Симонович Е.И. Эффективность применения биоудобрения КМ-104 при обработке сельскохозяйственных культур // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2007. № 5. С. 124-127.
5. Изменение биологической активности чернозема обыкновенного и продуктивности кормового лугового агроценоза под влиянием
биоудобрений / Л.Ю. Гончарова [и др.] // Докл. Рос. акад. с/х наук. 2009. № 2. С. 35-36.
6. Симонович Е.И., Гончарова Л.Ю., Казадаев А.А. Изучение последействия биоудобрений на биологическую активность чернозема обыкновенного и продуктивность кормового лугового агроценоза // Экологические аспекты развития растительных сообществ в Ботанических садах ЮФО : материалы науч. конф. Краснодар, 2008. С. 136-142.
7. Казадаев А.А., Везденеева Л.С., Симонович Е.И. Почвенная фауна агроценоза многолетних трав и ее сезонная динамика // Проблемы почвенной зоологии : материалы XV всерос. совещания по почвенной зоологии. М., 2008. С. 276-277.
Поступила в редакцию
4 июля 2009 г.
