CC BY
65
УДК 631.872:633.11
10.18286/1816-4501-2016-3-20-24
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛОМЫ И СИДЕРАТА В СИСТЕМЕ УДОБРЕНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
Куликова Алевтина Христофоровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Почвоведение, агрохимия и агроэкология»
Яшин Евгений Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «<Почвоведение, агрохимия и агроэкология»
Яшин Александр Евгеньевич, аспирант кафедры «<Почвоведение, агрохимия и агроэкология»
ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА
432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1; тел: 8 (8422) 55-95-68; e-mail: agroec@ yandex.ru
Ключевые слова: зелёное удобрение, солома, биопрепарат, озимая пшеница.
Установлено, что использование соломы предшественника при возделывании зелёного удобрения (викоовсяная смесь) как отдельно, так и совместно с биопрепаратом Байкал ЭМ-1 и азотной добавкой в дозе 10 кг/т соломы способствовало усилению деятельности почвенной микрофлоры, улучшению питательного режима чернозёма типичного и, как следствие, повышению урожайности озимой пшеницы на 3 - 17 %. Превышение её на варианте применения соломы совместно с биопрепаратом Байкал ЭМ-1 на фоне N 10 кг д.в./т соломы относительно контроля составило 0,38 т/га.
Введение
Важнейшей проблемой сельскохозяйственного производства России остаётся поиск путей повышения продуктивности земледелия. Успешное решение этой по сути глобальной задачи в одном из крупных зернопроизводящих регионов России - в Поволжье - неразрывно связано с необходимостью обеспечить воспроизводство плодородия почв или поддержание его на достигнутом уровне. Последнее является основой устойчивого функционирования агроэкосистем.
Наиболее эффективным приемом воспроизводства плодородия считается внесение в почву органических удобрений, классическим из которых является навоз. Однако ограниченность его запасов в связи с резким снижением поголовья крупного рогатого скота и затратностью внесения в почву предполагает более широкое применение таких приемов, как использование сидера-тов и соломы зерновых культур в качестве удобрения. Возврат растительных остатков в почву - наиболее экономичный и экологически безопасный способ воспроизводства почвенного плодородия.
Однако применение их, особенно соломы, имеет свои особенности. Положительное действие соломы проявляется не сразу и определяется многими факторами. Микробиологическая трансформация соломы в почве часто сопровождается иммобилизацией питательных веществ, особенно азота, и снижением урожайности непосредственно удобряемых культур [1, 2, 3]. Кроме того, существует мнение, что отдельные виды микроорганизмов находятся на грани исчезновения, что чаще происходит в результате глобальной химизации в некоторых почвах. Их место занимают микроорганизмы, не участвующие в почвообразовательных процессах и не имеющие эффективного взаимодействия с растениями. В результате чего медленнее разлагаются растительные остатки, в том числе и солома. На полях часто можно видеть неразложившуюся солому прошлого, позапрошлого и даже третьего года [4]. Следовательно, повышение био-генности почвы при использовании соломы как органического удобрения, в том числе и сидератов, является насущной проблемой. Последнюю можно решить за счёт интродукции в почву полезных микроорганизмов в составе биологических препаратов.
Условия среды, в которую вносится биопрепарат, определяют, будут ли микроорганизмы входить в состав доминирующих популяций. Случаи полной гибели интроду-центов отмечаются редко [5].
Вышеизложенное определило цель наших исследований - изучить способы повышения эффективности использования соломы, вносимой под зелёное удобрение, и самого сидерата при возделывании озимой пшеницы.
Объекты и методы исследований
Исследования проведены на базе стационарного опыта кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА, внесённого в Государственной реестр длительных опытов Российской Федерации (сертификат №122), в пятипольном сидеральном севообороте зерновой специализации: пар сидеральный (викоовсяная смесь) - озимая пшеница - просо - яровая пшеница - ячмень.
Схема опыта включала 6 вариантов: 1 - контроль (без удобрений ); 2 - солома предшественника (под сидерат); 3 - солома предшественника + 10 кг ^т соломы; 4 - солома + биологический препарат Байкал ЭМ -1; 5 - солома + 10 кг ^т соломы + биопрепарат; 6 - биопрепарат. Севооборот развернут в пространстве и во времени. В качестве органического удобрения в почву заделывалась вся солома предшествующей культуры севооборота (ячменя). Для улучшения деятельности микроорганизмов в почву были внесены дополнительный азот в дозе 10 кг/т соломы в виде мочевины и биологический препарат Байкал ЭМ - 1. При обосновании схемы опыта предполагалось, что дополнительное внесение азота будет способствовать снижению дефицита азота в результате иммобилизации его бактериями при разложении соломы, а Байкал ЭМ - 1, содержащий целый ряд полезных микроорганизмов, ускорит разложение как соломы, так и сидерата и высвобождение элементов питания в доступной форме. Для оценки деятельности микроорганизмов применен метод определения целлюлозоразлагающей способности почвы.
Общая площадь делянки в опытах 120 м2 (6 х 20), учётная - 72 м2 (4 х 18), размещение их в пространстве рендомизированное. Почва опытного поля - чернозём типичный
среднемощный среднесуглинистый со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 4,7 %, подвижных соединений фосфора и калия (по Чирикову) 185 и 196 мг/кг соответственно, РНКС| 6,4. Таким образом, обеспеченность почвы доступными фосфором и калием была высокой.
Закладка и проведение опытов, анализы почвенных и растительных образцов осуществлялись строго в соответствии с методическими требованиями и ГОСТами (полевые опыты ежегодно принимались методической комиссией УГСХА), анализы проведены в аккредитованной испытательной лаборатории «Ульяновская ГСХА» (№ аккредитации РОСС^и. 001.513.748). Аналитическая повторность - трёхкратная.
Результаты исследований
Микробиологическая активность почвы. Плодородие почвы и её рациональное использование в сельскохозяйственном производстве во многом определяется интенсивностью и направленностью биохимической деятельности микроорганизмов. Последнее определяет скорость трансформации различных соединений, разложения растительных остатков, накопления элементов питания растений в доступной форме и в конечном итоге -плодородие почвы. Для оценки деятельности почвенной биоты принято использовать показатель «биологическая активность почвы» [6].
Показателем общей биологической активности непосредственно в природе является деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, определяемая степенью распада и убыли сухой массы льняной ткани, выдержанной в почве определённый период времени. Последнее общепринято потому, что разложение целлюлозы осуществляется самыми разными в систематическом отношении микроорганизмами: грибами, микобактериями, актиномицетами, аэробными и анаэробными бактериями. В связи с этим для оценки микробиологической активности почвы нами принято определение активности разложения целлюлозы методом аппликации льняной ткани [7].
Интенсивность разложения льняной ткани под посевами озимой пшеницы представлена на рисунке.
Определение активности микроорганизмов в почве по вариантам опыта показа-
я К н
о
4
о с
£
0 X
в: К л
в ф
= X
1
о
5
я
04
Варианты
Рис. 1 - Биологическая активность чернозёма типичного под посевами озимой пшеницы (2013 - 2014 гг.)
ло, что заделка соломы ячменя в дозе 3 т/ га (вся солома предшественника) и сидерата (викоовсяная смесь) сопровождалась заметным усилением деятельности микроорганизмов (на 6 %). Добавление к соломе азота в дозе 10 кг на 1 тонну, а также отдельное применение биопрепарата существенного преимущества по сравнению с применением соломы в чистом виде не имело, хотя появлялась чётко выраженная тенденция к повышению биологической активности почвы.
Более значительное влияние на деятельность микроорганизмов оказало совместное применение соломы с дополнительным азотом и Байкалом ЭМ -1: превышение контроля составило 9 % (относительных 47 %).
По-видимому, поступление в почву достаточно хорошо разлагаемой зеленой массы сидерата (в нашем случае викоовся-ная смесь) с содержанием азота 1,57 - 1,64 % в сухом веществе создает благоприятные условия разложения соломы даже при применении в чистом виде и повышение цел-люлозоразлагающей активности составляет 32 относительных процента, которое при совместном использовании с N 10 кг/т соломы и биопрепаратом под посевами озимой пшеницы увеличивается на 47 % (относительных).
Агрохимические показатели. Результирующим показателем биологической активности почвы является накопление питательных элементов в почве.
В большинстве почв общий запас азота, фосфора и калия составляет значительные величины, в десятки и сотни раз превышающие вынос этих элементов урожаем культуры, однако основная часть их находится в почве в виде соединений, недоступных и малодоступных для питания растений. Общий запас питательных веществ в почве характеризирует лишь её потенциальное плодородие, и без внесения удобрений очень часто для формирования высокой урожайности не хватает тех количеств усвояемых форм питательных веществ, которые образуются в почве за вегетационный период [8, 9, 10]. Поэтому для повышения эффективного плодородия почвы крайне важны применение органических и минеральных удобрений и активизация деятельности микроорганизмов в почве.
Наблюдения за агрохимическими показателями чернозёма типичного при использовании соломы ячменя и сидерата на удобрение в течение 2013 - 2014 гг. (таблица 1) показали, что применение соломы как в чистом виде, так и совместно с дополнительным азотом обеспечивает заметное
Таблица 1
Агрохимические показатели почвы под посевами озимой пшеницы (2013 - 2014 гг.)
Вариант рНкс| Содержание, мг/кг
азот легкогидро-лизируемый Р О 2 5 К2О5
Контроль 5,77 92 189 190
Солома предшественника 5,77 94 194 204
Солома + 10 кг N / т соломы 5,79 95 193 205
Солома + биопрепарат (Байкал ЭМ - 1) 5,81 94 195 204
Солома+10 кг N / т соломы+биопрепарат 5,80 96 193 210
Биопрепарат (Байкал ЭМ - 1) 5,78 92 190 192
НСР0,5 0,1 2 4 6
Таблица 2
Урожайность викоовсяной смеси, т/га (зеленая масса)
Вариант 2012 г. 2013 г. 2014 г. Средняя Отклонение от контроля
т/га %
Контроль 19,8 15,8 20,2 18,6 - -
Солома предшественника 19,3 16,8 21,5 19,2 +0,6 3
Солома + 10 кг N / т соломы 20,3 17,0 22,4 19,9 +1,3 7
Солома + биопрепарат (Байкал ЭМ - 1) 21,1 17,2 22,9 20,4 +1,8 10
Солома + 10 кг N / т соломы + биопрепарат 21,3 17,6 23,6 20,8 +2,2 12
Биопрепарат (Байкал ЭМ - 1) 20,6 17,6 22,5 20,2 +1,6 9
НСР0,5 0,4 0,5 0,5 - - -
Таблица 3
Урожайность озимой пшеницы, т/га
Вариант 2013 г. 2014 г. 2015 г. Средняя Отклонение от контроля
т/га %
Контроль 2,49 2,21 2,14 2,28 - -
Солома предшественника 2,45 2,42 2,18 2,35 +0,07 3
Солома + 10 кг N / т соломы 2,64 2,51 2,25 2,47 +0,19 8
Солома + биопрепарат (Байкал ЭМ - 1) 2,60 2,58 2,30 2,49 +0,21 9
Солома + 10 кг N / т соломы + биопрепарат 2,76 2,81 2,41 2,66 +0,38 17
Биопрепарат (Байкал ЭМ - 1) 2,55 2,46 2,22 2,41 +0,13 6
НСР-5 0,03 0,06 0,07 - - -
улучшение агрохимических показателей даже на высоком уровне обеспеченности элементами питания (прежде всего, фосфором и калием).
Так, содержание доступного калия (К2О) повысилось до 210 мг/кг при добавлении к соломе дополнительного азота (10 кг/т соломы) и биопрепарата Байкал ЭМ - 1 (на контроле 190 мг/кг почвы). Последнее, по видимому, обусловлено более высокой урожайностью викоовсяной смеси (сидера-та) на этом варианте и в связи с этим большим поступлением калия в почву по сравне-
нию с другими вариантами. В то же время изменений в реакции почвенного раствора (в сторону подкисления) не произошло. Следовательно, внесение соломы в почву, особенно совместно с дополнительной дозой азота и биопрепарата, создает более благоприятную среду для произрастания возделываемых культур, под которые она вносится.
Урожайность викоовсяной смеси и озимой пшеницы. Улучшение питательного режима почвы подтверждается урожайными данными, которые показали, что применение биопрепарата Байкал ЭМ - 1 способству-
1!
га еа »1
Р и ш М
00 и
ет заметному повышению эффективности соломы и сидерата в системе удобрения сельскохозяйственных культур (таблицы 2, 3).
Так, урожайность викоовсяной смеси при внесении соломы в среднем за 3 года повысилась на 1,3 т/га, максимальная эффективность ее достигалась при совместном применении с дополнительным азотом и биологическим препаратом и выражалась в прибавке зеленой массы на 12 %.
Урожайность озимой пшеницы определяется в том числе массой сидерата, заделываемого в почву, и скоростью его разложения. Соответственно, более высокая урожайность зерна озимой пшеницы сформировалась на варианте применения соломы совместно с биопрепаратом Байкал ЭМ - 1 на фоне N10 кг/т соломы. Превышение ее относительно контроля составило 0,38 т/га, или 17 %. Вариант с использованием соломы и биопрепарата по урожайности озимой культуры заметно уступал. Однако, что очень важно с экономической точки зрения, наиболее эффективно применение соломы с биологическим препаратом. Использование соломы с добавкой азота 10 кг/т и биопрепарата способствовало повышению урожайности в среднем за 3 года на 0,38 т/га. Тем не менее, в связи с дороговизной азотных удобрений, уровень рентабельности производства зерна на данном варианте ниже контроля и составляет 52 %, тогда как на варианте совместного применения соломы и биопрепарата 63 % (на контроле 53 %). Следовательно, для повышения эффективности соломы и зеленого удобрения при возделывании озимой пшеницы экономически более целесообразно внесение соломы с биопрепаратом Байкал ЭМ - 1.
Выводы
1. Использование соломы в качестве удобрения сидеральной культуры как отдельно, так и в сочетании с биопрепаратом и азотной добавкой в дозе 10 т/га соломы способствовало усилению деятельности почвенной микрофлоры на 6 - 9 %
2. Внесение соломы по сравнению с неудобренным фоном привело к заметному - на 5 мг/кг - увеличению содержания в пахотном слое доступного фосфора и на 14 мг/кг почвы - калия.
3. При внесении в почву ячменной соломы с биопрепаратом урожайность викоов-сяной смеси повысилась в среднем за 3 года
1!
га еа »1
р и ш ■ !
00 и
на 1,8 т/га. По эффективности совместное применение соломы с биопрепаратом превосходил вариант с добавкой 10 кг азота на тонну соломы.
4. Более высокая урожайность зерна озимой пшеницы сформировалась на варианте с применением соломы совместно с биопрепаратом Байкал ЭМ - 1 на фоне 10 кг азота на 1 тонну соломы. Превышение ее относительно контроля составило 0,38 т/га, или 17 %.
Библиографический список
1. Верниченко, Л.Ю. Влияние соломы на почвенные процессы и урожай сельскохозяйственных культур / Л.Ю. Верниченко, Е.И. Мишу-стин // Использование соломы как органического удобрения. - М: Колос, 1980. -С. 3 - 33.
2. Колсанов, Г. В. Экологические и агрохимические аспекты утилизации соломы в Ульяновской области / Г. В. Колсанов / Материалы научно-исследовательской конференции «Проблемы экологии Ульяновской области». - Ульяновск. - 1997. - С. 74 - 75.
3. Колсанов, Г. В. Солома как удобрение в зернопропашном севообороте на черноземе лесостепи Поволжья / Г. В. Колсанов // Агрохимия. - 2006. - № 5. С. 30 - 40.
4. . Харченко, А.Г. Новый ключ к восстановлению плодородия почвы [Электронный ресурс] / А.Г. Харченко // Зерно. - 2012. - № 9. - Режим доступа: http://www.zernoua.com/?p=14127.
5. Коростелева, Л.А. Основы экотоксико-логии микроорганизмов / Л.А. Коростелева, А.Г. Кощаев. - Спб: Изд-во «Лань». - С. 213 - 240.
6. Технология прямого посева и микробиологическая активность чернозема выщелоченного / С.Д. Гилев, И.Н. Цымбаленко, А.П. Курлов, И.В. Русакова // Земледелие. - 2015. - № 3. - С. 28 - 30.
7. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.С. Звягинцева. - М., 1980. - 240 с.
8. Минеев, В.Г. Биологическое земледелие и минеральное удобрение / В.Г. Минеев, Б. Добрецени, Т. Мазур. -М.: Колос, 2013. - 415 с.
9. Назаров, Виктор Алексеевич. Агро-экологические приемы повышения плодородия черноземных почв Поволжья: автореф. дис. ...д-ра с.-х. наук / В.А. Назаров. - Саратов,2005. - 39 с.
10. Колсанов, Г.В. Солома как удобрение в зернопропашном севообороте на черноземе лесостепи Поволжья / Г.В. Колсанов // Агрохимия. - 2006. - № 5. - С. 30-40.
