CC BY
17
АГРОНОМИЯ
УДК 633.88+631.82
СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ И СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭХИНАЦЕИ ПУРПУРНОЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕПАРАТА БАЙКАЛ ЭМ-1
В. А. Гущина, доктор с.-х. наук, профессор; Е. О. Никольская, кандидат с.-х. наук, ст. преподаватель
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т. 8412-628-367; е-таП: [email protected]
Представлено изменение содержания основных элементов питания в почве в зависимости от способов использования микробиологического удобрения и условий года. Показано влияние препарата на семенную продуктивность эхинацеи пурпурной в течение трех лет пользования.
Ключевые слова: эхинацея пурпурная, почва, микробиологическое удобрение, легко-гидролизуемый азот, подвижный фосфор, обменный калий, семенная продуктивность.
Эффективное плодородие почвы определяется не валовыми запасами элементов питания, а содержанием их подвижных форм, представляющих непосредственный источник питания растений [5, 7, 10].
Содержание подвижных форм элементов питания в почве изменяется под влиянием внесения различных видов и норм удобрений [1, 6].
Применение ЭМ-технологии в сельском хозяйстве позволяет добиться оздоровления окружающей среды, повышения урожайности растений и плодородия почвы [3, 8, 15].
Исследования по изучению способов использования микробиологического препарата Байкал ЭМ-1 и его влияния на плодородие почвы при возделывании эхинацеи пурпурной сорта Полесская красавица на семенные цели проводились на опытном поле ФГУП «Учхоз «Рамзай» Пензенской ГСХА» в 2006-2011 гг. Повторность опыта четырехкратная, площадь учетной делянки 5 м2, размещение делянок систематическое, предшественник - чистый пар. Норма высева 2 млн. всхожих семян на гектар, глубина посева 1...2 см, сроки посева ранневесенние. При агрохимическом анализе почвы щелочногидролизуемый азот определяли по И. В. Тюрину и М. М. Кононовой, подвижный фосфор и обменный ка-
лий - по В. Ф. Чирикову в модификации ЦИНАО.
Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном горизонте 6,9 %, реакция среды - слабокислая (рНсол - 5,1), содержание легкогидролизуемого азота 108.134 мг/кг почвы, подвижного фосфора - 96.98 мг/кг, обменного калия - 127. 133 мг/кг. Препарат Байкал ЭМ-1 применяли в концентрации 0,1 % для внесения в почву, обработки семян и некорневой подкормки вегетирующих растений в фазе розетки листьев эхинацеи как в чистом виде, так и при сочетании различных способов использования.
Основными макроэлементами, необходимыми для питания растений, являются азот, фосфор и калий [2, 10]. Легкогидро-лизуемый азот представляет собой совокупность минерального азота, представленного аммиачной и нитратной формами, некоторым количеством органических веществ, входящих в состав аминокислот и амидов, которые легко могут быть минерализованы [12].
Наши исследования в 2006-2008 гг. показали, что в конце вегетации относительно весеннего определения до закладки опыта содержание легкогидролизуемого азо-
Таблица 1
Содержание легкогидролизуемого азота в почве в зависимости от способов использования микробиологического препарата Байкал ЭМ-1, мг/кг почвы
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г.
Контроль 75,6 79,8 84,7
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ- 1 98,7 98,5 106,3
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ- 1 85,4 86,8 93,2
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ-1 81,3 83,4 88,9
Внесение в почву + обработка семян 100,1 100,9 108,4
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 99,6 99,0 106,1
Обработка семян + некорневая подкормка растений 90,4 89,1 96,2
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 104,5 103,2 110,6
та снижалось. Обеднение его запасов происходит в результате использования азота растениями, потребления микроорганизмами, вымывания подвижной формы азота в более глубокие слои почвы, а также и денитрификации. Однако уже четко вырисовываются изменения в содержании азота в почве под влиянием применения микробиологического препарата Байкал ЭМ-1. Подобная зависимость прослеживается по всем трем годам исследований.
Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном горизонте в контрольном варианте в 2006 году составляло 75,6 мг/кг почвы, в 2007 году - 79,8 мг/кг почвы, в 2008 году - 84,7 мг/кг почвы (табл. 1). Внесение микробиологического удобрения в почву перед посевом повысило содержание легкогидролизуемого азота по отношению к контролю на 23,1 мг/кг почвы, 18,7 и 21,6 мг/кг почвы соответственно.
Известно, что микробиологические удобрения не являются источником азота [15]. Однако они повышали микробиологическую активность почвы, что способствовало более быстрому разложению азотсодержащих органических соединений. Обработка семян и некорневая подкормка растений препаратом хуже обеспечивали эхинацею легкогидролизуемым азотом, чем при внесении его в почву, и его содержание варьировало в 2006 году от 81,3 до 85,4 мг/кг почвы, в 2007 - от 83,4 до 86,8, в 2008 году - от 88,9 до 93,2 мг/кг.
Максимальное содержание легкогид-ролизуемого азота в годы исследований отмечено в вариантах, где совмещались способы применения микробиологического удобрения. Там же, где внесение препарата в почву сочеталось с обработкой семян или подкормкой вегетирующих растений, процессы нитрификации и аммонификации шли интенсивнее, чем в варианте с совместным использованием препарата для обработки семян и некорневой подкормки
растений. По отношению к контролю увеличение содержания азота в этих вариантах составило 24,1...38,3 %. Максимальное количество легкогидролизуемого азота накопилось в варианте, где сочеталось внесение Байкала ЭМ-1 в почву с обработкой семян и некорневой подкормкой растений (103,2...110,6 мг/кг почвы).
Наряду с этим следует отметить, что на процессы нитрификации и аммонификации оказывают влияние и физические факторы, такие как температура и влажность почвы. Наиболее благоприятные условия для накопления азота в почве (по отношению к первоначальному) были в 2006 году, в котором достаточное количество осадков сочеталось с высокой температурой. В засушливый 2007 год отмечается уменьшение содержания легкогидролизуемого азота в почве. Влажной погодой характеризовался 2008 год, а избыточное увлажнение подавляет процесс нитрификации.
Одним из важнейших признаков плодородия почв является наличие в них подвижных форм фосфора. Накопление усвояемых его форм в почве не только способствует получению высоких урожаев, но и повышает устойчивость растений к высоким и низким температурам, ускоряет их созревание и улучшает качество продукции [9, 11].
Фосфор поступает в растения в виде солей фосфорной кислоты. Все эти соли, если в них содержатся калий, натрий и аммоний, легко растворяются в воде, что обусловливает хорошую доступность их растениям. Однако таких солей во всякой почве содержится слишком мало для того, чтобы обеспечить нормальное питание и высокий урожай культур [9].
Содержание органических фосфатов в почве определяется степенью их гумуси-рованности: чем выше содержание гумуса в почве, тем богаче она органическими фосфатами, которые минерализуются раз-
Нива Поволжья № 1 (26) 2013 3
Таблица 2
Содержание подвижного фосфора в почве в зависимости от способов использования микробиологического препарата Байкал ЭМ-1, мг/кг почвы
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г.
Контроль 91,2 89,1 92,3
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ-1 95,3 92,4 95,9
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ-1 94,7 91,7 95,3
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ- 1 92,4 90,1 93,8
Внесение в почву + обработка семян 96,2 92,9 96,5
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 96,9 93,8 97,4
Обработка семян + некорневая подкормка растений 95,7 92,5 96,2
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 97,3 94,4 98,2
личными микроорганизмами и переходят в доступные для растений формы [7].
Согласно нашим исследованиям выявлена тенденция увеличения подвижных фосфатов в вариантах с применением микробиологического препарата Байкал ЭМ-1 (табл. 2).
Внесение препарата в почву увеличивало содержание подвижного фосфора в годы исследований на 3,3...4,1 мг/кг почвы. При внесении препарата в почву и обработке семян содержание Р2О5 составило 92,9...96,5 мг/кг. Действие препарата связано с усилением микробиологической активности и влиянием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (углекислого газа, органических кислот) на переход труднорастворимых форм фосфора в более подвижные [14]. Кроме того, некоторые микроорганизмы передают фосфор корням растений [11].
Максимальное содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте чернозема выщелоченного во все годы исследований отмечено при сочетании всех способов применения микробиологического препарата Байкал ЭМ-1, по отношению к контролю оно возросло в 2006 году на 6,1 мг/кг почвы, в 2007 - на 5,3 мг/кг почвы, в 2008 -на 5,9 мг/кг почвы.
На подвижность фосфора заметное влияние оказывает влажность почвы. Наибольшее содержание доступного фосфора
92,3...98,2 мг/кг почвы отмечено в более влажном 2008 году.
Калий - один из важнейших жизненных элементов растительных организмов. Недостаток калия для растений в почвах встречается реже, чем недостаток азота и фосфора, так как валовое содержание его в почвах очень велико (более 1 %). Но в то же время потребность растений в калии значительна. Основным источником снабжения растений является калий почвы, поглощенный коллоидными частицами - обменный и необменный [13].
Появление водорастворимого калия в почве - следствие ряда процессов, одним из которых является действие на калийные минералы азотной кислоты, накапливаемой нитрифицирующими бактериями, и других кислых продуктов жизнедеятельности микроорганизмов [4, 11].
В условиях нашего опыта исследования проводились лишь с обменной формой калия. Его содержание в почве при внесении микробиологического удобрения несколько снижается, и связано это в значительной степени с урожайностью надземной массы эхи-нацеи. Так, с наибольшим урожаем зеленой массы (7,67 т/га) при внесении препарата Байкал ЭМ-1 в почву и некорневой подкормке растений в период розетки листьев вынос обменного калия был максимальным, и содержание его в почве было меньше, чем в контроле, на 1,8...2,2 мг/кг (табл. 3).
Таблица 3
Содержание обменного калия в почве в зависимости от способов использования микробиологического препарата Байкал ЭМ-1, мг/кг почвы
Вариант 2006 г. 2007 г. 2008 г.
Контроль 131,8 125,9 129,9
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ-1 131,0 125,3 129,3
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ-1 131,5 125,7 129,2
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ- 1 131,3 125,5 129,1
Внесение в почву + обработка семян 131,1 125,2 129,0
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 129,6 124,0 128,1
Обработка семян + некорневая подкормка растений 130,3 124,7 128,4
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 130,0 124,3 128,2
При сочетании всех способов использования микробиологического удобрения содержание обменного калия в пахотном горизонте варьировало от 124,3 до 130,0 мг/кг почвы по годам исследований.
Важнейшей проблемой в расширении посевов эхинацеи пурпурной является ее семеноводство. Урожайность семян зависит от величины слагающих ее элементов. Основными элементами продуктивности эхинацеи пурпурной является ее генетический потенциал, густота стояния растений, число соцветий на стебле, количество цветков в соцветии, их обсемененность, которая служит общим критерием плодовитости соцветий и во многом зависит от погодных условий в период цветения, а также от наличия насекомых-опылителей [8].
Оптимальным по семенной продуктивности был 2009 год. Процент перезимовавших растений был достаточно высоким. За период стеблевание - бутонизация ГТК составил 1,12, а бутонизация - цветение -2,49, что способствовало активному образованию генеративных побегов.
Микробиологическое удобрение в первый год пользования позволило сформировать большее число генеративных побегов. Так, густота продуктивного стеблестоя по вариантам опыта составила 49,0...56,0 шт./м , в контрольном варианте - 45,0
шт./м2.
В условиях Пензенской области корзинки второго и следующих порядков созревают очень редко из-за короткого периода вегетации, поэтому главным элементом продуктивности является верхушечная корзинка. Между вариантами отмечаются различия по количеству семянок в корзинке. От применения препарата Байкал ЭМ-1 в среднем на одно соцветие в первый год пользования приходится 304,0...406,0 семянок (в контроле 290,0 шт.). Количество выполненных семянок в контрольном варианте составляет 82,0 % по отношению к завязавшимся, при использовании микро-
биологического удобрения - 83,1...90,1 %. Наиболее оптимальные условия для завязывания семянок, их выполненности и массы в одном соцветии складывались при различных сочетаниях способов применения микробиологического удобрения. Масса 1000 семянок по вариантам опыта колебалась незначительно - 3,63...3,82 г (в контроле 3,59 г).
Вегетационный период 2010 года был менее благоприятным для получения семян эхинацеи пурпурной. Из-за аномально жаркой погоды генеративных побегов было в 2 раза меньше, чем в предыдущем году. В период стеблевание - бутонизация выпало всего 2,5 мм осадков, что негативно сказалось на формировании цветков, опылении и завязываемости семян. В этот год сформировалось в 1,1...1,3 раза меньше трубчатых цветков, но процент выполненных семянок был на уровне 2009 года (75,3...88,1 %). Однако их масса в одном соцветии была на 0,17...0,35 г меньше, а масса 1000 семян снизилась на 0,22...0,30 г и составила 3,34...3,57 г. Водный дефицит в первой половине вегетации 2011 года привел к снижению завязываемости семян и их выполненности, которая составила менее 70 %.
Урожайность семян эхинацеи пурпурной первого года пользования составила 470...800 кг/га. Однократное применение препарата Байкал ЭМ-1 увеличило урожайность на 120...160 кг/га (табл. 4). При двукратном использовании микробиологического удобрения сбор семян увеличился на 220.330 кг/га, причем наибольшая урожайность 800 кг/га получена при внесении препарата в почву и некорневой подкормке растений в фазу розетки листьев.
На второй год пользования урожайность семян эхинацеи снизилась в 2,3...2,7 раза по отношению к первому году и составила 200...350 кг/га, однако тенденция повышения урожайности от применения микробиологического удобрения сохранилась,
Таблица4
Семенная продуктивность эхинацеи пурпурной, кг/га
Вариант 2009 г. 2010 г. 2011 г.
Контроль 470 200 118
Внесение в почву препарата Байкал ЭМ-1 630 250 139
Обработка семян препаратом Байкал ЭМ-1 620 230 131
Некорневая подкормка растений препаратом Байкал ЭМ-1 590 220 124
Внесение в почву + обработка семян 770 340 186
Внесение в почву + некорневая подкормка растений 800 350 195
Обработка семян + некорневая подкормка растений 690 290 177
Внесение в почву + обработка семян + некорневая подкормка растений 750 330 190
НСР05 25,25 23,93 22,15
Нива Поволжья № 1 (26) 2013 5
особенно при дву- и трехкратном его использовании.
Последствия засухи 2010 года привели к снижению урожайности семян в 2011 году в 1,6...1,8 раза, однако статистически достоверная прибавка урожая эхинацеи третьего года пользования получена при трехкратном использовании препарата Байкал ЭМ-1 и при сочетании внесения его в почву с обработкой семян, а также с некорневой подкормкой. В этих вариантах сложились наиболее оптимальные условия для семя-образования и эффект последействия сохранился даже на четвертый год жизни.
Таким образом, пищевой режим почвы изменяется в зависимости от способов использования микробиологического удобрения. Наибольшее влияние на содержание основных элементов питания в пахотном горизонте чернозема выщелоченного оказало внесение его в почву в сочетании с обработкой семян и вегетирующих растений. Содержание щелочногидролизуемого азота на этом фоне составляет 110,6 мг/кг, подвижного фосфора - 98,2 мг/кг, однако с повышением урожайности вынос обменного калия увеличивается и в почве его содержание снижается на 1,5...1,8 мг/кг.
При выращивании эхинацеи пурпурной препарат Байкал ЭМ-1 оказывает стимулирующее действие на ростовые процессы и повышает семенную продуктивность за счет увеличения лучшего завязывания полноценных семянок в корзинках.
Литература
1. Арефьев, А. Н. Изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного при повторном использовании биомелиорантов / А. Н. Арефьев // Нива Поволжья. -2007. - № 4(5). - С. 1-6.
2. Глухих, М. А. Динамика обеспеченности чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого северной лесостепи Южного Зауралья элементами питания / М. А. Глухих, Т. С. Калганова // Вестник Алтайского ГАУ. - 2011. - № 6(80). - С. 5-8.
3. Гущина, В. А. Микробиологическая активность почвы и продуктивность эхина-цеи пурпурной в зависимости от использования препарата Байкал ЭМ-1 / В. А. Гущина, Е. О. Никольская // Нива Поволжья. -2012. - № 2(23). - С. 17-21.
4. Звягинцев, Д. Г. Почва и микроорганизмы / Д. Г. Звягинцев. - М: Издательство Московского университета, 1987. - 256 с.
5. Кузнецов, К. А. Почвы Пензенской области / К. А. Кузнецов. - Пенза: Приволжское книжное издательство, 1976. - 96 с.
6. Лебедева, Т. Б. Биологические средства повышения плодородия чернозема выщелоченного / Т. Б. Лебедева, С. М. На-дежкин, Ю. В. Корягин, Е. В. Надежкина // Нива Поволжья. - 2007. - № 1(2). - С. 7-10.
7. Надежкин, С. М. Органическое вещество почв лесостепи Приволжской возвышенности и пути его регулирования / С. М. Надежкин. - М.-Пенза, 1999. - 239 с.
8. Никольская, Е. О. Формирование высокопродуктивных агроценозов эхинацеи пурпурной в лесостепи Среднего Поволжья: автореф. дис.... канд. с.-х. наук / Е. О. Никольская. - Пенза, 2008. - 19 с.
9. Петербургский, А. В. Как и чем питаются растения / А. В. Петербургский. - М.: Наука, 1964. - 184 с.
10. Практикум по агрохимии / В. Г. Ми-неев, В. Г. Сычев, О. А. Амельянчик и др. -М.: МГУ, 2001. - 689 с.
11. Смирнов, П. М. Агрохимия / П. М. Смирнов, А. В. Петербургский. - М.: Колос, 1975. - 512 с.
12. Справочник агрохимика. - М.: Рос-сельхозиздат, 1980. - 286 с.
13. Танин, К. Е. Влияние различных форм калийных удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы / К. Е. Танин, А. Д. Хлыстовский // Агрохимия. - 1968. - № 8. -С. 88-94.
14. Томпсон, Л. М. Почвы и их плодородие / Л. М. Томпсон, Ф. Р. Троу; пер. с англ. Э. И. Шконде. - М.: Колос, 1982. - 462 с.
15. Шаблин, П. А. ЭМ-технология - надежда планеты / П. А. Шаблин. - М., 2000. - 31 с.
