Применение биоудобрения «Весна» на агроценозе многолетних трав как фактор повышения плодородия почв чернозема обыкновенного

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что использование в птицеводстве тыквенной пасты и протеинового витаминного концентрата из люцерны в качестве источника витаминов позволяет повысить продуктивность и снизить стоимость продукции, улучшить потребительские качества и обеспечить получение птицеводческими хозяйствами экологически безопасной продукции, являясь реальной альтернативой синтетическим витаминным препаратам.

Литература

1. Петенко А.И. Витаминные резервы животноводства. Краснодар, 1992.

2. Фисинин В. // Животноводство России. 2002. № 4. С. 2-5.

3. Карнаухов В.Н. Каротиноиды: успехи, проблемы и перспективы. Пущино, 1986.

4. Иммануилов Ш.А., Кавтарашвили А.Ш. Улучшение окраски скорлупы, желтка яиц и тушек птицы. Сергиев Посад, 1999.

5. Петенко А.И. Прогрессивные способы консервирования и хранения тыквы: рекомендации. Краснодар, 1993.

6. Беккер М.Е. Трансформация продуктов фотосинтеза. Рига, 1984.

7. ПоркР.П. и др. // Биоконверсия растительного сырья. Рига, 1982. Т. 1. С. 158-160.

8. Пат. 2197096 РФ, МКИ А 23 К 1/14. Способ получения белково-витаминной добавки / А.Г. Кощаев, А.О. Бадякина, Г.А. Плутахин, А.И. Петенко, А.А. Панков, С.А. Панков. Опубл. 27.01. 2003 г. Бюл. № 3.

Кубанский государственный аграрный университет 31 мая 2006 г.

УДК 576.8:581.1:631.63

ПРИМЕНЕНИЕ БИОУДОБРЕНИЯ «ВЕСНА» НА АГРОЦЕНОЗЕ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО

© 2006 г. Е.И. Симонович, Л.С. Везденеева, А.А. Казадаев, Л.Ю. Гончарова

The positive influence of the bio fertilizer "Vesna" application for the biology activity of the ordinary chernozem soils was discovered for perennial grass agrocenos.

Проблема рационального использования земель в условиях многообразия форм собственности и хозяйствования включает в себя целый комплекс мер по дальнейшей интенсификации землепользования и повышению плодородия почв на основе внедрения достижений науки и передового опыта.

Известно, что урожайность сельскохозяйственных культур и интенсивность микробиологических процессов, протекающих в почве, находятся в прямой зависимости, поэтому большое значение приобретают способы активизации биологических процессов в ней [1, 2]. В этой связи введение

в ассортимент биоудобрений (БУ) - удобрений нового поколения - целесообразно для активизации почвенного плодородия и оздоровления окружающей среды.

В настоящее время применение БУ получает все более широкое распространение в сельском хозяйстве. Использование микробиологических препаратов повышает устойчивость сельскохозяйственного производства, обеспечивает рост плодородия почв, снижение уровня антропогенных нагрузок на агрофитоценозы, а также положительно влияет на рентабельность сельского хозяйства в целом. Применение экологически чистых удобрений является перспективным направлением развития современного аграрного сектора.

Методика

Исследования проведены на территории Ботанического сада РГУ в течение 2-х лет (2004-2005 гг.) с мая по август включительно на многолетнем луговом агроценозе.

Основу БУ составляет раствор концентрата лизина. Химический состав сухого вещества препарата представлен в табл. 1 [3]. В его состав входят: аминокислоты, витамины группы В, микроэлементы, минеральные и органические вещества, сложное минеральное удобрение нитроаммофоска (азофоска) (азот - 16 %, фосфор - 16, калий - 16 % из расчета 100 кг на 1000 литров жидкого концентрата лизина).

Агроценоз создан мозаичным способом посева в 1987 г. В состав «мозаичного» шестивидового агрофитоценоза входили: люцерна синегибрид-ная (Medicago sativa), лядвенец рогатый (Lotus corniculatus), клевер луговой (Trifolium pratense), овсяница луговая (Fectuca pratensis), кострец безостый (Bromopsis inermis), ежа сборная (Dactylis gromerata).

Для посева агрофитоценоза применялись общепринятые агротехнические мероприятия. Цель исследований - выявить эффективность действия БУ «Весна» на микроартропод, микрофлору, на ферментативную активность и содержание гумуса почвы агроценоза многолетних трав.

Для изучения эффективности БУ «Весна» на луговом агроценозе были выделены два участка площадью по 100 м2. На первом проводилось внесение БУ, второй - контрольный. Внесение БУ проводилось дважды в 2004 г. (4 и 18 мая) и дважды - в 2005 г. (5 и 19 мая) с интервалом в 2 недели. Полив - поверх растений раствором БУ (100 мл препарата на 10 л воды) из расчета 400 л/га. Второй участок (контрольный) поливался таким же количеством воды.

Через месяц после двукратного внесения БУ (20 июня) были отобраны образцы почвы на каждом варианте на глубине 0-20 см в 10-кратной по-вторности металлической рамкой объемом 125 см2 для учета численности микроартропод. Экстракцию микроартропод из субстрата осуществляли на эклекторах при естественном освещении без электрического обогрева в течение 7 дней до полного высыхания с последующим хранением в 70%-м

спирте с добавлением глицерина (для сохранения эластичности покровов микроартропод). Разборка проб осуществлялась вручную под бинокуля-ром МБС-10.

Таблица 1

Химический состав сухого вещества концентрата лизина

Компоненты Содержание Компоненты Содержание

Аминокислоты % Микроэлементы мкг %

Лизин 8,0-10,0 Цинк 1821,0

Глутаминовая кислота 2,5-3,7 Кобальт 67,8

Валин 1,2-4,8 Кадмий 476,7

Аланин 1,3-3,1 Молибден 545,2

Аспарагиновая кислота 0,8-1,4 Марганец 3071,0

Лейцин 0,6-1,1 Медь 280,0

Пролин 0,3-2,8 Витамины мкг/г

Глицин 0,6-0,9 В1 (тиамин) 1,7-9,7

Аргинин 0,3-0,8 В2 (рибофлавин) 84,2-160

Тирозин 0,4-0,7 В3 (пантотеновая кислота) 30,0-60,0

Метионин 0,4-0,6 В4 (фолевая кислота) 10-20

Изолейцин 0,4-0,6 В6 (пиридоксин) 200-340

Фенилаланин 0,2-0,6 РР (никотиновая кислота) 8,0-10,0

Триптофан 0,5-0,6 Минеральные вещества %

Серин 0,0-0,6 Зола в пересчете на с.в. 19,0-28,0

Треонин 0,3-0,6 Кальций в пересчете на золу 5,2-12,5

Гистидин 0,2-0,3 Калий - "- 28,6-33,6

Цистин 0,2-0,3 Натрий - " - 0,8

Всего аминокислот до 33,5 Магний - " - 1,1-1,5

Азотистые вещества % Железо - " - 0,1-0,25

Общий азот 5,2-7,9 Фосфор - " - 2,2-4,4

Протеин (Х6, 25) 37,5-49,4 Кремний - " - 10,9-11,5

Белковый азот 1,9-3,6

а-аминный азот 0,9-2,0

Аммиачный азот 0,3-1,4

Азот бетаина 0,82-1,66

Органические вещества %

Бетаин 6,0-13,0

Редуцирующие вещества 4,6-12,7

Жиры 1,3

Клетчатка 0,3

Одновременно отбирали пробы почвы для микробиологических исследований, определили численность бактерий и грибов, использующих органический и минеральный азот, а также количество азотобактера и акти-номицетов.

Почвенные образцы для определения ферментативной активности и содержания гумуса на опытных участках брали 3 раза каждый год. Первый раз - по истечении одного месяца (июнь), далее - через 2 (июль) и 5 мес. (октябрь) после двукратного внесения БУ

Одновременно через 1 и 3 мес. каждый год после двукратных обработок опытного участка БУ проводилось измерение высоты растений (10 измерений каждого растения). Кроме биометрических показателей учитывалась продуктивность надземной фитомассы (воздушно-сухой массы, г/м2) и общей продуктивности агроценоза многолетних трав (г/м2) дважды в год. Сравнительный анализ численности различных групп микроартро-под почвы и биометрических показателей растений проводили методом оценки существенной разности выборных средних по ^критерию [4].

Результаты

В табл. 2, 3 представлены данные по численности мелких членистоногих опытных участков агроценоза многолетних трав, полученные в течение 2 лет (2004-2005 гг.) в результате исследования действия БУ «Весна» на биологическую активность почвы лугового агроценоза. Проведенный анализ показал, что общая численность микроартропод на участке, где в течение двух лет производилось внесение биоудобрения «Весна», по истечении одного месяца (в июне) превышала контрольный в 1,5-1,7 раза (табл. 2).

Таблица 2

Изменение численности микроартропод под воздействием БУ «Весна» на агроценозе многолетних трав (усредненные данные) (Ботанический сад РГУ, 2004-2005 гг.),

тыс. экз./м2

Группы микроартропод Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р

Панцирные клещи 10,3 ± 0,30 17,2 ± 0,40 < 0,01

Гамазовые клещи 17,0 ± 0,40 22,5 ± 0,52 < 0,01

Акароидно-тромбидиформный комплекс клещей 4,8 ± 0,21 8,5 ± 0,42 < 0,01

Ногохвостки 5,6 ± 0,25 8,6 ± 0,30 < 0,01

Прочие беспозвоночные 5,3 ± 0,18 8,2 ± 0,61 < 0,01

Всего микроартропод 43,0 ± 0,50 65,0 ± 0,86 < 0,01

В процентном соотношении 100 151,2

Следует отметить, что за 18 лет существования агроценоза многолетних трав в почве пахотного горизонта сформировался специфический комплекс микроартропод.

Наибольшую численность среди мелких членистоногих на контрольном участке представляли клещи - 74,6 %, а ногохвостки - 13. Среди клещей гамазовые составляли 52,9 %, панцирные - 32,2, клещи акароидно-тромбидиформного комплекса - 14,9 % соответственно. Численность но-гохвосток в среднем за 2 года на контрольном участке составила 5,6 тыс. экз./м2, что соответствует плотности коллембол под злаковыми культурами [5] и на многолетней залежи [6] чернозема обыкновенного.

Специфика структуры населения микроартропод связана как с развитием корневых систем растений, с гидротермическими условиями обитания, так и с тем, что в состав БУ входит комплекс биологически активных соединений, стимулирующих развитие большинства физиологических групп микроорганизмов [7]. Повышение скорости разложения и интенсивности распада органических веществ происходит за счет увеличения плотности микроартропод на единицу разлагающегося растительного материала.

Вертикальное распределение микроартропод в горизонте 0-20 см агроценоза многолетних трав определялось главным образом гидротермическими условиями почвы, а также наличием корневых остатков растений. В основном все группы клещей и ногохвосток (> 70 %) были сосредоточены в горизонте 0-10 см как на контрольном, так и на опытном участках (табл. 3).

Микробиологические исследования в течение 2 лет показали, что не все исследуемые физиологические группы положительно реагировали на БУ Наиболее отзывчивы бактерии (СПА и КАА), использующие органический и минеральный азот, и микроскопические грибы (С-А), использующие органический азот. Их численность на опытном варианте превышала в среднем на 26,0-74,5 % численность контрольного (табл. 4). Акти-номицеты и азотобактер меньше всего реагировали на БУ, их численность на опытном варианте превышала контрольный участок в среднем на 1,17,1 %, а микроскопические грибы (среда Чапека) испытывали угнетение при внесении биоудобрения, их численность на опытном варианте была меньше в 1,4 раза по сравнению с контрольным (табл. 4).

При изучении влияния БУ «Весна» на ферментативную активность чернозема обыкновенного было выявлено, что в течение 2 лет этот показатель является динамичным и изменяется в течение вегетационного периода. Так, по истечении 1 и 2 мес. после 2-кратных обработок ферментативная активность на варианте с БУ была выше, чем на контрольном участке, в среднем на 13,8-29,6 % (табл. 5).

Как для активности каталазы, так и для активности уреазы при использовании БУ характерно снижение активности по сравнению с контрольным вариантом осенью в течение 2 лет.

Таблица 3

Вертикальное распределение численности микроартропод под воздействием БУ «Весна» на агроценозе многолетних трав (усредненные данные) (Ботанический сад РГУ, 2004-2005 гг.), тыс. экз./м2

Группы микроартропод Глубина, см Контроль

0-5 6,0 8,5

Панцирные клещи 5-10 10-15 2,2 1,4 5,7 1,7

15-20 0,7 1,3

Итого 10,3 ± 0,30 17,2 ± 0,40

0-5 6,4 9,6

Гамазовые клещи 5-10 10-15 4,6 3,1 6,3 3,6

15-20 2,9 3,0

Итого 17,0 ± 0,40 22,5 ± 0,52

0-5 2,2 4,2

Акароидно-тромбидиформный 5-10 1,5 2,2

комплекс клещей 10-15 0,6 1,5

15-20 0,5 0,6

Итого 4,8 ± 0,21 8,5 ± 0,42

0-5 3,8 4,5

Ногохвостки 5-10 10-15 1,0 0,5 2,0 1,3

15-20 0,3 0,8

Итого 5,6 ± 0,28 8,6 ± 0,30

0-5 2,3 3,5

Прочие беспозвоночные 5-10 10-15 1,6 0,8 2,5 1,4

15-20 0,6 0,8

Итого 6,0 ± 0,08 8,2 ± 0,61

Всего микроартропод 43,0 ± 0,50 65,0 ± 0,86

Для активности каталазы это объясняется тем, что, по-видимому, при внесении БУ в почве к осени происходит снижение уровня токсичности, одним из показателей которой и является субстрат для каталазы - перекись водорода. Это также подтверждают данные микробиологического анализа, в частности, в варианте с внесением БУ отмечается уменьшение количества микроскопических грибов на среде Чапека в 1,4 раза (табл. 4).

Снижение активности уреазы на варианте с БУ можно объяснить также уменьшением содержания в почве мочевины. Это связано с ускорением обмена веществ, более активным разложением органического вещества почвы и органики опада, что согласуется также с микробиологическими данными и микрофауной (табл. 2-4).

Таблица 4

Изменение численности микроорганизмов в почве агроценоза

многолетних трав под воздействием БУ «Весна»

Вариант Бактерии, млн/г Азотобактер, % обрастания комочков Актино-мицеты, млн/г Микроскопические грибы, тыс ./г

СПА КАА С-А Среда Чапека

Контроль (вода) 11,35 18,60 98,6 2,8 140,0 193,0

Опыт (БУ + вода) 14,55 32,45 100,0 3,0 176,5 139,0

В процентном соотношении 128,1 174,5 101,4 107,1 126,0 72,0

Примечание. СПА - бактерии, использующие органический азот; КАА - бактерии, использующие минеральный азот; С-А - грибы, использующие органический азот; среда Чапека -грибы, использующие минеральный азот.

Таблица 5

Влияние БУ «Весна» на ферментативную активность почвы агроценоза многолетних трав

Вариант Июнь Июль Октябрь

Каталаза

Контроль(вода) 3,82 4,66 4,90

Опыт (БУ + вода) 4,95 5,64 4,04

В процентном соотношении 129,6 121,0 82,4

Уреаза

Контроль(вода) 12,47 14,29 15,77

Опыт (БУ + вода) 15,44 16,27 13,95

В процентном соотношении 123,8 113,8 88,4

Как показали проведенные исследования, содержание общего гумуса в почве на опытных участках составляло в среднем 3,35 % в пахотном горизонте в течение вегетационного периода. В течение 2 лет внесение БУ «Весна» не повлияло на содержание общего гумуса.

В результате биометрических измерений растений было установлено, что БУ положительно влияет на высоту большинства произрастающих в луговом агроценозе растений. Исключение составляет только лядвенец рогатый (Lotus corniculatus). По истечении 1 и 3 мес. после внесения БУ высота его на опытном варианте была ниже контрольного участка (табл. 6).

Анализ данных по продуктивности надземной фитомассы и общей продуктивности в течение двух лет показал, что применение БУ положительно влияет на продуктивность надземной фитомассы и на общую про-

дуктивность лугового агроценоза. Продуктивность агроценоза многолетних трав с внесением БУ в среднем в 1,2 раза превышает продуктивность контрольного участка. Если же провести анализ по продуктивности отдельных культур, то наиболее отзывчивыми на внесение БУ оказались овсяница луговая и люцерна синегибридная. Отрицательное влияние на рост, развитие и формирование биомассы БУ оказало только на лядвенец рогатый (табл. 7, 8).

Таблица 6

Влияние БУ «Весна» на рост растений агроценоза многолетних трав

(средние данные из 10 измерений по каждому растению) (усредненные данные за 2004-2005 гг.) (Ботанический сад РГУ), см

Вид растения 20.06.04 г. - 21.06.05 г. 31.08.04 г. - 26.08.05 г.

Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р

Кострец 57,2 ± 0,64 67,8 ± 0,35 < 0,01 41,4 ± 0,24 54,9 ± 0,31 < 0,01

Овсяница 47,9 ± 0,78 53,4 ± 0,31 < 0,01 28,6 ± 0,1 36,5 ± 0,2 < 0,01

Ежа 54 ± 0,33 65,2 ± 0,35 < 0,01 36,6 ± 0,19 49,9 ± 0,36 < 0,01

Люцерна 41,1 ± 0,2 57,6 ± 0,40 < 0,01 56,1 ± 0,33 67,1 ± 0,52 < 0,01

Клевер 39,3 ± 0,86 49,1 ± 0,3 < 0,01 47,2 ± 0,45 52,6 ± 0,48 < 0,01

Лядвенец 38 ± 0,19 34,4 ± 0,40 > 0,05 46,2 ± 0,28 44,6 ± 0,31 >0,05

Среднее по агроценозу 46 ± 0,31 54,6 ± 0,20 < 0,01 42,7 ± 0,56 51,6 ± 0,37 < 0,01

В процентном соотношении 100 121,5 100 120,8

Таким образом, положительная эффективность БУ «Весна» объясняется тем, что благодаря наличию в препарате биологически активных соединений, аминокислот, в том числе лизина, создаются активные зоны в местах внедрения препарата и стимулируется развитие почвенных микроорганизмов, а также мелких членистоногих. Почвенная биота участвует в минерализации органического вещества в почве, в первую очередь - легкоподвижных органических соединений, в результате чего освобождаются значительные количества элементов питания растений. Следовательно, в варианте опыта с БУ «Весна» усиливается минерализация органических соединений, входящих в состав гумусовых веществ, и их переход в доступные для растений минеральные формы. Внесение БУ приводит к тому, что количество элементов питания в почве увеличивается, соответственно улучшается корневое питание растений и, следовательно, увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур. В нашем случае продуктивность кормового агроценоза многолетних трав при внесении БУ «Весна» увеличилась в 1,2 раза по сравнению с контролем.

Таблица 7

Влияние БУ «Весна» на продуктивность надземной фитомассы

Вид растения 20.06.04 г. - 21.06.05 г. 31.08.04 г. - 26.08.05 г.

Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р

Кострец 197,3 ± 0,65 225,3 ± 0,65 < 0,05 151,5 ± 0,73 177,5± 0,66 < 0,05

Овсяница 135,6 ± 0,57 226,9 ± 0,56 < 0,01 189,1± 0,31 343,1 ± 0,74 < 0,01

Ежа 158,8 ± 0,69 178,6 ± 0,39 < 0,05 138,6 ± 0,47 156,8 ± 0,39 < 0,05

Люцерна 244,2 ± 0,78 426,3 ± 0,85 < 0,01 284,2 ± 0,69 368,7 ± 0,77 < 0,01

Клевер 117,9 ± 0,46 156,7 ± 0,52 < 0,01 74,1 ± 0,31 90,5 ± 0,42 < 0,01

Лядвенец 199,3 ± 0,62 186 ± 0,41 > 0,05 204,7 ± 0,91 176,4 ± 0,42 > 0,05

Среднее по агроценозу 175,5 ± 0,5 233,3 ± 0,41 < 0,01 173,7 ± 0,47 218,8 ± 0,67 < 0,01

В процентном соотношении 100 134,1 100 127,4

Таблица 8

Влияние БУ «Весна» на общую продуктивность агроценоза многолетних трав (усредненные данные за 2004-2005 гг.) (Ботанический сад РГУ), г/м2

Вид растения 20.06.04 г. -21.06.05г. 31.08.04 г.- 26.08.05г

Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р Контроль (вода) Опыт (БУ + вода) Р

Кострец 381,1 ± 0,61 402,8 ± 0,66 < 0,05 374,9 ± 0,62 390,8 ± 0,69 < 0,05

Овсяница 412,1 ± 0,46 737,4 ± 0,82 < 0,01 397,2 ± 0,81 827,1 ± 0,92 < 0,01

Ежа 215,5 ± 0,42 254,8 ± 0,81 < 0,01 330,8 ± 0,58 502,0 ± 0,42 < 0,01

Люцерна 275,9 ± 0,97 510,1 ± 0,62 < 0,01 416,4 ± 0,72 556,9 ± 0,62 < 0,01

Клевер 168,3 ± 0,34 194,2 ± 0,48 < 0,01 163,0 ± 0,34 178,0 ± 0,62 < 0,01

Лядвенец 563,0 ± 0,78 166,3 ± 0,38 > 0,05 842,6 ± 0,92 543,2 ± 0,71 > 0,05

Среднее по агроценозу 335,9± 0,92 377,6 ± 0,82 < 0,01 420,8 ± 0,72 499,6 ± 0,84 < 0,01

В процентном соотношении 100 112,4 100 118,7

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что использование БУ «Весна» при внесении его в чернозем обыкновенный под луговой агроценоз улучшает условия произрастания растений и тем самым способствует формированию большей фитомассы растений по срав-

нению с контролем, что позволяет рекомендовать использование биоудобрения в растениеводстве с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.

Литература

1. Казадаев А.А., Пономаренко А.В., Вальков В. Ф. // Научная мысль Кавказа. 1997. № 2. С. 55-62.

2. Симонович Е.И. и др. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2002. № 3. С. 86-88.

3. Бекер В. Ф., Бекер М.Е. Лизин микробного синтеза. Рига, 1974.

4. Доспехов Б.А. Оценка существенности разности выборочных средних по t-критерию // Методика полевого опыта. М., 1985. С. 193-196.

5. КазадаевА.А. // Изв. СКНЦ ВШ. Естеств. науки. 1985а. № 1. С. 10-13.

6. Булышева Н.И. Микроартроподы (Acariña, Collembola) в пахотном горизонте черноземов обыкновенных и каштановых почв Нижнего Дона: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ростов н/Д, 2004.

7. Гончарова Л.Ю. и др. Биологическая активность почвы под луговыми многолетними агроценозами при внесении биоудобрений // Сб. трудов биол.-почв. ф-та РГУ к 90-летию РГУ Ростов н/Д, 2005. С. 45-49.

Ростовский государственный университет 17 августа 2006 г.