Влияние удобрений и биопрепаратов на плодородие мерзлотной таежно-палевой почвы Центральной Якутии

УДК 635.21/631.87

DOI: 10.24411/2587-6740-2018-16099

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И БИОПРЕПАРАТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ МЕРЗЛОТНОЙ ТАЕЖНО-ПАЛЕВОЙ ПОЧВЫ

ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

А.И. Степанов, А.Я Федоров, Ф.В. Николаева, М.Т. Яковлева

ФГБНУ «Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства имени М.Г. Сафронова», Республика Саха (Якутия), г. Якутск, Россия

Представлены результаты многолетних опытов по влиянию органических, минеральных удобрений и биопрепаратов на плодородие мерзлотной таежно-палевой почвы Центральной Якутии. Исследования проведены на стационаре «Бэлэнтяй», расположенном на территории Центрально-Якутской низменности, на второй надпойменной террасе р. Лена, в Хангаласском улусе. Установлено, что комплексное использование навоза и минерального удобрения во всех исследуемых вариантах увеличивает содержание азота в почве по сравнению с контролем (0,22%) до 0,40%. Обработка одним из производственных штаммов клубеньковых бактерий 425а, 415б повышает продуктивность люцерны и улучшает плодородие почвы. Особенностью мерзлотной таежной палевой почвы является короткий период биологической активности в летне-осеннее время с максимумом в июле, что обусловливает недостаточную физиологическую активность почвенных микроорганизмов. Установлено, что биологическая активность мерзлотной таежной почвы зависит в значительной мере от обеспеченности ее питательными веществами за счет органических и минеральных удобрений. В полевом опыте она существенно, в 3 раза и более, повышается при внесении органоминеральных систем удобрения ^^ + 40 т/га навоза и NPK90 + 60 т/га навоза). При этом увеличивается численность бактерий, грибов, свободноживущих азотфиксаторов. В групповом составе микрофлоры преобладают бактерии.

Ключевые слова: минеральные удобрения, биопрепараты, доза удобрений, плодородие, биологическая активность.

Введение

Основной способ повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и восстановления плодородия — внесение качественных удобрений. Чрезмерное применение минеральных удобрений и химических средств защиты может оказывать негативное влияние на плодородие почв, экологическое состояние окружающей среды, качество выращиваемой продукции. Важнейшая роль в повышении плодородия почв и улучшении качества растениеводческой продукции принадлежит удобрениям и препаратам, имеющим биогенную природу [1].

Земледелие Якутии имеет очаговый характер и сосредоточено в долинах рек Лены, Вилюя, Амги, Алдана. На равнинной территории, где развито земледелие, преобладают мерзлотные таежные палевые почвы разной степени осолоделости, палевые типичные и оподзолистые суглинистые (70%), дерново-карбонатные, пойменные лугово-лесные, лу-гово-черноземные, черноземно-луговые и заболоченные почвы (20-30%). По результатам агрохимического обследования все типы почв бедны доступными растениям формами азота, характеризуются пониженным содержанием подвижного фосфора, с ослабленным его усвоением растениями при низких температурах. Содержание обменного калия в пахотных почвах среднее и повышенное [2].

В настоящее время с целью сохранения плодородия мерзлотных почв, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также уменьшения антропогенного воздействия на агроценозы сотрудниками ФГБНУ ЯНИИСХ разрабатываются научно обоснованные способы эффективного использования

68 -

INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 6 (366

микроорганизмов, которые усиливают адаптивные свойства растений и повышают их продуктивность [3, 4, 5].

Для решения данной задачи с 2012 г. на экспериментальном участке ЯНИИСХ начаты фундаментальные длительные исследования по изучению комплексного влияния органических, минеральных удобрений и биологических препаратов на агрохимические свойства почвы при выращивании сельскохозяйственных культур [6].

Цель исследований — изучение влияния минеральных и органических удобрений, биопрепаратов на урожайность, качество сельскохозяйственных культур и плодородие мерзлотной почвы.

Условия, материалы и методы

исследований

Согласно средним многолетним данным агрометеорологической станции г. Покровск в районе проведения исследований среднесуточная температура воздуха в период вегетации растений (3 декада мая-3 декада августа) колеблется в пределах от 12,1 до 18,1оС. Переход температуры почвы через 6-8оС наблюдается 21-22 мая. Сильные заморозки до 3оС наблюдаются в основном в 1 декаде июня. Период вегетации растений в среднем продолжается 95 дней. Сумма температур выше 10оС за период июнь-август составляет 14-34оС.

Полевые опыты проводились на орошаемом стационаре «Бэлэнтяй», расположенном на территории Центрально-Якутской низменности, на второй надпойменной террасе р. Лена, в Хангаласском улусе. Объектами исследований были картофель сорта Вармас, люцерна сорта Якутская желтая, органическое

2018

удобрение (перепревший навоз) 3 дозы, минеральное удобрение (азофоска), мерзлотные почвы, биопрепараты Флавобактерин, Ризоа-грин, Мизорин.

Почва — мерзлотная таежно-палевая, по гранулометрическому составу — средний суглинок, имеет слабощелочную реакцию среды (рНсол — 7,9). Содержание гумуса в пахотном слое; — 2,1%, 1Ч-1\Ю3 — 0,19 мг на 100 г почвы, подвижных форм фосфора и калия — соответственно 118 и 232 мг/кг.

Схема опыта при выращивании картофеля: 1) Контроль — без удобрения; 2) Навоз 20 т/га; 3) Навоз 20 т/га + биопрепараты Флавобактер и Агрофил; 4) Навоз 40 т/га; 5) Навоз 40 т/га + биопрепараты Флавобактер и Агрофил; 6) Навоз 60 т/га; 7) Навоз 60 т/га + биопрепараты Флавобактер и Агрофил; 8) (ЫРК)46 + Навоз 20 т/га; 9) Биопрепараты Флавобактер и Агро-фил; 10) (ИРК)46 + Навоз 20 т/га + биопрепараты Флавобактер и Агрофил; 11) (ЫРК)46. Общая площадь делянки — 67,2 м2, учетная — 25 м2, повторность — 4-кратная, схема посадки картофеля 70 х 35 см. Во время вегетации посадки картофеля обработаны биопрепаратами в дозе 300 г на 0,5 га, согласно инструкции.

Схема опыта при возделывании люцерны: 1) Контроль без инокуляции; 2) клубеньковые бактерии; 3) ассоциативные ризобактерии. Площадь одной делянки при возделывании люцерны — 12 м2, учетная площадь — 7 м2, повторность — 4-кратная. Способ посева узкорядный с междурядьями 15 см, с глубиной заделки семян 3-4 см. Посев проводился ручной сеялкой «Сеньор», срок посева — 3 декада мая, семена обработаны биологическими препаратами до посева с нормой расхода препарата 200 г на гектарную норму семян.

www.mshj.ru

НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ

Органические удобрения вносили единовременно с учетом их последействия. Агрохимический состав перепревшего навоза следующий: рНсол — 5,9; гумус — 5,2%; азот общий — 1,3%; фосфор — 900 мг/кг; калий — 686 мг/кг. 1 доза навоза соответствует 20 т/га. Минеральные удобрения и биопрепарат вносились ежегодно [7-12].

Технология возделывания общепринятая для региона [13]. Учеты и наблюдения в опытах проводились согласно методике ВНИИКХ [14]. Анализы по определению биохимического состава растений проведены в лаборатории биохимии и массового анализа ЯНИИСХ на инфракрасном анализаторе на основе калибрования.

Математическая обработка экспериментального материала проведена по Б.Н. Доспе-хову [15].

Результаты и обсуждения

В результате проведенных в 2012-2014 гг. исследований выявлено, что почва опытного участка характеризуется щелочной реакцией среды (рН — 7,7-7,8) по всем вариантам, а в 2014 г. в вариантах с внесением навоза в дозе 20 т/га + биопрепараты, навоза 40 т/га и навоза 20 т/га + (ЫРК)46 отмечено изменение реакции почвенной среды до слабощелочной (рН — 7,2-7,3), в других вариантах существенных изменений не наблюдалось.

Выявлена положительная тенденция увеличения содержания гумуса в вариантах с внесением органических удобрений в дозе 2040 т/га и совместного внесения навоза в дозе 20 т/га + (ИРК)^ (до 0,4%).

Комплексное использование навоза и минерального удобрения во всех исследуемых вариантах увеличивает содержание азота в почве по сравнению с контролем (0,22%) до

0,40%. За весь период исследований содержание фосфора и калия в почве изменялось в зависимости от используемых удобрений. Установлено, что при внесении навоза 40 т/ га + биопрепараты содержание фосфора увеличивается в среднем от 184,3 мг/кг. Наибольшее содержание калия отмечено при внесении навоза в дозе 60 т/га — 287,7 мг/кг (табл. 1).

С повышением дозы навоза увеличивалась численность микроорганизмов. При внесении навоза в дозе 20 т/га численность микроорганизмов составила 11,1 млн КОЕ/г почвы, при 40 т/га — до 19,8 млн КОЕ/г почвы и наибольшая — 30,7 млн КОЕ/г почвы при дозе навоза 60 т/га.

Таким образом, для сохранения плодородия почвы рекомендуется комплексное использование органических и органоми-неральных удобрений, исходя из агрохимических показателей почвы используемых полей под культуру картофеля.

С 1997 г. проводятся исследования по изучению влияния азотфиксирующих бактерий на улучшение плодородия почвы в Центральной Якутии. В течение 15 лет наблюдались эффективные способы усиления процесса фиксации атмосферного азота бобовыми культурами. Полученные результаты показывают, что использование предпосевной инокуляции семян люцерны сорта Якутская желтая благоприятно сказывается на накоплении в почве гумуса — на 0,56-0,62%, общего азота — на 0,01-0,04%, подвижного фосфора — на 6-36 мг/кг и снижении щелочности мерзлотных почв — от рНсол 8,2 до 7,6-7,9. Инокуляция клубеньковыми бактериями повышает урожайность зеленой массы люцерны на 3 т/га.

Однако инокуляция способствует и накоплению обменного калия (+125 мг/кг от исход-

ного значения), что нежелательно при избытке данного элемента в мерзлотных почвах Центральной Якутии (табл. 2).

Выводы

Для сохранения плодородия почвы рекомендуется комплексное использование органических и органоминеральных удобрений, исходя из агрохимических показателей почвы используемых полей под культуру картофеля.

На основании результатов исследований на мерзлотно-таежных палево-осолоделых почвах Центральной Якутии, для повышения продуктивности люцерны и улучшения плодородия почвы, рекомендуем перед посевом семена люцерны обработать одним из производственных штаммов клубеньковых бактерий 425а, 415б. При моноинокуляции урожайность зеленой массы люцерны превышает контроль до 20%, урожай семян — до 20%.

По данным микробиологических исследований, проведенных в Центральной Якутии, особенностью мерзлотной таежной палевой почвы является короткий период биологической активности в летне-осеннее время с максимумом в июле, что обусловливает недостаточную физиологическую активность почвенных микроорганизмов. Установлено, что биологическая активность мерзлотной таежной почвы зависит в значительной мере от ее обеспеченности питательными веществами за счет органических и минеральных удобрений. В полевом опыте она существенно, в 3 раза и более, повышалась при внесении ор-ганоминеральных систем удобрения (ИРК60 + 40 т/га навоза и ИРК90 + 60 т/га навоза). При этом увеличивается численность бактерий, грибов, свободноживущих азотфиксаторов. В групповом составе микрофлоры преобладают бактерии.

Таблица 1

Агрохимические показатели почвы опытного участка

№ Вариант рН Гумус, % Р К ^о6щ%

1 Контроль(без удобрения) 7,55 3,0 172,9 281,2 0,22

2 Навоз 20 т/га 7,69 2,8 175,2 286,9 0,34

3 Навоз 20 т/га + биопрепараты 7,45 3,4 183,4 276,7 0,40

4 Навоз 40 т/га 7,59 3,4 176,4 282,8 0,38

5 Навоз 40 т/га + биопрепараты 7,61 3,2 184,3 282,8 0,38

6 Навоз 60 т/га 7,60 3,4 179,8 287,7 0,38

7 Навоз 60 т/га + биопрепараты 7,75 3,4 157,6 282,0 0,37

8 Навоз 20 т/га + (МРК)46 7,51 3,4 172,9 281,9 0,36

9 Биопрепараты 7,72 3,1 176,2 282,3 0,37

10 Навоз 20 т/га + (МРК)46 + биопрепараты 7,59 2,9 166,2 265,5 0,34

11 №К>46 7,70 3,1 159,9 284,8 0,31

Таблица 2

Влияние инокуляции штаммами клубеньковых бактерий на урожайность люцерны, агрохимический состав мерзлотной почвы

в Центральной Якутии

Штамм Урожайность, т/га Горизонт, см Гумус, % 1Чобщ. Фосфор Калий рН сол.

Абсолютный контроль - 0-30 1,43 0,22 146 145 8,2

Контроль 29 0-30 3,19 0,19 181 155 7,8

Клубеньковые бактерии 32 0-30 3,81 0,23 217 280 7,6

Ассоциативные азотфиксаторы 32 0-30 3,75 0,20 182 265 7,9

- 69

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 6 (366) / 2018

Литература

1. Степанов А.И., Николаева Ф.В., Федоров А.Я., Яковлева М.Т. Обеспечение почвенного плодородия — основа для получения стабильных урожаев сельскохозяйственных культур // Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 7. С. 122-124.

2. Николаева Ф.В., Степанов А.И., Прибылых Е.И., Федоров А.Я. Влияние удобрений и биопрепаратов на урожайность картофеля // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 11. С. 47-49.

3. Степанов А.И., Прибылых Е.И., Федоров А.Я., Слепцов С.С. Органические удобрения и их применения в условиях Якутии: Метод. Рекомендации / РАСХН; ЯНИИСХ. Якутск, 2008. 34 с.

4. Степанов А.И., Прибылых Е.И. Некоторые приемы биотехнологии при повышении плодородия мерзлотных почв Якутии: материалы VII Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние развития», 19-22 марта. М., 2013. Т. 1. С. 432-433.

5. Тарабукина Н.П., Степанов А.И., Неустро-ев М.П. Комплекс мероприятий по биологическому обеззараживанию и переработке навоза и птичьего помета в условиях Якутии: методические рекомендации / РАСХН, Сибирское отделение; ЯНИИСХ. Новосибирск, 2000. 16 с.

6. Яковлева М.Т. Эффективность азотфиксирую-щих бактерий в условиях Центральной Якутии: монография. LAP Lambert Academic Publishing, 2015. 128 с.

7. Кожемяков А.П., Доросинский Л.М. Эффективность применения нитрагина в СССР // Бюллетень ВНИИСХМ. 1981. № 34. С. 3-6.

8. Кожемяков А.П. Основные итоги работы с нитрагином. Технология производства и эффективность применения бактериальных удобрений. М., 1982. С. 19-27.

9. Кожемяков А.П., Лактионов Ю.В., Попова Т.А. Методика оценки эффективности применения микроорганизмов, повышающих продуктивность растений. СПб., 2012. С. 16.

10. Кожемяков А.П. Эффективность симбиотроф-ных и ассоциативных микроорганизмов в растениеводстве. Л.: ВНИИСХМ, 1989. С. 117.

11. Завалин А.А. Оценка эффективности микробных препаратов в земледелии. М: РАСХН, 2000. 82 с.

12. Завалин А.А., Кожемяков А.П. Новые технологии производства и применения биопрепаратов комплексного действия. СПб.: Химиздат, 2010. 64 с.

13. Система ведения сельскохозяйственного производства в Республике Саха (Якутия). Якутск, 2009. 316 с.

14. Методика исследований по культуре картофеля. М.: Колос, 1967. 263 с.

15. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351с.

Об авторах:

Степанов Айаал Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, директор, ОРСЮ: http://orcid.orq/0000-0003-4563-0674, aial_07@mail.ru Федоров Андрей Яковлевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, ОРСЮ: http://orcid.orq/0000-0002-8618-4028, afedorov684@gmail.ru

Николаева Февронья Васильевна, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ОРСЮ: http://orcid.orq/0000-0001-5709-2012, yad250673@mail.ru

Яковлева Мария Тимофеевна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, ОРСЮ: http://orcid.orq/0000-0001-7880-7304, maryatimofeevna@mail.ru

THE INFLUENCE OF FERTILIZERS AND BIOLOGICAL HRODUCTS ON THE FERTILITY OF THE FROZEN TRAIGA-PALE SOIL IN THE CONDITIONS OF CENTRAL YAKUTIA

A.I. Stepanov, A.Ya. Fyodorov, F.V. Nikolaeva, M.T. Yakovleva

Yakut scientific research institute of agriculture named after M.G. Safronov, Republic of Sakha (Yakutia), Yakutsk, Russia

The results of many years of experiments on the effect of organic, mineral fertilizers and biological products on the fertility of the frozen taiga-pale soil of Central Yakutia are presented. The investigations were carried out at the "Belentyay" hospital located on the territory of the Central Yakut lowland, the second terrace above the flood plain of the r. Lena, in the Khangalassky ulus. It was found that the integrated use of manure and mineral fertilizer in all the investigated variants increases the nitrogen content in the soil in comparison with the control (0.22%) to 0.40%. Treatment of one of the production strains of nodule bacteria 425a, 415b increases the productivity of alfalfa and improves the fertility of the soil. A feature of permafrost taiga pale soil is a short period of biological activity in summer and autumn with a maximum in July, which causes insufficient physiological activity of soil microorganisms. It is established that the biological activity of permafrost taiga soil depends to a large extent on the availability of its nutrients through organic and mineral fertilizers. In the field experiment, it significantly, and 3 times or more, increases with the introduction of organic mineral fertilizer systems (NPK60 + 40 t/ha manure and NPK90 + 60 t/ha manure). This increases the number of bacteria, fungi, free-living nitrogen fixers. The group composition of microflora is dominated by bacteria.

Keywords: mineral fertilizers, biological preparations, fertilizer dose, fertility, biological activity.

References

1. Stepanov A.I., Nikolaeva F.V., FedorovAYa., Yakovleva M.T. Ensuring soil fertility — a basis for receiving stable harvests of crops. Sovremennye tendentsii razvitiya nauki i tekhnologij = Current trends of development of science and technologies. 2015. No. 7. Pp. 122-124.

2. Nikolaeva F.V., Stepanov A.I., Pribylykh E.I., Fedorov A. Ya. Influence of fertilizers and biological products on productivity of potatoes. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of science and technology of the AIC. 2014. No. 11. Pp. 47-49.

3. Stepanov A.I., Pribylykh E.I., Fedorov AYa, Sleptsov S.S. Organic fertilizers and their applications in the conditions of Yakutia: Method. Recommendation. Russian academy of agrarian sciences; YaNIISH. Yakutsk, 2008. 34 p.

4. Stepanov A.I., Pribylykh E.I. Some methods of biotechnology at increase in fertility of merzlotny soils of Yakutia: materials VII of the Moscow international con-

About the authors:

gress "Biotechnology: condition of development", 1922 March. Moscow, 2013 Vol. 1. Pp. 432-433.

5. Tarabukina N.P., StepanovA.I., Neustroev M.P. Kom-pleks of actions for biological disinfecting and processing of manure and a bird's dung in the conditions of Yakutia. Method of recommendation. Russian academy of agrarian sciences, Siberian branch; YaNIISH. Novosibirsk, 2000. 16 p.

6. Yakovleva M.T. Efficiency of azotfiksiruyushchy bacteria in the conditions of the Central Yakutia: monograph. LAP Lambert Academic Publishing, 2015. 128 p.

7. Kozhemyakov A.P., Dorosinskij L.M. Effektivnost of use of nitragin in the USSR. Byulleten VNIISKHM = Bulletin VNIISHM. 1981. No. 34. Pp. 3-6.

8. KozhemyakovA.P. Main results of work with nitragin. The production technology and efficiency of use of bacterial fertilizers. Moscow, 1982. Pp. 19-27.

9. Kozhemyakov A.P., Laktionov Yu.V., Popova T.A. Metodika of assessment of efficiency of application of

the microorganisms increasing efficiency of plants. Saint-Petersburg, 2012. P. 16.

10. Kozhemyakov A.P. Effektivnost of simbiotrofny and associative microorganisms in crop production. Leningrad: VNIISKHM, 1989. P. 117.

11. Zavalin A.A. Otsenka of efficiency of microbic medicines in agriculture. Moscow: Russian academy of agrarian sciences, 2000. 82 p.

12. Zavalin A.A., Kozhemyakov A.P. New production technologies and applications of biological products of complex action. Saint-Petersburg: Himizdat, 2010. 64 p.

13. The system of conducting agricultural production in the Sakha (Yakutia) Republic. Yakutsk, 2009. 316 p.

14. Technique of researches on the culture of potatoes. Moscow: Kolos, 1967. 263 pages.

15. Dospekhov B.A. Technique of field experiment (with the basics of statistical processing of research results). the 5th prod., additional and reslave. Moscow: Agro-promizdat, 1985. 351 p.

Aiaal I. Stepanov, doctor of agricultural sciences, director, ORCID: http://orcid.orq/0000-0003-4563-0674, aial_07@mail.ru Andrey Ya. Fyodorov, candidate of agricultural sciences, senior researcher, ORCID: http://orcid.orq/0000-0002-8618-4028, afedorov684@gmail.com Fevronya V. Nikolaeva, candidate of agricultural sciences, leading researcher, ORCID: http://orcid.orq/0000-0001-5709-2012, yad250673@mail.ru Maria T. Yakovleva, candidate of agricultural sciences, senior researcher, ORCID: http://orcid.orq/0000-0001-7880-7304, maryatimofeevna@mail.ru

agronii@mail.ru

7G -

INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 6 (366) / 2018

www.mshj.ru