close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Эффективность применения сложных биомодифицированных минеральных удобрений под ячмень на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
УДК 631.8:631.559:633.16
ГАВРИЛОВА Анна Юрьевна
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СЛОЖНЫХ
БИОМОДИФИЦИРОВАННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
ПОД ЯЧМЕНЬ НА ДЕРНОВО - ПОДЗОЛИСТОЙ
ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЕ
Специальность 06.01.04 - агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва 2018
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном
учреждении «Всероссийский научно - исследовательский институт агрохимии
имени Д.Н. Прянишникова», Федеральном государственном бюджетном научном
учреждении «Смоленский научно - исследовательский институт сельского хозяйства»
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, академик РАН
Завалин Алексей Анатольевич
Официальные оппоненты:
Конончук Вадим Витальевич
доктор сельскохозяйственных наук,
ФГБНУ «Федеральный Исследовательский Центр «Немчиновка», лаборатория
сортовых технологий зернобобовых
культур, заведующий лабораторией
Селицкая Ольга Валентиновна
кандидат биологических наук,
доцент, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, кафедра микробиологии и
иммунологии, заведующая кафедрой.
Ведущая организация:
ФГБНУ «Ульяновский научноисследовательский институт сельского
хозяйства».
Защита диссертации состоится «___»_____________2018 г. в ___ часов на
заседании диссертационного совета Д 006.029.01 при Федеральном
государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова». Адрес:
127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31 А.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при ФГБНУ «Всероссийский
научно - исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова» на
сайте: http://www.vniia-pr.ru/diss/diss-gavrilova-28-08-2018.pdf
Автореферат разослан «___»__________2018 г.
Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании
диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные
гербовой печатью учреждения, просим направлять по адресу: 127550, г. Москва,
ул. Прянишникова, д. 31 а, учѐный совет, e-mail: [email protected]
Ученый секретарь
диссертационного совета
Никитина Любовь Васильевна
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В последние годы уменьшились объѐмы
применения минеральных удобрений. В земледелии России их применяют около
2,5 млн. т или 39 кг д.в./га посевов, в Смоленской области - 0,007 млн. т или 18 кг
д.в./га. При этом растения используют только часть питательных веществ,
поступающих в почву с минеральными удобрениями. Повышение эффективности
использования растениями элементов питания из минеральных удобрений имеет
большое значение для сельского хозяйства. В соответствии со Стратегией научно
- технологического развития Российской Федерации в ближайшие 10 - 15 лет
предполагается переход к высокопродуктивному и экологически чистому
агрохозяйству. Одним из путей реализации настоящей Стратегии может быть
применение микробных препаратов, обладающих комплексом таких свойств, как:
стимуляция роста растений, фунгицидная и бактерицидная активность,
антистрессовое действие, фиксация молекулярного азота, фосфатмобилизующая
активность (Завалин А.А., 2015, 2017; Тихонович И.А., 2016).
Эффективные микробные препараты на основе бактерий родов Bacillus и
Pseudomonas рассматривались лишь как альтернатива химическим фунгицидам. В
ряде стран ЕС (Швейцария, Австрия, Чехия, Финляндия) биопрепараты служат
дополнительными компонентами органического земледелия, внедрение которых
обосновывалось ожиданием высокого спроса на экологически безопасную
продукцию и заботой о состоянии окружающей среды. В последнее время
появились фундаментальные знания, позволяющие предложить принципиально
новые подходы к оптимизации растительно - микробного взаимодействия (Чеботарь В.К. и др., 2014; Завалин А.А., 2015).
Проделанная работа является инновационной, так как впервые при выращивании ячменя проведена оценка эффективности биомодификации сложных
минеральных удобрений биопрепаратом БисолбиФит на основе споровых
ризосферных азотфиксирующих бактерий Bacillus subtilis штамма Ч-13, обладающих ростостимулирующим действием. Применение микробных биопрепаратов в агротехнологиях является дополнительным приѐмом повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Однако, актуальность подобной проблемы не
исчезнет
даже
при
достаточном
потреблении
и
доступности
товаропроизводителям агрохимикатов. Более того, оптимальное использование
химических средств возможно лишь при их рациональном сочетании с
комплексом биологических препаратов.
Цель и задачи исследований
Цель исследований - дать научное обоснование эффективности применения
биоминеральных удобрений при нанесении биопрепарата на гранулы, для усовершенствования элементов технологии возделывания ярового ячменя с целью
повышения урожайности и качества зерна.
Задачи исследований:
3
1. Изучить влияние минеральных удобрений и биопрепарата на фотосинтетическую деятельность растений ячменя и нарастание его надземной фитомассы.
2. Установить влияние минеральных удобрений и биопрепарата на динамику накопления азота, фосфора и калия растениями ячменя.
3. Выявить влияние минеральных удобрений и биопрепарата на элементы
структуры урожая ячменя.
4. Оценить влияние биопрепарата, нанесѐнного на гранулы минеральных
удобрений, на урожайность и качество зерна ярового ячменя.
5. Определить вынос и коэффициенты использования элементов минерального питания ячменем из биомодифицированных удобрений.
6. Определить агрономическую эффективность применения минеральных
удобрений и биопрепарата при возделывании ярового ячменя.
Научная новизна. Впервые при выращивании ярового ячменя на дерново подзолистой легкосуглинистой почве Центрального района Нечерноземной зоны
России определена эффективность биомодифицированных сложных минеральных
удобрений, обработанных сухой формой микробного препарата БисолбиФит на
основе Bacillus subtilis Ч – 13, на двух фонах с различной обеспеченностью почв
подвижным фосфором. Установлено положительное влияние биомодифицированных удобрений на площадь листовой поверхности растений, фотосинтетический потенциал и синтез хлорофиллов (a+b) в растениях ярового ячменя. При
этом на почве с низкой обеспеченностью подвижным фосфором эффективность
биомодификации выше. Применение биопрепарата способствовало лучшему накоплению биомассы растений и усилению поступления в них основных элементов
питания из минеральных удобрений и почвы, что обеспечило более высокую продуктивную кустистость, увеличило длину колоса и его озернѐнность и, в конечном итоге, урожайность зерна ячменя на обоих фосфатных фонах почвы. Биомодификация обеспечивала лучшее использование растениями ярового ячменя азота
и фосфора из минеральных удобрений и почвы, а также повышала окупаемость
вносимых удобрений прибавкой урожая зерна ячменя.
Практическая значимость работы. Определение параметров формирования урожайности ярового ячменя, его величины и качества зерна позволили оценить эффективность нанесения биопрепарата БисолбиФит на гранулы сложных
минеральных удобрений (азофоски, аммофоса и диаммофоски). Полученные результаты являются научной основой для использования ризосферных бактерий
Bacillus subtilis Ч - 13 в качестве эффективного штамма для расширения ассортимента минеральных удобрений путѐм создания биоминеральных (биомодифицированных) удобрений, их регистрации и последующего использования в технологии выращивания ярового ячменя.
Положения, выносимые на защиту:
1. Фотосинтетическая деятельность растений ярового ячменя при использовании биомодифицированных удобрений.
2. Высокий эффект применения биопрепарата БисолбиФит при формировании элементов структуры урожая и качества зерна ярового ячменя сорта Гонар.
4
3. Повышение урожайности зерна ячменя на низко- и высокообеспеченной
подвижным фосфором почве при применении биомодифицированных удобрений.
4. Показатели агрономической эффективности применения биопрепарата
БисолбиФит в технологиях возделывания ярового ячменя.
Личный вклад автора. Автор диссертационной работы проводила полевой
мелкоделяночный и производственный опыты, отбирала и осуществляла лабораторные исследования растительных и почвенных образцов, обработку экспериментальных данных. Подготовлены публикации по основным положениям работы, доля еѐ участия не менее 90%.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю Завалину А.А., заведующему лабораторией и Черновой Л.С., кандидату
сельскохозяйственных наук, ведущему научному сотруднику лаборатории
агрохимии минерального и биологического азота ФГБНУ «ВНИИ агрохимии», а
также старшим научным сотрудникам лаборатории комплексного применения агрохимических средств ФГБНУ Смоленский НИИСХ Коновой А.М. и Понкратенковой И.В. за оказанную помощь и содействие в выполнении исследований,
составивших содержание диссертации.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной
работы доложены на 47-, 49-, 50-ой Международной научной конференции молодых ученых, специалистов - агрохимиков и экологов «Перспективы применения
средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях» (Москва, ФГБНУ
«ВНИИ агрохимии», 2013, 2015, 2016 гг.); Международной молодѐжной научной
конференции, посвящѐнной памяти академиков Н.И. Вавилова и А.В. Квасницкого «Новые времена: новые Вавиловы, новые Квасницкие» (Полтава, 2013 г.); Международной научно - практической конференции «Инновации как фактор развития АПК и сельских территорий» (Смоленск, ФГБОУ ВПО «Смоленская ГСХА»,
2013 г.).
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 статьи
в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикаций результатов исследований соискателями ученых степеней. Соискатель является соавтором двух монографий (на русском и английском языках) по приѐмам использования биомодифицированных минеральных удобрений и руководства по оптимальным агротехнологиям возделывания полевых культур и сохранению почвенного плодородия.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора
литературы, методического раздела, 4 глав экспериментальной части, выводов.
Список литературы включает 274 наименования, в том числе 51 на иностранных
языках. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, включает 54
таблицы, 7 рисунков и 8 таблиц приложений.
5
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Объекты, методы и условия проведения исследований
Оценку эффективности применения биомодифицированных комплексных
минеральных удобрений микробным препаратом БисолбиФит проводили в 2011 2013 гг. на дерново - подзолистой легкосуглинистой почве с низким и высоким
содержанием подвижного фосфора в ФГБНУ Смоленском НИИСХ. Перед закладкой опыта пахотный слой почв имел следующие агрохимические показатели: содержание гумуса - 2,0%, рНKCL - 5,4, содержание минерального азота (N-NH4+ + NNO3ˉ) – 19 - 24 мг/кг почвы, подвижного калия (по Кирсанову) – 105 - 113 мг/кг
почвы, содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) – 40 - 49 мг/кг (фон I) и
166 - 170 мг/кг (фон II).
Полевой мелкоделяночный опыт проводили согласно методике, применяемой в Географической сети опытов. Культура - яровой ячмень (лат. Hordeum
vulgare) сорта Гонар пивоваренного назначения. Повторность опыта пятикратная.
Посевная площадь делянки - 5 м2, учѐтная - 4 м2. Размещение делянок - методом
неорганизованных повторений. Посев проводили из расчета 500 семян на 1 м2, что
соответствует 5 млн. шт./га. Предшественник - озимая рожь. Уборку урожая проводили в середине августа в фазу полной спелости зерна.
В опыте изучали три комплексных минеральных удобрения: аммофос (АФ
12% N, 52% Р2О5), азофоску (АЗФК 15:15:15) и диаммофоску (ДАФК 10:26:26).
Эффективность удобрений оценивали на двух разных полях, различающихся
обеспеченностью почв подвижным фосфором. На каждом из них изучали эффективность применения микробного препарата, который наносили на гранулы минеральных удобрений. Дозы удобрений эквивалентные внесению N45P45K45 (кроме
аммофоса - N45P45), рассчитывали по количеству фосфора (доза Р45 соответствовала 4,5 г д.в./м2). Дозы азота выравнивали добавлением аммиачной селитры до 4,5
г д.в./м2. Биопрепарат БисолбиФит наносили на гранулы минеральных удобрений
в день их внесения из расчѐта 5 г/кг удобрения. В чистом виде (вариант № 2) микробиологический препарат вносили из расчета 0,15 г на 1 м 2 или 1,5 кг/га. Удобрения вносили под предпосевную культивацию.
Схема полевого мелкоделяночного опыта:
1. Контроль - без удобрений; 2. Контроль + БисолбиФит; 3. АФ 12:52; 4. АФ
12:52 + БисолбиФит; 5. ДАФК 10:26:26; 6. ДАФК 10:26:26 + БисолбиФит; 7.
АЗФK15:15:15; 8. АЗФK15:15:15 + БисолбиФит.
Производственный опыт по влиянию биомодифицированных минеральных
удобрений на урожайность и качество зерна ярового ячменя сорта Гонар проводили в 2012 - 2013 гг. на полях ФГБНУ Смоленской ГОСХОС Починковского
района на дерново - подзолистой легкосуглинистой почве. Почва участков, в
среднем за 2 года, характеризовалась низким содержанием гумуса (2,0%) и слабокислой реакцией почвенной среды (рНKCL - 5,4). Содержание подвижного фосфо6
ра (P2O5) - низкое (42 - 48 мг/кг почвы), подвижного калия (К2О) - среднее (101 105 мг/кг).
Схема производственного опыта:
1. Контроль - без удобрений; 2. АФ 12:52; 3. АФ 12:52 + БисолбиФит; 4.
ДАФК 10:26:26; 5. ДАФК 10:26:26 + БисолбиФит; 6. АЗФK15:15:15; 7.
АЗФK15:15:15 + БисолбиФит.
Повторность опыта трѐхкратная. Расположение делянок в опыте - методом
неорганизованных повторений. Общая площадь делянки - 60 м2, учѐтная - 48 м2.
Предшественник - озимая рожь. Дозы минеральных удобрений рассчитывали исходя из дозы Р45, вносили под предпосевную культивацию. Биомодификацию
удобрений проводили в день посева путѐм механического перемешивания из расчѐта 5 г БисолбиФита на 1 кг удобрения. Уборку урожая проводили в третью декаду августа в фазу полной спелости зерна.
Микробиологический препарат БисолбиФит, активным биоагентом которого является штамм ризосферных азотфиксирующих ростостимулирующих бактерий Bacillus subtilis Ч - 13, изготовлен в ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной
микробиологии. По внешнему виду представляет собой порошок светло - серого
цвета с титром живых клеток не менее 100 млн. КОЕ/г препарата, обладающий
хорошей сыпучестью и адгезией. В качестве носителя бактерий применяют диатомит. Это мягкая осадочная порода, образованная из кремниевых микропанцирей одноклеточных водорослей - диатомей. Диатомит обладает большой внутренней поверхностью, содержит до 80 - 90% пустот. Спорообразующие бактерии Bacillus subtilis штамма Ч - 13 образуют ассоциации с растениями и обладают способностью активно колонизировать корни, улучшают развитие корневых волосков и их поглотительную способность. Кроме того, данные бактерии способны
продуцировать фитогормоны и витамины, обладают способностью синтезировать
в процессе своего роста антибиотики, подавляющие развитие фитопатогенных
грибов и бактерий. Микроорганизмы, входящие в состав биопрепарата, повышают использование растениями элементов питания из минеральных удобрений, а
также увеличивают доступность почвенных запасов фосфора и калия.
Метеорологические условия вегетационных периодов в годы исследования
были различными. В начале вегетации (май) количество атмосферных осадков в
2012 г. было меньше среднемноголетней нормы (60 мм) на 16 мм, в 2011 и 2013
гг. - больше на 32 и 54 мм соответственно. В июне, когда происходило активное
нарастание фитомассы растений ячменя, во все годы исследования количество
осадков было больше среднемноголетней нормы (87 мм) на 13 - 58 мм. Июль
(период формирования и начала налива зерна), наоборот, характеризовался
недостатком влаги в 2011 - 2013 гг. Август в 2011 г. был умеренно влажным (68
мм), в 2012 г. атмосферных осадков выпало значительно больше (137 мм) нормы
(85 мм), а в 2013 г. отмечен существенный недостаток влаги (31 мм).
Среднесуточная температура воздуха в мае во все годы проведения опыта
была близка к среднемноголетнему показателю (12,2°С). В июне наблюдали
небольшие отклонения температур – на 1,0 - 2,5°С от нормы (15,9°С). В июле
7
2013 г. среднесуточная температура соответствовала среднемноголетней (17,1°С),
в остальные годы - превышала на 2,3 - 3,3°С. При многолетней среднесуточной
температуре 15,8°С в августе во все годы исследования она была выше на 0,7 1,0°С и составляла 16,5 - 16,8°С.
Фенологические наблюдения и биометрию проводили в фазу кущения,
трубкования, цветения - колошения и полной спелости зерна ячменя. Учѐт урожая
зерна проводили со всей учѐтной площади поделяночно вручную путѐм обмолота
и взвешивания. Урожайность зерна приводили к стандартной 14% влажности. Показатели структуры урожая определяли по методике Госсортосети. Площадь листовой поверхности определяли методом высечек. Чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по полученным данным о площади листьев и массе сухого
вещества. Фотосинтетический потенциал посева - исходя из площади листьев и
продолжительности межфазного периода. Определение содержания фотосинтетических пигментов (хлорофиллов а + b) в листьях растений проводили по методике
изложенной В.Ф. Гавриленко с соавторами (1975).
Для агрохимической характеристики опытных участков ежегодно перед закладкой опыта с каждой делянки отбирали почвенные образцы с глубины 0 - 20
см во II-й декаде мая. Анализ почвы, зерна и растений выполняли по соответствующим ГОСТам и общепринятым методикам. Коэффициент использования растениями элементов питания из минеральных удобрений рассчитывали разностным методом. Азотный, фосфорный и калийный индекс рассчитывали по Э.Л.
Климашевскому (1991). Расчѐт показателя экстрактивности производили по формуле Бишопа на основании данных о содержании сырого белка в зерне и массе
1000 зѐрен. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа с использованием программы STAT VNIIA.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Динамика формирования листовой поверхности и фотосинтетическая
деятельность растений при применении биопрепарата
и минеральных удобрений
Главной задачей для получения высокого урожая является создание такого
посева, в котором бы максимально раскрывались потенциальные возможности
фотосинтетической деятельности растений в агроценозе. Этого можно добиться
при создании благоприятных условий для роста и развития растений.
Установлено, что увеличение листовой поверхности на 66 - 69% зависело от
внесения минеральных удобрений. Степень влияния биопрепарата и обеспеченности почвы подвижным фосфором находилась в диапазоне 1 - 10%.
Площадь листьев в фазу кущения при применении биопрепарата повышалась на 3 - 6%. К фазе цветения - колошения использование биомодифицированных удобрений повысило исследуемый показатель на 10 - 29% по сравнению с
контролем. При этом на почве с низкой обеспеченностью подвижным фосфором
8
эффективность биомодификации была выше. Обработка минеральных удобрений
биопрепаратом увеличивала данный показатель, вероятно за счѐт стимулирующего действия микроорганизмов на рост растений, входящих в состав биопрепарата,
которое начинало проявляться с фазы кущения.
При применении биопрепарата интенсивность нарастания фотосинтетического потенциала посева (ФПП) в течение вегетации ярового ячменя возрастала за
счѐт увеличения листовой поверхности. Внесение минеральных удобрений повышало значения анализируемого показателя на 13 - 29% на почве с низким содержанием Р2О5 и на 10 - 25% – на почве с высоким его содержанием. Применение
биопрепарата способствовало формированию более высокого фотосинтетического потенциала посевов ярового ячменя (64,8 - 75,5 м2·сут/м2). На низкообеспеченной подвижным фосфором почве эффективность биомодификации оказалась выше, по сравнению с высокообеспеченной.
Ведущая роль в формировании урожайности принадлежит чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ). Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза в листьях у растений ярового ячменя проходил в период кущение - трубкование. ЧПФ
составила 5,2 - 6,5 г/м2∙сутки на низком фосфатном фоне и 6,7 - 8,4 г/м2∙сутки - на
высоком. В дальнейшем, с увеличением площади листьев, ЧПФ начинала уменьшаться в связи с затенением нижних листьев.
Важной составной частью фотосинтезирующей системы растений являются
хлорофилл и другие пигменты, уменьшение количества которых ведѐт к значительному снижению фотосинтетической способности растений и как следствие их роста. Применение биопрепарата БисолбиФит повышало в листьях содержание
хлорофиллов (a + b) на 5 - 6% в фазу трубкования и цветения - колошения. При
этом растения ярового ячменя долго сохраняли зеленый цвет и позже отмирали,
задерживая физиологическое старение пластид. Максимальное содержание хлорофиллов в листьях растений отмечено в фазу трубкования. Дальнейшее снижение содержания пигментов в листьях в фазу цветение - колошение связано с их
старением, а, следовательно, и с разложением в них хлорофиллов. Применение
биоминеральных удобрений замедляло процесс старения листьев и преждевременное разложение хлорофиллов.
Динамика нарастания надземной фитомассы растений ярового ячменя
по фазам развития
В фазу кущения во все годы проведения исследований как при небольшом
недостатке осадков (2012 г.), так и при их существенном избытке (2011 и 2013 гг.)
биомодификация минеральных удобрений не оказала существенного воздействия
на нарастание сухой надземной фитомассы растений ячменя. Внесение всех форм
минеральных удобрений под ячмень способствовало увеличению накопления надземной массы растений в фазу кущения на 27 - 40% на почве с низким и на 14 31% – на почве с высоким содержанием подвижного фосфора по сравнению с вариантом без удобрений.
9
Условия минерального питания существенно отразились на нарастании надземной фитомассы ячменя в фазу трубкования. Максимальная фитомасса сформирована в благоприятные 2012 и 2013 гг., когда выпало избыточное количество
осадков, которые частично компенсировались повышенными температурами. В
среднем за три года исследований минеральные удобрения повысили исследуемый показатель на 35 - 45% на почве с низким и на 23 - 47% – на почве с высоким
содержанием Р2О5. Обработка удобрений биопрепаратом стимулировала ростовые
процессы, способствуя дальнейшему накоплению растениями ячменя сухой надземной фитомассы. Применение биопрепарата увеличило нарастание фитомассы
на обоих фосфатных фонах на 9 - 25 г/м2 (6 - 14%).
В период от трубкования до колошения, когда, как правило, заканчивается
формирование вегетативной массы и начинается образование генеративных органов и все функции организма направлены на образование и налив зерна, максимальная сухая надземная фитомасса растений ячменя была сформирована в 2012
г. и 2013 г., так как выпавшие в мае и середине июня дожди способствовали достаточной водообеспеченности культуры. Во все годы исследований применение
минеральных удобрений способствовало накоплению фитомассы растений на 14 51% по сравнению с контролем. Биомодификация повышала накопление фитомассы на 3 - 25% на низком фосфатном фоне и на 6 - 20% – на высокофосфатном.
Динамика накопления азота, фосфора, калия в растениях ярового ячменя
в период вегетации
Накопление в урожае азота, фосфора и калия определялось количеством фитомассы и их концентрацией и было существенно больше при выращивании ярового ячменя на почве с высоким содержанием Р2О5, поскольку на ней формировалась более высокая надземная фитомасса с повышенным содержанием в растениях этих элементов, по сравнению с низкообеспеченной почвой.
Как в отдельные годы, так и в среднем за три года исследований, накопление
азота растениями ячменя в фазу кущения было минимальным (рис. 1). Применение минеральных удобрений повышало исследуемый показатель на 21 - 82% по
сравнению с контролем. Биомодификация удобрений способствовала дальнейшему увеличению потребления растениями азота на 13 - 28%.
В период от кущения до трубкования накопление азота ячменем существенно возросло вследствие интенсивного формирования фитомассы и к фазе колошения за счѐт применения минеральных удобрений и биопрепарата растения ячменя
накопили до 80 - 85% азота, потребляемого за весь вегетационный период. Оценивая роль каждого фактора в отдельности установлено, что удобрения повышали
накопление азота растениями на 21 - 77%, биопрепарат – на 13 - 33%.
10
Накопление азота, г
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Цветениеколошение
Трубкование
Кущение
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
варианты
I фон
II фон
Рисунок 1. Динамика накопления азота надземными органами растений ячменя,
г/м2 (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
Накопление фосфора, г
Накопление фосфора в фазу кущения при применении минеральных удобрений повысилось на 22 - 56%, от биопрепарата – на 9 - 32% (рис. 2). К фазе трубкования растения ячменя накопили около 40 - 45% фосфора, потребляемого за весь
период вегетации. Увеличение накопления фосфора происходило в большей степени за счѐт применения минеральных удобрений. При использовании биомодифицированных удобрений исследуемый показатель повышался в 1,7 - 2,0 раза по
сравнению с контролем.
10
Цветениеколошение
Трубкование
8
6
Кущение
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
варианты
I фон
II фон
Рисунок 2. Динамика накопления фосфора надземными органами растений
ячменя, г/м2 (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
Количество калия, накопленного растениями в фазу кущения, от применения биопрепарата повысилось на 11 - 34% (рис. 3). К фазе трубкования растения
ячменя накопили около 60 - 65% калия, потребляемого за весь период вегетации.
Вклад минеральных удобрений в повышение этого показателя составил 27 - 81%,
биопрепарата – 11 - 30%.
В результате использования под ячмень минеральных удобрений и биопрепарата БисолбиФит изменялось содержание элементов питания в основной и побочной продукции. В среднем за три года исследований минеральные удобрения
увеличили содержание азота в зерне ячменя на 0,08 - 0,14% на почве с низким со11
Накопление калия, г
держанием подвижного фосфора. На почве с высоким содержанием Р2О5 количество азота практически не изменялось, поскольку на ней был сформирован
бóльший урожай зерна, что привело к ростовому разбавлению концентрации азота. Использование биопрепарата путем внесения его в почву или нанесения на
гранулы минеральных удобрений (АФ, ДАФК) увеличило содержание азота в
зерне ячменя на обеих по обеспеченности подвижным фосфором почвах.
14
Цветениеколошение
Трубкование
12
10
8
Кущение
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
варианты
I фон
II фон
Рисунок 3. Динамика накопления калия надземными органами растений ячменя,
г/м2 (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
Содержание фосфора в зерне ячменя на обеих почвах имело тенденцию к
возрастанию при использовании биопрепарата как при внесении в почву, так и
при нанесении его на гранулы минеральных удобрений и изменялось в пределах
0,94 - 1,04% Р2О5. Обработка минеральных удобрений биопрепаратом повышала
содержание калия в зерне на 0,03 - 0,08% только на почве с высокой обеспеченностью подвижным фосфором.
В соломе ячменя содержание азота по вариантам опыта изменялось от использования удобрений и биопрепарата от 0,66 до 0,86%, фосфора от 0,31 до
0,43% и калия от 1,04 до 1,50%. Более значимые изменения содержания основных
элементов питания в соломе характерны для калия, что вероятно, связано с влиянием микроорганизмов, входящих в состав биопрепарата, на потребление этого
элемента из почвы, основная доля которого в урожае зерновых накаливается в соломе.
Действие минеральных удобрений и биопрепарата на элементы
структуры урожая ярового ячменя
Увеличение урожайности зерна ярового ячменя тесно связано с изменением
отдельных элементов его структуры (табл. 1).
Количество зѐрен в колосе при применении минеральных удобрений
увеличилось на 5 - 20%. Биомодификация удобрений повышала исследуемый
показатель на 2 - 10%.
12
Таблица 1. Изменение структуры урожая ярового ячменя под влиянием
удобрений и биопрепарата (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
Количество
ПродуктивВес зерна с
зѐрен
ная
Кхоз
колоса, г
Вариант
в колосе, шт
кустистость
I фон II фон I фон II фон I фон II фон I фон II фон
1. Контроль
14,5
14,9
0,50
0,61
1,2
1,3
0,44
0,45
2. Контроль +БП* 14,8
15,2
0,53
0,63
1,3
1,3
0,43
0,45
3. АФ
16,8
15,7
0,62
0,65
1,3
1,4
0,42
0,45
4. АФ + БП
16,9
16,7
0,64
0,69
1,5
1,5
0,43
0,44
5. ДАФК
17,4
16,7
0,71
0,71
1,5
1,4
0,43
0,45
6. ДАФК + БП
17,8
18,0
0,76
0,78
1,6
1,7
0,45
0,47
7. АЗФК
15,7
16,9
0,62
0,71
1,6
1,4
0,44
0,44
8. АЗФК + БП
17,2
17,2
0,70
0,74
1,8
1,8
0,45
0,45
НСР05
1,1
0,10
0,2
0,02
НСР05 (А)**
0,6
0,05
0,1
0,01
НСР05 (В)
0,3
0,03
0,1
0,01
НСР05 (С)
0,3
0,03
0,1
0,01
Примечания: БП* - биопрепарат БисолбиФит; ** фактор А - минеральные удобрения, фактор В
- биопрепарат БисолбиФит, фактор С - уровень плодородия почвы (фон I и II).
Улучшение условий минерального питания растений положительно
сказывалось и на формировании массы зерна с одного колоса, увеличивая еѐ на
0,12 - 0,21 г (24 - 42%) и на 0,04 - 0,10 г (7 - 16%), соответственно, на низко- и
высокообеспеченной подвижным фосфором почве. Применение биопрепарата
также повышало вес зерна с колоса на 3 - 13%.
В среднем за три года исследований от использования минеральных
удобрений повысились не только озернѐнность колоса и масса зерна с одного
колоса, но и его длина. Увеличение составило 6 - 23%, биомодификация
повышала длину колоса на 8 - 12% только на почве с высоким содержанием Р2О5.
За счет внесения аммофоса, азофоски и диаммофоски, а также применения
биопрепарата наблюдалось увеличение продуктивной кустистости на почве с низким содержанием подвижного Р2О5 с 1,2 до 1,8; на почве с высоким его содержанием увеличение продуктивной кустистости происходило только при внесении
биомодифицированных удобрений.
В результате внесения под ячмень сложных минеральных удобрений высота
растений повышалась на 2 - 9 см (5 - 25%). Внесение биопрепарата в почву
увеличило высоту растений ячменя на 3 - 4 см на обоих фосфатных фонах, а при
нанесении его на гранулы удобрений этот процесс был менее выражен.
Значение хозяйственного коэффициента при выращивании ячменя на почве
с высоким содержанием Р2О5 получено достоверно больше по сравнению с
низкообеспеченной подвижным фосфором почвой. Внесение биопрепарата и
13
различных форм минеральных удобрений не отразилось на соотношении зерна и
соломы ячменя.
Урожайность зерна ярового ячменя при использовании
биомодифицированных минеральных удобрений
Урожай зерна является основным показателем в оценке изучаемых приемов
по возделыванию растений. Условия минерального питания и погодные условия
вегетационного периода оказали существенное влияние на урожайность ярового
ячменя. Избыточное количество осадков (в 1,5 раза выше среднемноголетней
нормы) в начале вегетации 2011 г. и недостаток влаги с повышенными
температурами воздуха в период формирования и начала налива зерна привели к
получению самого низкого урожая зерна ячменя за все годы исследования (табл.
2). Внесение аммофоса, диаммофоски и азофоски повысило урожайность на 35 86 г/м2 на обоих фосфатных фонах. Биомодификация вышеуказанных
минеральных удобрений по сравнению с обычными формами способствовала
дальнейшему росту урожая зерна ячменя, увеличивая массу зерна на 15 - 28% на
почве с низким и на 13 - 20% на почве с высоким содержанием подвижного
фосфора.
Таблица 2. Урожайность зерна ярового ячменя при применении минеральных
удобрений и биопрепарата, г/м2
2011 год
2012 год
2013 год
Среднее
Вариант
I фон II фон I фон II фон I фон II фон I фон II фон
1. Контроль
116
154
248
287
181
218
182
220
2. Контроль +БП
133
175
245
305
205
242
194
241
3. АФ
154
189
305
325
261
295
240
270
4. АФ + БП
197
227
334
363
303
325
278
305
5. ДАФК
202
240
345
385
295
330
281
318
6. ДАФК + БП
253
272
360
420
340
366
318
353
7. АЗФК
192
231
359
384
302
338
284
318
8. АЗФК + БП
240
270
376
429
345
364
320
354
Р, %
4,92
4,42
4,27
4,41
НСР05
33
49
42
40
НСР05 (А)
18
25
21
21
НСР05 (В)
12
17
14
13
НСР05 (С)
12
17
14
13
Несмотря на то, что погодные условия 2012 г. характеризовались резким изменением суммы выпавших осадков, в этот год получен максимальный урожай
зерна за всѐ время проведения эксперимента. При внесении минеральных удобрений урожайность зерна ячменя возросла на 23 - 45% на низком фосфатном фоне и
14
на 13 - 34% - на высоком фоне. Обработка удобрений биопрепаратом БисолбиФит
увеличила урожай зерна по сравнению с контролем в 1,3 - 1,5 раза.
Метеоусловия 2013 г. были достаточно благоприятными для развития
растений ярового ячменя. Применение аммофоса, диаммофоски и азофоски повышало урожайность ячменя на 35 - 67% на обоих фосфатных фонах. Нанесение
биопрепарата на гранулы вышеуказанных форм удобрений давало дополнительно
14 - 15% зерна на почве с низкой и 8 - 11% - на почве с высокой обеспеченностью
Р2О5.
В среднем за три года исследования при выращивании ячменя на почве, характеризующейся высоким содержанием подвижного фосфора, урожайность зерна без внесения минеральных удобрений возросла на 20%. Применение минеральных удобрений обеспечило увеличение урожайности зерна ячменя на фоне с
низкой обеспеченностью подвижным фосфором на 32 - 56%, на фоне с высоким
его содержанием – на 23 - 44%. Более высокие прибавки характерны для почвы с
низкой обеспеченностью Р2О5, поскольку в этих условиях лучше проявляется действие вносимых минеральных удобрений.
Препарат БисолбиФит, внесенный в почву в чистом виде, способствовал
повышению урожайности зерна ячменя в среднем за три года на 12 г/м2 (6%) на
почве с низкой и на 21 г/м2 (9%) – на почве с высокой обеспеченностью Р2О5.
Биомодификация минеральных удобрений обеспечила увеличение урожая зерна
на почве с низким содержанием подвижного фосфора на 13 - 16%, на почве с высоким содержанием – на 11 - 12%.
Анализируя долю влияния каждого из изучаемых факторов на формирование урожайности зерна ярового ячменя в среднем за три года установлено, что его
увеличение на 63% зависело от применения удобрений. Степень влияния биопрепарата и обеспеченности почвы подвижным фосфором имели равнозначное значение и находились в диапазоне 12 - 13% соответственно.
Урожайность представляет собой взаимосвязь внешних факторов со средой
и внутренних с особенностью растения. Действие множества факторов, влияющих
на растительный организм, отражается на урожайности сельскохозяйственных
культур. Выявлена корреляционная зависимость между площадью листьев в фазу
колошения и урожайностью зерна ячменя (r = 0,93 и 0,95). При изменении площади листьев на 1 м2/м2 величина урожайности увеличивалась на 140 г/м2 на почве с
низким и на 145 г/м2 - на почве с высоким содержанием Р2О5. Коэффициент детерминации составил на почве с низкой обеспеченностью подвижным фосфором
0,86 и 0,89 - на почве с высоким его содержанием. Т.е., можно сделать вывод о
том, что 86% и 89% колебаний в урожайности связано с изменением площади листьев.
Установлена корреляционная зависимость между содержанием хлорофиллов (a + b) в листьях ячменя в фазу колошения и его урожайностью (r = 0,97 и
0,98). Коэффициент корреляции указывает на то, что между изучаемыми признаками имеется тесная линейная связь. То есть при изменении содержания хлорофиллов в листьях на 1 мг/г сырого вещества величина урожайности увеличива15
лась на 453 г/м2 на почве с низкой обеспеченностью подвижным фосфором и на
423 г/м2 - на почве с высокой его обеспеченностью. Коэффициент детерминации
позволяет сделать вывод о том, что 95% и 96% колебаний в урожайности связано
с изменением содержания хлорофиллов в листьях ячменя.
Действие минеральных удобрений и биопрепарата на показатели
качества зерна ячменя
Качество зерна определяется совокупностью факторов: сортовыми
особенностями, уровнем плодородия почвы, агротехникой возделывания, в том
числе применением удобрений (табл. 3). Зерно ячменя сорта Гонар относится к
типу пивоваренного и ценного по качеству. Важнейшие показатели качества
зерна, на основании которых дается заключение его пригодности для
пивоварения, регламентируются ГОСТ 5060-86.
Таблица 3. Влияние минеральных удобрений и биопрепарата на показатели
качества зерна ярового ячменя (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
Масса 1000 зѐрен, г.
Белок, %
Экстрактивность, %
Вариант
I фон
II фон
I фон II фон
I фон
II фон
1. Контроль
35,0
40,8
9,0
10,0
81
81
2. Контроль +БП
36,3
41,7
9,5
10,2
81
81
3. АФ
37,1
41,3
9,8
10,1
80
81
4. АФ + БП
38,2
41,3
10,3
10,8
80
80
5. ДАФК
40,6
42,6
9,5
9,8
81
81
6. ДАФК + БП
42,8
43,5
10,0
10,5
81
80
7. АЗФК
39,9
41,7
9,2
9,4
81
81
8. АЗФК + БП
40,7
43,0
9,8
10,0
81
81
НСР05
1,6
0,6
1,1
НСР05 (А)
0,8
0,4
0,6
НСР05 (В)
0,5
0,2
0,3
НСР05 (С)
0,5
0,2
0,3
Установлено положительное действие минеральных удобрений и
биопрепарата на выполненность и крупность зерна. При выращивании ячменя на
почве, характеризующейся высоким содержанием подвижного фосфора, зерно
имело бóльшую массу 1000 зерен, чем на почве с низким его содержанием. При
внесении всех форм удобрений создавались лучшие условия для налива зерна, о
чѐм свидетельствует увеличение на 6 - 16% массы 1000 зѐрен. Нанесение
биопрепарата на гранулы удобрений способствовало дальнейшему росту массы
1000 зѐрен, дополнительно увеличивая еѐ на 2 - 5% на почве с низким и на 2 - 3%
на почве с высоким содержанием Р2О5.
Согласно ГОСТу 5060-86, зерно ячменя, поставляемое для пивоварения
должно содержать не более 12% белка. Высокорентабельным является зерно с
16
содержанием белка 9 - 12%, но не менее 8%. Содержание белка в зерне ячменя
при применении удобрений достоверно возросло только на почве с низким
содержанием подвижного фосфора с 9,0 до 9,8%. Применение БисолбиФита повысило содержание белка в зерне на 0,2 - 0,7%.
Результирующим показателем характеристики пивоваренного зерна
является его экстрактивность - количество сухих веществ, способных переходить
под воздействием ферментов ячменного солода из размолотого зерна в водный
раствор. Чем выше экстрактивность зерна, тем бóльший получается выход пива.
Лучшие пивоваренные сорта ячменя имеют экстрактивность 80 - 82%. В опыте
экстрактивность зерна не зависела от применения минеральных удобрений и
биопрепарата и колебалась в пределах 80 - 81%, что соответствует Европейскому
стандарту для лучших пивоваренных сортов ячменя.
Накопление основных элементов питания в урожае ячменя
Основное воздействие на размеры выноса азота зерном и соломой ячменя
оказали изменяющиеся условия минерального питания. В среднем за три года исследования при применении минеральных удобрений суммарный вынос азота (N)
зерном и соломой изменялся с 4,40 г/м2 до 9,77 г/м2 (табл. 4).
Таблица 4. Влияние удобрений и биопрепарата на вынос азота, фосфора и калия
с урожаем ячменя (зерно + солома), г/м2 (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
Азот
Фосфор
Калий
Вариант
I фон
II фон
I фон
II фон
I фон
II фон
1. Контроль
4,40
5,89
2,57
3,00
3,76
4,55
2. Контроль +БП
5,25
6,70
3,12
3,71
4,51
5,80
3. АФ
6,56
7,32
3,45
3,68
5,10
5,71
4. АФ + БП
8,13
8,91
4,35
4,81
6,50
6,97
5. ДАФК
7,45
8,39
3,88
3,99
6,66
7,15
6. ДАФК + БП
8,70
9,53
4,55
4,96
7,18
8,48
7. АЗФК
7,41
8,29
4,02
4,17
6,06
7,28
8. АЗФК + БП
8,82
9,69
4,80
4,89
7,32
8,45
Использование всех форм удобрений повышало вынос азота с урожаем на 49
- 69% на низком фосфатном фоне и на 24 - 42% – на высоком. Биомодификация
удобрений обеспечила устойчивое дополнительное возрастание выноса азота на
14 - 24%.
Внесение минеральных удобрений повышало вынос фосфора (P2О5) зерном
и соломой в 1,6 раза на почве с низким и в 1,4 раза - на почве с высоким содержанием подвижного фосфора. Обработка удобрений биопрепаратом обеспечила возрастание выноса фосфора на 17 - 31% на обоих фосфатных фонах почвы.
17
Суммарный вынос калия (К2О) зерном и соломой изменялся с 3,76 г/м2 до
8,48 г/м2. Использование всех форм удобрений повышало вынос калия с урожаем
на 36 - 77% на низком фосфатном фоне и на 25 - 60% – на высоком. Биомодификация удобрений увеличила суммарный вынос исследуемого элемента на 8 - 27%
на почве с низкой и на 16 - 22% – на почве с высокой обеспеченностью P2О5.
Таким образом, при применении биомодифицированных минеральных
удобрений суммарный хозяйственный вынос основных элементов питания возрастал в 1,2 - 1,8 раза в результате увеличения массы зерна и соломы и изменения
в них концентрации азота, фосфора и калия.
При выращивании ярового ячменя получен высокий коэффициент использования растениями азота из удобрений (рис. 4). То есть в формировании урожая
может быть использован как азот вносимых минеральных удобрений, так и азот,
ранее минерализованный в почве.
90
80
70
60
50
64
77
68
С биопрепаратом
Без биопрепарата
Коэффициент использования
фосфора из удобрений, %
Коэффициент использования
азота из удобрений, %
Без биопрепарата
79
67
49
48
63
56
67
53
32
40
30
20
10
0
АФ
ДАФК АЗФК
АФ
ДАФК АЗФК
40
35
30
25
27
32
29
37
32
28
24
20
20
2626
22
15
15
10
5
0
АФ
ДАФК АЗФК
Варианты
I ФОН
С биопрепаратом
АФ
ДАФК АЗФК
Варианты
II ФОН
I ФОН
II ФОН
Рисунок 4. Коэффициенты использования растениями ячменя азота и фосфора
из минеральных удобрений, % (в среднем за 2011 - 2013 гг.)
При применении минеральных удобрений максимальный коэффициент использования азота достигал 80 - 82% в 2013 г. Минимальные значения - 33% на
низком фосфатном фоне и 21% на высоком - были получены в 2011 году. На почве с низким содержанием P2О5 коэффициент использования азота в 1,2 раза больше по сравнению с высокообеспеченной почвой. Биомодификация повышала коэффициент использования азота на 7 - 17% по сравнению с необработанными
биопрепаратом вариантами.
Коэффициент использования растениями фосфора из минеральных удобрений слабо различался по годам. Исследования показали, что наибольшую эффективность минеральные удобрения проявили на почве с низким содержанием подвижного фосфора. В среднем за три года изучаемый показатель повышался с 20
до 32% на низкообеспеченной подвижным фосфором почве и с 15 до 26% - на высокообеспеченной. Обработка удобрений биопрепаратом увеличивала коэффици18
ент использования фосфора из удобрений на 3 - 9%. Использование растениями
ячменя фосфора из минеральных удобрений на почве с низким содержанием этого
элемента в 1,25 раза больше по сравнению с высокообеспеченной почвой.
Коэффициент использования калия из удобрений в среднем за три года составил 51 - 64% на почве с низкой и 58 - 61% – на почве с высокой обеспеченностью P2О5. Применение БисолбиФита не влияло на этот показатель.
По запасам питательных веществ в почве рассчитаны коэффициенты их использования растениями. Коэффициенты использования ячменѐм минерального
азота (нитратного + аммонийного), фосфора и калия из пахотного слоя почвы зависели от содержания P2О5 в почве и от применения биопрепарата БисолбиФит. В
результате получения более высокого урожая зерна и массы соломы на почве с
высоким содержанием подвижного фосфора коэффициент использования растениями минерального азота из почвы был на 15 - 17% выше, чем на почве с низким
содержанием подвижного Р2О5. Внесение биопрепарата в почву повысило использование растениями минерального азота на 12 - 14%. При высоком содержании в
почве подвижного фосфора, коэффициент его использования ячменѐм был ниже в
три раза по сравнению с почвой низкообеспеченной Р 2О5. Применение биопрепарата повысило коэффициент использования растениями ячменя калия на 3 - 4%,
при этом бóльшее его значение (14 - 18%) получено на почве с высоким содержанием подвижного фосфора, меньшее - на почве с низким содержанием (11 - 14%).
Одним из показателей, используемых при расчете доз минеральных удобрений на планируемый урожай, служат затраты основных элементов питания на получение единицы продукции с соответствующим количеством соломы. Общие затраты в пересчѐте на формирование 1 т зерна ярового ячменя составили 24,3 - 29,6
кг N. При применении минеральных удобрений на почве с низким содержанием
P2О5 затраты азота повышались на 1,6 - 3,0 кг/т (7 - 12%), на почве с высоким его
содержанием наблюдали тенденцию к снижению затрат азота. Увеличение затрат
на 3 - 12% также происходило при использовании биопрепарата. Микроорганизмы, входящие в его состав, способствовали повышению накопления N в растениях, что и отразилось на показателе затрат азота для получения 1 т зерна ячменя.
Затраты фосфора на формирование 1 т зерна ячменя не зависели от условий
минерального питания и составили 12,5 - 14,3 кг. Биомодификация удобрений повышала затраты фосфора на 2 - 8% на почве с низким и на 6 - 15% – на почве с
высоким содержанием подвижного фосфора.
Затраты калия возрастали при применении минеральных удобрений с 20,7
до 24,1 кг или на 11 - 17%. Обработка удобрений биопрепаратом дополнительно
повышала затраты на 3 - 9%.
Урожайность ярового ячменя при применении минеральных удобрений и
биопрепарата в производственном опыте
В 2012 - 2013 гг. на полях ФГБНУ Смоленской ГОСХОС Смоленской области Починковского района проводили производственный опыт по влиянию
19
сложных биомодифицированных минеральных удобрений на урожайность и качество зерна ярового ячменя (табл. 5).
Таблица 5. Влияние минеральных удобрений и биопрепарата на структуру урожая
и урожайность зерна ярового ячменя (в среднем за 2012 - 2013 гг.)
Структура урожая
Урожайность, т/га
Количество Вес зерна
Масса
Вариант
зерен в кос одного
1000
2012 г. 2013 г. Среднее
лосе, шт.
колоса, г. зерен, г.
1. Контроль
14,6
0,54
37,1
2,7
2,1
2,4
2. АФ
17,1
0,66
38,9
3,3
2,9
3,1
3. АФ + БП
17,6
0,69
39,4
3,6
3,3
3,5
4. ДАФК
18,1
0,75
41,6
3,7
3,2
3,4
5. ДАФК + БП
18,6
0,80
43,2
3,9
3,6
3,8
6. АЗФК
18,4
0,74
40,5
3,8
3,3
3,5
7. АЗФК + БП
18,9
0,78
41,6
4,0
3,7
3,9
НСР05
2,3
0,10
1,9
0,5
0,5
0,5
НСР05 (А)*
1,5
0,08
1,5
0,4
0,3
0,3
НСР05 (В)
0,4
0,03
0,8
0,2
0,2
0,2
Примечание: * фактор А - минеральные удобрения, фактор В - биопрепарат БисолбиФит.
Установлено, что в вариантах с применением биопрепарата процесс формирования элементов структуры урожая протекал более активно. Биомодификация
минеральных удобрений повышала (по сравнению с вариантом без обработки):
число зѐрен в колосе на 0,5 штук или на 3%, вес зерна с одного колоса – на 0,03 0,05 грамма или на 5 - 7%; массу 1000 зѐрен – на 0,5 - 1,6 грамма или на 1 - 4%.
Можно сделать вывод о том, что обработка удобрений биопрепаратом усиливала
формирование генеративных органов, что в конечном итоге отразилось на величине урожайности ячменя.
Максимальная урожайность зерна ярового ячменя сорта «Гонар» получена в
благоприятном 2012 году. В среднем за два года исследований урожайность ячменя только от применения минеральных удобрений повысилась на 0,7 - 1,1 т/га
(29 - 46%). Обработка удобрений биопрепаратом дополнительно увеличила урожайность на 11 - 13%.
Одним из наиболее важных показателей, характеризующих потребность
сельскохозяйственной культуры в минеральных удобрениях, служит химический
состав растений. Содержание основных элементов питания, как в зерне ярового
ячменя, так и в соломе зависело от условий питания. Обработка минеральных
удобрений биопрепаратом повышала содержание в зерне ячменя: азота и фосфора
– на 2 - 4%, калия – на 2 - 5%. Также происходило увеличение содержания основных макроэлементов в соломе: азота – на 1 - 4%, фосфора – на 6 - 13% и калия –
на 7 - 11%.
20
В среднем за 2 года исследований биомодификация минеральных удобрений обеспечила устойчивое дополнительное возрастание суммарного выноса с
урожаем: азота на 11 - 14%, фосфора – на 12 - 18%, калия – на 12 - 19%.
Агрономическая эффективность использования сложных биомодифицированных минеральных удобрений при выращивании ярового ячменя
Агрономическая эффективность использования минеральных удобрений и
биомодификации удобрений биопрепаратом на основе ризосферных азотфиксирующих бактерий Bacillus subtilis Ч - 13 отражает действие изучаемых факторов
на величину урожайности ярового ячменя и его качество. Комплексная оценка
может быть дана только при установлении экономической целесообразности используемых агрономических приѐмов при возделывании культуры. Важным параметром, определяющим эффективность использования удобрений, служит окупаемость 1 кг NРК прибавкой урожая зерна, чем больше получено кг зерна на 1 кг
д. в. удобрений, тем эффективнее используемая технология.
Определение окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая зерна
ярового ячменя свидетельствовало об их высокой агрономической эффективности
в производственном опыте (рис. 5).
20
18,6
18
Окупаемость, кг/кг
16
14
12
10,8
9,5
10
Без БП
12,5
11,8
8,4
8
С БП
6
4
2
0
АФ
ДАФК
АЗФК
варианты
Рисунок 5. Окупаемость удобрений прибавкой урожая ярового ячменя
в производственном опыте, кг/кг (в среднем за 2012 - 2013 гг.)
При внесении удобрений окупаемость колебалась в диапазоне 8,4 - 11,8 кг
зерна на 1 кг д.в. удобрений. Биомодификация минеральных удобрений дополнительно повышала анализируемый показатель на 2,4 - 6,8 кг/кг (по сравнению с необработанным биопрепаратом вариантом).
Окупаемость 1 кг д.в. удобрений в полевом мелкоделяночном опыте составила 6,5 - 7,6 кг/кг на почве с низким и 5,6 - 7,3 кг/кг – на почве с высоким содержанием Р2О5. Обработка минеральных удобрений биопрепаратом дополнительно
повышала окупаемость на 2,6 - 4,2 кг/кг на обоих фосфатных фонах почвы.
21
Окупаемость дополнительных затрат на использование биомодифицированных минеральных удобрений, в зависимости от формы удобрений, составила 3,2 14,2 руб./рубль затрат.
Выводы
1. Применение биомодифицированных минеральных удобрений усиливает
фотосинтетическую деятельность растений ярового ячменя. С увеличением площади листовой поверхности ячменя наиболее активно происходит синтез хлорофиллов (a+b), а также возрастает фотосинтетический потенциал. Наибольший эффект от биомодификации получен на почве с низким содержанием подвижного
фосфора.
2. Улучшение условий минерального питания при внесении обычных и
биомодифицированных минеральных удобрений приводит к нарастанию надземной фитомассы растений и увеличению накопления азота, фосфора и калия в растениях ячменя в фазы кущения, трубкования и цветения - колошения. От применения биомодифицированных аммофоса, диаммофоски и азофоски в урожае ячменя увеличилось накопление азота на 10 - 15%, фосфора - на 22% и калия - на
20%.
3. Биоминеральные удобрения оказывают положительное действие на элементы структуры урожая ярового ячменя, повышая: озернѐнность колоса – на 2 10%, вес зерна с одного колоса – на 3 - 13%, массу 1000 зѐрен – на 2 - 5% и продуктивную кустистость – на 8 - 33%.
4. Использование биомодифицированных аммофоса, диаммофоски и азофоски достоверно увеличивает урожайность зерна ярового ячменя на почве с низким
содержанием подвижного фосфора на 13 - 16%, на почве с высоким содержанием
- на 11 - 12%, по сравнению с обычными формами удобрений.
5. За счѐт внесения под ячмень минеральных удобрений, биомодифицированных БисолбиФитом, повышается содержание белка в зерне ячменя на 0,2 0,7%.
6. Обработка минеральных удобрений биопрепаратом улучшает химический
состав зерна ячменя: содержание азота и фосфора увеличивается на 0,08 - 0,13% и
на 0,04 - 0,08%, соответственно, на обоих фосфатных фонах, содержание калия
повышается на 0,03 - 0,08% только на почве с высокой обеспеченностью P2О5.
7. Биомодификация удобрений увеличивает вынос с урожаем зерна и соломы ячменя: азота – на 14 - 24%, фосфора – на 17 - 31% и калия – на 8 - 27%. Их
накопление в урожае в 1,1 - 1,2 раза больше на почве с высокой обеспеченностью
подвижным фосфором, по сравнению с низкообеспеченной.
8. Коэффициент использования растениями азота и фосфора из биомодифицированных минеральных удобрений возрастает на 7 - 17% и на 3 - 9% соответственно. Коэффициент использования растениями калия из обычных удобрений составляет 51 - 64%, модификация БисолбиФитом не влияет на этот показатель.
22
9. Биомодификация повышает окупаемость применяемых удобрений с 5,6
до 10,7 кг/кг в полевом мелкоделяночном опыте, в производственном опыте окупаемость минеральных удобрений от биомодификации увеличивается с 8,4 до
18,6 кг/кг или в 1,9 - 2,2 раза.
Список опубликованных работ по теме диссертации
Публикации в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикаций результатов исследований соискателями ученых степеней:
1. Завалин А.А. Изменение величины и качества урожая зерна ярового ячменя при внесении биомодифицированных минеральных удобрений / А.А. Завалин, Л.С. Чернова, А.Ю. Гаврилова // Плодородие. - 2013.- №6 (75). - С. 41 - 43.
2. Завалин А.А. Повышение эффективности минеральных удобрений при их
биомодификации препаратом БисолбиФит / А.А. Завалин, Л.С. Чернова, А.Ю.
Гаврилова // Плодородие. - 2014. - №6 (81). - С. 6 - 8.
3. Завалин А.А. Влияние минеральных удобрений, биомодифицированных
микробным препаратом БисолбиФит, на урожай ярового ячменя / А.А. Завалин,
Л.С. Чернова, А.Ю. Гаврилова, В.К. Чеботарь //Агрохимия. - 2015. - №4. - С. 21 33.
4. Гаврилова А.Ю. Фотосинтетическая деятельность посевов ярового ячменя при использовании минеральных удобрений и биопрепарата / А.Ю. Гаврилова, Л.С. Чернова, А.А. Завалин // Плодородие. - 2017. - №1 (94). - С. 11 - 14.
Публикации в других изданиях:
1. Чернова Л.С. Ячмень / Л.С. Чернова, А.Ю. Гаврилова // Чеботарь В.К.
Применение биомодифицированных минеральных удобрений: [моногр.] / В.К.
Чеботарь, А.А. Завалин, А.Г. Ариткин. - Ульяновск: Ульяновский государственный университет, 2014. - С. 46 - 68.
2. Сhernova L.S. Barley / L.S. Chernova, A.Yu. Gavrilova // Chebotar V.K.
Biomodified mineral fertilizers: efficiency use and more of action / V.K. Chebotar, A.A.
Zavalin, A.G. Aritkin. - Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. - P. 37-52.
3. Конова А.М. Руководство по оптимальным агротехнологиям возделывания полевых культур и сохранению почвенного плодородия в зернотравяном севообороте в условиях Смоленской области / А.М. Конова, А.Ю. Гаврилова, И.В.
Понкратенкова, Л.С. Чернова, Л.Н. Самойлов. - Смоленск: ООО «Остров свободы», 2017. - 64 с.
4. Гаврилова А.Ю. Влияние биомодифицированных и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна ярового ячменя на дерново – подзолистой
легкосуглинистой почве / А.Ю. Гаврилова, Л.С. Чернова // Сборник материалов
международной научно - практической конференции: «Инновации как фактор
развития АПК и сельских территорий». - Смоленск: ФГБОУ ВПО «Смоленская
ГСХА», 2013. - С. 32 - 37.
23
5. Гаврилова А.Ю. Влияние биопрепарата и комплексных удобрений на
продуктивность ярового ячменя в условиях Смоленской области / А.Ю. Гаврилова // Материалы международной молодѐжной научной конференции, посвящѐнной памяти академиков Н.И. Вавилова и А.В. Квасницкого: «Новые времена:
новые Вавиловы, новые Квасницкие». - Полтава, 2013. - С. 97 - 99.
6. Гаврилова А.Ю. Влияние минеральных удобрений и биопрепарата на
урожайность зерна ярового ячменя возделываемого на дерново - подзолистой
почве / А.Ю. Гаврилова // Материалы 47-й международной научной конференции молодых учѐных, специалистов - агрохимиков и экологов (ВНИИА): «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях». - Москва, 2013. - С. 37 - 41.
7. Гаврилова А.Ю. Эффективность применения биопрепарата и минеральных удобрений на яровом ячмене / А.Ю. Гаврилова // Материалы 49-ой международной научной конференции молодых ученых, специалистов - агрохимиков и
экологов (ВНИИА): «Агроэкологические функции удобрений в современном земледелии». - Москва, 2015. - С. 46 - 50.
8. Гаврилова А.Ю. Результаты исследований комплексного применения
минеральных удобрений и биопрепарата на яровом ячмене в условиях Смоленской области / А.Ю. Гаврилова, Л.С. Чернова // Материалы 50-ой Международной научной конференции молодых ученых, специалистов - агрохимиков и экологов (ВНИИА): «Современные проблемы агрохимии в условиях поиска устойчивого функционирования агропромышленного комплекса при техногенных ситуациях». - Москва, 2016. - С. 65 - 71.
24
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа