Диссертации на соискание ученой степени

СИМОНОВИЧ ЕЛЕНА ИЛЬИНИЧНА

 

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени

Доктора биологических наук

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ АКТИВИЗАТОРОВ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ

03.02.08 – биология

 

Ростов-на-Дону - 2010

Работа выполнена на кафедре зоологии и в НИИ Биологии

Южного Федерального университета

 

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Казадаев Анатолий Анисимович

 

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Безуглова Ольга Степановна

 

доктор биологических наук, профессор

Замотайлов Александр Сергеевич

 

доктор биологических наук, профессор

Лящев Александр Анатольевич

Ведущая организация: Институт проблем экологии и эволюции

им. А.Н. Северцова, РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится 26 ноября 2010 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б.Садовая, 105, ЮФУ, зал заседаний ЮФУ, e-mail: [email protected], факс: (863)2638723).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148) и на сайте Южного федерального университета по адресу: www.sfedu.ru

Автореферат разослан «____»__________2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук Денисова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время усиление антропогенного пресса привело к деградации почвенного покрова агроценозов, сопровождающейся уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия. В тоже время сокращается биологическое разнообразие и численность педобионтов, активно участвующих в почвообразовательном процессе.

В процессе сельскохозяйственного производства затрагиваются все группы почвообитающих сапротрофов, особенно мелких членистоногих – первичных разрушителей органических соединений. В результате в почве значительно снижается интенсивность процессов биологического разложения органических веществ, определяющих восстановление плодородия почв агроценозов.

В этой связи перспективным представляется применение экологически безопасных биологических активизаторов почвенного плодородия (концентратов микроорганизмов и биоудобрений), способных активизировать почвенную биоту и таким образом способствовать оптимизации экологических условий для поддержания плодородия почв, повышению сельскохозяйственного производства.

Установлено, что порошкообразный концентрат лизина в сочетании с минеральными удобрениями является эффективным средством в защите всходов пропашных культур от почвенных вредителей, положительно влияет на почвообитающих микроартропод, активизирует рост и развитие почвенных микроорганизмов, повышает коэффициент использования растениями минеральных удобрений, что приводит к увеличению урожайности пропашных культур (Беккер, Пономаренко и др., 1977; Пономаренко, 1969, 1980; Пономаренко, Казадаев, 1975; Казадаев, 1979, 1995; Казадаев, Пономаренко, Вальков, 1997; Казадаев, Пономаренко, Коган, 1998; Коган, Пономаренко, Казадаев и др., 1982; Коган, Казадаев, Пономаренко и др., 1987).

Для расширения сферы применения концентрата лизина в растениеводстве, на его основе было разработано биоудобрение «Весна», также испытывали новые виды биологических активизаторов «Белогор» и «Ризотрфин», под различными сельскохозяйственными культурами на черноземе обыкновенном карбонатном в условиях Нижнего Дона.

Цель и задачи исследования. Целью работы было дать биологическое обоснование применения активизаторов почвенного плодородия в агроценозах.

Реализация поставленной цели складывалась из решения следующих задач:

1. Определить влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на агрохимические показатели в пахотном горизонте чернозема обыкновенного и продуктивность сельскохозяйственных культур;

2. Выявить воздействие биологических активизаторов почвенного плодородия на почвенные зоологические сообщества и микробиологическую активность почв под цветочными, овощными культурами и многолетними травами;

3. В целях защиты сельскохозяйственных культур от вредителей выявить эффективность совместного применения биологических активизаторов почвенного плодородия и инсектицидов и определить воздействие биологических активизаторов на скорость трансформации действующего вещества инсектицида «регента» (фипронила) в почве;

4. Дать обоснование экономической эффективности применения биологических активизаторов почвенного плодородия на примере Ростовской области.

Характеристика природных условий района исследований, опытные агроценозы

Агроклиматическая характеристика

 

Исследования проводились на территории Каменского, Мясниковского, Азовского, Аксайского, Веселовского, Неклиновского, Константиновского, Багаевского, Октябрьского, Целинского районов Ростовской области в богарных условиях с апреля по сентябрь 1998—2008 гг., также на территории Ботанического сада ЮФУ. В разделе 1.1. дана общая характеристика черт климата за годы исследований (1998-2008гг).

Черноземы обыкновенные

В разделе представлена характеристика чернозема обыкновенного карбонатного, а так же значение биологических факторов в формировании гумуса и гумусное состояние черноземов обыкновенных и возможные пути его восстановления.

Материал и методы исследований

Опытные агроценозы

Опыты были заложены на цветочных культурах (пассифлора съедобная, кассия коримбоза, рэо разноцветный, фикус Бенджамина, псидиум Кеттли, сабаль малый, олеандр, можжевельник, гиппеаструм, гранатовое дерево, мурайя иноземная, крассула) в 2001-2007гг. в условиях закрытого грунта и на агроценозе многолетних трав в 2004-2007гг на территории Ботанического сада ЮФУ.

На пасленовых культурах (томаты – сорта «Карнеевский розовый, «Грот»», «Абрау», перец – сорт «Вини-пух», «Миусский») опыты закладывали в окрестностях гг. Ростова-на-Дону (1998, 2001гг.), Донецка Ростовской области (1998г.) и в Ботаническом саду ЮФУ – 2001г., окрестностях гг. Ростова-на-Дону 2006г, Азовский р-н 2006г, и в Ботаническом саду ЮФУ 2006г.

Мелкоделяночные опыты на картофеле (сорта «Бимонда», «Робинта») были проведены в течение семи лет (1998 – 2000гг., 2004 - 2007 гг.) с апреля по сентябрь на территории Донского зонального НИИ сельского хозяйства (Аксайский район), в окрестностях г.Ростова-на-Дону (Мясниковский район).

Производственные испытания биологического активизатора почвенного плодородия (БУ) и детоксиканта фипронила были проведены в 2001г. на картофеле (сорт «Бимонда») в Багаевском районе Ростовской области на территории ЗАО «Привольное» на площади 10 га по 5 га на вариант.

В 2004 году на полях ЗАО «Обильное» Азовского района Ростовской области были заложены производственные опыты на картофеле (сорт «Рамос») на общей площади 5 га, на перце (сорт «Миусский») на площади 5 га по 2, 5 га на вариант.

В 2005 году на полях ООО «Исва» территория охранной зоны госзаказника «Ростовский» Азовского района Ростовской области были заложены производственные опыты на томатах (сорт «БСС 328») на площади 0, 5 га, огурцах (сорт «Герман») на площади 0, 5 га по 0, 25 га на вариант.

Опыты по эффективности концентрата микроорганизмов (КМ) были проведены в летне-осеннем и зимне-весеннем цикле (июль–ноябрь, январь-июнь, 2005-2006гг.) по выращиванию томатов (сорт «Фараон», «Евпатор») и огурцов (сорт «Кураж», «Эстафета») в закрытом грунте в ООО «Солнечное» (Аксайский район).

Производственные испытания концентрата микроорганизмов (КМ) в качестве активизатора почвенного плодородия были проведены в 2005 году на территории госзаказника «Ростовский» Азовского района на картофеле (сорта «Романо», «Альвара», «Детскосельская») на площади 12 га по 2 га на вариант, на просе на площади 20га по 10 га на вариант, на базе Учебного хозяйства Константиновского сельскохозяйственного техникума, Константиновского района на подсолнечнике (сорт «Донской 60») на площади 63 га, в том числе на опыте – 60 га, на люцерне (сорт «Донская-2») на общей площади 21 га, в том числе на опыте – 20 га.

В 2007 году на полях ЗАО «Нива» Веселовского района был заложен производственный опыт на картофеле (сорт «Ред Скарлет») на площади 42, 5 га, в том числе на опыте 32, 5 га.

В Неклиновском районе в 2007 году на территории ЗАО «Агрофирма «Новый Путь» были заложены производственные опыты на картофеле (сорт «Роко») на площади 20 га по 10 га на вариант, на томатах (сорт «Новичок») на площади 20 га по 10 га на вариант и на перце (сорт «Ласточка») на площади 20 га, по 10 га на вариант и на территории ИП «Щербина» на картофеле (сорт «Резерв») на площади 30 га, по 15 га на вариант, томатах (сорт «Ревизор») на площади 14 га, по 7 га на вариант и на перце (сорт «Изюминка») на площади 20 га по 10 га на вариант.

Производственные испытания биологического активизатора почвенного плодородия (КМ) в качестве детоксиканта фипронила были проведены на картофеле (сорт «Удача») в 2007 году на полях ООО «Исва» Аксайского района на площади 25 га, в том числе на опыте 15 га и в 2008 году на картофеле (сорт «Романо») площадью 30 га, в том числе на опыте 25 га.

Опыты по влиянию применения Ризоторфина КМ на урожайность сои (сорт «Зерноградская 2») закладывали в 2006г. на территории ООО «Колос» Целинского район Ростовской области в богарных условиях на площади 50 га, в том числе на опыте 40 га.

В 2007г. на полях ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области был заложен производственный опыт под соей (сорт «Дон-21») в условиях орошения на площади 96 га, в том числе на опыте 7 га.

Обработка растений

Исследования по выявлению действия биологических активизаторов почвенного плодородия на рост и развитие цветочных культур проводили в оранжерее Ботанического сада ЮФУ по следующей схеме: контроль (вода), опыт (активизатор почвенного плодородия) + вода.

Корневую подкормку на опыте проводили в течение вегетации растений (с января по сентябрь 2001 - 2007 гг.) через 10-15 дней рабочим раствором (10 мл препарата на 1 л воды) из расчета 50 мл под каждое растение, а на контроле такое же количество воды соответственно.

Через две недели после первой обработки и в дальнейшем, проводили измерения растений (по 150 на каждый вариант) по следующим показателям: длина побега, количество листьев на одном растении, длина листьев, количество дополнительных побегов.

На пасленовых культурах (томаты, перец) опыты закладывали в следующих вариантах: контроль (вода), опыт (активизатор почвенного плодородия + вода) в 3-х кратной повторности на площади 10 м² каждый.

Корневую подкормку биологическими активизаторами почвенного плодородия проводили дважды – первая подкормка после высадки рассады в грунт и вторая подкормка через 10 дней из расчета 10 л рабочего раствора (10 мл препарата на 1 л воды) на 2-3 м² , а на контроле такое же количество воды соответственно. Через две недели после первой обработки проводились измерения растений (по 150 на каждый вариант) по следующим показателям: длина растений (высота), количество листьев на одном растении, в дальнейшем – количество бутонов и плодов, а также учет урожая с 1 м².

В мелкоделяночных опытах на картофеле и в производственных опытах исследования проводили по схеме контроль (вода), опыт (активизатор почвенного плодородия) + вода. Обработку растений проводили на ранних стадиях вегетации 1-2 раза из расчета указанного ранее рабочего раствора.

 

2.2.2 Отбор проб на агрохимические и ферментативные исследования

В конце вегетационного периода растений отбирали пробы почвы в опытах и контроле на гумус и макроэлементы NPK (азот, фосфор, калий). Гумус определяли методом И.В. Тюрина, при определении азота использовали общепринятые методики, фосфор и калий определяли по Мачигину (Агрохимические…, 1975; Возбуцкая, 1968; Минеев, 2001). Ферментативную активность (каталазы, уреазы, инвертазы) почвы определяли с помощью традиционных химических методов (Минеев, 2001, Хазиев, 1990).

Учеты энтомовредителей

Для достоверного определения численности особей на одном кусте и структуры популяции личинок колорадского жука на каждом варианте проводили подсчет особей на 4 постоянных учетных площадках по 50 кустов в каждой.

При подсчете количества личинок на учетных кустах после применения препаратов учитывали только число живых питающихся личинок разного возраста по размерам: I-го возраста (длина тела около 2 мм), II-го (3-5 мм), III-го (6-10 мм) и IV-го (11-15 мм), а также количество живых жуков (имаго) и кладок.

Количество поврежденных кустов и степень объедания вредителем ботвы картофеля определяли визуальным осмотром учетных растений на площадках каждого варианта: I — уничтожено до 5 % листовой поверхности; II — от 5 до 25 %; III — от 25 до 50 %; IV — от 50 до 75 %; V — объедено более 75 % листовой поверхности (Методика ВНИИ картофельного хозяйства, 1995).

Методы оценки эффективности

Биологическую эффективность и продолжительность защитного действия испытуемых препаратов против колорадского жука (снижение численности вредителя и степени повреждения ими ботвы картофеля) устанавливали сопоставлением результатов учета перед обработкой с учетом через 3, 7, 14, 21 и 30 дней после обработки.

Расчет биологической эффективности обработок по срокам учетов проводили по формуле:

 

 

где Эб — снижение численности особей, %; ОД — число живых особей до обработки, экз.; ОП — число живых особей после обработки, экз.

Показатели экономической эффективности применения биологических активизаторов почвенного плодородия определяли по общепринятой методике (Минеев, 2004).

 

2.3 Биологические активизаторы почвенного плодородия

 

Биологические активизаторы почвенного плодородия - вещества биологического происхождения, усиливающие процессы стимуляции активности природных компонентов почвенного ценоза.

Основными препаратами, применяемыми в опытах в качестве активизаторов почвенного плодородия и детоксикантов являлись биоудобрение «Весна» (БУ), концентрат микроорганизмов «Белогор» (КМ) и Ризотрофин КМ выпускаемые ООО «Научно-техническим центром биологических технологий в сельском хозяйстве» (НТЦ БИО) г. Шебекино Белгородской области. В основу биоудобрения «Весна» положен биопрепарат микробного синтеза (концентрат лизина), который представляет собой сухой остаток культуральной жидкости, полученной при выращивании глубинным методом продуцента Brevibacterium sp. 22. Основным сырьем для производства концентрата лизина является меласса и кукурузный экстракт – безвредные в кормовом отношении отходы пищевой промышленности (Вальдман, Бекер, 1973; Бекер В., Бекер М., 1974; Бекер, 1976).

В химический состав сухого вещества концентрата лизина входят аминокислоты, витамины группы В, микроэлементы, минеральные и органические вещества. А.В. Пономаренко и А.А. Казадаевым (1997) была разработана технология приготовления биоудобрения и предложена Шебекинскому биохимзаводу. В раствор концентрата лизина, содержащего 8-10% аминокислоты L-лизина, было добавлено сложное минеральное удобрение нитроаммофоска (азофоска) в состав которого входят: азот – 16 %, фосфор – 16 %, калий - 16 % из расчета 100 кг на 1000 литров жидкого концентрата лизина.

Готовый новый продукт получил торговое название биоудобрение «Весна». Стоимость препарата составила 40 руб/л. Рекомендации по использованию биоудобрения «Весна» для корневых и внекорневых (опрыскивание по листу) подкормок всех видов овощных и цветочных культур изложены в технических условиях (ТУ 9291-007-004-79379-2001) и сертификате соответствия, полученного на основании проведенных исследований приведенных в работе и представлены в приложениях к диссертации.

С 2004 по 2008 гг. согласно договору о творческом сотрудничестве проводилось испытание биологического активизатора почвенного плодородия «Белогор» - концентрата микроорганизмов (КМ). КМ-препараты созданы на основе специально подобранных штаммов полезных почвенных микроорганизмов, депонированных во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) и Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ).

Биологический активизатор почвенного плодородия «Белогор» (КМ) (жидкая форма) содержит комплекс молочно-кислых, пропионово-кислых бактерий, дрожжи и антифитопатогенные культуры микроорганизмов родов Bacillus и Pseudomonas, а также бактериальные продукты метаболизма, макро- и микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов и полезные для развития растений. Основу бактериальной составляющей препарата составляет консорциум штаммов: Lactobacillus hlantarum шт.34В –2118, Lactobacillus fermentum 27B – 2431, Lactococcus lactis шт. АМС В –3123, Saccharomyces cerevisiae У-1173, Azotobacter chroococum A-41 B – 4057, Bacillus megaterium Ф –3 В –204.

В 2005 году на основании проведенных совместно с НТЦ БИО испытаний биологическому активизатору почвенного плодородия «Белогор» была присвоена торговая марка и ТУ 9291-003-54664067-2005, в соответствии с которым был получен сертификат качества, санитарно-эпидемиологическое заключение и регламент применения, представленные в приложении к диссертации. Стоимость препарата составила 70 руб/л.

Так же испытывали биологический активизатор почвенного плодородия - Ризоторфин КМ для предпосевной обработки семян сои. Препарат ризоторфин КМ создан на основе селекционированного штамма Rhizobium japonicum, с 2000г. обеспечивающего эффект вирулентности практически для всех районированных сортов сои и имеющий высокий титр живой культуры – не менее 5 млрд. клеток в мл. Стоимость препарата составила 105 руб/л. Ризоторфин КМ состоит из двух компонентов: Состав «А»: Ризоторфин КМ (клубеньковые бактерии). Состав «Б»: органо - минеральный комплекс: прилипатель, микроэлементы (молибден, кобальт, янтарная кислота, бор, цинк и др.) для интенсификации азотфиксирующего действия бактерий, а также активации прорастания и развития клубеньковых бактерий с последующей стимуляцией симбиотического аппарата растений. Обработка семян проводили из расчета гектарной нормы 300 мл препарата (А-200мл, В-100мл). Рабочий раствор получали смешиванием препаратов А+В в 0, 7л воды. Затем гектарную норму семян (100кг) обрабатывали рабочим раствором на протравителе.

 

2.4 Инсектициды

 

В целях защиты картофеля от колорадского жука применяли инсектициды: банкол (СП), актара (ВДГ), конфидор (КЭ), регент-800 (ВДГ) и регент-25 (КЭ), а в качестве стандарта – пиретроидные соединения (карате, шерпа). В каждом опыте был вариант, где использовали активизаторы почвенного плодородия в сочетании с инсектицидами (банкол (СП), регент-800 (ВДГ) и регент-25 (КЭ)) в качестве катализатора почвенного плодородия и детоксиканта.

В таблице 1 представлена норма расхода испытуемых препаратов и содержание в них действующего вещества в полевых опытах 1998-2008 гг.

Кроме выявления биологической эффективности испытуемых препаратов, изучали влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на скорость трансформации молекул действующих веществ банкола и регента. Остаточные количества действующих веществ испытуемых пестицидов определяли в почве и клубнях картофеля через 1 и 3 месяца после обработки. В каждом варианте почву отбирали в пяти точках (конверт) – одну усредненную пробу (200г) и брали клубни картофеля по 500г с варианта.

 

Таблица 1

Нормы расхода испытуемых препаратов и содержание в них действующего вещества в полевых опытах (1998 – 2008 гг.)

Препараты	Содержание действующего вещества	Норма расхода препарата на 10 л воды
Карате, КЭ	лямбда-цигалотрин, 50 г/л	2 мл
Шерпа, КЭ	циперметрин, 250 г/л	1, 5 мл
Банкол, СП	бенсултап, 500 г/кг	6 г
Актара, (ВДГ)	тиаметоксам 250г/кг	1, 2г
Конфидор, (КЭ)	имидаклоприд, 200г/л	2мл
Регент – 25, КЭ	фипронил, 25 г/л	6 мл
Регент – 800, ВДГ	фипронил, 800 г/кг	0, 25 г
Биоудобрение (БУ)	лизин, 100г/л	100 мл
Концентрат микроорганизмов (КМ)	концентрат микроорганизмов	100 мл
Ризоторфин КМ	клубеньковые бактерии, 200мл органо - минеральный комплекс, 100мл	0, 7л/га

 

 

3 Влияние активизаторов почвенного плодородия на биологическую активность почвы и на рост и развитие цветочных культур в условиях закрытого грунта

 

3.1 Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на биометрические показатели цветочных культур

 

В условиях оранжереи Ботанического сада ЮФУ выполняли опыты по определению воздействия биологического активизатора почвенного плодородия биоудобрения (БУ) в течение 5 лет (2001-2005гг.) и концентрата микроорганизмов (КМ) в течение 3-х лет (2005-2007гг.) на рост и развитие цветочных культур по вышеуказанной методике. На рис. 1 представлены биометрические показатели измерений растений.

 

Рис. 1. Изменение биометрических показателей цветочных растений (пассифлоры съедобной, кассии коримбоза, рэо разноцветного, сабаля малого, олеандра, можжевельника, гиппеаструма, гранатового дерева, мурайи иноземной, крассулы, фикуса Бенджамина, псидиума Кеттли) под влиянием биологических активизаторов почвенного плодородия – концентрата микроорганизмов и биоудобрения (усредненные данные за январь-сентябрь 2005-2007гг.)

 

Через две недели после первой подкормки растений в результате измерений не было выявлено достоверных различий по высоте и по количеству листьев. Однако через месяц после проведения очередных измерений по этим показателям растения контрольного варианта заметно уступали опытным.

В дальнейшем количество бутонов и плодов на одном растении на опытных участках, где применяли активизаторы почвенного плодородия, было больше на 10, 8 – 27, 2 % (Р< 0, 05) по сравнению с контролем.

Многолетними исследованиями выявлено, что внесение в почву биологических активизаторов почвенного плодородия под различными цветочными культурами положительно влияло на рост и развитие растений в условиях оранжереи Ботанического сада ЮФУ.

Кроме того, ускорение роста и развития исследуемых цветочных культур на опытных вариантах способствовало приобретению ими товарного вида, что способствовало их реализации ранее растений в контрольных вариантах.

Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на агрохимические показатели грунта под цветочными культурами ( рэо разноцветным, фикусом Бенджамина, псидиумом Кеттли, олеандром, можжевельником, гранатовым деревом, мурайей иноземной, крассулой) (усредненные данные за январь-сентябрь 2004-2007гг.)

Показатели	Контроль (вода)	БУ (10мл/л воды)	КМ (10мл/л воды)	НСР095
Гумус %	4, 2	4, 3	4, 4	0, 5
NO3 (мг/100г почвы)	0, 8	1, 2	1, 2	0, 3
P2O5 (мг/100г почвы)	3, 7	5, 4	7, 3	1, 6
K2O (мг/100г почвы)	40, 1	57, 1	65, 8	10, 5

 

3.3 Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на микроартропод под цветочными культурами

 

В результате анализа почвенных проб было выявлено, что в среднем численность микроартропод в опытных вариантах под цветочными культурами была в 2 раза больше в сравнении с контрольными вариантами за счет численности панцирных, гамазовых клещей и ногохвосток. Изменение численность клещей акароидно-тромбидиформного комплекса и прочих беспозвоночных на опытных вариантах под исследуемыми культурами в сравнении с контрольными вариантами было статистически не достоверно (Р> 0, 05) (рис. 3).

Рис. 3. Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на численность микроартропод грунта под цветочными культурами (рэо разноцветным, фикусом Бенджамина, псидиумом Кеттли, олеандром, можжевельником, гранатовым деревом, мурайей иноземной, крассулой) (усредненные данные за январь-сентябрь 2004-2007гг.)

Рис. 4. Изменение численности микроорганизмов грунта под цветочными культурами ( рэо разноцветным, фикусом Бенджамина, псидиумом Кеттли, олеандром, можжевельником, гранатовым деревом, мурайей иноземной, крассулой) под влиянием биологических активизаторов почвенного плодородия (усредненные данные за январь-сентябрь 2004-2007гг.)

Влияние активизаторов почвенного плодородия на биологическую активность чернозема обыкновенного в агроценозе многолетних трав ( Результаты, изложенные в главе 4. принадлежат Л.С. Везденеевой, Е.И. Симонович, Л.Ю.Гончаровой)

 

4.1 Общая характеристика агроценоза многолетних трав и методика применения биологических активизаторов почвенного плодородия

 

Объектом исследования являлся агроценоз многолетних трав, созданный «мозаичным» способом посева бобово-злаковых культур в апреле 1987г. на площади 1, 5 га на территории Ботанического сада ЮФУ. В состав «мозаичного» шестивидового агрофитоценоза входили люцерна синегибридная (Medicago sativa L.), лядвенец рогатый (Lotus corniculatus L.), клевер луговой (Trifolium pretense L.), овсяница луговая (Fectuca pratensis Huds.), кострец безостый (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub.), ежа сборная (Dactylis gromerata L.). Агроценоз засевался с образованием чередующихся квадратных элементов мозаики – парцелл 2 х 2м². В парцеллы включались виды растений, аллелопатически совместимые друг с другом, что было выявлено ранее лабораторными исследованиями (Дзыбов, 1991; Номаконов, 1979, 1982; Номаконов и др., 1976; Номаконов, Сидоренко, 1980).

 

4.2 Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на биометрические показатели и продуктивность растений агроценоза многолетних трав

 

Исследованиями выявлено, что внесение в почву агроценоза многолетних трав активизаторов почвенного плодородия – биоудобрения в течение 3 лет и концентрата микроорганизмов в течение 2 лет положительно повлияло на развитие растений: на опытных участках отмечалось увеличение количества растений и побегов. Кроме того, на опытных участках отмечено увеличение высоты растений: на варианте с биоудобрением – на 18 %, на варианте с концентратом микроорганизмов – на 24 % и увеличение продуктивности бобово-злаковых культур лугового агрофитоценоза на опытных вариантах по сравнению с контролем (табл.3).

 

Таблица 3

Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на продуктивность надземной фитомассы (г/м² ) агроценоза многолетних трав (усредненные данные за июнь 2004-2007гг.)

Вид	Контроль (вода)	БУ(10мл/л воды)	КМ (10мл/ л воды)	НСР095
Кострец безостый	183, 3	190, 3	192, 8	5, 5
Овсяница луговая	52, 7	127, 0	129, 9	10, 2
Ежа сборная	143, 6	168, 4	178, 8	8, 4
Люцерна синегибридная	144, 1	256, 0	262, 4	6, 7
Клевер луговой	32, 7	58, 3	56, 3	10, 5
Лядвенец рогатый	65, 1	60, 7	57, 8	6, 8
Всего на 1 м²	621, 5 ±2, 22	860, 7± 2, 62	878, 0±2, 65	205, 1

 

4.3 Влияние биологических активизаторов почвенного плодородия на агрохимические показатели и ферментативную активность почвы агроценоза многолетних трав

 

Результаты исследований показали, что внесение биологических активизаторов почвенного плодородия в почву агроценоза многолетних трав приводило к накоплению азота и калия, особенно через три месяца после внесения препаратов, что отмечено на обоих опытных участках по сравнению с контролем.

Содержание подвижных фосфатов на опытных вариантах через 1 месяц увеличивается на 66, 6-75, 0%, а через 3 месяца уменьшалось и становилось ниже контрольного (табл.4)

Таблица 4

Рис. 5. Изменение численности микроорганизмов в почве агроценоза многолетних трав под влиянием активизаторов почвенного плодородия (усредненные данные за июнь 2004-2007гг.) (совместно с Л.С. Везденеевой)

 

В дальнейшем количество бутонов и плодов на одном растении на опытных участках, где применяли биоудобрение, было больше в среднем на 16, 2 – 25, 9 % по сравнению с контролем. Проведение статистического учета урожайности показало, что биоудобрение при подкормке пасленовых культур (томаты, перец), повышает урожайность томатов на 30, 0 %, перца – на 22, 7 % по сравнению с контрольными вариантами (P< 0, 01).

5.1.1 Влияние концентрата микроорганизмов на биологическую активность почвы и на рост и развитие овощных культур в богарных условиях

Из таблиц 6, 7 видно, что через две недели после применения концентрата микроорганизмов, растения на опытных участках не имеют отличий по высоте и по количеству листьев (Р> 0, 05). Через месяц после проведения очередных измерений по этим показателям растения контрольного варианта заметно уступали опытным. В дальнейшем количество бутонов и плодов на одном растении на опытных участках, где испытывали концентрат микроорганизмов, было больше на 26-30% по сравнению с контрольным. В результате статистического учета урожайности было выявлено, что концентрат микроорганизмов повышает урожайность томатов на 28, 0 %, перца – на 30, 0 % по сравнению с контрольными вариантами (P< 0, 01).

 

Таблица 6

Изменения биометрических показателей и урожайности томата красного под влиянием концентрата микроорганизмов (усредненные данные за июнь-сентябрь 2006г.)

Показатели и дата учета	Варианты
	Контроль (вода)	Опыт КМ (10мл/л воды)	P
Длина растений, см
1.06.2006г.	18, 0 ± 0, 57	18, 0± 0, 64	> 0, 05
1.07.2006г.	76, 4±1, 1	96, 0±1, 19	< 0, 01
Количество листьев на одном растении
1.06.2006г.	6, 0± 0, 12	7, 0± 0, 13	< 0, 05
1.07.2006г.	23, 0±0, 33	26, 0±0, 26	< 0, 01
Количество бутонов на одном растении	14, 0±0, 35	18, 0±0, 58	< 0, 01
В % соотношении	100	129
Количество плодов на одном растении	9, 0±0, 49	11, 3±0, 51	< 0, 05
В % соотношении	100	126
Урожайность, кг/м2	10, 8±0, 42	13, 8±0, 52	< 0, 01
В % соотношении	100	128

 

Таблица 7

Изменения биометрических показателей и урожайности перца болгарского под влиянием концентрата микроорганизмов (усредненные данные за июнь-сентябрь 2006г.)

Показатели и дата учета	Варианты
	Контроль (вода)	Опыт КМ (10мл/л воды)		P
Длина растений, см
1.06.2006г.	7, 6± 1, 2	9, 3± 1, 05		> 0, 05
1.07.2006г.	22, 1±0, 67	36, 3±1, 14		< 0, 01

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате многолетних исследований применялся системный подход с использованием общепринятой методологии, применяемой в мониторинге почв на объектах биологической активности (зоологической, микробиологической, ферментативной и др.) в изучении влияния биологических активизаторов почвенного плодородия на увеличения интенсивности биологического круговорота в агроценозах на черноземе обыкновенном.

Данная работа явилась продолжением исследований, проводимых на кафедре зоологии ЮФУ А.В. Пономаренко и А.А. Казадаевым (Пономаренко, 1997, 1980; Казадаев, 1979, 1995). В современных исследованиях, представленных в данной работе, использовалась общая методология с работами предыдущих лет, вышеуказанных авторов. Однако были применены новые препараты на новых объектах исследований. В качестве активизатора почвенного плодородия использовалась жидкая форма концентрата лизина, содержащего 8-10% аминокислоты L-лизина, в который добавлено сложное минеральное удобрение нитроаммофоска (азофоска). Данный концентрат лизина являлся побочным продуктом при производстве кормового концентрата лизина и таким образом был найден способ утилизации отходов производства. Кроме того, испытывался принципиально новый препарат – концентрат микроорганизмов. Изучалась детоксикация современных инсектицидов класса фенилпиразолы. Исследования проводились на новых объектах, как то цветочные и пасленовые культуры, многолетние травы, соя.

Анализ структуры почвенной биоты и ее участия в деструкции действующих веществ инсектицидов свидетельствует о том, что возрастание функциональной активности почвенной биоты под влиянием биологических активизаторов почвенного плодородия является не только следствием, но и причиной увеличения интенсивности биологического круговорота в агроценозах (рис. 8).

 

Рис. 8. Круговорот веществ в агроценозах под влиянием биологических активизаторов почвенного плодородия

 

Полученные количественные показатели вклада почвенной биоты в деструкционные процессы способствуют более адекватной оценке ее роли в биогеохимических циклах и могут быть использованы при построении количественных моделей основных процессов биологического круговорота.

ВЫВОДЫ

 

1. Установлены закономерности действия биологических активизаторов на активность метабиотических взаимодействий в системе: почва – культура – фитофаги – инсектициды – почвенная микрофлора – почвенное животное население на биоценотическом уровне в зависимости от почвенно-климатических условий.

2. Внесение биологических активизаторов почвенного плодородия в пахотный горизонт чернозема обыкновенного способствует улучшению условий питания растений (увеличению количества нитратов и подвижного фосфора и калия) и повышению продуктивности сельскохозяйственных культур, что определяется повышением биологической активности, контролирующей скорость обменных процессов в органо-минеральной системе почвы.

3. В модельных, полевых и производственных опытах показано, что внесение биологических активизаторов почвенного плодородия в пахотный горизонт чернозема обыкновенного ведет к улучшению условий существования большинства групп почвенных микроартропод и к направленной перестройке структуры их населения, что способствует повышению биологической активности почв.

4. Использование биологических активизаторов почвенного плодородия под сельскохозяйственными культурами на богаре и в закрытом грунте, под цветочными культурами, многолетними травами активизирует микробиологические процессы в почве агроценозов (в среднем в 1, 5 раза увеличивается численность бактерий, использующих минеральный и органический азот, в 1, 3 раза микроскопических грибов, использующих органический азот). Установлена нейтральная реакция актиномицетов и азотфиксирующих бактерий р. Azotobacter на внесение активизаторов в агроценозах и снижение численности микроскопических грибов использующих минеральный азот по сравнению с контролем.

123456Следующая ⇒

Поделиться: