Введение к работе
Актуальность проблемы
Одним из ключевых элементов современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур должна являться экологизация растениеводства. Широко практикующееся использование минеральных удобрений и ядохимикатов в ряде случаев сопряжено с серьезным экологическим риском и может вызвать неблагоприятные изменения в агроэкосистеме. Кроме этого, запасы природного сырья для производства калийных и особенно фосфорных удобрений весьма ограничены (Адрианов С.Н., Сушеница Б.А., 2004) и при активном их использовании человечество в ближайшем будущем столкнется с ресурсным кризисом. Следует отметить и экономические аспекты: стоимость агрохимикатов в последние десятилетия постоянно возрастает. Так, например, в 2007 г. уровень цен на аммиачную селитру возрос на 44 %, на аммофос – на 207 % в сравнении с 2005 г. (Сычев В.Г., 2008). Это значительно увеличивает затраты на производство растениеводческой продукции.
В таких условиях чрезвычайно актуальным является поиск материалов, позволяющих повысить эффективность традиционных агрохимикатов или в определенных условиях выступить в качестве альтернативы таковым, оптимизируя при этом состояние агроэкосистемы. К перспективным в этом плане относят микробиологические препараты, которые в значительной степени лишены перечисленных недостатков: их применение экологически безопасно, ресурсы практически неисчерпаемы, а производство относительно дешево. Механизмы воздействия биопрепаратов на растения весьма разнообразны: они улучшают условия питания за счет мобилизации почвенных ресурсов или интенсификации азотфиксации, оказывают ростостимулирующий эффект, повышают устойчивость растений к неблагоприятным абиотическим (недостаток влаги, загрязнение почвы и т.д.) и биотическим (болезни, вредители) факторам окружающей среды (Завалин А.А., 2005, 2011; Жиглецова С.К., 2010). Однако включение таких материалов в зональные технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны предваряться комплексными исследованиями по оценке их влияния на состояние компонентов агроэкосистемы и прежде всего фитоценоза, а также по выбору оптимального способа применения в конкретных региональных условиях. Этим аспектам и была посвящена данная работа, в рамках которой изучался препарат БисолбиФит, произведенный на основе бактерий Bacillus subtilis штамм Ч-13.
Цель и задачи исследований
Целью исследований являлась оценка влияния микробиологического препарата БисолбиФит, произведенного на основе ризосферных бактерий, на состояние агрофитоценоза и почвенно-биотического комплекса в условиях серых лесных почв Волго-Вятского региона.
В программу исследований входило решение следующих задач:
оценка действия БисолбиФита в сравнении с другими широко используемыми микробиологическими препаратами (Экстрасол и Нарцисс) на продуктивность агрофитоценоза;
изучение влияния различных приемов использования препарата БисолбиФит (инокуляция семян, опрыскивание вегетирующих растений, обработка гранул минеральных удобрений, а также их сочетание) на урожайность, качество и безопасность культур;
характеристика влияния биопрепаратов на накопление нитратов в зеленой массе кормовых культур, а также на транслокацию тяжелых металлов в системе почва-растение;
оценка состояния почвенно-биотического комплекса по показателям биологической активности;
анализ совместного действия БисолбиФита и минеральных удобрений на продуктивность культур и оценка КИУ на фоне применения биопрепарата;
оценка агрономической и экономической эффективности БисолбиФита и минеральных удобрений.
Научная новизна
В условиях серых лесных почв Нижегородской области впервые проведено комплексное исследование по изучению влияния микробиологического препарата БисолбиФит на продуктивность агрофитоценоза и безопасность растениеводческой продукции, а также определены оптимальные способы его применения под кормовые и зерновые культуры. Выявлено, что стимулирующий эффект от применения биопрепарата может достигать 30-50 %, при этом в ряде случаев происходит улучшение качества продукции, снижение нитратонакопления и уровня аккумуляции свинца и кадмия в зеленых кормах; повышается биологическая активность почв. Установлено, что в экстремальных погодных условиях (высокие температуры и засуха) биопрепарат повышает устойчивость агрофитоценоза.
Основные положения, выносимые на защиту:
препарат БисолбиФит повышает урожайность кормовых и зерновых культур, выращиваемых на серых лесных почвах;
БисолбиФит оптимизирует состояние почвенно-биотического комплекса, повышая показатели биологической активности почв;
использование БисолбиФита способствует получению экологически чистой продукции, так как снижает содержание нитратов, свинца и кадмия в зеленой массе кормовых культур;
наиболее эффективными способами использования препарата являются инокуляция семян перед посевом (яровая пшеница, ячмень, овес, кукуруза на зеленую массу) и опрыскивание вегетирующих растений (кукуруза на зерно);
применение БисолбиФита увеличивает КИУ, что снижает непроизводительные потери биогенных элементов, вносимых с удобрениями, из почвы и связанную с этим нагрузку на окружающую среду;
использование биопрепарата способствует повышению устойчивости фитоценоза к неблагоприятным погодным условиям: при выращивании кукурузы (зерно) и овса в жаркий и засушливый год БисолбиФит превосходит действие минеральных удобрений.
Практическая значимость
Результаты исследований являются основой для разработки региональных технологий возделывания кормовых и зерновых культур с использованием микробиологического препарата БисолбиФит. Они позволяют определить оптимальные способы его применения, в том числе при совместном использовании с минеральными удобрениями. Полученные данные имеют большое значение при разработке элементов биологического земледелия в условиях серых лесных почв Нечерноземной зоны. Отдельные положения работы используются в учебных курсах Нижегородской ГСХА в процессе преподавания дисциплин «Сельскохозяйственная экология» и «Агрохимия».
Апробация работы
Результаты исследований были доложены на ежегодных конференциях аспирантов и научно-педагогических работников Нижегородской ГСХА (2009-2011 гг.), совещаниях руководящего состава сельскохозяйственной отрасли Нижегородской области, на научно-практической конференции «Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях» (Н. Новгород, 2010) и международной научно-практической конференции «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений» (Н. Новгород, 2011). Общее количество опубликованных работ представлено 8 наименованиями (личное участие обозначено в 2,7 усл. печ. листа). В журналах, рекомендуемых ВАК РФ, опубликовано 3 работы.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа содержит введение, 6 глав содержательной части, выводы и предложение производству. Она изложена на 155 страницах, содержит 59 таблиц и 9 рисунков. Список литературы включает 151 наименование, в т.ч. 15 публикаций иностранных авторов.
