Введение к работе
Актуальность темы. Важной проблемой растениеводства является повышение продуктивности культур при сохранении плодородия почвы. В Центральном Черноземном регионе в результате высокой стоимости минеральных и практически полного отсутствия органических удобрений в почвах зерносвекловичных севооборотов снижается потенциальное и эффективное плодородие, что сдерживает рост урожайности сахарной свёклы. Недо-статочное поступление органических остатков после уборки урожая сельскохозяйственных культур приводит к превалированию процессов деструкции гумуса над его синтезом.
Одной из задач растениеводства становится и утилизация побочной продукции, в частности соломы зерновых культур, которые занимают от 40 до 60 % посевных площадей, а доля соломы в их урожае составляет 50-70 % («Агрохимический бюллетень», 2006).
Использование соломы в качестве органического удобрения способно отчасти восполнить потери углерода гумуса. Одновременно будут снижаться расходы на производство зерна пшеницы. Кроме того, солома содержит в среднем 0,5 % азота, 0,25 – фосфора, 0,8 – калия и 35-40 % – углерода. В ней имеется некоторое количество серы, кальция, магния и различных микроэлементов. При её запашке в почву возвращается (в пересчете на 1 гектар) 12-15 кг азота, 7-8 кг фосфора, 24-30 кг калия.
В последнее время в отечественной и зарубежной литературе всё чаще появляются сведения об использовании соломы в качестве органического удобрения (В.С. Басин, 2005; А.В. Дедов, 2007; С.И. Коржов, 2007; M. E. Allison, K. W. Jaggard, 1992; Jadwiga Szymczak-Nowak, 1997; Ibrahims Alsaadawi, 2001). Запашка биологического урожая соломы озимой пшеницы, увеличивает массу органического вещества почвы в 1,5-2,0 раза (А.В. Дедов, 2000). Однако заделка её в почву без азотных удобрений приводит к снижению содержания минерального азота, а её трансформация затягивается на 3-5 лет. Активизировать этот процесс можно с помощью специализированных микроорганизмов.
Способностью к биодеградации соломы зерновых культур, состоящей на 70 % из целлюлозы, обладают микромицеты. Численность их в черноземах невелика, к тому же невысокое содержание влаги в почве не способствует быстрой деструкции соломы.
Использование выделенных из черноземов микромицетов, обладающих высокой целлюлозолитической активностью, может ускорить процесс разложения соломы озимой пшеницы в полевых условиях, что будет способствовать решению задачи увеличения продуктивности сахарной свёклы и повышения эффективного плодородия почвы при снижении затрат на производ-ство корнеплодов, что весьма актуально.
Цель исследований: повысить продуктивность сахарной свёклы, используя в качестве удобрения солому озимой пшеницы, снизив её фитотоксичность за счёт ускорения разложения в почве с помощью аборигенного штамма микромицета-целлюлозолитика и активизировав биологические процессы формирования эффективного и потенциального плодородия.
Для достижения поставленной цели намечены следующие задачи:
- установить режим и условия разложения соломы зерновых культур с помощью микромицета-целлюлозолитика в лабораторных условиях;
- установить нормы внесения микромицета в почву;
- выявить взаимодействие микромицета с микробным сообществом чернозёма выщелоченного;
- определить его влияние на содержание доступных форм элементов питания в почве;
- выявить влияние микромицета-целлюлозолитика на густоту всходов сахарной свёклы, поражаемость проростков корнеедом и массу 100 растений сахарной свёклы;
- установить влияние микромицета-целлюлозолитика на продуктивность сахарной свёклы;
- определить энергетическую и экономическую эффективность использования соломы совместно с микромицетом-целлюлозолитиком, азотом и питательной добавкой.
Научная новизна. Впервые установлено ускорение разложения соломы озимой пшеницы под влиянием нового аборигенного штамма микромицета чернозема выщелоченного, обладающего целлюлозолитической активностью, на 50 %. Показано положительное влияние совместного внесения в почву соломы озимой пшеницы, микромицета-целлюлозолитика, азота и питательной добавки на массу 100 растений сахарной свёклы, увеличившуюся на 30 % по сравнению с внесением соломы, и на распространение корнееда проростков, сократившееся на 16 %. Впервые экспериментально установлено и экономически обосновано, что запашка соломы в почву совместно с микромицетом-целлюлозолитиком, питательной добавкой и азотом способствует повышению урожайности сахарной свёклы на 37 %. Выявлено взаимное влияние микромицета, азота и питательной добавки на микробное сообщество чернозема выщелоченного: использование микромицета-целлюлозолитика привело к повышению численности зимогенной микрофлоры в мае на 5,9 млн., в июле – на 6,3 млн., а в сентябре – на 12 млн. КОЕ в 1 г абсолютно сухой почвы (а. с. п.), соответственно на 51, 73 % и в 2,5 раза. Экспериментально установлена активизация гумификационных процессов в почве в начале и середине вегетации. Выявлено устойчивое увеличение численности целлюлозолитиков на протяжении вегетационного периода на 0,6-2,8 млн. КОЕ в 1 г а. с. п., а также консортивно связанных с ними диазотрофов соответственно на 66,7-40 %. Получены новые данные о положительном влиянии совместной запашки соломы, микромицета, азота и питательной добавки на динамику доступных для растений форм макроэлементов в почве за счёт повышения численности групп микроорганизмов, принимающих участие в этом процессе, что имеет теоретическое и практическое значение в биоценологии при формировании агрофитосистем.
Практическая значимость. Разработан приём ускорения разложения соломы озимой пшеницы и остальных пожнивных и корневых остатков с помощью почвенных микромицетов, обладающих целлюлозолитической активностью, используемых совместно с азотом и питательной добавкой, что способствует росту урожайности сахарной свеклы на 37 %, обеспечивая увеличение сбора сахара на 2,1 т/га. Полученные данные могут найти применение в сельском хозяйстве.
Запашка соломы с микромицетом-целлюлозолитиком, азотом и питательной добавкой активизирует микрофлору, формирующую эффективное плодородие почвы, что способствует повышению уровня содержания по-движных форм элементов питания. Установленное в процессе исследований увеличение численности зимогенной микрофлоры, целлюлозолитических микроорганизмов и консортивно связанных с ними диазотрофов представляет практический интерес для сохранения и повышения плодородия почвы в свекловичных агроценозах.
Полученные результаты могут быть использованы в учебном процессе в высших учебных заведениях сельскохозяйственных специальностей в курсе лекций по агрохимии и микробиологии почв.
Положения, выносимые на защиту:
1. Использование микромицета-целлюлозолитика совместно с питательной добавкой и азотом способствует ускорению разложения соломы озимой пшеницы до 50 % и снижению её фитотоксичного действия на рост и развитие сахарной свёклы.
2. Совместное применение микромицета-целлюлозолитика, азота и питательной добавки стимулирует увеличение численности агрономически полезной микрофлоры почвы, что обеспечивает повышение эффективного плодородия почвы с улучшением азотного, фосфорного и калийного режимов питания растений.
3. Запашка микромицета-целлюлозолитика совместно с питательной добавкой и азотом снижает фитотоксичность соломы в полевых условиях, увеличивает густоту всходов, массу 100 растений сахарной свёклы на 30 % по сравнению с внесением соломы и способствует повышению урожайности сахарной свёклы на 37 %.
Апробация диссертационной работы. Основные положения диссертационной работы получили одобрение на научно-практической конференции молодых учёных во ВГАУ имени К.Д. Глинки (Воронеж, 2007), на Международной научно-практической конференции (Липецк, 2007), на Всероссийской научно-методической конференции с международным участием (Мичуринск, 2008), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Астрахань, 2008), а также на заседаниях Ученого совета ГНУ ВНИИСС имени А.Л. Мазлумова (2006-2008гг.).
Представленная работа являлась частью темы НИР ГНУ ВНИИСС №04.08.02.07 «Разработать технологические приёмы и схемы ускоренного разложения соломы в полевых условиях на основе использования аборигенных штаммов микромицетов-целлюлозолитиков» в 2008 г.
По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 1 – в реферируемом журнале «Сахарная свёкла».
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 152 страницах компьютерного текста, содержит 20 таблиц и 16 рисунков. Состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций. Список использованной литературы включает 194 наименования, в том числе 40 иностранных. Приложение содержит 10 таблиц и 4 рисунка.
