Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
ПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА СИСТЕМОЙ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА СИСТЕМОЙ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ"

л -ЗГ1Ч1

На правах рукописи

АНДРЮШИН Дмитрий Анатольевич

ПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА СИСТЕМОЙ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ

Специальность 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2005

Диссертационная работа выполнена на кафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор Н Н Игнатьев

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дерюгин Июрь Павлович, кандидат химических наук Кузнецов Анаточии Васильевич

Ведущая организация - почвенный институт им В В Докучаева Защита состоится 27 июня 2005г

в 14 а часов на заседании диссертационного совета Д 220 043 02 при Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева Адрес 127550, Москва, уч Тимирязевская, 49 Ученый совет МСХА С диссертацией можно ознакомится в ЦНБ ТСХА

Автореферат разостан «2£ » 2005г

Ученый секретарь

диссертационного совета -кандидат биотогических наук

В связи с быстрым темпом потерь продуктивных почв на планете и одновременным ростом населения, обостряется проблема повышения продуктивности возделываемых культур. Одним из существенных резервов интенсификации роста растений является использование стимулирующих факторов. Действие стимулирующих начал тесно связано с функционированием системы почва-растение и в не последнюю очередь с поглощением кислорода почвой с развившимися в ней корнями растений. Чувствительность дыхания системы почва-растение к действию стимуляторов роста, макро и микроэлементов дает основание использовать его как показатель эффективности при поиске новых способов повышения урожая сельскохозяйственных культур.

Цель нашей работы заключалась в том, чтобы с помощью указанного критерия на одном и том же удобрительном фоне обеспечить более высокий уровень урожая путем сочетания применения удобрений и стимулирующего фактора.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- выявить особенности биологической активности почвы в условиях применения минеральных удобрений и стимулирующих факторов;

- выяснить пределы линейного действия удобрений и стимулирующих

- выявить взаимодействия между удобрениями и стимулирующими факторами;

- проследить динамику действия стимулирующего фактора на урожайность растения.

Актуальность работы определяется тем, что использование скорости поглощения кислорода системой почва-растение в качестве критерия для оценки действия удобрений и стимулирующих начал позволяет находить новые способы повышения урожая без наращивания средств химизации.

Научная новизна заключается в том, что в работе впервые показано взаимодействие фактора питания, как единого целого, со стимулирующим фактором.

Защищаемые положения:

Выявлено наличие достоверных взаимодействий между фактором питания и фактором стимулирования.

Показано, что сила воздействия фактора питания на систему почва-растение сопоставима с действием стимулирующего фактора на ту же систему.

Выявлены условия действия факторов питания и стимуляции на биологическую активность почвы.

факторов;

Показано также, что медь, внесенная в почву, не мешает меди, которая использовалась для обработки семян

Установлены преде 1Ы линейного действия фактора питания, микроэлемента и стимулирующего фактора

Показана динамика действия стимулирующего фактора на урожай огурцов

Практическая значимость работы:

В условиях лабораторных опытов показано, что наибольший положительный эффект следует ожидать от совместного применения факторов питания и факторов стимутирования Уточнены детали проверки качества стимулирующих факторов Апробация работы:

Материалы диссертации были доложены на научной конференции V1CXA в 2003г и на научной конференции молодых ученых в 2004г Личный вклад:

Вся работа выполнена самостоятетьно Некоторая техническая помощь была оказана студентами Публикации:

Опубликованы две статьи и задепонирована одна рукопись Структура и объем диссертации:

Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста, включает 29 таблиц, 9 рисунков Список использованной литературы включает 203 наименования, в том числе 27 иностранных источников

Объекты исследований. В качестве почвенного объекта при постановке лабораторных экспериментов был использован тептичный грунт, гредставляющий собой переходный юрф, заправленный доломитовой мукой Выбор тепличного грунта с низким содержанием питательных веществ был связан с тем, что одним из факторов, влияющих на дыхание системы ночва-растение, являлись уровни минерального питания

В табл 1 приводятся водно-физические свойства использованного грунта в условиях проведения опытов Пористость азрации поддерживалась на уровне 30% от объема почвы путем полива дистиллированной водой

Подвижные формы некоторых микро- и макроэлементов определялись в научно-аналитической лаборатории по агрохимическому обслуживанию защищенного грунта ВНИПТИХИМ (Всероссийский научно-исследовательский нроектно-гехнологический институт химизации) Данные приведены в табл 2

Таблица 1

Вводно-физические свойства использованных почв

рНсол. Плотность, Платность Общая Полная Влажность

г/см3 твердой пористость, влапхмюхль % от % от

фазы, г/см3 %от объема (ТО), % от сухой ГО

почвы сухой массы массы

почвы почвы

6,4 0,15 2,02 92,6 617 417 65,58

Таблица 2

Содержание основных макро и микроэлементов в тепличном грунте

Содержание элементов, от на 100 г сухой почвы

Ы-N114 Ы-ЫОз Р К Ыа Бе Мп Си гп

15,1 1,9 11,6 4,4 58,3 0,0 148,0 13,2 0,0 2,3

Подвижные формы нитратного и аммиачного азота, фосфора и калия определялись в водной вытяжке при соотношении грунта к раствору 1:5 соответственно:

- нитратный азот — фотоколориметрическим методом с использованием дисульфофеноловой кислоты;

- аммиачный азот - фотоколориметрическим методом с использованием реактива Несслера;

- фосфор - фотоколориметрическим методом с использованием смешанного реактива (серная кислота, молибдат аммония, сурьмяновиннокислый калий, аскорбиновая кислота).

Определение некоторых физико-химических и физических свойств было проведено по общепринятым методикам (Практикум по почвоведению):

- гигроскопическая влага - весовым методом;

. - плотность твердой фазы - циклометрическим методом;

- потери при прокаливании - сжиганием навески торфяной почвы в муфельной печи при температуре 800° С;

- величина рНсол. - потенциометрическим методом.

В качестве объекта исследований были использованы огурцы (сорт Эстафета). Это связано с тем, что эта культура является одной из основных, выращиваемых в настоящее время в защищенном грунте. Под огурец отводят 60 - 70% площади. Это объясняется, с одной стороны, постоянным

повышением спроса на огурцы, с другой высокой экономической эффективностью этой кутыуры В некоторых опытах в качестве второй культуры мы использовали пшеницу (сорт Мироновская 808), так как эта культура весьма чувствительна к биологически активным веществам

Методика проведения исследований. Исследования были проведены в лабораторных условиях путем постановки факторных опытов, в которых изучали влияние двух или трех факторов на выхо i процесса (поглощение кислорода), а воздействия остальных факторов были одинаковы и постоянны Дозы удобрений рассчитывали по форму там, принятым в овощеводстве защищенного грунта (Э А Алиев, НА Смирнов 1987) Удобрения растворяли в определенном объеме воды и вносили в почву за день до посева семян Азот применяли в форме NH4NO3, калий - K2SO4 и фосфор - ГчНдН^РОд, медь -C11SO45H2O Оптимальная доза удобрений при этом составляла N - 81,6, P;Os -38,3, KjO - 126,1, C11SO4 5Н20 - 1,2 чг'1 OUr почвы В качестве стимуляторов нами были выбраны препараты Симбионт-2 (Ф Ю Гельцер, Н Н Игнатьев, 1982) и Симбионт-3 (Н Н Игнатьев с соавт , 1995)

Использованная в опытах почва предварительно просеивалась чере t сито с диаметром ячеек 3 мм Затем ее помещали в стеклянные стаканчики Объем почвы в стаканчике составлял 40 мл, абсолютно сухая масса тепличной почвы -5,7 г За 7 дней до посева семян почву заливали дисти тированной водой

Семена огурцов перед проращиванием выдерживалась 30 минут в дистиллированной воде или растворе микроэлемента (О 002%) или в растворе стимулятора, в зависимости от варианта опыта Посте этого они подсушивалась на воздухе до воздушно-сухого состояния (примерно 1 час) Посте этого семена в чашках Петри ставились на проращивание при температуре 25°С на 24 часа Проклюнувшиеся семена высаживались в стаканчики с подготовленной тепличной почвой Повторность опытов 6-ти кратная

В возрасте 7 дней надземная часть растения срезалась, а стаканчики с почвой и развившимися в ней корнями проростков огурца помещали в сосуды модифицированного аппарата Варбурга (НИ Игнатьев, 1972), нос ie чего определяли скорость поглощения кислорода почвой с корнями растении, используя обычную технику работы на аппарате Варбурга Скорость поглощения кислорода выражалась в мл этого газа, приведенному к нулю градусов, нормальному давлению и отнесенному к 1 кг абсолютно сухой почвы и часу времени

Нами также применялась методика математического планирования эксперимента, в которой описано получение уравнения регрессии, Игнатьев Н Н , Передкова Л И (1974) Особенностью уравнений регрессии по 1Ученных по указанной методике, является то, что в правой части уравнения значения

независимых переменных заменяются их кодированными элементами. Из этого следует, что вместо любого X можно подставлять только его кодированное значение. Зависимые переменные У в левой части уравнения даны в натуральных единицах. Для оценки достоверности коэффициентов регрессии под каждым из них приводится соответствующий ему фактический критерий Стьюдента (Чф), который сравнивается с табличным значением От), при соответствующем уровне значимости и доверительной вероятности. Для простоты условия опытов представлены в натуральных значениях переменных (действующих факторов). Нами использовались методы, которые предусматривают действия факторов на двух уровнях. Меньший количественный уровень называется нижним уровнем и кодируется как -1. Более высокий количественный уровень считается верхним уровнем и кодируется как +1. В качестве примера в табл.3 представлена полная матрица планирования двухфакторного опыта, где независимые переменные даны в кодированном виде.

Таблица 3

Полная матрица планирования двухфакторного опыта в кодированных переменных.__

Варианты Выход процесса в натуральных единицах, У ср Аргументы в кодированных переменных

Х0 X, Х2 Х1Х2

1 У1 + - - +

2 У2 + + - -

3 Уз + - + -

4 У< + + + +

Как видно из таблицы, знак единицы для простоты опускается. Для оценки результатов уравнения регрессии в кодированных переменных имеют преимущество в том, что в них вычленены взаимодействия факторов. Больший коэффициент регрессии, при каком либо факторе, свидетельствуют о более сильном влиянии на выход процесса этого фактора по сравнению с другим, перед котором стоит коэффициент, имеющий меньшую величину. При данной методике незначимые члены уравнения отбрасываются и видно, в каких пределах в условиях опыта фактор способствует повышению или понижению выхода процесса.

1. Связь между поглощением кислорода почвой и системой почва-растение в зависимости от действия удобрений, микроэлемента и стимуляторов

Учитывая, что элементы питания погтощаготся не только растениями, но также и почвенными микроорганизмами мы решили выяснить особенности поглощения кислорода почвой без растения, а так же, как будет влиять само растение на скорость погтощения кислорода

С этой целью был поставлен опыт, в котором определялась скорость поглощения кислорода почвой, а также почвой с удобрением

В табл 4 показано влияние действий удобрений ^РК), микроэлемента (медь), внесенного в почву, и наличие растения в почве

Таблица 4

Поглощение кислорода тепличной почвой при действии \РК, микроэлемента и растения___

№ Варианты ог Ч и Р

п/п мл, кг ч %

1 Почва (контроль) 15.8 100 - . -

2 Почва - 31,9 202 16,61 3.17 0 99

3 Почва + Си (п) 24,9 158 6.65 3,17 0,99

4 Почва+ЫРК Си (п) 36.3 230 14 89 3,17 0 99

5 Почва с растением 27.5 174 16.69 3.17 0,99

Си (п) - внесение меди в почву

Как видно из данных, представленных в табл 4, скорость поглощения кислорода почвой без растения и удобрения составила 15,8 мл/кгч Эту скорость поглощения кислорода мы приняли за 100% Внесение удобрения привело к увеличению биологической активности в два раза Таким образом, значительная часть удобрения, которое мы вносим в почву, идет на развитие микроорганизмов

В качестве микроудобрения мы внесли медь в форме медного купороса Как видно, скорость поглощения кислорода усилилась практически в 1,5 раза, то есть действие микроэлемента оказалось сравнимо с действием удобрения

Мы также включили вариант, где в почву вносились как макроудобрения (ХРК), так и микроэлемент (Си) В этом варианте скорость поглощения кислорода составила 230% по сравнению с контролем Можно было бы ожидать, что прибавка в скорости поглощения кислорода составит 260%, однако этого не произошло Это можно обьяснить токсическими выделениями микроорганизмов, которые увеличиваются в связи с ростом активности микрофлоры

В варианте, где имела место почва с растением без удобрения, прибавка составила 74% по сравнения с 1 вариантом, то есть роль растения оказалась меньше чем удобрения. Таким образом, микроорганизмы поглощают кислород в количествах, сравнимых с поглощением кислорода растениями.

Остальные исследования были проведены в условиях, когда имело место растение (1 проросток на стаканчик).

Для выявления действия удобрений в присутствии растения нами был поставлен опыт с теми же вариантами, но контролем в данном случае служила почва с растением без удобрений.

Варианты и полученные данные представлены в табл.5.

Контроль для первого варианта был взят из предыдущей таблицы.

Таблица 5

Поглощение кислорода системой почва-растение при действии удобрения и микроэлемента____

№ п/п Варианты о2 Р

мл/кг-ч %

1 Почва с растением 27,5 100 1 174

2 Почва с растением + ЫРК 38,8 141 0,99 246

3 Почва с растением + Си (п) 33,8 123 0,99 214

4 Почва с растением + ЫРК + Си (п) 47,0 171 0,99 298

* от дыхания почвы без растения

Как видно из данных, представленных в табл. 5, при наличии полного минерального удобрения прибавка в скорости поглощения кислорода составила 41% по сравнению с 1-м вариантом и 146% по сравнению с 1-м вариантом из табл. 4. Если прибавка в скорости дыхания за счет микроорганизмов составляла 102% (табл. 4), то при наличии растения составила только 41%. Прибавка за счет микроэлемента при наличии растения составила не 58%, а только 23%. Прибавка от совместного применения макроудобрений и микроудобрения при наличии растения дала 71%, если это сравнивать с 1 вариантом, а если сравнивать с дыханием почвы без растения и удобрения, то прибавка от растения и удобрения составила 198%, то есть скорость поглощения кислорода увеличилась практически в 3 раза.

Те проценты, которые стоят в последнем столбце таблиц показывают суммарную роль всех факторов по сравнению с дыханием только одной почвы, а те проценты, которые расположены непосредственно за скоростью поглощения кислорода - вычленяют роль факторов по сравнению друг с другом. Результаты в вариантах, принятые за 100%, являются 1-ми вариантами таблиц 4 и 5. Уменьшение прибавок скорости поглощения кислорода за счет

действующих факторов при наличии растения можно объяснить наличием токсинов в корневых выделениях

Далее мы решили выявить роль меди, которая использовалась для обработки семян (СиБОДс)) В этом опыте были такие ас варианты, как и в предыдущем, только был введен дополните 1ьный фактор, семена обрабатывались раствором медного купороса

Варианты и результаты опыта представлены в табл 6

Таблица 6

Поглощение кислорода системой ночва-растение при действии удобрений и обработки семян медью_____

,4° Варианты СЬ р и

п/п мл/кг ч 1 ОУ * 0 о

1 Почва с растением +- Си (с) 32 9 1 120 208

2 Почва с растением -+- ЫРК + Си (с) 53,5 1 138 0 99 339

3 Почва с растением + Си (п) Си (с) 37,5 | 111 0,80 238

4 Почва с растением МРК. + Си (п) + Си (с) 62,4 133 0 99 396

* от контролей без обработки семян медью ** от дыхания почвы

Си (с) - обработка семян раствором мьди

Контролями для результатов представленных в табл 6 служат результаты соответствующих им вариантов в табл 5 Эти результаты приняты за 100%, а семена медью не обрабатывались

Как видно из данных, представленных в габл 6, предпосевная обработка семян медным купоросом (вариант 1) привела к увеличению скорости поглощения кислорода на 20% по сравнению с тем вариантом (табл 5), где семена медью не обрабатывались При наличии К'РК (вариант 2) роль меди усилилась Прибавка за счет обработки семян составляла 38% При внесении меди в почву и обработке семян медью прибавка в скорости дыхания составила 11%

При наличии макро и микроудобрений прибавка составила 33% Если сравнивать с дыханием почвы (габл 4), |де не было растения и удобрений, суммарное действие растения, полного макроудобрения, микроэлемента (медь, внесенная в почву) и обработки семян медью, прибавка составила 296%, то есть суммарное действие факторов привело к увеличению дыхания практически в 4 раза

После этого мы попытались выяснить влияние препаратов типа Симбионт на фоне исследованных действующих факторов на скорость поглощения кислорода системой почва-растение

Результаты опыта представлены в габл 7

Таблица 7 Влияние обработки семян огурцов стимуляторами типа симбиош-

.4° ' 1 Варианты п п —р-Ь-' мл/кг ч % ]

1 Почва с растением - \РК - С-2 63,6 j 164 i 0.99 i 403 i

2 ¡ Почва с растением i- МРК +■ Си(п)+С 2 73.1 156 0 99 463 '

Почва с растением + МРК +- Си (п) + Си(с) -С-2 1 i , i 53,1 85 | 0,99 336

Почва с растением NPK Си (п) + Си(с) 4 1 -С-3 44,7 72 0,99 ' 283 t i

* от контролен без симбионтов ** от контролен без обработки семян

*** от дыхания почвы

Как видно из данных, представленных в таблице, скорость поглощения кис юрода системой почва-растение, под влиянием препарата симбионт-2, на фоне применения полного удобрения составила 63,6 члукх-ч Когда к потному удобрению добавилось внесение в почву микроудобрения, то использование стимутятора симбионт - 2 обеспечило скорость попощения кислорода 73,1 мл кг*ч

Контролями, принятыми за 100% для результатов данной таблицы послужили результаты соответствующих, вариантов табл 5, где имели место все факторы, кроме стимуляторов

Есчи сравнивать скорость попощения кислорода без растения, без \РК и без применения стимулирующих факторов, то результат в варианте 2 составит 463%

Есчи растение, ношое макроудобрение и микроэлемент, внесенный в почву, обеспечили вклад в дыхание почвы, равный 198%, то действие стимутятора во 2 варианте, при тех же факторах, составил 165% (463 - 298 165%, соответственно табл 7 вариант 2 и табл 5 вариант 4)

Таким образом, стимулятор дает результат того же порядка, что и растение и удобрение вместе взятые

Но когла добавили обработку семян медью (вариант 3), то произошло снижение скорости попощения кис-города Мы заменили препарат симбионт 2 на более активный препарат симбионт-3 (вариант 4), но получили еще большее снижение скорости попощения кислорода Таким образом, усиление стимуляции не повышало, а наоборот снижало скорость попощения кислорода Это означает, что мы столкнулись с тем же барьером, что и Г Н Егрина (1986), но на другой почве, с другим растением и с другим с-шмутятором (вариант 4) Это можно объяснить тем, что под влиянием стимулирующего фактора усиливается выделительная деятельность корней, которая

сопровождается увеличением токсинов в почве. Токсины в свою очередь частично подавляют деятельность почвенной микрофлоры, чем и объясняется снижение скорости поглощения кислорода всей системой почва-растение.

Полученные результаты дали нам основание поставить вопрос о выявлении взаимодействий между действием' препарата и действием удобрений.

2. Оценка линейности действия макроудобрений, микроэлемента и стимулятора симбионт-2 на поглощение кислорода почвой с корнями огуречных проростков

Для выявления взаимодействий между препаратом симбионт-2 и макро и микроудобрениями было необходимо применить математическое планирование эксперимента. Использование двухфакторной модели математического планирования возможно в тех интервалах, при которых изучаемые факторы действуют линейно и ли их действия весьма близки к линейному.

Для выявления линейности действия удобрений и микроэлемента были проведены модельные опыты с 7-ми дневными огуречными проростками, выращенными в тепличной почве.

Проверка на линейность осуществлялась графическим способом. Разница между экспериментальными уровнями дыхания почвы с корнями и соответствующими им уровнями на прямых линиях колебались в пределах от О до 0,5%. Указанные различия оказались незначимыми и недостоверными, что и дало основание использовать математическое планирование эксперимента в пределах: для стимулятора, при разбавления от 1/8тыс до 1/12тыс от исходного; от 0 до 1,5 дозы для NPK; от 0 до 0,002% для меди при обработке семян; а также от 0 до 1 дозы для меди, внесенной в почву.

3. Поглощение кислорода тепличным грунтом под влиянием макроудобрений, микроэлемента и препарата симбионт-2

При наличии в почве внесенного микроэлемента (молибденово-кислого аммония) действие стимулятора проявлялось более четко, чем без него (Игнатьев H.H., Андрюшин Д.А. 2000). Это дало нам основание сделать попытку выявить связь между действием макро- и микроудобрений при одновременном их применении в сочетании с симбионтом-2 в опытах с огуречными проростками. При этом три элемента питания (NPK) рассматривались как единый многокомпонентный фактор, так как соотношение между компонентами оставалось постоянным при изменении уровней фактора. Для выявления связи действия NPK, обработки семян стимулятором симбионт-

2 и меди, внесенной в почву, был поставлен трехфакторный опыт, схема и результаты которого представлены в натуральных переменных в табл 8

Таблица 8

Поглощение кислорода почвой с корнями проростков огурца при действии удобрении, микроэлемента и стамулятора симбионт-2__

Скорость ГчРК, доли от Медь в почве, Симбионт-2,

X« поглощения 02, полной доли от разбавления

Варианта мл/кг-ч дозы, полной дозы. от исходного,

Уо- X, Х^ Х3

1 38 9 0,5 0,5 1/12 т

2 61.2 1,5 0,5 1/12 т

3 41,7 0,5 1 1/12 г

4 60 2 1,5 1 1/12 т

5 45,8 0,5 05 1/8 т

6 66 2 1.5 0,5 1/8 т

7 49,3 05 1 1/8 т

8 75 3 1,5 1 1/8 т

Удобрения (МРК) приняты за Х„ медь внесенная в почву обозначена символом Х2 и симбионт-2 за Выход процесса, т е скорость поглощения кислорода почвой с корнями, обозначен как У о-.

По результатам опыта было составлено уравнение регрессии д м кодированных переченных[1] Коэффициенты рсгрессии при конкретных переменных отражают вклад каждого фактора или взаимодействия их в выход процесса

У О; - 54,9 + 10,9 X, + 1,9 х2 + 4,23ч3 - 0,3 XiX2 + 0,b х,х5 + 1,3 x2x, + 1,1 ч,х2ч3 [1] t<» 15,21 2,03 13,48 4,12 20,82 6 09 23,35

tr 2,70 2,02 2,70 2,70 2,70 2,70 2,70

P 0,99 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99

Чем большую величину имеет коэффициент регрессии, тем больше вклад в выход процесса соответствующего ему фактора Единственным неудобством является то, что в уравнение нельзя подставлять величины действующих факторов в натуральном виде, их сначала следует закодировать (Игнатьев Н Н , Передкова Л И , 1977)

Как видно из уравнения [1], все факторы и их взаимодействия действовали положительно, о чем свидетельствует положительный знак перед каждым коэффициентом регрессии Кроме того, следует отметить, что все факторы и их взаимодействия оказывали достоверное влияние на скорость поглощения кислорода Наибольшее влияние на скорость поглощения кислорода оказывали макроудобрения (ЧРК), на втором месте оказалось

влияние препарата симбионт-2; микроудобрение (медь) оказывало хоть и минимальное, но заметное влияние на исследуемый процесс дыхания.

Из двойных взаимодействий наибольший вклад дало взаимодействие микроудобрения с препаратом симбионт-2. Значительный вклад дало и тройное взаимодействие. Ориентировочно влияние взаимодействия симбионта-2 с макроудобрениями и микроэлементом увеличивали дыхание по сравнению с действием удобрений примерно на 20%, а вместе с индивидуальным действием препарата интенсивность дыхания возрастает в 1,5 раза.

Из этого следует, что использование препарата повышает эффективность минеральных удобрений заметным образом, и есть смысл осуществлять совместное применение макро- и микроудобрений со стимулятором симбионт2.

Чтобы выявить взаимодействия растения с удобрениями был поставлен еще один трехфакторный опыт, в котором растение выступало как самостоятельный фактор, влияющий на поглощение кислорода наряду с макроудобрением и микроэлементом, внесенным в почву. Результаты опыта в натуральных переменных представлены в табл. 9.

Таблица 9

Влияние растения, уровней питания и внесения меди в почву на поглощение кислорода тепличной почвой ___

Скорость Растение, ЫРК, Медь в почве,

№ Варианта поглощения число доля от доля от

02, мл/кг*ч проростков на стаканчик, полной дозы, полной дозы,

Уо2 X, х2 Х3

1 15,8 0 0 0

2 27,5 1 0 0

3 31,9 0 1,5 0

4 38,8 1 1,5 0

5 24,9 0 0 1

6 33,8 1 0 1

7 36,3 0 1,5 1

8 46,9 1 1,5 1

По результатам опыта было рассчитано уравнение регрессии [2] для кодированных переменных. Уог для данного случая отражает дыхание системы почва-растение.

Уо2=31,9+4,8X1+6,5X2+3,5X3-0,4X1X2+0,1Х1Х3-0,4Х2Хз+0,8Х,Х2Хз [2] Р = 0,99

Как видно из уравнения [2], действие растения (Х1) было достаточно сильным и достоверным, однако, действие удобрений (Х2) оказалось

значительно выше, а действие меди (Х3) ¡аметно уступает действию растения Указанное превышение действия макроудобрений требует своего объяснения Действие удобрений нретомляется через действие растений и через действие почвенной микрофлоры Действие через растение предполагает два момента Во-первых, под влиянием удобрений должно усиливаться дыхание корней, во-вторых, усиливается выделите 1ьное действие корней, в результате ризосферная микрофлора получает больше шггания Это также способствует увеличению скорости поглощения кислорода Видимо, это и привело к превышению коэффициента регрессии при X; по сравнению с коэффициентом регрессии при X , так как минеральное питание необходимо не только растениям, но и почвенным микроорганизмам Обращает на себя внимание высокий коэффициент регрессии при Х3 (медь) Это означает, что потребность почвенной микрофлоры в микроэлементе сравнима с потребностью в макроэлементах Отрицательное взаимодействие растения с макроудобрением и отрицательное взаимодействие макро- и микроудобрений можно объяснить тем, что при внесении указанных удобрений усиливается выделительная функция корневой системы и при этом увеличивается выделение дополнительного количества токсичных веществ Положительное взаимодействие растения и микроудобрения, а также положительное тройное взаимодействие можно объяснить тем, что почвенная микрофлора получила сбхлансированное питание минеральным и органическим материалом корневых выделений С гедует также обратить внимание на то, что отрицательные эффекты гораздо ниже положительных Это и обеспечило суммарный положительный эффект

4. Оценка продук1ивности действия препарата симбиош-2 по активности фотосинтеза у проростков огурца и пшеницы

Гели учесть что скорость поглощения кислорода системой почва-растение молет отражать уровень продуктивности растения, то это желательно было бы подтвердить другим способом В нашей работе мы использовали активность фотосинтеза

С этой целью мы провели опыт с 7-ми дневными огуречными проростками

Методика постановки и проведения опыта такая же как и описывалась выше Повторность 4-х кратная

Активность фотосинтеза 7-ми дневных проростков огурца представлена в табл 10 Для сравнения в габшце также приведены скорости поглощения кислорода, взягые из предыдущих опытов

Таблица 10

Влияние меди и препарата симбионт-2 на активность фотосинтеза проростков огурца____

№ п/п Варианты ФАХ % Р о2

мл/кг-ч %

1 Почва с растением + ЫРК 13,2 100 - 38,8 100

2 Почва с растением + ЫРК + Си,т 16,1 122 0,95 47,0 121

3 Почва с растением + ЫРК + Си(П) + С-2 21,4 162 0,99 73,1 188

Как видно из данных, представленных в табл.10, введение в почву микроэлемента увеличивало активность фотосинтеза на 22%, а скорость поглощения кислорода на 21%. При применении препарата симбионт-2 активность фотосинтеза увеличивалась на 62% по сравнению с контролем и на 40% по сравнению со 2-м вариантом. Скорость поглощения кислорода увеличивалась на 88% и 67% соответственно. Таким образом, совместное применение удобрений и стимулятора резко повысило интенсивность фотосинтеза.

Таким образом, подтвердилась идея, что колебания скорости поглощения кислорода системой почва-растение указывают на колебания продуктивности растения.

5. Влияние применения препарата симбионт-2 на динамику урожайности огурцов

Учитывая, что влияние стимуляторов на систему почва-растение проявляется через дыхание системы уже на 7-ой день жизни растений, было необходимо выяснить в какие сроки жизни растения будет проявляться действие стимулятора на урожай.

Для достижения указанной цели был поставлен опыт на овощной станции МСХА с огурцами (сорт Эстафета). В варианте с обработкой семян препаратом семена огурцов обрабатывались раствором препарата симбионт-2 концентрацией 1/10т, после чего подсушивались до воздушно-сухого состояния. Обработанные таким образом семена высевались в ящики, набитые влажными опилками, и ставились на проращивание. Через 2 дня проклюнувшиеся семена высаживали в горшки для рассады (объем 0,5л), набитые верховым торфом. Полив горшков с рассадой производился путем подтопления горшков. Через 14 дней рассаду высаживали на постоянное место в теплицу.

Опытный вариант и контроль включали в себя 4 делянки площадью по 5мг каждая. На делянке размещалось по 12 растений. Повторность четырехкратная. Период выращивания огурцов составил (от посева семян до последнего сбора урожая) 93 дня.

По данным опыта была построена диаграмма представленная на рис 1

1М0 141

1.и 10 о

6 1 4 а

о

И сяЯй

Дата спора

Рис 1 Урожайность огурца в теплице при применении препарата симбиоит-2

На рис 1 показано, что в первые сборы урожай на контроле был выше на варианте с препаратом Однако, в возрасте 42 дней или 7 дней посте первого сбора, урожай в варианте с препаратом стал выше, чем в контроле, это превышение сохранилось до конца опыта

Суммарный результат отражен в табл 11

Таблица I ]

Влияние препарата симбионт - 2 на урожайность огурца в тепличном опыте

.Чо | Урожайность Ваоианты ---—

| п, п I

Ч I

Контроль

Обработка семян препаратом Симбионт-2

9.32

100

12,08

129,5 3,54 3,36 0,98

Как видно из данных, представленных в табл 13, на контроле урожай составил 9,33 кг м , а в варианте с применением препарата симбионт-2 урожай составил 12 08 кг м\ то есть прибавка урожая составила 29,5%

Возникает вопрос, а почему в первые сборы урожай на контроле был выше, чем варианте с обработкой семян препаратом Симбионт-2 Это можно объяснить тем, что стимулятор симбионт-2 рассчитан на активизацию грибов зндофитов, продукты синтеза которых растение использует для формирования урожая Как указывает И А Селиванов (1981), на 7 день жизни растений в корнях можно обнаружить лишь обрывки грибных нитей Для нормального развития гриба необходимы десятки дней В нашем случае они (грибы) стали

давать отдачу, когда прошло немногим более месяца. Имеется в виду отдача по урожаю. Влияние грибов на растение, видимо, начинается значительно раньше, то есть на 7 день и именно это влияние, видимо, и приводит к повышению скорости поглощения кислорода почвой с корнями проростков и активности фотосинтеза.

Выводы

1. Внесение в почву макроудобрений приводит к увеличению скорости поглощения кислорода почвой с 15,8 мл/кг-ч до 31,9 мл/кг-ч, внесение меди -до 24,9 мл/кг-ч, их совместное применение - до 36,3 мл/кг-ч, а наличие растения - до 27,5 мл/кг-ч. Таким образом, значительная часть удобрения идет на развитие микроорганизмов.

2. Предпосевная обработка семян раствором меди приводила к увеличению скорости поглощения кислорода на 20%, а при наличии макроудобрения роль меди усиливалась и прибавка составляла 38%.

3. В условиях опыта с проростками огурцов на тепличном грунте выявлены положительные взаимодействия между стимулятором роста растений симбионт-2 и удобрениями. Использование препарата симбионт-2 на фоне применения удобрений привело к повышению скорости поглощения кислорода с 31,9 мл/кг-ч до 63,6 мл/кг-ч , а совместное применение макроудобрения, внесение меди в почву и обработки семян раствором симбионта-2 увеличивает скорость поглощения кислорода до 73,1 мл/кг-ч.

4. Выявлены особенности биологической активности почвы в условиях применения минеральных удобрений и стимулирующих факторов, в частности на фоне применения удобрений повышается эффективность действия стимулятора симбионт-2, а на фоне действия стимулятора повышается эффективность действия удобрений.

5. В условиях опытов установлены пределы линейного действия факторов урожая при которых возможно применение математического планирования эксперимента:

- для макроудобрений (>1РК) в пределах от 0 до 1,5 дозы,

- для меди, вносившейся в почву, в пределах от 0 до рекомендованной дозы,

- для обработки семян медью в пределах концентраций от 0 до 0,002%,

- для разбавления препарата симбионт-2 в пределах от 1/12тыс. до 1/8тыс.,

- для разбавлений препарата симбионт-2 на фоне применения макроудобрений в пределах от 1/12тыс. до 1/8тыс.

6. Эффект от обработки семян медью оказался не на много меньше, чем при внесении меди в почву, хотя количество меди, потребовавшейся на

обработку семян было затрачено примерно в 30 раз меньше, чем при внесении в почву

7 В условиях опыта получено положительное взаимодействие растения и микроудобрения а также положительное тройное взаимодействие растения с макро- и микроудобрением, следовательно, почвенная микрофлора получила сбалансированное питание минеральным и органическим материалом корневых выделений

8 Установлено соответствие между скоростью попощения кислорода системой почва-растение и активностью фотосинтеза в частности внесение в почву макро- и микроудобрения приводило к увеличению скорости поглощения кис юрода на 21° о, а активность фотосинтеза возрастала на 22%, а при добавлении обработки семян препаратом симбионт-2 на 88% и 62% соответственно

10 В условиях деляночного опыта показано, что влияние препарата симбионт-2 на урожай огурцов проявляется с 40-го дня после обработки семян или с 7 дня после первого сбора урожая

Рекомендации производству

Рекомендуется комбинированное применение минеральных удобрений со стимулирующим препаратом симбионт-2

Список опубликованных работ

1 Андргашин Д А Оценка линейности действия удобрений и микроэлемента на поглощение кислорода почвой с корнями огуречных проростков М Деп ВИНИТИ -№7 -2004

2 Игнатьев Н Н, Андрюшин Д А, Бирюков А О, Ефина Г Н Биологическая активность почвы и почвоутомление Докл ТСХА - VI Изд-во МСХА -Вып 276 2004 - С 312-316

3 Игнатьев Н Н , Жуков Ю П, Андрюшин Д А Поглощение кислорода тепличным грунтом под влиянием элементов питания и препарата симбионт-2 Изв ТСХА - Вып 1 -2005

Объем ¡Опт

За* 330

Тираж 100 экз

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО МСХА им К А Тимирязева 127550 Москва, ул Тимирязевская, 44