Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность биопрепаратов на основе диазотрофов в технологии возделывания яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность биопрепаратов на основе диазотрофов в технологии возделывания яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья"

На правах рукописи

Плечова Ольга Ивановна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОПРЕПАРАТОВ НА ОСТОВЕ ДИАЗОТРОФОВ В ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

/1 г VI2013

005059932

Саранск-2013

005059932

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор

Куликова Алевтина Христофоровна

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук профессор Ивойлов Александр Васильевич, профессор кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»

Ведущая организация:

кандидат сельскохозяйственных наук Ерофеев Александр Александрович, руководитель филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Республике Мордовия

Государственное научное учреждение «Мордовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозака-демии.

Защита состоится «14» июня 2013 года в 11 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.11 при ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» по адресу: 430904, г. Саранск, р.п. Ялга, ул. Российская, 31, ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. ММ. Бахтина Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева.

Объявление о защите диссертации и автореферат диссертации размещены на официальном сайте http://dsov.mrsu.ru.

Автореферат разослан «<о » мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В. И. Каргин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В последнее время усложнение экологической обстановки и рост цен на минеральные удобрения усилили интерес к поиску безопасных и экономичных путей развития сельского хозяйства. Одним из них является разработка и внедрение экологически адаптированных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, основанных на мобилизации биологических факторов формирования их урожайности.

Актуальным направлением повышения продуктивности и устойчивости агрофитоценозов является использование биологических препаратов на основе диазотрофов, действующим началом которых являются микроорганизмы, оказывающие комплексное положительное действие на растения такие, как фиксация атмосферного азота, подавление развития фитопатогенных микроорганизмов, стимуляция роста и развития растений, повышение устойчивости их к стрессам.

Микробиологическая фиксация атмосферного азота — единственный экологически чистый путь снабжения растений азотом, при котором принципиально невозможно загрязнение почв, водоемов и атмосферы. Кроме того, микробная азотфиксация осуществляется главным образом за счет энергии солнца и позволяет избежать больших затрат энергетического сырья. При этом возделывание злаковых культур с применением бактериальных препаратов может обеспечивать получение таких же урожаев, как и при внесении соответствующих доз минеральных удобрений.

Вышеизложенное обусловило исследования, направленные на изучение эффективности биопрепаратов на основе диазотрофов и разработку научных основ их применения при возделывании сельскохозяйственных культур, в том числе яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья.

Исследование является частью плана научной работы ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина» (регистрационный № 01.200.209529) и соответствует паспорту специальности 06.01.04 - Агрохимия.

Цель и задачи исследования

Целью исследования являлось изучение эффективности биопрепаратов на основе диазотрофов и разработка научных основ их применения при возделывании яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья.

Исследованием предусматривалось решение следующих задач:

- изучить влияние биопрепаратов БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер на биологическую активность и агрохимические свойства чернозема выщелоченного;

- изучить закономерности изменения фотосинтетической деятельности посевов, урожайности и качества зерна яровой пшеницы в зависимости от предпосевной обработки семян биопрепаратами как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений;

- выявить изменения химического состава зерна и выноса основных элементов питания яровой пшеницей под действием изучаемых факторов;

- дать экономическую, энергетическую и агроэкологическую оценку технологии возделывания яровой пшеницы с использованием для предпосевной обработки семян биопрепаратов и применением минеральных удобрений.

Научная новизна. В условиях Среднего Поволжья на чернозёме выщелоченном впервые проведено изучение эффективности предпосевной обработки семян яровой пшеницы сорта Землячка микробиологическими препаратами Би-солбиФит стандарт и БисолбиФит супер как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений с различными дозами азота. Установлено, что изучаемые препараты способствуют оптимизации агрономических свойств чернозема выщелоченного, положительно влияют на урожайность и качество зерна яровой пшеницы. Доказана возможность снижения доз азота на 50 % и более при возделывании яровой пшеницы с использованием для предпосевной обработки семян биопрепаратов на основе диазотрофов. Дана экологическая, экономическая и биоэнергетическая оценка технологии возделывания яровой пшеницы с использованием биопрепаратов при применении как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений.

Практическая значимость. Результаты исследований являются основой для разработки региональных технологий возделывания зерновых культур с использованием микробиологических препаратов. Они позволяют определить оптимальные дозы азотных удобрений при использовании для предпосевной обработки семян биопрепаратов на основе диазотрофов. Предпосевная обработка семян биологическими препаратами позволяет повысить урожайность яровой пшеницы в среднем на 13 - 16 %. Производственные испытания подтвердили результаты исследований.

Защищаемые положения:

- биопрепараты БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер способствуют оптимизации биологической активности и питательного режима чернозёма выщелоченного, улучшению фотосинтетической деятельности посевов яровой пшеницы. Преимущество варианта с применением биопрепарата БисолбиФит супер на фоне Р40К40 сохранялось до конца вегетации культуры;

- применение биопрепаратов и минеральных удобрений обеспечивает повышение урожайности яровой пшеницы на 0,23 - 0,29 т/га и практически не уступает в этом отношении варианту с использованием полного минерального удобрения (Ш0Р40К40). Для формирования более высокой урожайности зерна яровой пшеницы необходимо использовать биопрепарат БисолбиФит супер на фоне Р40К40;

- предпосевная обработка семян яровой пшеницы биопрепаратами экономически и энергетически эффективно.

Личный вклад соискателя. При личном участии соискателя разработана программа исследования, им лично поставлены полевые и лабораторные эксперименты, проведены анализ и обобщение полученного материала, а также сформулированы выводы и рекомендации производству.

Апробация работы. Результаты исследований и положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных внутривузовских научно-практических конференциях Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина (2010 -2012), на Международной научно - практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их развития» (Ульяновск, 2010), Всероссийской студенческой научной конференции «Современные проблемы агропочвоведения, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2011), Всероссийской студенческой научно-практической конференции «В мире научных открытий» (Ульяновск, 2012).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья в издании, входящем в список ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 120 страницах компьютерного текста, состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Включает 20 таблиц, 11 рисунков. Список литературы включает 182 наименования, в том числе 20 публикаций иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук профессору Куликовой Алевтине Христофоровне, кандидату с.-х. наук, доценту Яшину Е.А. и всему коллективу кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии Ульяновской ГСХА имени П.А. Столыпина за поддержку и помощь при выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Эффективность биопрепаратов на основе диазотофов при возделывании сельскохозяйственных культур

Проведён анализ работ отечественных и зарубежных учёных по изучению роли биопрепаратов на основе диазотрофов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. Показано, что их использование является перспективным направлением в современном земледелии, благодаря положительному влиянию данных препаратов на плодородие почвы, урожайность и качество продукции культур.

Глава 2. Объекты, методика и условия проведения исследования

Исследование проводилось в 2010 - 2012 гг. путём закладки полевых опытов на опытном поле Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии им. П.А. Столыпина и лабораторных исследований почвенных и растительных образцов.

Объектами исследований являлись: яровая пшеница сорта Землячка, биопрепараты БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер, минеральные удобрения.

БисолбиФит - микробиологическое удобрение, основу которого составляет штамм ризосферных бактерий Bacillus subtilis 4-13. Бактерии обладают комплексом полезных свойств: способностью синтезировать вещества, подавляющие развитие фитопатогенных грибов и бактерий, являющихся возбудите-

лями болезней растений, а так же вещества, стимулирующие рост растений. Би-солбиФит стандарт и БисолбиФит супер отличаются количеством бактерий в препарате. В качестве носителя выступает природный материал диатомит, осадочная порода, сложенная в основной своей массе мельчайшими створками диатомовых водорослей, содержащая более 40 % оксида кремния в аморфной форме. Кремний обеспечивает, прежде всего, защитные функции организма.

Полевой опыт заложен в четырехкратной повторности. Посевная площадь делянки 40 м2 (10 х 4 м), учетная - 20 м (10 х 2 м), расположение их рендоми-зированное. Изучение эффективности предпосевной обработки семян биопрепаратами при возделывании яровой пшеницы проводилось по следующей схеме:

I - контроль; 2 - БисолбиФит стандарт; 3 - БисолбиФит супер; 4 - ЖОР40К40; 5 - Ы40Р40К40 + БисолбиФит стандарт; 6 - Ы20Р40К40 + БисолбиФит стандарт; 7 - Р40К40 + БисолбиФит стандарт; 8 - ШОР40К40 + БисолбиФит супер; 9 - №0Р40К40 + БисолбиФит супер; 10 - Р40К40 + БисолбиФит супер;

II — Р40К40.

Обработка семян биопрепаратами БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер проводилась в день посева в норме 2 кг/т семян. В качестве азотного удобрения использовали аммиачную селитру (34 % Ы), фосфорного - суперфосфат двойной (45 % Р205), калийного - хлористый калий (58 % К20), которые вносили под предпосевную культивацию. Почва опытного поля чернозем выщелоченный среднесуглинистый со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 4,3 %, подвижных соединений фосфора и калия (по Чирикову) 193 и 152 мг/кг почвы, рН солевой 5,6.

В целом почвы опытного поля УГСХА им. П.А. Столыпина характеризуются достаточно высоким уровнем плодородия и способны формировать при правильной агротехнике и в благоприятные по метеоусловиям годы высокие урожаи возделываемых сельскохозяйственных культур.

Годы исследования отличались значительной вариабельностью суммы осадков как за вегетационный период, так и в целом за год. Наибольшая их сумма за период вегетации яровой пшеницы выпала в 2011 году - 225,2 мм, наименьшая в 2010 (45,5 мм); в 2012 она составила 130,4 мм. Распределение осадков по месяцам также было очень неравномерным. В 2010 г. в первой декаде мая выпало 32 мм осадков и условия дня работы микроорганизмов, входящих в состав биопрепаратов, улучшились. За последующий период вегетации яровой пшеницы дождей не было, что в сочетании с высокими температурами вызвало почвенную засуху, отрицательно сказавшуюся на продуктивности культуры. Сумма активных температур за период вегетации 2010 г. составила 1 960,4 °С. Погодные условия 2011 г. были благоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур. За период вегетации яровой пшеницы количество осадков составило 225,2 мм, сумма активных температур - 1 800,5 °С. Метеорологические условия 2012 г. также были крайне неблагоприятными: сумма осадков составила 130,4 мм, активных температур 1 857 °С.

Организация полевых опытов, проведение наблюдений, лабораторных анализов осуществлялись по общепринятым методикам и соответствующим

ГОСТам в аккредитованной испытательной лаборатории «Ульяновская ГСХА» (№ РОСС RU 0001 515 748). Экономическую оценку технологий возделывания яровой пшеницы проводили по системе натуральных и стоимостных показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий ООО «Ульяновская Нива» (2012 г.), биоэнергетическую эффективность -по совокупным затратам энергоресурсов на возделывание и накопление потенциальной энергии в урожае основной продукции. Данные результатов исследования подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов (Доспехов Б.А., 1985).

Глава 3. Влияние биопрепаратов на основе диазотрофов на свойства чернозема выщелоченного

Почва является биокостной системой, где все процессы превращения веществ определяются жизнедеятельностью организмов. Наиболее адекватными показателями их деятельности считаются прямое определение численности микроорганизмов и скорость разложения целлюлозы, определяющая кругооборот питательных веществ и энергии в почве.

3.1.1. Численность микроорганизмов. Результаты исследований показали, что применение биологических препаратов увеличивает численность микроорганизмов в пахотном слое почвы от 0,9 х 109 до 2,30 х 109 КОЕ/ г почвы (БисолбиФит супер) при внесении в чистом виде и до 3,54 х 109 КОЕ/ г почвы на фоне минеральных удобрений (Р40К40 + БисолбиФит супер). Аналогично возрастала численность Bacillus subtilis 4-13 - от 0,85 х 10 КОЕ/ г почвы на контроле до 2,63 х 10" КОЕ/ г почвы на варианте с предпосевной обработкой семян БисолбиФит супер на фоне фосфорно-калийных удобрений. БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер отличаются между собой содержанием Bacillus subtilis 4-13: в БисолбиФит супере их на 0,3 х 106 КОЕ/ г почвы больше, чем в БисолбиФит стандарте.

3.1.2. Интенсивность разложения целлюлозы. Наблюдения за интенсивностью разложения льнополотна (рисунок 1), проведенные в 2010 - 2012 гг. под посевами яровой пшеницы, показали неоднозначное влияние биологических препаратов на основе ассоциативных диазотрофов и минеральных удобрений на данный процесс.

Интенсивность разложения льняного полотна на вариантах с предпосевной обработкой семян биопрепаратами БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер в чистом виде находилась в пределах 40 и 42 %, что выше контрольного на 9 %. На варианте с минеральными удобрениями в дозе N40P40K40 степень разложения составила 38 %. Следует отметить, что отсутствовали значительные различия в интенсивности разложения целлюлозы между вариантами, где применялись биопрепараты как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений с полной дозой азота.

80 Г

Рисунок 1. Интенсивность разложения льняного полотна под посевами яровой пшеницы в зависимости от предпосевной обработки семян биопрепаратами Би-солбиФит стандарт и БисолбиФит супер, % (2010 - 2012 гт.).

3.2. Агрохимические показатели. Применяемые препараты на основе диазотрофов, несмотря на интенсивное потребление развивающимися растениями, обеспечивали более высокий уровень питания в течение всего вегетационного периода яровой пшеницы (таблица 1).

Таблица 1. Влияние минеральных удобрений и предпосевной обработки семян биопрепаратами на содержание элементов питания в почве, мг/кг (2010 -2012 гг.)___

Ва- 1-й отбор 2-й отбор 3-й отбор

ри- N. р2о5 К20 рн № р2о5 К20 рн Ы- р2о5 К20 рН

ант КОз N03 N03

1 16,3 175 140 5,21 15,7 171 140 5,18 16,7 174 142 5,22

2 16,5 189 147 5,26 16,1 186 147 5,26 16,9 188 148 5,27

3 16,7 190 147 5,27 16,5 188 149 5,26 17,0 189 149 5,27

4 16,7 193 152 5,19 16,5 190 153 5,19 17,1 192 156 5,16

5 17,0 196 154 5,32 16,7 193 155 5,32 17,3 196 156 5,33

6 16,9 196 154 5,33 16,7 193 155 5,31 17,3 195 156 5,37

7 18,1 197 153 5,30 17,1 194 149 5,23 17,3 195 152 5,30

8 18,6 197 156 5,32 17,7 195 156 5,25 18,5 196 159 5,24

9 18,5 198 155 5,32 17,7 195 155 5,26 18,8 197 159 5,31

10 18,6 197 153 5,33 17,8 196 154 5,26 18,7 196 156 5,32

11 16,5 184 147 5,28 15,7 181 145 5,24 16,9 184 148 5,29

При этом содержание нитратного азота в пахотном слое в среднем за вегетацию увеличилось на 12,5 %, подвижных соединений фосфора на 11 % и ка-

лия - 10 %. Предпосевная обработка семян биологическими препаратами на фоне минеральных удобрений позволила повысить уровень минерального питания до 14 % по азоту (Р40К40 + БисолбиФит супер), 14 % по фосфору (Ы20Р40К40 + БисолбиФит супер) и на 11 % по калию (М40Р40К40 + БисолбиФит супер).

Глава 4. Влияние минеральных удобрений и предпосевной обработки семян биопрепаратами на основе диазотрофов на формирование посевов яровой пшеницы

4.1. Лабораторная и полевая всхожесть семян. Важным условием получения высокого урожая является своевременное получение полных, дружных и хорошо развитых всходов. Анализ данных показал, что при использовании биопрепаратов энергия прорастания увеличивается на 2,1 %, лабораторная всхожесть семян - на 2,2 %.

На вариантах с предпосевной обработкой семян биопрепаратами в чистом виде в среднем за годы исследований полевая всхожесть семян была выше на 1,5-2,1 %, на фоне Ы40Р40К40 - на 2,1 - 3,3 %. Следует отметить, что лучшее прорастание семян наблюдалось на варианте Р40К40 + БисолбиФит супер: превышение контроля составило 2,5 - 4,3 %.

Таким образом, под влиянием биопрепаратов происходила активизация ростовых процессов, способствующих улучшению посевных качеств семян, за счет увеличения энергии прорастания, всхожести и силы роста.

4.2. Динамика площади листьев. Применение минеральных удобрений и предпосевная обработка биологическими препаратами БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер оказали существенное влияние на формирование ассимиляционного аппарата. В среднем за годы исследований площадь листовой поверх-

Рисунок 2. Площадь листьев яровой пшеницы по фазам развития, тыс. м2/га (2010-2012 гг.)

ности в фазу кущения изменялся от 8,92 до 12,1 тыс. м2/га (рисунок 2). Наиболее интенсивный прирост листовой поверхности в эту фазу наблюдался на варианте с предпосевной обработкой семян биопрепаратом БисолбиФит супер и минеральными удобрениями в дозе Р40К40 (12,1 тыс. м2/га), что выше контрольного варианта на 3,18 тыс. м2/га. В фазу трубкования произошло увеличение ассимиляционной поверхности посевов по всем вариантам опыта. Значения варьировали от 15,25 на контроле до 19,22 тыс. м2/га на варианте с БисолбиФит стандарт и Р40К40. В связи с этим можно предположить, что в период максимальной азотфиксирующей активности (выход в трубку - колошение) происходило дополнительное снабжение растений азотом, которое обусловливало усилие ростовых процессов.

В исследовании выявлена корреляционная связь между площадью листьев и урожайностью в фазы кущения (Д2= 0,82) и трубкования (Я2= 0,98).

4.3. Динамика накопления сухого вещества. Содержание сухого вещества яровой пшеницы в годы исследования было различным. В фазу трубкования - колошения в период максимальной азотфиксирующей активности происходило дополнительное снабжение растений азотом, в результате чего увеличилась биомасса растений.

Максимальное накопление сухого вещества наблюдалось в фазу молоч-но-восковой спелости. В среднем за годы исследований перед уборкой культуры количество сухого вещества на вариантах с применением биопрепаратов в чистом виде различалось незначительно и составило 0,73 и 0,80 т/га. Наибольшее накопление сухого вещества к концу вегетации было отмечено на варианте с применением биопрепарата БисолбиФит супер совместно с минеральными удобрениями в дозе К20Р40К40 и составило 8,30 т/га.

4.4. Фотосинтетический потенциал (ФП). Основным показателем фо-

0,14

Варианты

Вкушеайе Вкрубковааие И кол мнение Вмолочная спелость

Рисунок 3. Фотосинтетический потенциал посева яровой пшеницы сорта Землячка, млн.м2*дн./га* (2010-2012 гг.)

тосинтетической продуктивности растений является накопление ими сухой массы за определенный период, то есть показатель фотосинтетического потенциала.

Анализ полученных данных (рисунок 3) показывает, что наибольший ФП наблюдался в период колошения культуры, когда шло максимальное нарастание листовой поверхности. С первых дней вегетации и до фазы колошения фотосинтетический потенциал быстро нарастал, достигая максимума. В дальнейшем, с пожелтением и отмиранием листьев нижнего яруса, он уменьшался.

4.5. Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). Наибольшая ЧПФ наблюдалась в фазы выхода в трубку и колошения. Так, за период вегетации в среднем за 2010 -2012 гг. наиболее высокая продуктивность фотосинтеза отмечалась при совместном применении биопрепарата БисолбиФит супер и минеральных удобрений в дозе Р40К40, что составило по соответствующим периодам 8,3 и 17,6 г/м2 сутки. БисолбиФит стандарт на этом же фоне обеспечил ЧПФ по периодам 7,7 и 16,3 г/м2 сутки (рисунок 4).

Варианты

Ветщ^нне-ткАкобаипеВтруйковааяе-катшейасвколошение-^юлочямспелосте

Рисунок 4. Влияние биопрепаратов на чистую продуктивность фотосинтеза растений яровой пшеницы в среднем за вегетацию, г /м2 в сутки, (2010 - 2012 гг.).

Глава 5. Влияние предпосевной обработки семян биопрепаратами на урожайность и качество продукции сельскохозяйственных культур

5.1. Урожайность и элементы структуры урожая. В среднем за годы исследований озерненность колоса на контроле составила 15,3 шт. с массой зерна 0,49 г. Вариант с предпосевной обработкой семян биопрепаратами не уступал таковому с внесением полных доз минеральных удобрений и способствовал формированию 18,7 - 18,9 шт. с массой зерна 0,63 - 0,64 г.

Масса 1000 зерен по вариантам в среднем составляла от 30,8 до 34,8 г. При предпосевной обработке семян биопрепаратами показатель находился в пределах 32 г. Совместное внесение фосфорно-калийных удобрений и биопре-

паратов способствовало наибольшему увеличению массы 1000 зерен, которая составила 34,8 г.

Урожайность яровой пшеницы представлена в таблице 2.

Таблица 2. Урожайность зерна яровой пшеницы в зависимости от применения минеральных удобрений и предпосевной обработки семян биологическими препаратами, т/га (2010-2012 гг.)____

Вариант 2010 г. 2011 г. 2012 г. Средняя

1 Контроль 0,89 2,88 0,86 1,54

2 БисолбиФит стандарт 1,01 3,19 1,11 1,77

3 БисолбиФит супер 0,96 3,27 1,25 1,83

4 Ж0Р40К40 1,06 3,52 1,40 1,99

5 Ж0Р40К40 + БисолбиФит стандарт 1,15 3,64 1,48 2,09

6 К20Р40К40 + БисолбиФит стандарт 1,10 3,85 1,52 2,16

7 Р40К40 + БисолбиФит стандарт 1,01 3,90 1,65 2,19

8 Ш0Р40К40 + БисолбиФит супер 1,00 3,87 1,60 2,16

9 К20Р40К40 + БисолбиФит супер 1,21 4,00 1,87 2,36

10 Р40К40 + БисолбиФит супер 1,27 4,10 2,13 2,50

11 Р40К40* - 2,98 0,97 2,13

НСР05 0,08 0,19 0,10 -

* вариант введен в 2011 году

Анализируя урожайные данные в опытах, прежде всего, следует отметить различие ее по годам исследований: в среднем от 0,86 — 0,89 т/га на контроле до 2,88 т/га, что обусловлено резко неблагоприятными условиями вегетации в 2010 и 2012 гг. Однако независимо от складывающихся погодных условий выявлена общая закономерность: биологические препараты способствуют формированию дополнительной урожайности в среднем на 0,23 - 0,29 т/га при применении в чистом виде и на 0,55 - 0,96 т/га - на фоне минеральных удобрений. В последнем случае доля БисолбиФит стандарт составляет от 0,1 до 0,2 т/га, БисолбиФит супер - от 0,17 до 0,51 т/га. Наиболее эффективна при возделывании яровой пшеницы предпосевная обработка семян БисолбиФит супер при совместном применении фосфорно-калийных удобрений (Р40К40). По данному варианту урожайность зерна составила 2,50 т/га, что выше контроля на 0,96 т/га. Урожайность яровой пшеницы находилась в прямой зависимости от биологической активности почвы (Я2= 0,6) и, соответственно, от режима питания растений.

Таким образом, предпосевная обработка семян биопрепаратами на основе диазотрофов позволяет существенно сократить дозы азотных удобрений при возделывании яровой пшеницы, в определенных случаях вплоть до полного их отказа.

5.2. Качество продукции. Результаты исследования свидетельствуют, что используемые препараты способствовали улучшению азотного питания растений. Применение препарата БисолбиФит супер и минеральных удобрений в дозе №0Р40К40 позволило получить максимальное содержание данного элемента

в зерне - 2,52 % (на контроле - 2,20 %), что подтверждает эффективность небольших стартовых доз азотных удобрений при применении биопрепаратов для повышения качества зерна в условиях Среднего Поволжья. На фоне Р40К40 количество азота в зерне было наименьшим (2,05 %).

Содержание фосфора в зерне колебалось от 0,74 до 1,08 %. При инокуляции семян биопрепаратами в чистом виде количество его составило 0,82 -0,83 %, что, по-видимому, обусловлено способностью ассоциативных бактерий к мобилизации фосфорсодержащих труднорастворимых соединений почвы и усилением поступления его в растения. Наибольшее содержание Р2О5 наблюдалось на варианте БисолбиФит супер и минеральных удобрений в дозе Ы20Р40К40 (1,08 %, на контроле 0,74 %).

При применении минеральных удобрений отмечалась тенденция незначительного увеличения содержания калия в зерне от 0,56 до 0,65 %. Обработка семян биопрепаратами способствовала повышению калия в зерне по сравнению с контролем на 0,08 - 0,11 % (на контроле 0,56 %).

Применение биологических препаратов как отдельно, так и на фоне применения различных доз минеральных удобрений способствовало увеличению содержания белка в зерне. Так, наибольшее увеличение данного показателя наблюдалось на вариантах с применением минеральных удобрений в дозе Ы20Р40К40 и биопрепарата БисолбиФит супер и составило 14,4 %.

Содержание клейковины в зерне в среднем за три года варьировало от 17,5 до 22,9 %. Инокуляция семян биопрепаратами повысила количество ее на 2,5 %. На фоне полного минерального удобрения количество клейковины составило 19 %. Следует отметить, что вариант с предпосевной обработкой семян биопрепаратами в этом отношении не уступал варианту Ж0Р40К40.

5.3. Экологическая оценка продукции. Предпосевная обработка семян биопрепаратами способствовала получению экологически более безопасной продукции. Под их действием наблюдалось снижение накопления тяжелых металлов в зерне по отношению к контролю в среднем: - на 4 — 5 %, С<1 - на 17 %, № - 15 - 23 %, РЬ - 16 - 18 %, Си - на 7 %.

Глава 6. Баланс элементов питания в черноземе выщелоченном при возделывании яровой пшеницы с использованием для предпосевной обработки семян биопрепаратов

Оценка состояния баланса элементов в системе почва - растение - удобрение является важной характеристикой эффективности использования минеральных удобрений и биологических препаратов в сельскохозяйственном производстве. Расчеты баланса основных элементов питания в пахотном слое чернозема выщелоченного (таблица 3) показали, что применение бактериальных препаратов способствует изменению баланса элементов питания за счет дополнительного их выноса с основной и побочной продукцией.

Баланс азота по всем вариантам был отрицательный и составлял от -22,1 (Ж0Р40К40 + БисолбиФит стандарт) до -60,5 кг/га (Р40К40 + БисолбиФит супер). Однако в вариантах с внесением биопрепаратов баланс азота находил-

ся на уровне контрольного и составлял от 37,1 до 41,3 кг/га, т.е. дополнительная прибавка урожайности яровой пшеницы формировалась за счет биологического азота.

Таблица 3. Баланс основных элементов питания в зависимости от использования для предпосевной обработки семян биопрепаратов, кг/га (2010 - 2012 гг.)

Вариант Баланс+

азота фосфора калия

1. Контроль -42,7 -15,2 -23,7

2. БисолбиФит стандарт -37,1 -19,3 -27,4

3. БисолбиФит супер -41,3 -20 -29,1

4. К40Р40К40 -30,5 15,5 5,2

5. Ш0Р40К40 + БисолбиФит стандарт -22,1 12,4 5,7

6. Ш0Р40К40 + БисолбиФит стандарт -54 5,9 2,6

7. Р40К40 + БисолбиФит стандарт -49,4 11 2,6

8. Ы40Р40К40 + БисолбиФит супер -25,1 и,з 1,3

9. №0Р40К40 + БисолбиФит супер -48,4 8,4 од

10. Р40К40 + БисолбиФит супер -60,5 7 -1,3

11. Р40К40 -56,8 16,6 7,4

Предпосевная обработка семян биопрепаратами на фоне минеральных удобрений обеспечивала бездифицитный баланс по фосфору и калию. При этом баланс фосфора составлял от 5,9 (Ы20Р40К40 + БисолбиФит стандарт) до 16,6 кг/га (Р40К40), калия - от 0,1 (Ы20Р40К40 + БисолбиФит супер) до 7,4 (Р40К40). На вариантах без внесения минерального фосфора и калия складывался отрицательный баланс от - 15,2 до - 20 кг/га по фосфору и от - 23,7 до - 29,1 кг/га по калию.

Таким образом, для создания бездефицитного баланса питательных элементов применение бактериальных препаратов в технологии возделывания яровой пшеницы должно сочетаться с использованием минеральных или органических удобрений.

Глава 7. Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологии возделывания яровой пшеницы с использованием биопрепаратов

Внедрение любого агроприема, в том числе предпосевная обработка семян, требует проведения его энергетической и экономической оценки, характеризующих затраты энергии, денежных средств на данное мероприятие, эффективность, рентабельность его внедрения в технологию возделывания культуры, а также позволяет определить пути экономии затрат.

7.1. Экономическая эффективность. Применение для предпосевной обработки семян яровой пшеницы биологических препаратов экономически выгодно, уровень рентабельности превысил контроль на 14 - 15 %. Более того, использование биологических препаратов явилось более рентабельным по сравнению с применением минеральных удобрений. Применение данных препаратов на фоне полных доз минеральных удобрений менее эффективно. Наибольший экономический эффект наблюдался при использовании биопрепарата БисолбиФит супер на фосфорно-калийном фоне: на данном варианте уровень рентабельности составил 65 %, что на 21 % выше контрольного варианта и на 40 % больше варианта с ЫРК.

7.2. Биоэнергетическая эффективность. Результаты расчетов энергетической эффективности технологии возделывания яровой пшеницы показали, что затраты техногенной энергии по вариантам опыта варьируют от 14,2 ГДж/га на контроле до 14,4 ГДж/га на варианте с использованием БисолбиФита супер, на фоне минеральных удобрений от 20,5 ГДж/га (ЖОР40К40) до 20,6 ГДж/га (И40Р40К40 + БисолбиФит супер). Наиболее энергетически выгодным приемом повышения урожайности является применение препарата БисолбиФит супер как на фоне естественного плодородия почвы, так и при совместном использовании его с фосфорно - калийными удобрениями, коэффициент энергетической эффективности на данных вариантах составляет 2,10 - 2,37 соответственно.

ВЫВОДЫ

1. Применение биологических препаратов на основе диазотрофов оказало положительное влияние на активность почвенной микрофлоры: разложение льняного полотна под посевами яровой пшеницы в среднем за три года исследований повысилось на 9 % и не уступало в этом отношении минеральным удобрениям. Наибольшая целлюлозоразлагающая активность наблюдалась при совместном применении препарата БисолбиФит супер и фосфорно-калийных удобрений (Р40К40) и составила 48 %.

2. Биологические препараты БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер при применении как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений способствовали поддерживанию в пахотном слое чернозема выщелоченного более высокого уровня доступных растениям элементов питания на протяжении всего вегетационного периода яровой пшеницы. При этом содержание нитратного азота в сравнении с контролем было выше на 2,3 мг/кг, фосфора на 15-16 мг/кг, калия 7—10 мг/кг почвы.

3. Биопрепараты и минеральные удобрения способствовали лучшему развитию листовой поверхности яровой пшеницы, накоплению сухого вещества и, в целом, фотосинтетической активности растений. Наибольшая продуктивность фотосинтеза наблюдалась в фазы трубкования и колошения под действием препарата БисолбиФит супер на фоне Р40К40, которая повышалась относительно контроля на 11 %.

4. Предпосевная обработка семян биопрепаратами способствовала повышению урожайности зерна яровой пшеницы в среднем за три года на 0,23 -

0,29 т/га. При совместном применении с минеральными удобрениями прибавка возрастала на 0,55 - 0,96 т/га. Максимальная урожайность зерна сформировалась с применением Р40К40 и посеве с семенами, обработанными БисолбиФит супер и составила 2,50 т/га.

5. Предпосевная обработка семян биопрепаратами на основе диазотрофов способствовала получению экологически более безопасной продукции. Под их действием наблюдалось снижение накопления Ъп. - на 4 - 5 %, Сё - на 17 %, № -15 - 23 %, РЬ - 16- 18 %, Си - на 7 %.

6. Применение бактериальных препаратов способствовало усилению напряженности баланса элементов питания за счет дополнительного их выноса с основной и побочной продукцией. В связи с этим применение их при возделывании яровой пшеницы должно сочетаться с использованием минеральных удобрений.

7. Использование биопрепаратов БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер для предпосевной обработки семян экономически и энергетически оправдано. Наибольшей экономической и энергетической эффективностью обладал вариант с предпосевной обработкой семян БисолбиФит супер и применением фосфорно-калийных удобрений в дозе Р40К40 (уровень рентабельности 66 %, коээфициент энергетической эффективности 2,4; на контроле соответственно 45% и 1,8).

8. Применение биопрепаратов на основе диазотрофов для предпосевной обработки семян позволяет существенно снизить дозу азотных удобрений при возделывании яровой пшеницы.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

При возделывании яровой пшеницы на черноземах выщелоченных в лесостепи Поволжья с целью улучшения минерального питания, повышения ее урожайности и улучшения качества зерна рекомендуем сельскохозяйственным производителям проводить предпосевную обработку семян биопрепаратом БисолбиФит супер. Эффективность данного препарата повышается на фоне внесения Р40К40.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Кривова О.И., Кривова А.И. Роль симбиотической и ассоциативной азотфиксации при возделывании бобовых и небобовых культур // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их развития: материалы П Междунар. науч.-практ. конф. Т.5. Агрономия и агроэкология. -Ульяновск, 2010. - С. 65 - 68.

2. Кривова О.И., Кривова А.И. Роль азотфиксации при возделывании сельскохозяйственных культур// Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства: материалы Всеросс. школы молодых ученых и специалистов. - Ульяновск, 2010. - С. 53-55.

3. Кривова О.И. Значение биологического азота в экологизации земледелия // Материалы Всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 80-ти летию со дня рождения профессора Кузнецова А.И. -Чебоксары, ЧГСА, 2010. -С. 136 -138.

4. Кривова О.И., Кривова А.И., Смывалов B.C. Влияние биопрепаратов на основе диазотрофов на урожайность и качество зерна яровой пшеницы // Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений: материалы Междунар науч.-практ. конф., посвященной 90-летию кафедры агрохимии Нижегородской ГСХА. - Нижний Новгород, 2011. - С. 184 -186.

5. Кривова О.И., Кривова А.И. Влияние биопрепаратов БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер на урожайность яровой пшеницы // Молодёжь и наука XXI века: материалы III-й Междунар. науч. - практ. конф. молодых учёных. -Ульяновск, УГСХА, 2010, - С. 16 -18.

6. Куликова А.Х., Плечова О.И. Эффективность минеральных удобрений и биопрепаратов на основе диазотрофов в технологии возделывания яровой пшеницы // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: материалы III-й Междунар. науч.-практ. конф. - Ульяновск, УГСХА, 2011. - С. 60 - 64.

7. Куликова А.Х., Плечова О.И., Кривова А.И. Биологический азот в технологии возделывания яровой пшеницы // Состояние и пути повышения эффективности исследований в системе Географической сети опытов с удобрениями: материалы Всеросс. конф. учреждений-участников географической сети опытов с удобрениями. - М.: ВНИИА, 2012. - С. 77 - 79.

8. Плечова О.И., Плечов Д.В. Эффективность комплексных биопрепаратов БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер в технологии возделывания яровой пшеницы // Вестник Ульяновской ГСХА, 2012 №3 (19). С. 40 - 43.

9. Плечова О.И., Яшин Е.А., Кривова А.И. Влияние биопрепаратов на основе диазотрофов и минеральных удобрений на площадь листьев и урожайность яровой пшеницы // Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии: материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ульяновск. УГСХА, 2012. -С. 163-169.

10. Плечова О.И., Плечов Д.В. Влияние предпосевной обработки семян биологическими препаратами и минеральных удобрений на урожайность и накопление тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы // Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России: материалы XI междунар. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2012. — С.116— 118.

* - фамилия автора до замужества

Подписано в печать 19. 04- tc> /3 г Формат бОх 84 1/16 Бумага офсетная Гарнитура Тайме Печать офсетная, Усл.печ.л. Тираж экз. fío Заказ Joco

Адрес издателя:

432980 г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Плечова, Ольга Ивановна, Ульяновск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

имени П.А. Столыпина

На правах рукописи

04201357584

Плечова Ольга Ивановна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ДИАЗОТРОФОВ В ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.04 - Агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с.-х. наук профессор Куликова А.Х.

УЛЬЯНОВСК-2013

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ДИА-ЗОТРОФОВ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР 8

1.1. Роль азота в жизни растений 8

1.2. Ассоциативная азотфиксацияи ее роль в азотном пита- 14 нии растений

1.3. Биологические препараты на основе диазотрофов 20

2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕ- 29 ДОВАНИЙ

2.1. Почвенный покров опытного поля и его агрохимическая характеристика

2.2. Метеорологические условия 30

2.3. Объекты исследований, технология возделывания яровой 35 пшеницы

2.4. Учеты, наблюдения, анализы и методы исследований 38

3. ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ДИАЗОТРОФОВ 41 НА СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

3.1. Биологические свойства 41 3.1.1. Численность микроорганизмов 41 3.1 ^.Интенсивность разложения целлюлозы 43

3.2. Агрохимические показатели 48

4. ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН БИОПРЕПАРАТАМИ НА ОСНОВЕ ДИАЗОТРОФОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОСЕВОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

4.1. Полевая и лабораторная всхожесть семян 60

4.2. Динамика площади листьев 65

4.3. Динамика накопления сухого вещества 72

4.4. Фотосинтетический потенциал 75

4.5. Чистая продуктивность фотосинтеза 78

5. ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН БИОПРЕПАРАТАМИ PÍA УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРО- 80 ДУКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

5.1. Урожайность и элементы структуры урожая 80

5.2. Качество продукции 88

5.3. Экологическая оценка продукции 95

6. БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН БИОПРЕПАРАТОВ

7.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОПРЕПАРАТОВ И МИНЕ-

108

РАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

7.1. Экономическая эффективность 108

7.2. Биоэнергетическая эффективность 113

ВЫВОДЫ 118

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ 120

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121

ПРИЛОЖЕНИЯ 139

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В последнее время усложнение экологической обстановки и рост цен на минеральные удобрения усилили интерес к поиску безопасных и экономичных путей развития сельского хозяйства. Одним из них является разработка и внедрение экологически адаптированных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, основанных на мобилизации биологических факторов формирования их урожайности.

Актуальным направлением повышения продуктивности и устойчивости агрофитоценозов является использование биологических препаратов на основе диазотрофов, действующим началом которых являются микроорганизмы, оказывающие комплексное положительное действие на растения такие, как фиксация атмосферного азота, подавление развития фитопатогенных микроорганизмов, стимуляция роста и развития растений, повышение устойчивости их к стрессам.

Микробиологическая фиксация атмосферного азота - единственный экологически чистый путь снабжения растений азотом, при котором принципиально невозможно загрязнение почв, водоемов и атмосферы. Кроме того, микробная азотфиксация осуществляется главным образом за счет энергии солнца и позволяет избежать больших затрат энергетического сырья.. При этом возделывание злаковых культур с применением бактериальных препаратов может обеспечивать получение таких же урожаев, как и при внесении соответствующих доз минеральных удобрений.

Вышеизложенное обусловило исследования, направленные на изучение эффективности биопрепаратов на основе диазотрофов и разработку научных основ их применения при возделывании сельскохозяйственных культур, в том числе яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья.

Исследование является частью плана научной работы ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпи-

на» (регистрационный № 01.200.209529) и соответствует паспорту специальности 06.01.04 - Агрохимия.

Цель и задачи исследования

Целью исследования являлось изучение эффективности биопрепаратов на основе диазотрофов и разработка научных основ их применения при возделывании яровой пшеницы в условиях Среднего Поволжья.

Исследованием предусматривалось решение следующих задач:

- изучить влияние биопрепаратов БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер на биологическую активность и агрохимические свойства чернозема выщелоченного;

- изучить закономерности изменения фотосинтетической деятельности посевов, урожайности и качества зерна яровой пшеницы в зависимости от предпосевной обработки семян биопрепаратами как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений;

- выявить изменения химического состава зерна и выноса основных элементов питания яровой пшеницей под действием изучаемых факторов;

- дать экономическую, энергетическую и агроэкологическую оценку технологии возделывания яровой пшеницы с использованием для предпосевной обработки семян биопрепаратов и применением минеральных удобрений.

Научная новизна. В условиях Среднего Поволжья на чернозёме выщелоченном впервые проведено изучение эффективности предпосевной обработки семян яровой пшеницы сорта Землячка микробиологическими препаратами БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений с различными дозами азота. Установлено, что изучаемые препараты способствуют оптимизации агрономических свойств чернозема выщелоченного, положительно влияют на урожайность и качество зерна яровой пшеницы. Доказана возможность снижения доз азота на 50 % и более при возделывании яровой пшеницы с использованием для предпосевной обработки семян биопрепаратов на основе диазотрофов. Дана экологическая, экономическая

и биоэнергетическая оценка технологии возделывания яровой пшеницы с использованием биопрепаратов при применении как в чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений.

л

Практическая значимость. Результаты исследований являются основой для разработки региональных технологий возделывания зерновых культур с использованием микробиологических препаратов. Они позволяют определить оптимальные дозы азотных удобрений при использовании для предпосевной обработки семян биопрепаратов на основе диазотрофов. Предпосевная обработка семян биологическими препаратами позволяет повысить урожайность яровой пшеницы в среднем на 13 - 16 %. Производственные испытания подтвердили результаты исследований.

Защищаемые положениях

- биопрепараты БисолбиФит стандарт и БисолбиФит супер способствуют оптимизации биологической активности и питательного режима чернозёма выщелоченного, улучшению фотосинтетической деятельности посевов яровой пшеницы. Преимущество варианта с применением биопрепарата БисолбиФит супер на фоне Р40К40 сохранялось до конца вегетации культуры;

- применение биопрепаратов и минеральных удобрений обеспечивает повышение урожайности яровой пшеницы на 0,23 - 0,29 т/га и практически не уступает в этом отношении варианту с использованием полного минерального удобрения (Ш0Р40К40). Для формирования более высокой урожайности зерна яровой пшеницы необходимо использовать биопрепарат БисолбиФит супер на фоне Р40К40;

- предпосевная обработка семян яровой пшеницы биопрепаратами экономически и энергетически эффективно.

Личный вклад соискателя. При личном участии соискателя разработана программа исследования, им лично поставлены полевые и лабораторные эксперименты, проведены анализ и обобщение полученного материала, а также сформулированы выводы и рекомендации производству.

Апробация работы. Результаты исследований и положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных внутривузовских научно-практических конференциях Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина (2010 -2012), на Международной научно - практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их развития» (Ульяновск, 2010), Всероссийской студенческой научной конференции «Современные проблемы агропочвоведения, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2011), Всероссийской студенческой научно-практической конференции «В мире научных открытий» (Ульяновск, 2012).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья в издании, входящем в список ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 120 страницах компьютерного текста, состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Включает 20 таблиц, 11 рисунков. Список литературы включает 182 наименования, в том числе 20 публикаций иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук профессору Куликовой Алевтине Христофоровне, кандидату с.-х. наук, доценту Яшину Е.А. и всему коллективу кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии Ульяновской ГСХА имени П. А. Столыпина за поддержку и помощь при выполнении работы.

1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ДИАЗО-ТРОФОВ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

1.1. Роль азота в жизни растений

Одной из главных задач земледелия является эффективное применение удобрений. Научно обоснованная система удобрения должна обеспечивать высокую урожайность сельскохозяйственных культур с оптимальными показателями качества продукции, сохранение или дифференцированное повышение плодородия почвы при соответствии нормативам экологической безопасности (Лапа В.В., Босак В.Н., 2001)

Для создания высокого урожая хорошего качества используется минеральное питание - регулируемый фактор управления ростом и развитием растений (Кубарева О.Г., Петров-Спиридонов A.A., Карепина Т.А., 2006). По мнению большинства исследователей (Азотфиксация в лесных биогеоценозах, 1987; Reddy P.M., Ladha J.K., 1995; Кандаурова Т.М., 1997; Дегтярева И.А., Чернов И.А., Михеев П.В., 2001) огромный вклад в формирование урожайности зерновых культур вносит азот. Вынос азота в среднем составляет 50 - 150 кг с га и зависит от уровня урожайности и содержания азота в растении: чем больше урожайность и содержание азота в растении, тем выше вынос. Бобовые при одинаковой величине урожайности будут выносить больше азота, т.к. характеризуются более высоким содержанием азота в единице продукции. Пример: озимая рожь выносит 25 кг/га, горох - 66 кг/га.

Азот является основным питательным элементом всех растений. В сухой массе растений его содержится от 0,5 до 5,0 %. Он входит в состав таких важнейших органических соединений, как белки (где его содержится от 16 до 18 %), нуклеиновые кислоты, которые являются носителями наследственных свойств живых организмов; липоидные компоненты мембран, фотосинтетические пигменты, хлорофилл, фосфатиды, гормоны, витамины и другие жизненно важные соединения. Данный элемент необходим растущим растениям для формирова-

ния новых клеток. Вместе с фосфором, серой, углеродом, кислородом и водородом он является основным элементом для образования органических веществ (Смирнов П.М., Муравин Э.А., 1984; Юмашев Н.П., Трунов И.А., 2006; Евтефе-ев Ю.В., Казанцев Г.М., 2006, 2008). При увеличении в питательной среде азота повышается содержание РНК и ДНК, в то время как от повышения дозы фосфора увеличивается только в основном содержание РНК, а количество ДНК резко падает.

Условия азотного питания сильно влияют на рост и развитие растений. При нехватке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно недостаток азота сказывается на развитии листьев: они становятся мелкими, приобретают светло-зеленую окраску, преждевременно желтеют. Ухудшается также формирование и развитие репродуктивных органов и налив зерна. Однако одностороннее избыточное азотное питание, особенно во второй половине вегетации, задерживает созревание растений, они образуют большую вегетативную массу, но мало зерна или клубней и корнеплодов (Дербенцева A.M., 2006; Евтефе-ев Ю.В., Казанцев Г.М., 2006, 2008).

Недостаток азота подавляет фотосинтез сильнее, чем недостаток других элементов. Плохое обеспечение растения азотом обусловливает снижение нет-то-ассимиляции единицы листовой поверхности и уменьшение самой поверхности листа. В прямой зависимости от азота находится и содержание хлорофилла в листьях (Ерошенко Ф.В., 2010). Азотное голодание снижает зимостойкость растений, водоудерживающую способность растительных тканей. У растений снижается возможность устьичного регулирования транспирации, из-за чего возрастает водоотдача. Поэтому дефицит азотного питания уменьшает эффективность использования воды и приводит к снижению урожайности культур (Юмашев Н.П., Трунов И.А., 2006; Евтефеев Ю.В., Казанцев Г.М., 2006, 2008).

Вопросам состояния, формам и природе почвенного азота посвящен ряд исследований (Щербаков А.П., Васенев И.И.,1999; Трунов И.А., Юмашев Н.П., 2000, 2006; Мязин Н.Г., Павлов P.A., Шеина В.В., 2004 и др.). Азот поглощает-

ся растениями только после соединения его с другими химическими элементами в форме аммония и нитратов - наиболее доступных форм азота в почве. Аммоний, являясь восстановленной формой азота, при поглощении растениями легко используется в синтезе аминокислот и белков. Синтез аминокислот и белков из восстановленных форм азота происходит быстрее и с меньшими затратами энергии, чем синтез из нитратов, для восстановления которых до аммиака растению необходимы затраты дополнительной энергии. Однако нитратная форма азота более безопасна для растений, чем аммиачная, так как высокие концентрации аммиака в тканях растений вызывают их отравление и гибель.

Важным источником восполнения азота в почве является азотфиксирую-щая способность свободноживущих и клубеньковых микроорганизмов. Симбио-тическое азотоусвоение широко распространено у бобовых растений, на корнях которых бактерии рода КЫбоЫыгп образуют клубеньки. Его количество может колебаться от 60 до 300 килограммов на гектар. Накопленный таким путем азот не только дешев, но и безвреден. Он присутствует в виде нитрат-ионов (ИОз") и ионов аммония (МН4+). Корни растений легко поглощают аммиачный азот (ЫН4+) и другие его формы - нитраты и нитриты (Ж)з~ и ЫОг"). Величина фиксации азота зависит от видов бобовых растений, реакции почвы, уровня агротехники, величины урожая и других факторов (Паников Н.С., Минеев В.Г., 1987).

Наиболее эффективно применение азотных удобрений на бедных азотом почвах при хорошем увлажнении. На почвах с коэффициентом увлажнения < 1 эффективность азотных удобрений снижается. При совместном внесении азотные удобрения повышают эффективность фосфорных и калийных (Евте-феев Ю.В., Казанцев Г.М., 2006, 2008).

Азотные удобрения наименее эффективны на почвах с очень низким и низким содержанием подвижного фосфора. В этом случае даже увеличение доз азота не сопровождается прибавками урожайности. С увеличением количества подвижного фосфора в почве возрастают и прибавки урожаев от доз азотных удобрений (Михайлова Л.А., 2008). Таким образом, на окультуренных дерново-

подзолистых тяжелосуглинистых почвах Предуралья при возделывании озимой ржи по чистому пару оптимальная доза азота ранневесенней подкормки составляла 45 кг/га, а оптимальное содержание подвижного фосфора в почве должно быть 300 - 330 мг/кг.

Для получения высоких урожаев всех сельскохозяйственных культур и повышения качества урожая огромное значение имеет внесение в почву минеральных азотных удобрений, получаемых путем искусственного синтеза из азота воздуха на химических заводах (Смирнов П.М., Муравин Э.А., 1984).

В настоящее время одним из важнейших вопросов земледелия остается рациональное применение удобрений. С одной стороны внесение высоких доз азота может привести к ухудшению условий окружающей среды, накоплению нитратов в сельскохозяйственной продукции, с другой - эффективность применения макроудобрений лимитируется недостатком отдельных микроэлементов (Школьник М.Я., Парибок Т.А., Давыдов В.Н., 1967; Школьник М.Я., 1974; Ка-бата-Пендиас А., Пендиас X., 1989;).

Азотные удобрения играют основную роль в получении высокой продуктивности зерновых культур с хорошими показателями качества на дерново-подзолистых почвах с оптимальными агрохимическими показателями (Кандау-рова Т.М., 1997; Дегтярева И.А., Чернов И.А., Михеев П.В., 2001; Кубаре-ва О.Г., Петров-Спиридонов A.A., Карепина Т.А., 2006). Общая доза азотных удобрений зависит от предшественника, действия и последействия в