Опыт применения микробиологических удобрений серии км в производстве сельскохозяйственной продукции

Положительная роль микробиологического фактора в выращивании сельскохозяйственных культур в основном связана с образованием симбиотических отношений между растением и микробиологическим сообществом в ризосфере растений. Для большинства сельскохозяйственных культур и микробиологических сообществ (исключения составляют эндосимбиозы бобовых растений с клубеньковыми бактериями и ряда растений с эндоминоризными грибами) можно говорить о ризосферном синергетическом эктосимбиозе. В нем корневые экссудаты растений являются субстратом и факторами роста некоторых групп микробиологических сообществ, которые выполняют роль антифитопатогенов, утилизаторов нежелательных продуктов метаболизма растений, регуляторов общей концентрации микроорганизмов в почве, регуляторов подвижности и кругооборота минеральных веществ в агроэкосистеме.

В здоровых устойчивых экосистемах симбиотические отношения синергизма устанавливаются автоматически, вследствие закономерности сукцессий, ведущих к наиболее энергетически и биологически выгодным состояниям системы.

Антропогенные воздействия в традиционных системах земледелия (механическая обработка почвы, использование минеральных удобрений, пестицидов и т. д.) являются внешним фактором, постоянно смещающим векторы сукцессионных процессов, что в ряде случаев может привести к негативным явлениям, в частности к смещению составов почвенных и эпифитных микробиологических сообществ в сторону доминирования нежелательных групп микроорганизмов (фитопатогены, конкуренты растений в отношении субстратов минерального питания и т. д.). Эти явления могут привести к снижению продуктивности растениеводства, ухудшению качества сельхозпродуктов, необходимости увеличения объемов применения пестицидов и других видов усиления антропогенного воздействия.

Микробиологические удобрения являются фактором корректировки вектора сукцессий почвенных и эпифитных микробиологических сообществ, а следовательно, и эффективности эктосимбиотических взаимодействий их с растениями.

Устойчивость вектора сукцессии микробиологических сообществ тесно связана с видовым разнообразием составляющих их микроорганизмов (Кожевин, 1985; Кожевин, 1994; Кожевин, Корчмару, 1995; Звягинцев, Заварзин, Колотилова, 2001). При этом с увеличением биологического функционального разнообразия повышается не только устойчивость экосистемы, но и эффективность эктосимбиотических отношений. Это связано с тем, что в самых равновесно устойчивых микробиологических сообществах существует симбиоз между различными группами микроорганизмов. Положительных эффектов эктосимбиозов с растениями можно ожидать в тех случаях, когда в микробиологических сообществах имеется доминирующая группа, состоящая из агроположительных микроорганизмов. Создать такую ситуацию можно путем интродукции специально подобранных ассоциаций микроорганизмов. Такой ассоциацией являются разработанные и выпускаемые ООО «НТЦ БИО» микробиологические удобрения серии КМ. В их состав входят две группы микроорганизмов – антифитопатогены (своеобразные почвенные пробиотики) и агроположительные микроорганизмы, совместимые в природных условиях с антифитопатогенами.

Усиление симбиотических взаимодействий микробиологических сообществ с растениями в результате интродукции КМ в почву ранее показано фитотестированием многочисленных моделей почв, а так же моделированием агроэкосистем в условиях фитотрона и полевых опытах различного уровня (отчетные данные ООО «НТЦ БИО»). Увеличение биологического функционального разнообразия микробиологических сообществ в 145

агроэкосистемах и устойчивости систем в результате интродукции КМ показаны работами кафедры микробиологии почв МГУ им. Ломоносова (отчетные данные П. А. Кожевина, М. В. Горленко и др.). Однако практическое осуществление этих явлений в настоящее время наиболее реально в полевых опытах. Полевые опыты позволяют оценить не только практическое значение и приемлемость технологий земледелия с интродукцией микробиологических удобрений, но и определить технологический интервал различия эффектов, связанный с неизбежными различиями технологий, климатических условий и особенно с различиями почв по физико-химическим свойствам, плодородию, количественному и качественному состоянию микробиологических сообществ.

В настоящей работе приводятся результаты производственных испытаний с биопрепаратами, выполненных при поддержке ООО «НТЦ БИО» в хозяйстве ОАО «Эфко-Заря», входящего в состав агрохолдинга ООО «Эфко-Ресурс» Алексеевского района Белгородской области. Учеными научно-технического центра биологических технологий в сельском хозяйстве (ООО «НТЦ БИО» г. Шебекино Белгородской области) разработаны микробиологические препараты серии КМ (концентраты микроорганизмов) для использования в земледелии. В их состав входят две группы микроорганизмов - антифитопатогены (своеобразные почвенные пробиотики) и агроположительные микроорганизмы, совместимые в природных условиях с анифитопатогенами.

Производственные опыты с использованием КМ-препаратов проведены на фоне традиционных интенсивных технологий земледелия, используемых на приемлемом уровне современной экономической ситуации в 2003-2005 гг.

В указанный период в опытах были задействованы практически все культуры, выращиваемые в хозяйстве на площади около 2000 га. Во всех опытах с применением КМ-препаратов были получены положительные результаты, но в данной работе мы сообщаем только результаты опытов с культурами, выращиваемыми с применением КМ-препаратов в течение всего 3-летнего периода (озимая пшеница, ячмень, подсолнечник (табл. 1-3).

Опыты с КМ-препаратами в «Эфко-Заря» ведутся с весны 2003 г. Поэтому на озимой пшенице в этот год можно было использовать только обработки растений препаратом КМ-104 (доза 4 л КМ в 200-300 л воды на 1 га; использованы штанговые опрыскиватели) (табл. 1). Обработку вегетирующих растений проводили КМ-104 дважды: в начальной стадии выхода в трубку.

Фенологические наблюдения и полевые исследования в процессе развития растений показали повышенную кустистость в опытах по сравнению с контролем в течение всей летней вегетации растений, начиная с двухнедельного срока после первой обработки вегетативной массы. С этим эффектом в основном связан прирост урожайности в вариантах с применением КМ по сравнению с контролем, так как в них не обнаружено ни существенного увеличения числа зерен в колосе, ни увеличения массы 1000 семян.

По климатическим условиям 2003 г. оказался наиболее благоприятным для зерновых культур из всего трехлетнего периода проведения исследований. С этим связан довольно высокий уровень урожайности озимой пшеницы и большие эффекты прироста урожайности пшеницы в вариантах с применением КМ по отношению к контролю в двух из трех опытов. В третьем опыте (прирост урожайности 5,5%) первую обработку растений проводили в поздней стадии кущения, чем объясняется снижение эффекта.

В 2004 г. в некоторых вариантах выращивали озимую пшеницу, посеянную осенью 2003 г. семенами, обработанными препаратами КМ-101 (доза 1% рабочего раствора (1:1) к массе семян), а в летний период 2004 г. проводили одно- и двукратную обработку растений рабочим раствором КМ-104.

Климатические условия 2003-2004 гг. были довольно неблагоприятными для озимой пшеницы (выпады посевов в весенний период, засуха на стадии кущения и выхода в трубку). В этот период основной прирост урожайности обеспечивался предпосевной обработкой семян и двукратной обработкой вегетирующих растений (стадии кущения и выхода в трубку). В этот год в фенологических полевых исследованиях установлено, что кустистость растений в вариантах с использованием КМ постепенно увеличивалась по сравнению с контролем в течение периодов кущения и колошения вплоть до выхода в трубку. В связи с этим урожайности в вариантах с двукратной обработкой растений была выше, чем в вариантах с однократной обработкой.

Таблица 1 – Урожайность озимой пшеницы сорт Белгородская 12

в производственных опытах с использованием КМ-препаратов

ОАО «Эфко-Заря», Алексеевский р-н Белгородской обл., 2003-2005 гг.
Способ использования	Площадь, га		Урожайность, ц/га		Разница, ±		Примечание
	контроль б/о	вариант	контроль б/о	вариант	Х ц/га	Х% к контр.
2003 г.
Обработка вегетирующих растений (двукратно)	17	40	22,6	38,3	+8,7	+39
Обработка растений (двукратно)	15	12	25,3	31,1	+5,8	+23
Обработка растений (двукратно)	16	38	22,5	24,3	+1,8	+5,5
2004 г.
Обработка семян КМ-101 + растений КМ-104 (двукратно)	3,8	3,8	22,1	26,3	+4,2	+19	Предшественник – горох, выращенный с применением КМ-101
Обработка растений КМ-104 (двукратно)	30	58	20,5	22,3	+1,8	+17
Обработка растений КМ-104 (двукратно)	50	80	24,3	26,1	+1,8	+7
Обработка семян КМ-101 + растений КМ-104 (двукратно)	40	90	17,3	21,2	+3,9	+23
2005 г.
Внесение КМ-102 в почву по пару, обработка семян КМ-101 + растений КМ-104 (однократно)	10	105	25,4	26,6	+1,2	+4,2	Пар после подсолнечника. Использование сорной растительности на пару в качестве сидерата
Внесение КМ-102 в почву по пару, обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104 (двукратно)	8	50	23,6	26,9	+3,3	17,7	Пар после подсолнечника. Использование сорной растительности на пару в качестве сидерата

В 2005 г. озимую пшеницу выращивали после посева её осенью 2004 г. по парам после подсолнечника и кукурузы на зерно. При этом сорной растительности давали отрастать до возможности использования ее в качестве сидерата. Механическое уничтожение сорняков с заделкой в почву проводили с предварительным опрыскиванием их рабочим раствором препарата КМ-102 (состав для внесения в почву с растительными остатками с целью ускорения их минерализации, доза 4 л/га КМ, с расходом 300 л раствора).

Посев проводили семенами, обработанными КМ-101 (вышеупомянутая доза). В течение летнего периода в варианте провели однократную обработку растений препаратом на стадии кущения. Урожайность пшеницы здесь была ниже общей урожайности её на других полях, что объясняется перерастанием посевов с осени 2004 г. вследствие раннего посева и теплой влажной осени этого года. В фенологических исследованиях отмечена большая гибель биомассы растений пшеницы после выхода из зимовки. Относительный прирост урожайности в опытах по сравнению с контролем на паровом поле после кукурузы оказался выше, чем на аналогичном поле после подсолнечника.

Для яровых зерновых культур (в частности ячменя) 2003 г. был не вполне благоприятным, о чем свидетельствовал низкий уровень средней урожайности ячменя. Но при этом относительный эффект первого применения КМ был наиболее высоким именно в этом году. Особенно высокие относительные приросты урожайности в вариантах были на вводимом в эксплуатацию экспериментальном поле (61 и 73%). Основной вклад в величину прироста урожайности ячменя внесла предпосевная обработка семян препаратом КМ-101. На тщательно окультуренных и удобренных производственных полях абсолютные и относительные приросты урожайности в опытах по сравнению с контролем оказались существенно ниже, чем на вводимом в эксплуатацию экспериментальном поле.

Таблица 2 – Урожайность ячменя сорт Гонор в производственных опытах с использованием КМ-препаратов

ОАО «Эфко-Заря», Алексеевский р-н Белгородской обл., 2003-2005 гг.

Способ обработки	Площадь, га		Урожайность, ц/га		Разница, ±  1		Примечание
	контроль, б/о	вариант	контроль, б/о	вариант	ц/га	% к контр.
2003 г.
	6,5	3,7	21,3	34,3	+13	+61	Без подсева. Ввод экспериментального поля
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104 (однократно)	5,5	4,5	16,0	27,7	+11,7	+73	Посев эспарцета. Ввод экспериментального поля
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104(однократно)	21,5	53	26,8	31,3	+4,5	16,7	Без подсева
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104(однократно)	26	36	26,1	29,0	+2,9	+11,6	Без подсева
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104(однократно)	12	74	13,7	15,9	+2,2	+16	Без подсева
2004 г.
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104(двукратно)	6,2	6,2	36,3	39,4	+3,1	+8,5	Предшественник горох, выращенный с применением КМ-101
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104(двукратно)	20	40	26,9	30,6	+3,7	+14	Без подсева
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104(двукратно)	10	30	27,2	31,3	+4,0	+15	Без подсева
2005 г.
Обработка растений КМ-104 (однократно)	10	100	10,1	11,3	+1,2	+12	Предшественник подсолнечника без КМ
Внесение в почву с пожнивн. остатками пшеницы КМ-102 (2003 г.) + обработка растений КМ-104	45	55	17,8	19,8	+2,0	+11	Предшественник оз. пшеницы, выращенной без КМ
Обработка семян КМ-101	80	43	39,3	43,0	+3,7	+9,4	Предшественник сахарной свеклы, выращенной с применением КМ
Обработка семян КМ-101 + обработка растений (однократно)	7	12	41,1	43,7	+2,6	+6

В опытах 2004-2005 гг. подтверждено, что на окультуренных полях средний уровень прироста урожайности ячменя за счет применения КМ-препаратов находился в пределах 10-15% в зависимости от предшественника и климатических условий. Относительный эффект прироста урожайности в вариантах по сравнению с контролем снижен, если в предыдущем году при выращивании культур-предшественников по всему полю применяли КМ, но общий уровень урожайности ячменя в вариантах и в контроле был существенно выше, чем на полях, где КМ применялся впервые. В этом проявляется эффект пролонгированной коррекции функциональных свойств микробиологического почвенного сообщества.

Таблица 3 – Урожайность гибрида подсолнечника Альзан в производственных опытах с использованием КМ-препаратов

ОАО «Эфко-Заря», Алексеевский р-н Белгородской обл., 2003-2005 гг.

Способ обработки	Площадь, га		Урожайность, ц/га		Разница		Примечание
	контроль, б/о	вариант	контроль, б/о	вариант	ц/га	±% к контр.
2003 г.
Обработка семян КМ-101	27,4	25,3	17,8	19,2	+1,4	+10,8	Масличность в варианте на 3,5% выше, чем в контроле
2004 г.
Внесение КМ-102 в почву по стерне озимой пшеницы (2003 г.) 4 л/га	10	40	16,9	17,9	+1	+6,0	Масличность в контроле – 41%, в варианте – 45 %
Обработка семян КМ-101 + обработка растений КМ-104 (однократно)	10	12	7,4	10,6	+3,2	+39,0	Масличность в варианте на 5% выше, чем в контроле
2005 г.
Обработка семян КМ-101 (3% КМ к весу семян)	15	14,2	12,17	15,22	+3,1	+25,0	Масличность семян в опыте на 4-5 % выше, чем в контроле
Внесение КМ-102 в почву 4 л/га	15	10,2	12,2	17,11	+4,9	+40,6	Масличность в опыте на 45 % выше, чем в контроле
Внесение КМ-101 в почву 2 л/га	15	10,7	12,2	12,84	+,67	+5,0	Масличность семян в опыте на 4-5 % выше, чем в контроле

По данным микробиологических исследований, на полях с однократным применением КМ длительное время (1-2 года) наблюдается повышенная концентрация агробактерий ( Azotobacter, B. meqaterium, Pseudomonas ) по сравнению с контрольными участками без применения КМ, что подтверждается экспериментальными данными по урожайности культур севооборота (табл. 4).

Таблица 4 – Урожайность культур севооборота на контрольных и опытных площадях трехлетней эксплуатации участков экспериментальных полей

ОАО «Эфко-Заря», Алексеевский р-н Белгородской обл., 2003-2005 гг.

Вариант использования КМ	Урожайность, ц/га			Разница, ±		Примечание
	контроль, б/о		вариант	ц/га	% к контролю
Участок №3 экспериментального поля, горох (2003 г.)
Обработка семян КМ-101	9,3		11,0	+1,7	+18	Площадь без обработки – 4,2 га и площадь с использованием КМ – 3,4 га постоянна в течение 3 лет
Озимая пшеница (2004 г.)
Обработка семян КМ-101 + обработка растений	22,1	26,3		+4,2	+18
Сахарная свекла (2005 г.)
Без применения КМ	160	195		+35	+22	Концентрация Azotbacter, B. meqaterium , Pseudomonas в почвенных вытяжках в 10 раз выше в вариантах с КМ, чем в контроле
Участок №1 экспериментального поля, горчица на сидерат (2002 г.)
Предпосевное внесение в почву КМ-102 +обработка семян КМ-101	146,3	11,0		+1,7	+18	Контрольная площадь 2,5 га и опытная площадь 2,5 га постоянны в течение 3 лет
Кукуруза на силос (2003 г.)
Обработка семян КМ-101. Вегетативная обработка КМ-104 (однократно)	373,13	391,36		+20,5	+5,5	Контрольная площадь 2,5 га и опытная площадь 2,5 га постоянны в течение 3 лет
2004 г. Озимая пшеница
Без применения КМ	37,2	41,2		+4	+10,7	Контрольная площадь – 2,5 га и опытная площадь-2,5 га постоянны в течение 3 лет

С учетом этого и из экономических соображений применение КМ на отдельных полях целесообразно не ежегодно, а через 1-2 года, не зависимо от выращиваемых культур в севообороте.

Первый опыт применения КМ при выращивании подсолнечника (2003 г.) показал возможность увеличения урожайности на уровне 10% с одновременным увеличением масличности семянок (табл. 3).

В 2004 г. обнаружено, что комплексное использование КМ-101 для обработки семян и однократной обработки растений в фазе четырех настоящих листьев позволяет значительно увеличить относительный эффект прироста урожайности и масличности семянок.

В 2005 г. выявлено, что значительное увеличение урожайности семянок можно получить при предпосевном внесении оптимальной дозы КМ (4 л/га) в почву. Не смотря на однолетние данные, это важный результат, так как до этого времени не был известен опыт успешного применения микробиологических удобрений на посевах подсолнечника в Белгородской области.

В табл. 4 показано пролонгированное влияние двухлетнего применения КМ на урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте.

Таким образом, трехлетний производственный опыт применения микробиологических удобрений серии КМ свидетельствует о положительном их влиянии на продуктивность растений как при разовом, так и периодическом применении их с учетом пролонгированных эффектов. Достаточно надежным для восточных районов Белгородской области могут быть прогнозы увеличения урожайности за счет комплексного применения КМ для озимых и яровых зерновых и пропашных культур на уровне 10-15%.

Технически и экономически целесообразным представляется периодическое применение КМ на отдельных полях с двухлетними циклами интродукций и ожиданий.