Последействие биомодифицированных органо-минеральных удобрений на урожайность и качество овса на разных фонах кислотности дерново-подзолистой почвы

Проблема увеличения урожайности зерновых культур и достижения приемлемого качества – одна из главных проблем в сельскохозяйственном производстве Нечерноземной зоны. Важность данной проблемы обусловлена тем, что большинство зерновых культур в данном регионе выращивается на зернофураж. И, следовательно, от урожайности и качества зерна зависит обеспеченность кормами отрасли жи- вотноводства, в первую очередь молочно-мясного направления.

Одним из решений данной проблемы является выращивание растений, способных в почвенно-климатических условиях Северного Нечерноземья давать стабильный урожай зерна хорошего качества. Такой культурой является овес ( Avena sativa L.).

Результаты полевых и вегетационных опытов свидетельствуют, что овес – культура, устойчивая к неблагоприятным погодным условиям, может эффективно использовать питательные вещества (в первую очередь фосфор и калий) не только из пахотного слоя, но и из подпахотного, благодаря мощной корневой системе [1–6].

Вместе с тем, проблема обеспечения азотом растения остается актуальной.

Например, урожайность зерна культуры за 2000–2021 гг. в среднем по России колебалась от 14,4 до 18,2 ц/га [7]. Это свидетельствует о неполном использовании потенциала урожайности культуры.

Одним из методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является применение системы удобрения, в которой активно используются микробиологические препараты, нанесенные на гранулы удобрений [8–9].

При внесении в почву биопрепарат начинает действовать как катализатор микробиологической активности, одновременно помогая растению лучше усваивать питательные вещества из удобрения, что приводит к росту урожайности и повышению качества продукции растениеводства за счет достижения оптимальных (или близких к таковым) показателей почвенного плодородия.

Микробиологические добавки способны оказывать более продолжительное воздействие ввиду улучшения микробиоты почвы, что отражается в дальнейшем на доступности питательных веществ почвы для растений [10–12].

Эффективность применения биопрепаратов на различных культурах изучалась и в условиях Нечерноземья [13, 14].

Несмотря на практический и научный интерес, малоизученным остается вопрос о последействии удобрений, обработанных микробиологическими препаратами на урожайность и качество зерна овса. Также практически отсутствуют сведения о влиянии известкования на эффективность последействия биомодифицированных органо-минеральных удобрений [15].

Таким образом, цель проведенного исследования – изучение последействия биологически модифицированных органо-минеральных удобрений (ОМУ) на урожайность и основные показатели качества овса в сравнении с традиционно используемыми системами удобрения в зоне дерново-подзолистых почв Северного Нечерноземья.

Объекты и методы исследования

Исследования по действию и последействию биомодифицирован-ного органо-минерального удобрения (ОМУ) проводили на учебноопытном поле ФГБОУ ВО Вологодской ГМХА имени Н. В. Верещагина. Опыт был развернут во времени и в пространстве на 3-х последовательно вводимых полях.

Овес был заключительной культурой зернотравяного севооборота: вико-овсяная смесь (вика Льговская 22, овес сорт Яков) – озимая пшеница (Московская 56) – ячмень с подсевом клевера (Сонет) – клевер луговой (Дымковский) – овес (Лев). Указанное чередование культур и сорта соблюдали на всех полях опыта.

Предметом исследования являлись следующие системы удобрения (варианты опыта): 1. Контроль (без удобрения) 2. Навоз, 50 т/ га (органическая) 3. NPK (минеральная) 4. Навоз, 25 т/га +1/2 NPK (1 органо-минеральная) 5. Навоз, 50 т/га + NPK (2 органо-минеральная) 6. ОМУ (органо-минеральное гранулированное удобрение) 7. ОМУ+БисолБифит 8. ОМУ+Фосфатовит 9. ОМУ+ФосфоАктив. Все системы удобрения испытывали на 3-х полях севооборота, причем на 2-х фонах кислотности: без известкования pHkcl = 5,1– 5,2 ед. и с известкованием pHkcl = 5,7 – 5,9 ед.

В качестве известкового материала применяли известняковую муку (95% CaCO3), вносили в занятом вико-овсяном пару (первая культура севооборота), дозу рассчитывали по 1 Нг (5 т/га ф.в.).

На последней культуре севооборота (овес) исследовали последействие ранее внесенных удобрений: навоз – 4-й год последействия (вносили под вико-овсяную смесь), ОМУ и минеральные удобрения – 2-й год. Всего под первые три культуры севооборота было внесено: N150P120K225 (вариант 2, 3, 4), в 5-м варианте N300P240K450, в варианте 6 – 9 N150P100K114. Таким образом, во всех изучаемых системах удобрения количество вносимого азота (главного фактора плодородия, лимитирующего урожайность) было одинаковым, за исключением 5 варианта.

В качестве гранулированного органо-минерального удобрения применяли ОМУ «Универсальное» производства Буйского химического завода (7 % N, 8 % P₂O₅, 8 % К₂О + 1,5 % Mg +3,9 % S + гума-ты). БисолБифит (штаммы Bacillus subtillus Ч – 13) , Фосфатовит, (штаммы Baccillus mucilaginosus ) ФосфоАктив (штаммы Bacillus subtillus + Baccillus mucilaginosus ) – биодобавки, наносимые на гранулы ОМУ.

Почва участка опыта классифицировалась как дерново-подзолистая легкосуглинистая, степень оподзоливания слабая и средняя, в зависимости от поля.

Перед закладкой опыта почва характеризовалась следующими аг- рохимическими параметрами (по трем полям севооборота): pHkcl = 5,1– 5,2 ед., содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) – 229–278 мг/кг, подвижного калия (по Кирсанову) – 120–131 мг/кг, количество гумуса (органического вещества) – 2,77–3,32 %.

Площадь опытной делянки – 100 м2 (5*20 м), учетной -90 м2 (4,5*20 м) расположение – систематическое. Повторность вариантов опыта – трехкратная.

Уборку урожая осуществляли сплошным методом, поделяночно, при помощи комбайна Sampo Rosenlew – 500. Урожайность соломы определяли при помощи учетных снопов, отбираемых с каждой делянки, и дальнейшем расчете отношения массы соломы в зерне к массе зерна.

Азот в зерне определяли по Кьельдалю с последующим пересчетом на сырой протеин (коэффициент пересчета для овса – 5,7). Анализы были проведены в аккредитованной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Вологодский».

Азотный индекс рассчитывали как отношение содержания азота в зерне к общему выносу элемента урожаем.

Метеорологические условия вегетационного периода трехлетних исследований были следующие: ГТК Селянинова в 2019 году – 2,1, 2020 – 2,3, 2021 – 1,2.

Результаты и обсуждения

Влияние последействия изучаемых систем удобрения на урожайность зерна овса представлено в таблице 1 .

Таблица 1 ‒ Урожайность зерна овса при последействии систем удобрения, ц/га

Фактор В – системы удобрения *	Фактор А – известкование 2019    2020  2021 среднее Без известкования (pHkcl = 5,1				Прибавка к контролю ц/га % - 5,2 ед.)
1. Контроль (без удобрения)	47,0	17,6	17,9	27,5	–	–
2. Навоз, 50 т/га	51,3	19,9	15,1	28,8	1,3	5
3. NPK, экв. по д.в. вар 2	52,9	19,6	15,9	29,5	2,0	7
4. Навоз, 25 т/га +1/2 NPK	59,0	24,9	20,6	34,8	7,3	27
5. Навоз, 50 т/га + NPK	59,6	26,2	22,2	36,0	8,5	31
6. ОМУ	53,7	17,9	21,8	31,1	3,6	13
7. ОМУ +БисолБифит	54,1	19,3	16,4	29,9	2,4	9

8. ОМУ +Фосфатовит	51,1	20,2	23,5	31,6	4,1	15
9. ОМУ + ФосфоАктив	50,6	22,2	26,4	33,1	5,6	20
Среднее по А1	53,3	20,9	20,0	31,4	4,4	16
С известкованием (pHkcl = 5,7					- 5,9 ед.	)
1. Контроль	50,7	17,8	23,1	30,5	–	–
2. Навоз, 50 т/га	56,3	22,0	18,4	32,2	1,7	6
3. NPK, экв. по д.в. вар 2	55,1	23,3	18,4	32,3	1,8	6
4. Навоз, 25 т/га +1/2 NPK	57,7	25,2	21,5	34,8	4,3	14
5. Навоз, 50 т/га + NPK	61,5	27,0	23,9	37,5	7,0	23
6. ОМУ	51,9	18,2	22,8	31,0	0,5	2
7. ОМУ +БисолБифит	54,5	21,2	19,8	31,8	1,3	4
8. ОМУ +Фосфатовит	53,0	21,6	24,7	33,1	2,6	9
9. ОМУ + ФосфоАктив	52,9	24,1	23,7	33,6	3,1	10
Среднее по А2	54,8	22,3	21,8	33,0	2,5	8
НСР05 фактора А	1,4	0,9	Fф	0,9
НСР05 фактора В	2,9	2,0	Fф	1,9
НСР05 част.разл.	4,1	2,7	Fф	2,6
*Навоз – четвертый год последействия, NPK – второй год последействия, ОМУ – второй год последействия (здесь и далее в таблицах и рисунках).

Несмотря на то что известкование было проведено четыре года назад, в среднем за три года прибавка урожайности зерна от внесения CaCO3 составила 5% по отношению к неизвесткованному фону и была статистически достоверной.

Также обратили внимание на тот факт, что при повышенной влажности в вегетационный период (2019 и 2020 гг.) фон извести позволяет получить статистически достоверную прибавку урожайности зерна, а в слабоувлажненый (2021 г.) ‒ прибавка от изменения фона кислотности оказалась статистически несущественной.

Что же касается последействия систем удобрения, то в среднем за три года исследования, кроме варианта с органической системой (2 вариант, навоз 50 т/га, 4-й год последействия), в остальных вариантах опыта была статистически существенная прибавка урожайности к контролю (без удобрений, 1 вариант).

Последействие биомодифицированных ОМУ (7–9 варианты) в среднем за период исследования обеспечило прибавку урожайности зерна к контролю (без удобрения) на неизвесткованном фоне ( pH_kcl = 5,1–5,2 ед.) 15%, на фоне известкования (pH_kcl = 5,7–5,9 ед.) – 8%. Причем, наиболее значимую прибавку урожайности (к варианту без удобрения) отмечали в варианте последействия ОМУ в сочетании с ФосфоАктивом 20% на неизвесткованном фоне и 10% ‒ на известкованном. Тогда как прибавка урожайности к контролю (1 вариант) от последействия минеральной системы удобрения (3 вариант) на фоне известкования составила 6%, а на неизвесткованном фоне – 7%.

В целом варианты с применением ОМУ биомодифицированным по прибавкам урожайности в период последействия (2-й год) уступали только вариантам с органо-минеральными системами удобрения (4 и 5 варианты). Причем различие в урожайности в среднем за 3 года между вариантом 4 (1 органо-минеральная система удобрения) – 34,8 ц/га и вариантом ОМУ+ ФосфоАктив (9 вариант) – 33,4 ц/га было статистически недостоверным. Учитывая, что ОМУ с биодобавками было внесено в дозе 364 кг/га д.в., а полная доза 4 варианта составила 495 кг/га д.в., следует сделать заключение о том, что на 2-й год последействие ОМУ+ФосфоАктив оказалось более существенным благодаря микробиологическому препарату.

Согласно требованиям к качеству зерна содержание сырого протеина должно составлять не менее 13% с. в. [16].

В таблице 2 представлено изменение содержания азота и сырого протеина в зерне овса в зависимости от изучаемой системы удобрения.

Таблица 2 – Влияние последействия систем удобрения на содержание азота в зерне овса (в среднем за 3 года), % с.в.

Фактор В – системы удобрения	Фактор А – Без известкования (pHkcl = 5,1- 5,2 ед.) зерно солома сырой протеин			известкование С известкованием (pHkcl = 5,7- 5,9 ед.) зерно солома сырой протеин
1. Контроль (без удобрения)	2,43	1,03	13,8	2,40	1,14	13,7
2. Навоз, 50 т/га	2,39	1,21	13,6	2,44	1,21	13,9
3. NPK, экв. по д.в. вар 2	2,46	1,06	14,0	2,42	1,35	13,8
4. Навоз, 25 т/га +1/2 NPK	2,36	1,00	13,5	2,42	1,05	13,8

5. Навоз, 50 т/га + NPK	2,44	1,11	13,9	2,39	1,14	13,6
6. ОМУ	2,44	1,17	13,9	2,40	1,13	13,7
7. ОМУ +БисолБифит	2,43	1,14	13,8	2,44	1,23	13,9
8. ОМУ +Фосфатовит	2,38	1,00	13,6	2,42	1,08	13,8
9. ОМУ + ФосфоАктив	2,35	1,26	13,4	2,42	1,14	13,8
среднее	2,41	1,11	13,7	2,42	1,16	13,8

Все варианты изучаемых систем удобрения способствовали накоплению сырого протеина в зерне овса более 13%, что соответствует показателям качества, предъявляемым к фуражному зерну. Отчасти это связано с тем, что предшественником овса был клевер луговой ‒ культура, которая способна накапливать биологический азот в почве.

В целом можно отметить, что фон кислотности не повлиял на изменение содержания азота как в зерне, так и соломе овса.

Соотношение азота зерна к азоту соломы на фоне известкования в среднем по опыту было 1:2,17, а на неизвесткованном фоне 1: 2,09.

Последействие биомодифицированных ОМУ (7–9 варианты) на фоне известкования способствовало увеличению азота в зерне овса по сравнению с неизвесткованным фоном в среднем по вариантам опыта на 2% (в относительных единицах), тогда как содержание азота в соломе осталось практически без изменений.

Также стоит отметить, что содержание сырого протеина в вариантах с биомодифицируемыми ОМУ на известкованном фоне было практически равнозначным с вариантами 3 (минеральная система удобрения) и 4–5 (органо-минеральные системы удобрения). Это свидетельствует о том, что на фоне кислотности, близком к нейтральному (pHkcl = 5,7 – 5,9 ед.), последействие ОМУ биомодифицированных не уступает последействию традиционных систем удобрения, даже учитывая тот факт, что в вариантах с ОМУ количество питательных веществ было внесено меньше, чем в вариантах с традиционными системами удобрения.

Что же касается сбора сырого протеина с единицы площади, то последействие 2-го года биомодифицированных ОМУ не уступало по эффективности последействию органической и минеральной систем удобрения (2 и 3 вариант), причем как в вариантах с применением CaCO₃ так и без известкования (рис. 1).

Рисунок 1 — Сбор сырого протеина, в зависимости от фона кислотности, (в среднем за 3 года), ц/га б/и – без известкования (pHkcl = 5,1 – 5,2 ед.), с/и с известкованием (pHkcl = 5,7 – 5,9 ед.)

В целом по опыту на фоне известкования сбор сырого протеина был на 6% выше, чем аналогичный показатель на неизвесткованном фоне. Что объясняется более высоким уровнем урожайности зерна овса на менее кислом фоне (известкованном) (см. табл. 1).

Причем в вариантах с биомодифицированными ОМУ (7–9 варианты), сбор сырого протеина как на фоне без применения извести, так и на известкованном фоне не уступал по значениям аналогичному показателю в вариантах с минеральной и органической системами удобрения (2 и 3 варианты) и лишь незначительно уступал органо-минеральным системам (4 и 5 варианты).

Сбор сырого протеина в зависимости от системы удобрения представлен на рисунке 2.

Наибольшее значение показателя было в варианте с последействием 2-й органо-минеральной системы удобрения (навоз 50 т/га +NPK, 5 вариант). Увеличение сбора сырого протеина по отношению к варианту без удобрения (контрольному) составило – 27%.

В вариантах с биомодифицированным ОМУ (7–9 варианты) сбор сырого протеина по отношению к контрольному варианту (без удобрения, 1 вариант), увеличился на 7–13%, достигнув максимальных значений в варианте 8 и 9 (ОМУ в сочетании с Фосфатовитом и ФосфоАктивом). В этих вариантах увеличение сбора сырого протеина по отношению к органической системе удобрения (2 вариант) составило 6%, а по отношению к минеральной (3 вариант) – 3%. Что свидетельствует о том, что в период последействия ОМУ биомодифицированных Фосфатовитом и ФосфоАктивом увеличивается урожайность и содержание сырого протеина в зерне овса по сравнению с аналогичным периодом после- Молочнохозяйственный вестник, №1 (49), I кв. 2023 71

действия минеральной системы удобрения. Результаты краткосрочного опыта с биомодифицированными минеральными удобрениями, проведенные А.А. Завалиным также свидетельствуют о положительном влиянии биомодификации гранул удобрения на сбор сырого протеина яровым ячменем и пшеницей [17, 18].

Рисунок 2 — Сбор сырого протеина в зависимости от вариантов опыта, (в среднем за 3 года), ц/га

Овес – культура нетребовательная к плодородию почвы, однако хорошо отзывается на улучшение азотного питания. Предшественником овса являлся клевер луговой ‒ культура, обогащающая почву биологическим азотом.

Поэтому важно в последействии вариантов опыта оценить вынос азота зерном и соломой овса с тем, чтобы проследить влияние непосредственно систем удобрения. Вынос азота в контрольном варианте (без удобрения) показывает непосредственное влияние клевера лугового на данный показатель (табл. 3).

Таблица 3 ‒ Вынос азота урожаем, в среднем за 2019‒2021 гг.

Фактор А – известкование

Фактор В – система удобрения	Вынос зерном, кг/га		Хозяйственный вынос (зерно+ солома) кг/га		% выноса зерном N от хозяйственного		Удельный вынос, кг/т
					б/и	с/и
	б/и*	с/и	б/и	с/и			б/и	с/и
1. Контроль (без удобрения)	57,5	63,0	109,8	127,2	52	50	39,9	41,7
2. Навоз, 50 т/га	59,2	67,6	120,7	129,8	49	52	41,9	40,3

3. NPK, экв. по д.в. вар 2	62,4	67,2	122,8	140,5	51	48	41,6	43,5
4. Навоз, 25 т/га +1/2 NPK	70,6	72,4	134,9	133,8	52	54	38,8	38,5
5. Навоз, 50 т/га + NPK	75,5	77,1	149,4	163,3	51	47	41,5	43,5
6. ОМУ	65,3	64,0	138,6	128,7	47	50	44,6	41,5
7. ОМУ +Бисолбифит	62,5	66,7	119,7	149,8	52	45	40,1	46,8
8. ОМУ +Фосфатовит	64,7	68,9	120,4	125,9	54	55	38,1	38,0
9. ОМУ + ФосфоАктив	66,9	69,9	147,5	143,9	45	49	44,6	42,8
*-б/и – без известкования (pHkcl = 5,1‒5,2 ед.), с/и – с известкованием (pHkcl = 5,7‒5,9 ед.)

На фоне внесения извести вынос азота зерном овса в среднем по опыту был на 5% выше, чем нанеизвесткованном фоне. Что же касается величины хозяйственного выноса, то фон известкования способствовал увеличению на 7% данного показателя, по сравнению с фоном без извести.

Применение ОМУ биомодифицированных не увеличивало вынос азота урожаем зерна, по сравнению с традиционными минеральной и органо-минеральной системами удобрения (3–5 варианты).

Также следует отметить, что локализация азота в зерне (доля в зерне от общего выноса (накопления)), незначительно колебалась по вариантам опыта, как на фоне внесения извести, так и в вариантах без известкования, составив в среднем по опыту – 50%. Впрочем, стоит отметить, что наибольшее значение данного показателя на обоих фонах кислотности отмечали в варианте ОМУ в сочетании с Фосфатовитом (8 вариант). Это может свидетельствовать о том, благодаря деятельности штаммов микроорганизмов ( Baccillus mucilaginosus) в период последействия удобрения, идет более эффективное распределение поглощенного азота между вегетативной и репродуктивной частями культуры. Это в свою очередь приводит к тому, что на формирование 1 тонны зерна требуется меньшее количество азота, что и подтверждается удельным выносом элемента питания в этом варианте (наименьшем из прочих вариантов опыта).

Данное утверждение подтверждается и в результате расчета азотного индекса, представленого на рисунке 3 , показателя, характеризующего содержание азота в товарной части зерновых к общему выносу растением.

одобрения)

Рисунок 3 — Влияние последействия систем удобрения на азотный индекс овса, ед.

(в среднем за 3 года): б/и – без известкования (pHkcl = 5,1 – 5,2 ед.), с/и ‒ с известкованием (pHkcl = 5,7–5,9 ед.)

В среднем по вариантам опыта на фоне извести данный показатель составил 0,44 ед., а на фоне неизвесткованном – 0,45 ед.

Наибольшее значение азотного индекса как на слабокислом фоне (без известкования), так и на фоне кислотности близком к нейтральному (с известкованием) отмечали в варианте ОМУ в сочетании с Фосфатовитом (0,48 ед.). Причем значения показателя были практически равнозначными на обоих фонах кислотности, тогда как в прочих вариантах опыта аналогичный параметр отличался на 0,2–0,6 ед. по фонам кислотности.

Выводы

По итогам эксперимента установлено, что на второй год последействия ОМУ в сочетании с биодобавкой ФосфоАктив обеспечивает прибавку урожая зерна овса на слабокислом фоне на 20% на фоне кислотности, близком к нейтральному, на 10%. Тогда как последействие минеральной системы обеспечило увеличение аналогичного показателя на 7 и 6% соответственно. ОМУ в сочетании с биодобавкой Фосфатовит способствует увеличению азотного индекса овса до 0,46 ед. и уменьшает количество азота, требуемого для формирования 10 ц урожая зерна, по сравнению с традиционными системами удобрения. При этом в период последействия ОМУ в сочетании с биодобавками Бисолбифит, Фосфатовит и ФосфоАктив обеспечили сбор сырого протеина на уровне 3,2–3,4 ц/га, при среднем содержании в зерне 13,7 %. Таким образом, применение ОМУ с биодобавками позволяет в период последействия поддерживать высокий уровень урожайности овса, соз- дает приемлемое качество зерна и способствует более эффективному усвоению азота почвы.

Работа была выполнена при финансовой поддержке ОАО «Буй-ский химический завод».