Последействие биомодифицированных органоминеральных удобрений на агродерново-подзолистой почве

Зона дерново-подзолистых почв Северо-Запада, традиционно является территорией рискованного земледелия. Несмотря на неблагоприятные природно-климатические условия, многочисленные опыты с органическими и минеральными удобрениями, убедительно доказывают возможность получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, при использовании различных систем удобрения [1‒3]. Также в последние десятилетия, на фоне развития органического земледелия, актуальной стала тема изучения влияния биологизированных удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур [4‒7]. Важность данного направления обусловлена, во-первых, поиском сельхозтоваропроизводителями способов применения удобрений, при котором снижалось бы количество вносимых минеральных удобрений на единицу площади, при обеспечении высокой урожайности, что позволило бы уменьшить затраты на их применение, увеличивая, таким образом, рентабельность производства сельхозпродукции. Во-вторых, поиск новых видов удобрений, с низким содержанием действующего вещества, но способных увеличить урожайность и обеспечить необходимый уровень плодородия почвы.

Также важной проблемой остается и повышение «протеиновой продуктивности» культур, выращиваемых в Нечерноземной полосе. Несмотря на то, что имеется ряд научных работ, в которых вполне убедительно доказано положительное влияние органо-минеральной системы удобрения на увеличение содержания «сырого протеина» различными культурами севооборота, например [8, 9].

В 2015‒2017 гг., нами было изучено действие гранулированного органо-минерального удобрения (ОМУ) в сочетании с микробилогическими добавками (Би-солБифит, Фосфатовит, ФосфоАктив) на вико-овсянной смеси, озимой пшенице и ячмене, на двух фонах кислотности (pHkcI – 5,1 и 5,8). Исследования показали высокую эффективность биомодифицированных удобрений в зоне Северного Нечерноземья. Так, прибавка урожайности от применения ОМУ с БисолБифитом на вико-овсянной смеси, в среднем за три года, составила 45% к варианту без удобрений и 9 % к варианту с минеральным удобрением, на слабокислом фоне; аналогичные прибавки были получены при кислотности близкой к нейтральной [10].

Такие же тенденции наблюдались и при внесении биомодифицированных органо-минеральных удобрений под озимую пшеницу и ячмень [11; 12].

Однако, в связи со сложной экономической ситуацией, многие сельхозпредприятия не могут позволить регулярное использование биомодифицированных удобрений, несмотря на всю их несомненную пользу в деле повышения урожайности культур.

В связи с этим возникает вопрос: как долго после прекращения внесения био-модифицированных удобрений почва способна обеспечивать питательными веществами выращиваемые на ней сельхозкультуры, причем без снижения урожайности и качества продукции растениеводства, т.е. какой срок последействия этих удобрений?

Несмотря на актуальность вопроса, в литературе практически не раскрыта тема последействия от внесенных биомодифицированных удобрений на продуктивность культур, в отличие от аналогичной темы по последействию органических и минеральных удобрений [13-15].

Исходя из вышесказанного, основная цель данной работы – изучение последействия биологически модифицированных органо-минеральных удобрений на урожайность и основные показатели качества культур севооборота, в сравнении с традиционно используемыми минеральными удобрениями в зоне дерново-подзолистых почв Вологодской области.

Объекты и методы исследования

Полевой опыт по изучению влияния биомодифицированных органо-минеральных удобрений на продуктивность и кормовые качества сельскохозяйственных культур был проведен в 2015‒2019 гг. на учебно-опытном поле ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА имени Н.В. Верещагина».

Удобрения изучали на 2-х фонах кислотности: без внесения извести (pHkcI = 5,2-5,3 ед.) и с известкованием (pHkcI = 5,7-5,9 ед.). Таким образом, опыт являлся двухфакторным: фактор А – известкование, фактор В – удобрения. Исследования проводили в полевом севообороте со следующим чередованием культур: вико-овсяная смесь – озимая пшеница – ячмень с подсевом клевера лугового – клевер луговой – овес.

Схема опыта включала следующие варианты: 1. Контроль (без удобрения). 2. NPK, в дозе равной 495 кг. д.в./га за ротацию севооборота. 3. ОМУ (в дозе по д.в. равной 2 варианту) 4. ОМУ + БисолБифит. 5. ОМУ + Фосфатовит. 6. ОМУ + ФосфоАктив. Повторность в опыте – трехкратная. Площадь опытной делянки – 100 м2, учетной 80 м2.

В качестве минерального удобрения использовали азофоску с содержанием 15 % N, 15 % P2O5, 15 % К2О. В качестве органо-минерального удобрения – ОМУ «Универсальное» – производства Буйского химического завода (7 % N, 8 % P2O5, 8 % К2О + 1,5 % Mg +3,9 % S + гуматы). БисолБифит (штаммы Bacillus subtillus Ч -13), Фосфатовит, (штаммы Baccillus mucilaginosus) ФосфоАктив (штаммы Bacillus subtillus + Baccillus mucilaginosus) – биомодифицированные добавки, нанесенные на гранулы ОМУ. Доза NPK-удобрения составляла N50P40K75 (в среднем за 3 года действия), за ротацию севооборота (5 лет) ежегодное внесение равнялось N30P24K45. Аналогичные дозы (равные по азоту) по ОМУ и ОМУ с биомодификаторами - N50P33K38 (за три года внесения) и N30P20K23 (за 5-ти летнюю ротацию).

В качестве известкового материала использовали известняковую муку, содержащую 95% CaCO3.

Минеральные и биоорганоминеральные удобрения вносили под первые три культуры севооборота (2015‒2017 гг.), известь вносили в 2015 году под вико-ов-сянную смесь. Последействие удобрений изучали в 2018‒2019 гг. на клевере луговом и овсе.

Почва участка опыта была классифицирована как агродерново-подзолистая на покровных суглинках [16], а согласно международной классификации (по WRB) – Albic Retisol (Loamic, Aric, Cutanic, Differentic, Ochric) [17] со следующими агрохимическими показателями пахотного горизонта: рНKCl 5,1–5,2, содержание подвижного фосфора 261 мг/кг, подвижного калия 125 мг/кг, гумуса – 3,16 % [18].

В 2017 году, последний год применения удобрений, кислотность почвы на фоне известкования была близкой к нейтральной (pHkcI = 5,6-5,9 ед.), а на неизвесткованном – слабокислой (pHkcI = 5,1-5,2 ед.).

Учет урожайности проводили сплошным методом.

Азот в растениях (зерне и зеленой массе) определяли по Кьельдалю с последующим пересчетом на сырой протеин (коэффициент пересчета для клевера лугового – 6,25, для овса – 5,7). Анализы были проведены в аккредитованной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Вологодский».

Дисперсионный анализ проводили согласно методикам, указанным в работе

Б.А. Доспехова [19].

Метеорологические условия вегетационного периода 2018 года характеризовались как умеренно увлажненные, ГТК Селянинова ‒ 1,4, 2019 года – избыточно увлажненные ГТК Селянинова ‒ 2,1.

Результаты

Урожайность культур севооборота в зависимости от последействия удобрений, на разных фонах кислотности представлена в таблице .

Таблица. Урожайность культур звена севооборота в период последействия биомодифицированных органоминеральных удобрений

Вариант удобрения (фактор В)		Урожайность ц/га		Прибавка к контролю, ц/ га			i । < i ■	В среднем по фактору	Прибавка к контролю
Клевер луговой (в сумме за 2 укоса		Е^^на ), 1-й год последейст		a вия				В, ц/га	ц/га	%
1.Контроль (без удобрения)		364,2	399,7	-	-		381,9		-	-
2.NPK		421,2	481,6	57,4	81,9		451,4		69,5	19
3.ОМУ		449,6	497,2	85,4	97,5		473,4		91,5	24
4.ОМУ+БисолБифит		475,4	490,0	111,2	90,3		482,7		100,8	26
5.ОМУ+ Фос	атовит	435,8	492,2	71,6	92,5		464,0		82,1	22
6.ОМУ+ Фос	оАктив	444,0	506,0	79,8	106,3		475,0		93,1	24
Среднее по фактору А НСР05 част.разл. = 44,3ц/га НСР 05 фактор А = 17,3ц/га		431,7	477,8	81,1	93,7		НСР 05 фактор В=30,0 ц/ га		87,4	23
Овес, 2-й год последействия
1.Контроль (без удобрения)		47,0	50,7	-		-		48,9	-	-
2.NPK		52,9	55,1	5,9		4,4		54,0	5,1	10
3.ОМУ		53,7	51,9	6,7		1,2		52,8	3,9	8
4.ОМУ+БисолБифит		54,1	54,5	7,1		3,8		54,3	5,4	11
5.ОМУ+ Фос	атовит	51,1	53,0	4,1		2,3		52,1	3,2	7
6.ОМУ+ Фос	оАктив	50,6	52,9	3,6		2,2		51,8	2,9	6
Среднее по фактору А НСР05 част.разл. =4,2 ц/га НСР 05 фактор А =1,6 ц/га		51,6	53,0	5,5		2,8		НСР 05 фактор ц/га	4,1	8

* 1 – без известкования, 2 ‒ с известкованием.

Как в первый, так и во второй год последействия все изучаемые удобрения дали статистически достоверную прибавку урожайности по отношению к контролю, как по фону извести, так и без известкования.

Известкование способствовало увеличению урожайности культур при внесении всех изучаемых видов удобрений в оба года последействия. Причем, если в первый год разница в урожайности между известкованным фоном и фоном без внесения CaCO3, составила 11%, то на второй год всего 3% и была статистически недостоверной. Наибольшая прибавка урожайности по отношению к контролю, как в 1-й год, так и во второй год была зафиксирована в 4-м варианте (ОМУ+БисолБифит). По сравнению с традиционным NPK-удобрением дополнительная прибавка от использования ОМУ с БисолБифитом в 1-й год последействия была статистически достоверной и составила 8 %, а во второй год – практически одинаковой.

Такое положительное влияние на урожайность, даже в период последействия ОМУ, объясняется положительным совокупным действием микроорганизмов, штаммы которых нанесены на гранулы ОМУ и органо-минеральной составляющей удобрения, за счет которых улучшается биологическая активность ризосферных по- чвенных микроорганизмов.

Также подтверждается положительное воздействие штамма Bacillus subtillus Ч-13, входящего в препарат БисолБифит, на увеличение урожайности полевых культур и в других работах [20, 21].

В то же время низкий совокупный эффект известкования и последействия удобрений связан с рядом причин: 1) метеорологические условия (повышенная влажность воздуха и переувлажнение почвы в период вегетации), что не позволило в полной мере раскрыть биологический потенциал культуры, и негативно повлияло на доступность питательных веществ почвы; 2) биологические особенности овса - культура нетребовательна к почвенному плодородию и может давать хорошую урожайность даже на почве со средней и выше средней кислотностью; 3) снижение эффекта последействия внесенных удобрений.

Не менее важным показателем, чем урожайность, является и качество растениеводческой продукции.

Ниже, на рисунках 1 и 2 показано изменение содержание сырого протеина в зеленой массе клевера и зерне овса при последействии изучаемых удобрений.

Рис. 1. Содержание сырого протеина в зеленой массе клевера, % сухого вещества (1 – без известкования, 2 – с известкованием).

Как в первый, так и во второй год последействия удобрений не удалось обнаружить существенное увеличение содержания сырого протеина в товарной части растений от применения ОМУ с биодобавками и ОМУ «Универсального» в сравнении с контрольным вариантом (без удобрения) и вариантом с традиционным NPK – удобрением. Причем данное положение характерно как на фоне известкования, так и в вариантах без внесения извести. Скорее всего это связано с эффектом т.н. «ростового разбавления», получающегося при высокой урожайности культур.

Следует отметить, что при применении ОМУ в сочетании с БисолБифитом, на слабокислом почвенном фоне (pHkcI = 5,1-5,2 ед., без известкования) наблюдалась тенденция увеличения содержания сырого протеина по отношению к аналогичному варианту традиционного минерального удобрения (NPK), во втором укосе зеленой массы клевера ‒ на 3 % и в зерне овса ‒ на 5 %.

Рис. 2. Содержание сырого протеина в зерне овса, % сухого вещества (1 – без известкования, 2 – с известкованием)

На уровне тенденции выявлено, что в вариантах с ОМУ, ОМУ + БисолБифит и ОМУ + ФосфоАктив как в первый, так и во второй год последействия, уровень сырого протеина в товарной части растений на неизвесткованном фоне был выше, в среднем на 1-3%, чем в аналогичных вариантах на фоне известкования. Данный факт свидетельствует, что применение этих видов удобрения способствует большему потреблению растениями азота почвы, в условиях слабокислой реакции почвенного раствора.

Несмотря на то, что варианты ОМУ с биодобавками не способствовали увеличению содержания сырого протеина, валовой сбор с 1 гектара, благодаря полученной высокой урожайности, превышал аналогичный показатель варианта без удобрений (рис. 3) . Причем на клевере луговом в сумме за два укоса сбор сырого протеина в вариантах с биомодифицированными ОМУ был выше, чем в варианте без удобрений (контроль), в среднем на 12 % на неизвесткованном фоне и на 27 % ‒ на фоне известкования. По сравнению с минеральным удобрением (вариант NPK) ОМУ с биодобавками, нанесенными на гранулы (3 последних варианта), показали несущественное увеличение сбора сырого протеина как по фону извести, так и без ее внесения. Что же касается варианта с ОМУ «Универсальное», то количество сырого протеина, как в первый год, так и во второй год последействия, уступало аналогичному показателю ОМУ в сочетании с БисолБифитом и ОМУ с ФосфоАктивом.

На второй год последействия только вариант ОМУ + Бисолбифит позволил незначительно увеличить сбор сырого протеина в сравнении с контролем и вариантом с применением минерального удобрения на известкованном фоне.

В среднем за два года последействия удобрений максимальный сбор сырого протеина был зафиксирован в варианте ОМУ в сочетании БисолБифитом (10,1 ц/ га), что на 17 % выше, чем в контрольном варианте (без удобрения), где аналогичный показатель составил 8,6 ц/га (рис. 4). Такой же показатель в варианте с NPK (2 вариант) превысил значение в варианте без удобрения на 13 % (9,7 ц/га), а в варианте с ОМУ «Универсальным» (3 вариант) ‒ на 14% (9,8 ц/га).

При сравнении воздействия на сбор сырого протеина вариантов с биоорга-ническими добавками (варианты 4-6) и вариантом с традиционным минеральным удобрением (вариант 2) следует отметить, что в период последействия в среднем по культурам варианты с биодобавками были эффективнее, чем традиционно при- меняемое в хозяйствах минеральное удобрение ( 9,9 ц/га против 9,6 ц/га).

■ Овес                  ■ Клевер, в сумме за 2 укоса

Рис. 3. Сбор сырого протеина, ц/га (1 ‒ без известкования, 2 ‒ с известкованием)

Рис. 4. Средний сбор сырого протеина за 2 года, ц/га (1 ‒ без известкования, 2 ‒ с известкованием)

Выводы

По итогам эксперимента установлено, что в сочетании урожайность/сбор сырого протеина среди изучаемых удобрений лучший эффект в последействии на дерново-слабоподзолистой легкосуглинистой почве дает внесение ОМУ в сочетании с биопрепаратом БисолБифит. Наибольшее его преимущество, в сравнении с минеральным удобрением, проявляется на слабокислой почве без известкования. Следовательно, при отсутствии регулярного применения минеральных удобрений и известкования в современных условиях производства растениеводческой продукции наиболее оптимальным вариантом для получения стабильного урожая культур с достаточно высокой протеиновой обеспеченностью корма является применение ОМУ с нанесенным на гранулы препаратом БисолБифит (штамм Bacillus subtillus Ч -13).