Респираторная активность ярового ячменя при обработках растворами на основе фосфоритной муки

Почва является невосполнимым природным ресурсом. На ней произрастают растения, в том числе сельскохозяйственные, необходимые для производства продуктов питания человека и кормов для животных [2]. На плодородие влияют различные факторы (химические, физические и биологические), такие как тип почвы, климат, севооборот, состав микробных сообществ, применение удобрений, средств защиты и др. [9, 10].

Микробное сообщество, являющееся наиболее лабильной частью, быстро реагирует на происходящие изменения в почвенной экосистеме. Микробиологическая активность в свою очередь крайне значима для почвенного плодородия [8]. Именно биологические показатели, основанные на отклике жизнеспособной почвенной микробиоты, широко применяются наряду с параметрами физических и химических свойств для характеристики почвы как биокосной системы и оценки действия удобрений, стимуляторов роста растений, пестицидов и др. Чувствительным индикатором жизнеспособности микробного сообщества почвы является респираторная активность [5, 6].

Цель исследования – изучение респираторной активности при некорневых обработках ярового ячменя растворами на основе фосфоритной муки.

Материал и методы исследования. Мелкоделяночный опыт с яровым ячменем сорта Раушан был заложен на серой лесной почве со следующей агрохимической характеристикой: гумус – 2,18%, рНсол. – 5.57, Нr и Sпо – 2,55 и 19,8 мг-экв./100 г почвы соответственно, Nщел., Р2О5 и К2О – 119, 170 и 163 мг/кг соответственно.

Опыт проводили по схеме, включающей шесть вариантов, в четырех из которых (варианты 3-6) дважды осуществляли некорневую обработку растений: 1) контроль (без удобрений); 2) фон (N 60 Р 60 K 60 ); 3) фон + 8 л/га воднофосфоритного раствора (ВФР) 4) фон + 8 л/га наноструктурной воднофосфоритной суспензии (НВФС); 5) фон + 16 л/га ВФР; 6) фон + 16 л/га НВФС. В качестве фона применяли азофоску, которую вносили под предпосевную культивацию. Постановку опыта проводили по методике Б.А. Доспехова (1985) [3]. Размещение вариантов рендомезированное, в трехкратной повторности.

Почвенные образцы отбирали в фазы выхода трубку и молочной спелости зерна ярового ячменя. Респираторную активность проводили с использованием методики [11]. Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью программы Excel (Р<0,05).

Результат исследований. Посев ярового ячменя проведен в оптимальные сроки – весна была теплая и среднеувлажненная. Дальнейшая вегетация растений протекала в благоприятных погодных условиях (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Метеорологические условия в период исследований

В процессе фенологических наблюдений за ростом ярового ячменя в вариантах с подкормкой НВФС в дозах 8 и 16 л/га установлено более раннее наступление основных фаз развития – на 35 суток. При некорневой обработке ВФР развитие растений практически не отличается от таковых в варианте с фоном. В целом растения во всех вариантах опыта здоровые, крепкие, с полноценно развитым листовым аппаратом.

Показатель респираторной активности в контрольном варианте (серая лесная почва без применения минеральных удобрений) в фазе выхода в трубку достаточно высокий – 69,6 мг/100 г×24 ч. Внесение минеральных удобрений способствует повышению показателей дыхания почвы на 8,0 %. При использовании ВФР интенсивность микробного дыхания сопоставима с вариантом, где использованы NPK. Однако в фазе молочной спелости зерна показатели респираторной активности при использовании ВФР выше контрольных на 10,2-12,5%.

Поскольку использование НВФС стимулирует интенсивность роста и развития растений, в этих вариантах выявлена и стимуляция микробного сообщества почвы. В фазе выхода в трубку при обработке растений НВФС (8 и 16 л/га) количество выделившегося CO 2 существенно выше, а именно:

контрольного на 16,7-21,6 %, варианта с фоном – на 8,0-29,5%, варианта с применением ВФР – на 5,9-8,0 %. Максимальный уровень респираторной активности почвы – 84,6 мг/100 г×24 ч – установлен в варианте при некорневой подкормке НВФС в дозе 16 л/га (прирост к варианту с НВФС из расчета 8 л/га составляет 4,2 %). По-видимому, это обусловлено активизацией ризосферной микрофлоры почвы, вследствие большей доступности, внесенной наносуспензии, активизирующей рост ячменя.

В фазе молочной спелости изучаемой культуры во всех вариантах опыта показатели респираторной активности снижаются. Снижение уровня почвенного «дыхания», по-видимому, обусловлено замедлением развития растений. Так, в контрольном варианте количество выделившегося CO 2 составляет 62,0 мг/100 г×24 ч, в варианте с фоном – 66,7 мг/100 г×24 ч, при использовании ВФР – 67,8-69,3 мг/100 г×24 ч. Максимальные показатели биологической активности почвы в этой фазе также выявлены при некорневой обработке НВФС (4 и 6 варианты) – 72,2-75,5 мг/100 г×24 ч, что выше контроля на 16,5-21,8 %, варианта с фоном – на 8,2-13,2 %, с ВФР – на 6,5-8,9 %.

Положительное влияние НВФС отразилось и на урожайности ячменя (Таблица 1).

Таблица 1 – Влияние растворов на основе фосфоритной муки на урожайность ярового ячменя

Именно в варианте с некорневой обработкой растений НВФС из расчета 16 л/га урожайность максимальная – на 94,8 % выше контрольной величины. Вторым по значимости является вариант, где в такой же дозе применен воднофосфоритный раствор. При этом средняя урожайность ячменя по вариантам опыта составляет 32,7-63,7 ц/га.

Роль почвенного «дыхания» в формировании урожая отражена во многих публикациях [1, 4, 6-10]. Так, Н.П. Ковалевская с соавторами (2019) отмечают, что значение интенсивности выделения СО 2 характеризует физиологическую активность почвенной гетеротрофной микробиоты и является ее количественным показателем [5]. Часто именно респираторная активность позволяет установить физиологическую активность применяемых веществ (удобрений, мелиорантов и др.), выявить их эффективность, а для многих почв ее можно считать индикаторным показателем вследствие особой отзывчивости на используемые компоненты.

Заключение. Считаем, что благоприятные погодно-климатические условия способствуют активной деятельности почвенного микробного сообщества, которая интенсифицирует рост растений и в конечном итоге повышает их урожайность. В процессе фенологических наблюдений за ростом ярового ячменя в вариантах с подкормкой НВФС в дозах 8 и 16 л/га установлено более раннее наступление основных фаз развития этой культуры – на 3-5 суток. Наноструктурная водно-фосфоритная суспензия оказывает стимулирующее влияние и на респираторную активность почвенной микрофлоры, уровень которой при разных видах обработки растений заметно возрастает в ряду следующих вариантов: НВФС > ВФР > фон > контроль.

Работа выполнена в рамках Государственного задания № FMEG-2021-0003, регистрационный номер 121021600147-1.

Резюме

В мелкоделяночном опыте на серой лесной почве осуществлена некорневая обработка ярового ячменя сорта Раушан водно-фосфоритным раствором (ВФР) и наноструктурной водно-фосфоритной суспензией (НВФС) в дозах 8 и 16 л/га. В процессе фенологических наблюдений за развитием растений в вариантах с подкормкой НВФС установлено более раннее (на 3-5 суток) наступление основных фаз онтогенеза. Наноструктурная воднофосфоритная суспензия оказывает стимулирующее влияние на респираторную активность почвы, уровень которой при разных видах обработки растений возрастает в ряду: НВФС> ВФР > фон > контроль. Положительное влияние НВФС отразилось и на урожайности ячменя. Именно в варианте с некорневой обработкой растений НВФС из расчета 16 л/га отмечена максимальная урожайность – 63,7 ц/га, что на 94,8 % выше контроля без удобрений.