Влияние органических удобрений на азотфиксирующую деятельность растений сои

Введение. Значение теоретических основ и правильный подбор элементов технологии возделывания основных зерновых, зернобобовых и крупяных культур являются основными критериями повышения продуктивности посевов и качества зерна. Современное производство немыслимо без применения удобрений и химических средств защиты растений. Однако на первое место выходят экологически безопасные технологии. Так, основы концепции сельскохозяйственного производства в настоящее время представлены разработкой и внедрением экологически безопасных энергосберегающих приемов, направленных на биологический механизм управления продукционным процессом фитоценозов. Стало очевидно, что обеспечение продовольственной безопасности страны и здоровья человека напрямую связано с воспроизводством почвенного плодородия и повышением устойчивости агроценозов, основанным на использовании средообразующего потенциала последних [1-4]. Соя с этих позиций в большей степени соответствуют современным требованиям формирования экологического равновесия на основе биологических факторов земледелия [5-11].

Реализация максимальной продуктивности культуры, в т.ч. сои, при повышении устойчивости растений к климатическим, водным, солевым и осмотическим, температурным и другим стрессам может быть осуществлена при использовании новых видов органических удобрений. Особенностью их действия является то, что они интенсифицируют физиолого-биохимические процессы в растениях и одновременно повышают устойчивость к стрессам и болезням [12]. Будучи соединениями естественного характера, они непосредственно включаются в метаболизм растений, не оказывая вредного влияния на почву и окружающую среду, к ним относятся органические удобрения Биоклад и Вермикс.

Однако их применение требует всестороннего изучения механизмов их действия, влияния на культуру в конкретных почвенно-климатических условиях.

В связи с этим, целью исследований было изучение органических удобрений Биоклад и Вермикс на азотфиксирующую деятельность сои сорта Свапа в условиях Орловской области.

Условия, материалы и методы . Лабораторные исследования проводились на кафедре агроэкологии и ООС ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, а полевые опыты закладывались в НОПЦ «Интеграция» (Орловский р-н, п. Лаврово) в 2017-2019 годах.

Растения выращивались в семипольном севообороте зернового типа на делянках площадью 10 м2 в четырехкратной повторности. Метод размещения опытных делянок – систематический. Посев сои осуществляли 15 мая (2017 г.), 13 мая (2018 г.) и 11 мая (2019 г.).

Норма высева семян сои сорта Свапа составила 100 кг/га. Посев производили с одновременным внесением удобрений – диаммофоски – 60 кг/га в физическом весе, или N 6 P 15 K 15 в пересчете на 100% питательных веществ.

Органические удобрения применяли (внекорневая подкормка) в двух дозировках из расчета по 1 л на гектар и 2 л на гектар (на делянку размером 10 м2 применяется 10 мл и 20 мл исследуемого удобрения, соответственно, и 3 л воды). На посевах ячменя обработка, изучаемых органических удобрений, осуществлялась в баковой смеси с пестицидами при проведение первой фунгицидной обработки. На посевах сои изучаемые агроприемы применялись при внесении первой гербицидной обработки растений. Обработку посевов гречихи применяли в фазу полных всходов. При такой организации опыта обеспечиваются сопоставимые условия для сравнения с контрольным вариантом, где Биоклад и Вермикс не использовали. Расход воды для обработки посевов был одинаковым на всех вариантах опыта, в том числе на контроле, так как обработка посевов водой также может повлиять на результаты возделывания культуры).

Опыты были представлены следующими вариантами:

1,0 л/га                                      2,0 л/га

• 1.    Контроль*                             1. Контроль*

• 2.    Биоклад**                             2. Биоклад**

• 3.    Вермикс***                            3. Вермикс***

• 4.    Биоклад +Вермикс****                4. Биоклад +Вермикс****

• * Контроль – без внесения органических удобрений;

• * *Биоклад – Некорневая подкормка растений (образование 1-го тройчатого листа);

• * **Вермикс – Некорневая подкормка растений (образование 1-го тройчатого листа);

• * ***Некорневая подкормка растений Биоклад + Вермикс (образование 1-го тройчатого листа).

Учет количества и массы клубеньков на корнях растений осуществлялся методом монолитов [13].

Нитрогеназную активность определяли методом редукции ацетилена в модификации A.C. Шаина [14].

Урожайность растений определяли путем взвешивания зерна, убранного c каждой делянки прямым комбайнированием.

Полученные экспериментальные данные подвергнуты статистическому анализу c учетом методических рекомендаций Б.A. Доспехова [15] и c помощью приложения CXSTAT к компьютерной программе Excel.

Результаты и обсуждение. Соя – высокобелковая зернобобовая культура, которая наибольшую часть своей потребности в азоте, необходимом для синтеза белка, удовлетворяет за счет симбиотических взаимодействий c клубеньковыми бактериями (до 60%), важным критерием оценки эффективности приёмов ее возделывания является азотфиксирующая активность растений [8].

Результаты наших исследований показали, что симбиотическая система сои сорта Свапа была отзывчива на все изучаемые агроприемы (табл. 1). Важно подчеркнуть, что наибольшие показатели нодуляционной способности сои, за три года исследований, были отмечены в норме расхода удобрения 1,0 л/га. Наиболее мощный симбиотический аппарат был отмечен в варианте с внесением Биоклада, количество активных клубеньков превышало контроль в 3,6 раза, а их масса в 4,0 раза. Внесение Вермикса привело к увеличению количества клубеньков в 2,2 раза, а их массы в 3,3 раза, по сравнению c контролем.

Таблица 1 – Нодуляционная способность сои Свапа в зависимости от применения органических удобрений, (фаза цветения)

Вариант	Кол-во клубеньков, млн. шт./га			Среднее	Масса клубеньков, кг/раст.			Среднее
	2017	2018	2019		2017	2018	2019
1,0 л/га
1. Контроль	0,85	1,23	1,55	1,21	29,64	32,97	34,30	32,30
2. Биоклад	3,36	4,06	5,56	4,33	126,32	129,65	130,98	128,98
3. Вермикс	1,89	2,59	3,55	2,68	87,65	91,32	136,64	105,20
4.Биоклад +Вермикс	2,36	3,06	3,98	3,13	65,84	69,17	80,5	71,84
НСР 0,5	0,36	0,32	0,39	-	26,6	30,5	31,1	-
2,0 л/га
1. Контроль	0,74	1,03	0,98	0,92	24,56	27,89	29,22	27,22
2. Биоклад	3,55	3,33	4,04	3,64	103,56	145,22	108,22	119,00
3. Вермикс	2,46	2,55	3,16	2,72	68,64	76,65	80,46	75,25
4.Биоклад +Вермикс	3,36	2,99	4,06	3,47	75,67	89,79	80,50	81,99
НСР 0,5	0,18	0,26	0,21	-	28,0	36,0	38,5	-

В норме расхода 2 л/га максимальное количество активных клубеньков также было отмечено в варианте с внесении Биоклада, количество клубеньков составило 3,64 млн. шт./га, а их масса – 119,00 кг/раст.

Внесение Вермикса в норме расхода 2 л/га оказалось менее эффективным, по сравнению с Биокладом, масса клубеньков составила 75,25 кг/раст., а количество – 2,72 млн. шт./га.

Комплексное внесение удобрений также способствовало увеличению количества клубеньков на корнях растений, в среднем в 3 раза, по сравнению с контролем, а их масса – в среднем в 2,7 раза.

Как известно, количество клубеньков характеризует величину симбиотического аппарата, а интенсивность его работы – нитрогеназная активность. Применяемые в опыте агроприемы вместе c увеличением количества и массы корней, способствовали повышению функциональной активности клубеньков (табл. 2).

Таблица 2 – Нитрогеназная активность сои Свапа в зависимости от применяемых агроприемов, (фаза цветения)

Вариант	Годы исследований				Среднее
	2017       1		2018      1	2019
1,0 л/га
1. Контроль	465,11	513,61		499,88	492,87
2. Биоклад	1177,34	1032,9		1124,5	1111,58
3. Вермикс	699,44	776,53		753,66	743,21
4.Биоклад +Вермикс	496,55	543,36		503,33	514,41
НСР 0,5	34,50	31,50		22,50	-
2,0 л/га
1. Контроль	365,23	339,23		579,6	428,02
2. Биоклад	984,32	958,32		1124,5	1022,38
3. Вермикс	836,32	653,88		656,66	715,62
4.Биоклад +Вермикс	410,32	409,36		386,22	401,97
НСР 0,5	45,00	45,00		48,00	-

За три года исследований наиболее активную нитрогеназную активность сои обеспечил вариант с внесением Биоклада в норме расхода 1 л/га, превысив контрольный показатель в 2,3 раза, а при норме 2 л/га – в 2,4 раза. При внесении Вермикса в норме расхода 1 л/га произошло увеличение в 1,5 раза, а при норме 2 л/га – в 1,7 раза. Интродукция Биоклада и Вермикса не дала существенной разницы по данному показателю вне зависимости от нормы его расхода.

Стимуляция симбиотической деятельности сои сорта Свапа при внесение органических удобрений Биоклад и Вермикс способствовала повышению усвоения ими азота воздуха и включению его в биологический синтез (рис.).

1л/га

2л/га

1в.                2в.

3в.                4в.

Рисунок – Количество азота воздуха, фиксируемое агроценозами сои сорта Свапа, кг/га (фаза цветения, среднее за 2017-2019 гг.):

1в. – Кoнтpoль, 2в. – Биоклад, 3в. – Вермикс, 4в. – Биоклад +Вермикс

За три года исследований наибольшее количество симбиотически фиксированного азота в агроценозе сои сорта Свапа было отмечено в варианте с внесением органического удобрения Биоклад при норме расхода 1 л/га, который составил 41,8 кг/га. При норме расхода 2 л/га данный вариант также обеспечил прибавку, которая превысила контроль в 4,6 раза.

Интродукция Вермикса в посевы сои сорта Свапа способствовала увеличению количества фиксируемого растениями биологического азота, в среднем по сравнению с контролем в 3,9 раза.

При комплексном внесении органических удобрений (Биоклад и Вермикс) существенной прибавки по отношению к контролю не наблюдалось, независимо от нормы его расхода.

В результате проведенных трехлетних исследований было установлено, что во всех вариантах опыта органические удобрения, оказали положительное действие на продуктивность зерна сои сорта Свапа (табл. 3). Максимально стабильную прибавку по урожайности, вне зависимости от года возделывания, обеспечил вариант с внесением органического удобрения Биоклад, независимо от нормы его внесения. В результате, сбор зерна c гектара превысил контрольный показатель, в среднем, в 2,3 раза.

С нашей точки зрения, данный положительный эффект обусловлен наиболее полной реализацией биологического потенциала сои за счет формирования эффективной симбиотической системы.

Интродукция органического удобрения Вермикс, в норме расхода 1,0 л/га, в посевы сои сорта Свапа позволило повысить урожай зерна в 2,1 раза, а в норме 2,0 л/га – 1,7 раза, соответственно.

Таблица 3 – Урожайность сои сорта Свапа в разные годы исследований в зависимости от применяемых агроприемов, т/га

Вариант	Годы исследований			Среднее
	2017	2018	2019
1,0 л/га
1. Контроль	1,33	1,65	0,98	1,32
2. Биоклад	3,03	3,56	3,68	3,42
3. Вермикс	2,41	3,08	2,65	2,71
4.Биоклад +Вермикс	2,20	2,44	2,52	2,39
НСР 0,5	0,28	0,25	0,27	-
2,0 л/га
1. Контроль	1,65	0,80	0,99	1,15
2. Биоклад	2,50	2,20	2,20	2,30
3. Вермикс	2,00	1,75	1,65	1,80
4.Биоклад +Вермикс	1,35	1,60	1,63	1,53
НСР 0,5	0,30	0,31	0,23	-

Комплексное же внесение удобрений Биоклад и Вермикс не дало существенных прибавок по урожайности зерна, по отношению к другим вариантам, по нашему мнению это может быть связано с угнетением симбиотической системы сои.

Выводы. Таким образом, внесение в агроценозы сои сорта Свапа органических удобрений Биоклад и Вермикс оказало положительный эффект на азотфиксирующую активность растений. При этом эффективность интродуцируемых организмов, прежде всего, зависела от самого удобрения и его нормы расхода.