Biological potency of soil, yelding ability and quality of potato depending on the use of microbiologic specimen

S. V. Zhevora; Жевора С. В.; L. S. Fedotova; Федотова Л. С.; N. A. Timoshina; Тимошина Н. А.; E. V. Knyazeva; Князева Е. В.; A. E. Shabanov; Шабанов А. Э.

doi:10.31857/S2500-26272019431-35

Биологическая активность почвы, урожайность и качество картофеля в зависимости от использования микробиологических препаратов

Авторы: Жевора С.В.¹, Федотова Л.С.¹, Тимошина Н.А.¹, Князева Е.В.¹, Шабанов А.Э.¹
Учреждения:
1. Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха
Выпуск: № 4 (2019)
Страницы: 31-35
Раздел: Экология
URL: https://journals.eco-vector.com/2500-2627/article/view/15766
DOI: https://doi.org/10.31857/S2500-26272019431-35
ID: 15766

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

С 2015 по 2018 г. в двух краткосрочных опытах изучена эффективность микробиологических препаратов на фоне различных доз минеральных удобрений и без них. Целью исследований было повышение продуктивности и качества картофеля при комплексном использовании полных и пониженных на 30 и 50% доз минеральных удобрений в сочетании с различными микробиологическими препаратами за счет биологической активности дерново-подзолистой супесчаной почвы и лучшей усвояемости питательных веществ. В полевом опыте 2015-2016 гг. урожайность картофеля при внесении одних минеральных удобрений (N_45-90P_45-90K_60-120 ) составила 24,1-27,9 т/га, при сочетании N₄₅P₄₅K₆₀с предпосадочной обработкой клубней микробиологическими препаратами Азолен, Агринос 1 и Биокомпозит-коррект она увеличилась на 27,6-28,5%, при этом прибавка от биопрепаратов достигла 3,5-4,4 т/га или 14,5-18,3%. В полевом опыте (поисковый 2016 и 2017-2018 гг.) максимальная урожайность картофеля (34,0-35,7 т/га) получена при использовании микробиологического препарата Экстрасол как отдельно для предпосадочной обработки клубней, так и с некорневыми подкормками препаратами Агринос 2 и Экстрасол на фоне полной дозы удобрений (N₉₀P₉₀K₉₀,), при этом прибавка от биологической составляющей системы питания была 6,5-8,2 т/га или 23,6-29,8%. В варианте со сниженной на 30% дозой NPK и применением препарата Агринос – N₆₀P₆₀K₆₀+ Агринос 1+2 (5+2,5 л/га) уровень урожайности оказался на 4,6 т/га (17%) выше, чем при полной дозе NPK. Кроме того, отмечены высокая крахмалистость и содержание витамина С, отличные кулинарные качества, низкий уровень нитратов в продукции.

Ключевые слова

картофель, плодородие почвы, минеральные удобрения, полные и сниженные дозы, микробиологические препараты

Полный текст

В наблюдающихся условиях изменения климата увеличивается зависимость технологий возделывания картофеля от плодородия почвы, снижения антропогенной нагрузки и подбора альтернативных форм удобрений [1-5]. При этом удобрения в технологиях возделывания картофеля – по-прежнему наиболее управляемый фактор, обеспечивающий получение запланированного уровня урожая и качества продукции. Минеральные удобрения служат источником не только питания, но и поступления тяжелых металлов в агроэкосистемы. Это мощное средство интенсификации циклов данных токсикантов за счет как прямого взаимодействия удобрений и почвы, так и косвенного – через стимуляцию роста и развития растений [6, 7]. Поэтому нельзя необдуманно завышать дозы минеральных удобрений в ожидании высокой отдачи от их применения, необходимо стремиться к экологически оправданному их использованию. Доказано, что картофель, полученный с помощью высоких доз минеральных удобрений, характеризуется низкой крахмалистостью, не имеет яркого вкуса, запаха, рассыпчатой консистенции мякоти, содержит много нитратов, тяжелых металлов и плохо хранится [8-10].

Биологическое разнообразие – главный критерий и признак устойчивости экосистемы [11-14]. Восстановить качество пахотных земель с помощью одних минеральных удобрений не представляется возможным, поэтому использование бактериальных удобрений может стать незаменимым инструментом повышения урожая картофеля в нестабильных агроклиматических условиях среды [15-19].

Целью настоящей работы было повысить продуктивность и качество картофеля при комплексном использовании полных и пониженных на 30 и 50% доз минеральных удобрений в сочетании с различными микробиологическими препаратами за счет увеличения биологической активности почвы и лучшей усвояемости питательных веществ.

Методика. В 2015-2016 гг. проводили полевой стационарный опыт на территории экспериментальной опытной базы «Коренево» Люберецкого района Московской области с биопрепаратами: Азолен: Azotobacter chroococcum; Агринос имеет две формы: Агринос 1 – бактериальное удобрение на основе консорциума бактерий рода Azotobacter vinelandi, Clostridium pasteurianum и др. Титр КОЕ/мл аэробных=1,5х10⁷; анаэробных=1,5х10⁷; Агринос 2 – жидкое органическое удобрение на основе аминокислот (4%); глюкозамина (4%), хитозана (4%); Биокомпозит-коррект: консорциум бактерий с антагонистической, целлюлозолитической, фосфатмобилизирующей и азотфиксирующей активностью – Bacillus amyloliquefaciens БИМ В-841Д, Bacillus amyloliquefaciens БИМ В-842 Д, Pseudomonas brassicacearum БИМ В-446 Д, Rahnella aquatilis БИМ В-751 Д, Serratia plumuthica БИМ В-706 Д. Титр – не менее 1∙10⁹ КОЕ/мл) на раннем сорте картофеля Удача и среднераннем Гала (с 2016 г.).

Вегетационный сезон 2015 г. характеризовался как умеренно-влажный с ГТК₂₀₁₅ =1,67, 2016 и 2017 гг. – как влажный и очень влажный с ГТК₂₀₁₆ =2,1; ГТК₂₀₁₇ =2,31, в 2018 г. преобладала засушливая погода с превышением температуры и дефицитом осадков, ГТК₂₀₁₈ =0,91 при климатической норме 1,3-1,4.

Площадь одной делянки составляла 56 м², повторность – 4-кратная, расположение вариантов рендомизированное внутри повторений. Сроки посадки картофеля: Удача – ранний (2015, 2016 гг.), Гала – среднеранний (2016-2018 гг.), 1 декада мая; срок уборки Ш декада августа. Картофель размещали после сидератов: люпина однолетнего в 2015 г., люпина однолетнего + горчица в 2016 г., вика-овсяной травосмеси в 2017 и 2018 гг.

В 2017-2018 гг. в схему опыта добавили ранее испытанные препараты: Азотовит, Фосфатовит, Экстрасол и Байкал, в результате она включала 16 вариантов (табл. 2). Почва в опытах – дерново-подзолистая супесчаная, нормального увлажнения, со следующими агрохимическими показателями пахотного горизонта: pH_KCl 4,5-4,9; H_г – 3,3-4,2 ммоль/100 г почвы; ниже среднего значения сумма поглощенных оснований и степень насыщенности ими (S = 2,2-3,9 ммоль/100 г почвы, V = 34,9-52,7%); высокое содержание подвижного фосфора (265-378 мг/кг почвы), среднее (127-154 мг/кг почвы) и ниже среднего (105 мг/кг) – обменного калия; типичная гумусированность (1,7-1,9 %) для дерново-подзолистых почв Центрального региона РФ

Рабочие растворы микробиологических препаратов, в том числе Агринос 1, вносили во время посадки путем распыления: 1/3 дозы на клубни и 2/3 дозы на почву клубневого ложа. Расход препаратов изменялся согласно схеме опыта. Некорневое опрыскивание растений препаратами, в том числе Агринос 2, проводили в период 70-90% смыкания рядков растений картофеля. Расход препаратов изменялся согласно схеме опыта.

Учеты и наблюдения в опытах осуществляли в полном соответствии с ГОСТ и стандартными методами. Биологическую активность почвы определяли по разложению льняного полотна через 60 дней (метод льняных полотен). Достоверность различий между средними вычисляли методом одно- и двухфакторного дисперсионного анализа при 5%-ном уровне значимости (Доспехов Б.А., 1985).

Результаты и обсуждение. В годы с достаточным и избыточным увлажнением дерново-подзолистой супесчаной почвы отмечена высокая эффективность совместных обработок микробиологическими препаратами на фоне пониженной дозы минеральных удобрений по сравнению с вариантом полной дозы NPK, как по продуктивности и качеству картофеля, так и по биологической активности почвы (БАП) и сопротивляемости болезням (табл. 1, рис. 1). При полной и половинной дозе NPK урожайность картофеля была на 41,6 и 22,3% больше, чем в контроле без удобрений, также повысились товарность (фракция клубней >45 мм в диаметре) и содержание белка, снизилось содержание крахмала и витамина С. В вариантах с комплексным действием половинной дозы минеральных удобрений и различных форм бактериальных препаратов урожайность увеличилась на 14,5-18,3% по сравнению с полученной при половинной дозе NPK. В вариантах N₄₅P₄₅K₉₀+Агринос и N₄₅P₄₅K₉₀+Биокомпозит-коррект урожайность была немного выше, чем в варианте с полной дозой NPK, при этом показатели качества клубней приближались к качеству продукции, выращенной без удобрений, что очень важно в связи с ориентацией населения на здоровый образ жизни и правильное питание.

Табл. 1. Продуктивность и качество картофеля сорта Удача, 2015-2016 гг.

Вариант	Урожай-ность, т/га	Прибавка от минеральных удобрений		Прибавка от биопрепаратов		Товар-ность, %	Крах-мал, %	Вита-мин С, мг%	Белок, %
Вариант	Урожай-ность, т/га	т/га	%	т/га	%	Товар-ность, %	Крах-мал, %	Вита-мин С, мг%	Белок, %
1. Без удобрений	19,7	-	-			67,3	14,1	16,5	0,8
2. N₉₀P₉₀K₁₂₀	27,9	8,2	41,6			91,5	12,1	13,9	1,1
3. N₄₅P₄₅K₆₀ – фон	24,1	4,4	22,3	-	-	86,0	12,8	15,1	0,9
4. Фон + Азолен	27,6			3,5	14,5	88,0	12,6	15,6	1,2
5. Фон + Агринос 1+ 2	28,1			4,0	16,6	88,2	13,4	16,4	1,1
6. Фон + Биокомпозит-коррект	28,5			4,4	18,3	87,0	13,7	15,8	1,0
НСР₀₅	1,7						0,6	1,9	0,15

В 2015 г. применение различных форм бактериальных удобрений повысило БАП на 21,2-24,3 % по сравнению с минеральным фоном, где БАП составила 67 %. В 2016 г. она была наибольшей в вариантах N₄₅P₄₅K₉₀+Агринос и N₄₅P₄₅K₉₀+Биокомпозит-коррект – соответственно 87,3 и 89,5%, что выше, чем на фоне с полной дозой NPK, на 23,8-26,0%. В вариантах с применением бактериальных удобрений и повышенной БАП отмечено снижение распространенности (P%) и развития (R%) грибных болезней на клубнях картофеля практически в 3 раза относительно контроля и в 2 раза по сравнению со значениями, полученными на фоне минеральных удобрений (рис. 1).

Рис. 1. Распространенность (P%) грибных болезней на клубнях картофеля сорта Удача, 2015-2016 гг.; 1-6 –варианты см. табл. 1.

В 2017 и 2018 гг. при измерении биометрических показателей растений картофеля определено положительное влияние минеральных и микробиологических препаратов на рост и развитие культуры. В варианте с комплексным применением Агринос 1+2 на фоне минеральных удобрений рост растений в высоту увеличился на 6,1 см, а количество образовавшихся главных стеблей было на 0,7 шт. больше по сравнению с соответствующими показателями на минеральном фоне. Высота растений в вариантах со смесью Азотовита и Фосфатовита, а также Экстрасола (варианты 12, 13 и 15) превосходила таковую на минеральном фоне еще существенней – на 8-10,6 см, но по количеству стеблей – только на 0,4-0,5 шт./куст.

В 2017 и 2018 гг. применение бактериальных удобрений на фоне NPK повысило БАП на 11,0-18,2%, в вариантах без удобрений – на 15,8-21,4% по сравнению со значением на фоне минеральных удобрений, где она составила 20,5%. Самой низкой активностью почвы характеризовался засушливый 2018 г., однако, использование биопрепаратов для предпосадочной обработки клубней и клубневого ложа улучшило величину этого показателя на 2,3-5,5% в сравнении с минеральным фоном (17,5%). По результатам этих лет максимальная прибавка 6,0 т/га (или 21,8% к NPK) получена от сочетания Агринос 1 и 2 в максимальных дозах на минеральном фоне – N₉₀P₉₀K₉₀+Агринос 1+2. От действия препаратов-аналогов Агриноса (варианты 9-15) урожайность картофеля увеличилась на 3,5-8,2 т/га или на 12,7-29,8% к минеральному фону.

Сочетание предпосадочной обработки клубней препаратами Байкал и Экстрасол с некорневым опрыскиванием Агринос 2 (2,5 л/га) обеспечило увеличение урожайности соответственно на 5,7 и 8,2 т/га или на 20,7 и 29,8% относительно фона. При этом прибавка урожая от действия Агринос 2 в этих вариантах составила 2,2 и 1,7 т/га или 7,1 и 5,0%. Влияния некорневого опрыскивания препаратом Агринос 2 в варианте Фон + (Азотовит+Фосфатовит) + Агринос 2 (2,5 л/га) не установлено. Наиболее значимый эффект получен от действия Экстрасола, примененного как отдельно для предпосадочной обработки клубней, так и в сочетании с некорневыми опрыскиваниями препаратами Агринос 2 и Экстрасол – величина прибавки составила от 23,6 до 29,8% к фону. В варианте со сниженной на 30% дозой NPK и сочетанием Агринос 1+2 в максимальных дозах – N₆₀P₆₀K₆₀ + Агринос (5 +2,5 л) урожайность была выше, чем на минеральном фоне, на 4,6 т или 16,7%. Биопрепараты увеличивали общую товарность урожая (до 89,3-94,1%) и содержание биологически ценных компонентов при низком уровне нитратов в продукции, сбор крахмала и витамина С с единицы площади против минерального фона и вариантов без удобрений.

Табл. 2. Урожайность картофеля сорта Гала в зависимости от применения микробиологических препаратов

Вариант	Урожайность, т/га			Прибавка к вариантам 1 и 4
	2017 .	2018	среднее	Прибавка к вариантам 1 и 4
	2017 .	2018	среднее	т/га	%
1.Без удобрений	24,2	16,4	20,3	-	100
2. Б/уд + Агринос 1 (2,5 л/г)а	25,9	16,9	21,4	1,1	5,4
3. Б/уд + Агринос 1 (5 л/га)	29,3	17,2	23,3	3,0	14,8
4. Фон - N₉₀P₉₀K₉₀	33,6	21,4	27,5	-	100
5. Фон +Aгринос 1 (2,5 л/га)	36,9	22,0	29,5	2,0	7,3
1. Фон + Aгринос 1 (5 л/га)	42,8	22,9	32,9	5,4	19,6
7. Фон + Aгринос 1 (2,5 л/га) + Агринос 2 (1,25 л/га)	39,3	23,4	31,3	3,8	13,8
8. Фон + Aгринос 1 (5 л/га) + Агринос 2 (2,5 л/га)	43,1	24,0	33,5	6,0	21,8
9. Фон + (Азотовит + Фосфатовит), 2 л /т семян	41,2	22,9	32,0	4,5	17,5
10. Фон + Экстрасол (2 л/т семян)	45,6	22,4	34,0	6,5	23,6
11.Фон+ Байкал (2 л/т семян)	40,1	21,9	31,0	3,5	12,7
12. Фон + Азотовит + Фосфатовит + Aгринос 2 (2,5 л/га)	41,0	23,8	32,4	4,9	17,8
13. Фон + Экстрасол (2 л/т семян) + Агринос 2 (2,5 л/га);	47,6	23,5	35,7	8,2	29,8
14. Фон + Байкал (2 л/т семян) + Агринос 2 (2,5 л/га);	42,8	23,6	33,2	5,7	20,7
15. Фон + Экстрасол (2 л/т семян) + Экстрасол (2,0 л/га)	47,2	24,2	35,7	8,2	29,8
16. N₆₀P₆₀K₆₀+ Aгринос 1 (5 л/га) + Агринос 2 (2,5 л/га)	42,7	21,5	32,1	4,6	16,7
НСР₀₅	1,8	1,4

За годы исследований (поисковый 2016 и 2017-2018 гг.) сочетание обработки семенного материала биопрепаратом Агринос 1 и некорневого опрыскивания растений Агринос 2 в максимальных дозах на фоне полной дозы NPK было экономически выгодным агроприемом, способствующим формированию относительно высокой урожайности (33,5 т/га) (табл. 2) и товарности картофеля (93,4%). Однако в вариантах с применением Экстрасола как отдельно для предпосадочной обработки клубней, так и в сочетании с некорневыми подкормками препаратами Агринос 2 и Экстрасол получена самая высокая урожайность (34,0-35,7 т/га), также сформировалось максимальное количество клубней средней фракции (30-60 мм в диаметре) – 12,6-13,5 шт./куст, что важно для семеноводческих целей. Клубни продовольственной фракции (> 60 мм) характеризовались высокой крахмалистостью, содержанием витамина С и хорошими кулинарными показателями, концентрацией нитратов ниже ПДК.

Применение биопрепаратов для предпосадочной обработки клубней и некорневых подкормок увеличивали окупаемость 1 кг д. в. NPK прибавкой урожая с 25,5 кг (фон) до 58,9-63,9 кг клубней в вариантах с сочетанием факторов.

В варианте со сниженной на 30% дозой удобрений – N₆₀P₆₀K₆₀ и применением Агринос 1+2 в максимальных дозах уровень урожайности был на 4,6 т/га (16,7%) выше, чем при полной дозе NPK, одновременно с этим отмечены высокая крахмалистость и содержание витамина С, отличные кулинарные качества, низкий уровень нитратов в продукции.

Высокая эффективность микробиологических удобрений на картофеле объясняется повышением коэффициентов использования питательных веществ из минеральных удобрений (Ку), которые в вариантах с применением и минеральных, и микробиологических удобрений по азоту, фосфору и калию увеличивались в 2 раза по сравнению с полной дозой NPK, а также усилением БАП (рис. 2, табл. 3).

Рис. 2. Биологическая активность почвы (%) в зависимости от форм и доз удобрений, 2017-2018 гг.

Табл. 3. Коэффициенты использования питательных веществ картофелем сорта Гала из удобрений (Kу,%) и окупаемость NPK прибавкой урожая, среднее за 2016-2018 гг.

Вариант	Товарная урожайность, ц/га	Прибавка, ц/га	Окупаемость 1 кг д. в. удобрений прибавками урожая	K_у, %
Вариант	Товарная урожайность, ц/га	Прибавка, ц/га	Окупаемость 1 кг д. в. удобрений прибавками урожая	N	P₂O₅	K₂O	NPK
Без удобрений	177	-	-	-	-	-	-
N₉₀P₉₀K₉₀– фон	246	69	25,5	9,5	2,5	10,0	22,0
Фон+ Aгринос 1+2 (5+2,5 л/га)	313	136	50,4	18,1	5,0	18,6	41,8
Фон + Экстрасол (2л/т семян) + Агринос 2 (2,5 л/га)	336	159	58,9	20,6	5,9	21,2	47,7
Фон + Экстрасол (2 л/т семян) + Экстрасол (2,0 л/га)	336	159	58,9	20,6	5,9	21,2	47,7
N₆₀P₆₀K₆₀+ Aгринос 1+2 (5+2,5 л/га)	292	115	63,9	21,7	5,7	22,4	49,8

Таким образом, снижение доз минеральных удобрений на 30-50% в сочетании с предпосадочной обработкой клубней бактериальными препаратами способствует получению такого же уровня урожайности картофеля (или выше на 17%), что и при внесении полных доз NPK, при одновременно более высоком качестве продукции, повышении биологической активности почвы, а также сопротивляемости болезням и снижении затрат на минеральные удобрения.

Предпосадочная обработка семян и некорневая обработка микробиологическими препаратами, такими как Азолен, Биокомпозит-коррект, Экстрасол, Байкал, Азотовит, Фосфатовит, Агринос 1 и Агринос 2 необходимы для активизации минерального питания растений, формирования и накопления урожая с заданными параметрами качества; профилактической и реальной защиты от болезней; устранения негативных явлений при внесении пестицидов.

Об авторах