Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай

Подождите немного. Документ загружается.

за счёт активизации биологической фиксации азота в растения поступает

дополнительно эквивалент 20-30 кг минеральных азотных удобрений.

Кроме того, повышается продуктивное использование растениями азота

удобрений и Почвы, а также снижаются непроизводительные потери азота.

Данная монография является плодом сотрудничества ВНИИ агрохи-

мии с ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, где разработаны био-

препараты, излагаемые данные являются частью комплексных исследова-

ний, координируемых ВНИИСХМ.

Уверен, что монография будет служить хорошим пособием и стиму-

лом для эффективного применения биопрепаратов, практически поможет

агрономам, фермерам в их работе и привлечет внимание исследователей к

этому направлению.

И.А. Тихонович, академик Россельхозакадемии

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях развития отечественного земледелия осо-

бую актуальность приобретает комплексное использование традиционных

средств химизации, в том числе промышленных минеральных удобрений

с микробиологическими препаратами. Значение применения ростостиму-

лирующих ризосферных микроорганизмов и увеличение использования

фиксированного диазоторофными бактериями биологического азота при

выращивании сельскохозяйственных культур имеет особое значение не

только для устранения дефицита азота в питании растений, но и для ра-

ционального природопользования, наметившееся в конце прошлого века.

Принцип рационального природопользования реализуется в адаптивно-

ландшафтных системах земледелия, направленных на эффективное ис-

пользование земли, получение экологически и экономически обусловлен-

ного количества и качества растениеводческой продукции и обеспечи-

вающих устойчивость агроландшафта и сохранение почвенного плодоро-

дия.

В последние годы достигнут значительный прогресс в создании био-

препаратов на основе ассоциативных микроорганизмов комплексного

действия, хорошо зарекомендовавших на широком спектре сельскохозяй-

ственных культур в России и за рубежом. Микроорганизмы, входящие в

состав биопрепаратов, способны выполнять ряд функций, обеспечивая по-

вышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Механизмы взаимодействия растений и микроорганизмов, влияние

биопрепаратов на минеральное питание растений, формирование величи-

ны и качества растениеводческой продукции, накопление в урожае основ-

ных элементов минерального питания растений, баланс азота удобрений,

размеры вовлечения биологического азота в агроценоз рассматриваются в

монографии.

Книга подготовлена по результатам полевых, микрополевых и мо-

дельных опытов, выполненных в Лаборатории биологического азота

ВНИИ агрохимии им. Д.Н.Прянишникова, а также географической сети

опытов с биопрепаратами ВНИИА и ВНИИСМ.

В проведении опытов принимали участие Духанина Т.М., Азубеков

Л.Х., Алметов Н.С., Байрамов Л.Э., Виноградова JI.B., Воробьева Л.А.,

Волков Е.Г., Каратаева А.С., Лекомцев П.В., Ляличкин О.А., Мартья-

нов М.И., Нестеров И.А., Понкратенков В.А., Пасынков А.В., Семенов

П.Н., Сиддики М.Д., Сологуб Д.Б., Чистотин М.В., Тарасов А.Л., Хас-

сан Г.К.

Искренне благодарен Андрею Петровичу Кожемякову за ценные за-

мечания и пожелания, высказанные при подготовке рукописи к печати.

Глава 1. Основные механизмы действия биопрепаратов

1.1. Характеристика биопрепаратов комплексного действия и

методические подходы к определению их агрономической эффективности

Изучение взаимодействия растений и микроорганизмов имеет в на-

стоящее время особую актуальность, поскольку резкое сокращение при-

менения в сельском хозяйстве минеральных и органических удобрений,

средств защиты растений ставит необходимость поиска дополнительных

источников, какими могут быть биопрепараты комплексного действия, из-

готовленные на основе ризосферных микроорганизмов. Наряду с азотфик-

сацией, они продуцируют физиологически активные вещества, которые,

воздействуя на растения, стимулируют их рост и развитие. В последнее

время выявлены новые штаммы микроорганизмов, способные подавлять

развитие патогенной микрофлоры, что в конечном итоге снижает заболе-

ваемость растений, повышает их продуктивность и улучшает качество

растениеводческой продукции.

Оценка эффективности биопрепаратов может быть проведена в поле-

вых, микрополевых и лабораторных опытах. Изучение их в полевых опы-

тах дает наиболее полное представление о характере влияния на урожай-

ность и показатели качества растениеводческой продукции. Закладка по-

левых опытов по изучению эффективности биопрепаратов в целом соот-

ветствует методике проведения полевых исследований по изучению во-

просов применения удобрений, вместе с тем, она имеет некоторые осо-

бенности.

На первых этапах исследований, а также при изучении баланса азота

или выявления роли различных источников азотного питания растений в

формировании урожая предусматривается проведение микрополевых опы-

тов с использованием стабильного изотопа

N. В таких же опытах может

быть изучена эффективность биопрепаратов в зависимости от уровня

плодородия почвы (содержание гумуса, подвижных форм элементов

питания, реакция среды и др.). Опыты проводятся, как правило, в сосудах

без дна площадью до 0,25 м

Для выявления эффективности различных препаратов в зависимости

от сорта гибрида) или генотипа сельскохозяйственных растений целесо-

образно проводить исследования в мелкоделяночных опытах (площадь

делянки до 2 м

). Это позволяет при минимальных затратах получать ин-

формацию об эффективности биопрепаратов.

Действие ризосферных биопрепаратов на урожайность и качество

сельскохозяйственных растений оценивается в полевых опытах, проводи-

мых в соответствии с методикой исследований в Географической сети

опытов с удобрениями ВИУА. В этом случае в зависимости от применяе-

мой сельскохозяйственной техники площадь делянки составляет от 20 до

100 м

. Это позволяет при проведении полевого опыта применять сущест-

вующую в регионе технологию возделывания сельскохозяйственных рас-

тений.

Ниже приводится принципиальная схема изучения действия биопре-

паратов на различных сельскохозяйственных культурах. Проведение ис-

следований по указанной программе позволяет получить многосторон-

нюю информацию о характере действия биопрепаратов на растения.

Определение эффективности биопрепаратов

под сельскохозяйственные культуры

Determination

of the Effectivity of Biopreparations on Crops

Инокуляция семян, растений

Inoculation of seeds and plants

Всхожесть семян

Germination capacity

Нарастание биомассы в онтогенезе

(вегетативная масса и корни)

Accumulation of biomass in course of development

Концкетрация N и других элементов

Concentrations of N and other elements

Пораженность растений болезнями

Affection with plant diseases

Продуктивность культуры

(основная и побочная продукция)

Yields of crops

Показатели качества продукции

Quality parameters of production

Вынос азота и других элементов питания

Crop removal of nitrogen and other nutrients

Коэффициент использования азота

Coefficient of nitrogen utilization

Вынос биологического азота

Crop removal of biologic nitrogen

При планировании опытов, необходимо определение роли микроор-

ганизмов в питании растений азотом. Для этого предложена принципи-

альные схемы, которые позволяет определить действие биопрепарата на

урожайность и качество растений [Оценка эффективности микробных

препаратов в земледелии, 2000]. Схема включает два фона минерального

питания растений: фосфорно-калийный и азотно-фосфорно-калийный. На

обоих фонах производится посев инокулированных ризосферными био-

препаратами семян. В этом случае удается получить данные по эффектив-

ности микроорганизмов на безазотном фоне и на фоне с внесением мини-

мальной дозы азота, которая в зависимости от почвенно-климатической

зоны, вида сельскохозяйственных растений может составлять от 30 до 45

кг/га действующего вещества.

Существенное значение при закладке полевых опытов имеет техноло-

гия проведения инокуляции семенного материала биопрепаратами. При-

меняемая в настоящее время технология нанесения биопрепарата преду-

сматривает проведение ее в день посева, что существенно снижает произ-

водительность работ и сохранение инокулированных семян. Вероятно, не-

обходимо разработать новую технологию инокуляции, которая позволяла

бы выполнять этот прием заблаговременно до посева.

Эффективность инокуляции сельскохозяйственных растений очевид-

на. Она позволяет повысить продуктивность посевов во всех регионах

Российской Федерации. Применение ряда препаратов обеспечивает полу-

чение урожайности злаковых культур в таких же размерах, как внесение

азотного удобрения в дозе 30—45 кг/га. Действие препаратов на продук-

тивность культур возрастает при посеве инокулированными семенами на

фоне стартовой дозы азотного удобрения. При этом сбор продукции та-

кой же, если применять под культуру удвоенную дозу азота минеральных

удобрений.

При использовании ассоциативных биопрепаратов возникает необхо-

димость определения объемов фиксированного азота, поскольку от этого

зависит целесообразность их применения. Наряду с определением доли

различных источников азотного питания растений с использованием ста-

бильного изотопа азота, в полевых опытах их вклад может быть оценен по

разнице между инокулированными и неинокулированными вариантами.

Существенное значение при этом должно быть уделено определению га-

зообразных потерь азота, ибо одни и те же микроорганизмы могут выпол-

нять роль фиксаторов азота, так и усиливать его денитрификацию.

Микроорганизмы, на основе которых изготовлены биопрепараты,

способны подавлять развитие патогенной микрофлоры на сельскохозяйст-

венных растениях, поэтому изучение степени пораженное™ должно про-

водится во всех типах опытов. Это дает возможность более точно выявить

роль микроорганизмов в повышении продуктивности растений.

Симбиотическому азоту принадлежит значительная роль в обогаще-

нии агроценозов этим элементом минерального питания растений. Соче-

тание азота, фиксированного симбиотическими и ризосферными диазо-

трофами может в значительной степени повысить продуктивность сель-

скохозяйственных культур. Для этого планируется проведение комплекс-

ных исследований по инокуляции растений биопрепаратами в зависимо-

сти от принадлежности к бобовым или небобовым видам. Каждая культу-

ра севооборота перед посевом инокулируется наиболее активным штам-

мом азотфиксирующих микроорганизмов. В севоообороте предусматива-

ется выращивание типичных для зоны культур, при учете урожайности

учитывается основная и побочная продукция и их химический состав.

В целях определения влияния инокуляции семян биопрепаратами на

азотный режим почвы, ее гумусное состояние, микробный состав преду-

сматривается заложение делянок с естественным агроценозом, а также па-

ровых площадок. Определение вышеперечисленных параметров свойств

почвы необходимо проводить до закладки полевого опыта и по окончании

каждой ротации севооборота.

Открытие явления ассоциативной азотфиксации обосновало возмож-

ность искусственного обогащения ризосферы небобовых растений ото-

бранными штаммами бактерий, способных к активному связыванию мо-

лекулярного азота. Наиболее доступным способом повышения уровня

азотфиксации является внесение активных штаммов бактерий в ризосферу

растений, что может достигаться путем прямой инокуляции семян или

корней.

Всероссийским научно-исследовательским институтом сельско-

хозяйственной микробиологии Россельхозакадемии разработан ряд био-

препаратов на основе активных штаммов ризосферных микроорганизмов.

В качестве субстрата для приготовления биопрепаратов применяется

размолотый торф. Препарат имеет вид увлажненной сыпучей массы тем-

ного цвета без запаха, нерастворимой в воде. Влажность торфа при приго-

товлении препарата равна 45-55%, к концу срока хранения допускается

снижение содержания влаги до 40%.

Ризоторфин - предназначен для обработки семян бобовых культур.

Действующее начало - клубеньковые бактерии, образующие на корнях

растений клубеньки, где происходит процесс фиксации молекулярного

азота из воздуха. Вследствие этого бобовые растения, инокулированные

клубеньковыми бактериями, как правило, не нуждаются в азотных удоб-

рениях.

Агрономическая эффективность ризоторфина для бобовых культур

составляет в среднем 10-30%, дополнительный сбор белка - 1-2 ц/га.

За счет последействия многолетних трав (на площади 6-8 млн.га) воз-

можно ежегодно получать дополнительно 10-15 млн.т зерна пшеницы и

других зерновых культур. При этом общеизвестно благоприятное влияние

бобовых на плодородие почвы.

При интродукции новых культур (козлятник, астрагалы и др. впервые

высеваемые на данных почвах) применение Ризоторфина повышает про-

дуктивность растений на 50-100% и накопление протеина в 2-3 раза.

Для инокуляции небобовых растений используют биопрепараты

группы «экстрасол», изготовлений на основе ассоциативных ризосферных

микроорганизмов.

Агрофил - создан на основе штамма, относящегося к роду

Agrobacterium (A. radiobacter, штамм 10). Представляет собой порошко-

видный торфяной субстрат, обогащенный углеводами, витаминами, мик-

роэлементами с влажностью 50-55%, инокулированный бактериями. В 1 г

препарата содержится не менее 5-10 млрд. активных бактериальных кле-

ток. Препарат находит широкое применение при выращивании овощей в

условиях открытого и закрытого грунта. Повышает устойчивость к ин-

фекционным заболеваниям и увеличивает урожайность огурцов, томатов,

перцев, моркови, капусты, салата и других овощных культур. Препарат

хорошо действует при обработке корневой системы клубники, крыжовни-

ка, малины, яблони, облепихи и других ягодных и плодовых культур.

Улучшает всхожесть семян, стимулирует рост и развитие растений, по-

вышает их устойчивость к корневым гнилям, ускоряет созревание урожая

на 7-10 дней.

В условиях закрытого грунта прибавки урожая овощей составляют 2-

4 кг/м

. В открытом грунте он обеспечивает прибавку урожайности на

20-50 ц/га в зависимости от культуры, сорта, почвенно-климатических ус-

ловий. Расход препарата для открытого грунта: салат, редис, морковь, ук-

роп, петрушка - 200 - 300 г на гектарную норму семян; капуста, свекла,

лук 600 г на 1000 растений; картофель - 2500 г на гектарную норму клуб-

ней; земляника, черенки плодовых - 200 г на 1 га.

Флавобактерин - создан на основе штамма, относящегося к роду

Flavobacterium sp. (штамм JT 30). В 1 г торфяного бактериального препара-

та содержится 5-10 млрд. клеток бактерий данного штамма. Представляет

собой порошковидный торфяной субстрат, обогащенный питательными

веществами, с влажностью 45-50%. Отличительной особенностью препа-

рата является его широкий спектр действия: положительные результаты

получены в посевах пшеницы, ячменя, ржи, овса, риса, сорго, кормовых

трав, картофеля. Хорошая реакция растений на обработку проявилась у

многих овощных культур - капусты, свеклы, огурца, томатов и других

культур. Положительное действие препарата определяет способность бак-

терий фиксировать молекулярный азот, стимулировать рост, продуциро-

вать фитогармоны, улучшать минеральное питание, водный обмен и акти-

визировать другие физиологические процессы растений. Препарат обла-

дает сильным защитным действием против болезней растений. Использо-

вание препарата позволяет получить дополнительно 3->5 ц/га зерна, 30-80

ц/га овощей, 60-70 ц/га сахарной свеклы. Кроме того, значительно улуч-

шается качество продукции за счет увеличения содержания: крахмала у

картофеля - на 1,5-2%, сахара у сахарной свеклы - на 1-2,5%, масличности

у подсолнечника - на 1-2%. Отмечено также существенное повышение со-

держания витаминов, каротина и других полезных веществ. При получе-

нии безвирусного посадочного материала картофеля и выращивании его в

рулонной культуре использование флавобактерина стимулировало при-

живаемость, увеличивало количество формирующихся микро клубней и

снижало поражаемость растений фитофторой. Расход препарата: много-

летние злаковые травы - 200 - 300 г на гектарную норму семян, зерновые,

подсолнечник, кукуруза, сахарная и кормовая свекла - 600 г, для картофе-

ля - 2500 г.

Мизорин - создан на основе штамма, относящегося к роду

Arthrobacter (A. mysorens, штамм 7). В 1 г торфяного препарата содержит-

ся 5-10 млрд. клеток данного штамма бактерий. Представляет собой по-

рошковидный торфяной субстрат с влажностью 45-55%, обогащенный пи-

тательными веществами. Высокая эффективность препарата проявляется в

посевах озимой ржи, кукурузы, сорго, кормовых трав, овощных и техни-

ческих культур. Предпосевная обработка семян препаратом повышает

урожайность кормового сорго 25-30 ц/га, зеленой массы кормовых трав на

20-40 ц/га, картофеля - на 40-60 ц/га. Повышает содержание переваримого

протеина в кормах на 1-3%, улучшая при этом аминокислотный состав

белка. Обработка препаратом увеличивает всхожесть семян, стимулирует

рост и повышает устойчивость растений к корневым гнилям и другим бо-

лезням. Перспективно применение Мизорина для улучшения приживае-

мости картофеля, оздоровленного от вирусных инфекций. При примене-

нии его в полевых опытах прибавка урожая клубней составляла 17-29%.

Мизорин выгодно отличается от остальных биопрепаратов определенной

устойчивостью к недостатку влаги в почве. При этом может давать хоро-

ший эффект в богарных условиях на ряде овощных и технических куль-

тур. Повышает эффективность ризоторфина на бобовых (козлятник, лю-

церна, люпин и другие), стимулируя развитие симбиотического аппарата.

Оказывает положительное влияние на содержание витамина С (повышая

его содержание на 30-50%). Расход препарата на гектарную норму семян:

зерновые, подсолнечник, кукуруза, сахарная, кормовая свекла - 600 г;

многолетние злаковые травы - 400 г; для картофеля - 2500 г.

Экстрасол - создан на основе Pseudomonas (различные штаммы), эф-

фективен при выращивании многих сельскохозяйственных культур. В 1 г

торфяного препарата содержится не менее 6 млрд. бактериальных клеток,

в жидком препарате не менее 10 млрд. в 1 мл. Препарат используется для

предпосевной обработки семян и клубней, используется для пролива поч-

вы до и после высадки рассады, а также для внекорневой подкормки рас-

тений. Он хорошо зарекомендовал себя при выращивании картофеля в

различных почвенно-климатических зонах. Прибавка урожая клубней в

ряде опытов составляет 40-60 ц/га или 20-30%. Наиболее высокий резуль-

тат от действия препарата наблюдался на хорошо аэрированных почвах с

внесением органических удобрений. На бедных песчаных почвах без до-

полнительного внесения органических удобрений эффективность препа-

рата снижается. Препарат способствует большему поступлению элементов

минерального питания в растения, синтезирует ростовые и другие биоло-

гически активные вещества и образует соединения, снижающие актив-

ность фитопатогенных микроорганизмов. Отмечена хорошая результатив-

ность препарата при ранних посадках картофеля даже в холодную почву,

особенно для ранних и среднеранних сортов. Экстрасол способствует пре-

дотвращенйю порчи овощей (морковь, картофель, капуста) при хранении.

Расход торфяной формы - 3 кг, жидкой - 3 л на гектарную норму посадоч-

ного материала картофеля.

Псевдобактерин-2 - жидкий биопрепарат защитного и стимулирую-

щего действия на основе штамма Pseudomonas sp. BS 1393. Эффект за-

щитного действия основан на способности данного штамма синтезировать

ряд антибиотиков феназинового типа, подавляющих рост фитопатогенных

грибов рода Fusarium, Gaeumannomyces, Helmintosporium, Pythium,

Erysiphe, Septoria, а также способных продуцировать сидерофоры, связы-

вающие железо и делающих его недоступным для почвенных патогенов.

Применяется для предпосевной обработки семян зерновых (яровых и ози-

мых) пшеницы, ячменя, ржи, овощей в открытом и закрытом (огурцы и

томаты) грунте. Отмечена биологическая эффективность против корне-

вых гнилей, мучнистой росы, фитофтороза, парши, ризоктониоза, гель-

минтоспориоза, фузариоза, слизистого и сосудистого бактериоза, а также

прибавка урожая 20-25% на томатах и огурцах. Псевдобактерин-2 совмес-

тим с Хитозаном, что дает возможность объединить технологии их при-

менения и отказаться от паровой и химической стерилизации грунта. Для

обработки семян препарат после хранения в холодильнике выдерживается

6-8 часов при температуре +20+25°С, затем разводится водой той же тем-

пературы в 100-1000 раз (титр рабочего раствора 10

). Семена замачива-

ются в течение 6-8 часов, слегка подсушиваются и высеваются. Для про-

лива рассады сразу после пикировки или высадки в грунт используют ра-

бочий раствор биопрепарата 10

. Псевдобактерин-2 берется из расчета 100

мл с титром 10

на 1 га, разводится при тщательном перемешивании в 10

л воды (маточный раствор), затем разбавляется в 100-200 раз поливочной

водой и обрабатывается прикорневая и вегетирующая часть растений. При

совмещении биопрепарата с Хитозаном маточный раствор разводится в

500-1000 раз и обрабатывается прикорневая часть и само растение. Реко-

мендуется еще одна обработка рабочим раствором Псевдобактерина-2 с

титром 10

через месяц после высадки растений в грунт, а также при пер-

вых признаках перечисленных выше болезней.

Ризоагрин - создан на основе штамма, относящегося к роду

Agrobacterium (A. radiobacter, штамм 204). В 1 г торфяного препарата со-

держится 5-10 млрд. клеток бактерий. Штамм хорошо приживается в ри-

зосфере пшеницы, риса, ряда кормовых злаков и других сельскохозяйст-

венных растений. Использование препарата позволяет дополнительно по-

лучить 3-7 ц/га зерна озимой и яровой пшеницы, озимой ржи 4-8 ц/га, яч-

меня 3-6 ц/га, риса 4-10 ц/га. Повышается содержание протеина в зерне на

0,5-1,0%. Расход препарата: зерновые - 500 г на гектарную норму семян.

Биоплант-К - создан на основе Klebsiella planticola. Представляет со-

бой торфяную массу, в 1 г препарата содержится не менее 4-10 млрд. бак-

терий, влажность препарата 55-60%. Предусмотрен выпуск препарата в

жидкой форме. Препарат предназначен для повышения урожайности пше-

ницы, ячменя, овощных культур (томатов, огурцов, баклажанов, сладкий

перец и др.), выращиваемых в открытом и закрытом грунте, а также неко-

торых кормовых трав. При этом в овощных культурах снижалось содер-

жание нитратов. Благоприятное действие Биопланта-К на растения опре-

деляется присутствием в препарате бактерий способных фиксировать ат-

мосферный азот, синтезировать витамины и ростовые вещества. Приме-

нение препарата обеспечивает повышение урожайности зерна пшеницы и

ячменя на 4-6 ц/га, томатов на 15-20%, огурца на 20-25%. Биоплант-К

применяют, главным образом, для предпосевной обработки семенного ма-

териала. На гектарную норму увлажненных (2,0-2,5% воды от исходного

веса) семян наносится и тщательно перемешивается 600-900 г препарата.

При использовании препарата при выращивании овощных культур иноку-

лируют семена, а при пикировке рассады погружают на 1-2 мин корни

рассады в суспензию (болтушка из 200 г препарата в 1 л воды).

Обработка семян проводится в день посева или небольшими пар-

тиями непосредственно перед посевом. Обработанные биопрепаратом се-

мена следует беречь от прямых солнечных лучей и перегрева. Высев про-

изводится во влажную почву. Предпосевная обработка семян препаратом

выполняется вручную или механизированным способом.

Ручная инокуляция семян выполняется следующим образом: на бре-

зент насыпают предварительно увлажненные отстоявшейся водой или

раствором прилипателя (2-3% раствор патоки, латекса или натриевой соли

карбоксиметилцеллюлозы, молочный обрат, из расчета 1,5-2,0% по отно-

шению к массе семян). Семена и тщательно перемешивают с необходи-