Бактерии для остатков

Исследована эффективность применения бактериальных деструкторов стерни в земледелии Южной Степи
АНАТОЛИЙ КОВАЛЕНКО, канд. сельскохозяйственных наук
Институт орошаемого земледелия НААН (г.Херсон)
Соавтор: Юлия Сергеева

  Возвращение растительных остатков в почву имеет большое значение, так как это основной источник органического углерода для почвенной биоты и последующих культур севооборота. В этом процессе одним из стратегических направлений развития современного земледелия является применение биологических препаратов, позволяющее восстановить природные ресурсы. Важная роль среди таких средств принадлежит препаратам микробных деструкторов. Такие микробные препараты экологически безопасны. Микроорганизмы, входящие в состав биокомплексов, симбиотические, они не только усиливают азотное питание растений, но и повышают количество подвижных форм фосфора и калия, активизируют минерализацию труднодоступных фосфатов и прочих почвенных минералов.
  Благодаря деструкторам уменьшается скорость деградации почв, увеличивается масса почвенной микрофлоры до 3-5 т/га и тем самым поддерживается биологическая активность почвы, она становится «живой и здоровой». То есть, появилась возможность вернуть в почву питательные вещества, в частности, ценную органику.
  Деструкторы делятся на следующие группы: грибного происхождения, бактериального происхождения и прочие (гуматы, микроэлементы, питательные среды, биологически активные вещества и т.д.). Среди деструкторов грибного происхождения обычно преобладают препараты с содержанием грибов рода Trichoderma. Среди них наибольшей целлюлозолитической активностью характеризуются грибы Tr. Harzianum и reesei. Остальные грибы рода Trichoderma характеризуются более выраженным фунгицидным свойством, нежели целлюлозолитическим.

В состав деструкторов бактериального происхождения обычно входят бактерии азотофиксаторы, бактерии мобилизаторы фосфора и калия, бактерии рода Bacillus и прочие. К таким препаратам относятся: Биодеструктор стерни, Экостерн, Органик-баланс («БТУ-Центр»), Деструктор целлюлозы и Бионорм (Институт агроэкологии).
  Деструкторы бактериального происхождения способствуют размножению всех видов микроорганизмов, участвующих в деструкции одновременно с грибами, уже находящимися в почве. Благодаря их ферментному комплексу они обеспечивают разрушение целлюлозы на простые сахара, которые затем усваиваются другими микроорганизмами. Деструкторы на основе рода Trichoderma способны работать при температуре почвы от +3 …+ 5 ° С. Деструкторы на бактериальной основе, как и деструкторы на основе гуматов, работают при температуре почвы + 5 ... + 7 ° С. Скорость разложения органики с понижением температуры почвы замедляется, но сам процесс деструкции происходит вплоть до замерзания почвы.
  В состав препарата Биодеструктор стерни входят бактерии-антагонисты, являющиеся патогенными для растений грибов и бактерий, почвенные бактерии фосфатмобилизаторы, природные эндофитные и почвенные бактерии азотфиксаторы, молочнокислые бактерии, продуценты целлюлозы, биофунгициды, фитогормоны, витамины, аминокислоты, макро- и микроэлементы.

В состав Экостерна входят почвенные бактерии калий и фосфатмобилизаторы и прочая полезная микрофлора, продукты метаболизма микроорганизмов, макро- и микроэлементы.
  В состав Органик-баланса входят бактерии-антагонисты патогенных для растений грибов и бактерий, бактерии, способные фиксировать молекулярный азот, мобилизовать калий и фосфор, сапрофитные грибы, биологически активные вещества.
  Деструктор целлюлозы - споровые и неспоровые бактерии, мицелий и зачатки микроскопических грибов.
  Благодаря применению деструкторов появилась возможность вернуть в почву питательные вещества, в частности, ценную органику. Так, если общий урожай биомассы озимых зерновых составляет 120-160 ц/га, в почву возвращается до 40-60 ц/га соломы; в посевах яровых, если биомасса составляет 80-120 ц/га, с соломой возвращается до 30-35 ц/га.
Скорость деструкции
  В рамках наших исследований с разложением соломы и озимой пшеницы урожайность ее зерна при вспашке под черный пар составляла 5,80 т/га, при чизельной обработке - 5,50 т/га, при мелкой обработке - 4,82 т/га. Весь урожай зерна был удален с поля. Биомасса стеблей составляла 6,38,
6.5 и 5,30 т/га соответственно и была оставлена ​​на поле в виде стерни и измельченной соломы.
  Соотношение N:C в соломе озимой пшеницы составляет 1:73 с содержанием азота 0,51 и 37,48% углерода. Содержание фосфора в соломе составило 0,25%. Общее валовое содержание азота в соломе, оставшейся после сбора озимой пшеницы в варианте с применением вспашки, составляло 32,5 кг/га, при чизельной обработке на такую ​​же глубину - 30,8 кг/га, при мелкой безотвальной обработке - 27,0 кг/га. Содержание углерода в соломе было 2391, 2268 и 1986 кг/га соответственно.
  Послеуборочный период в Южной Степи характеризовался высокими температурами воздуха. Так, среднесуточная температура воздуха в июле и августе была +23 ... + 24°С, в сентябре +20 ... + 21°С и только в октябре происходит её существенное снижение до + 9…
+ 10°С. Однако, количество осадков в этот период незначителен. Такой ход погодных условий и состояние почвы не всегда является благоприятным для эффективной деятельности микробных препаратов деструкторов стерни. Однако, при их использовании степень деструкции соломы и пожнивных остатков существенно повысилась в сравнении с вариантом без их применения (табл. 1).

  Степень разложения соломы через 90 дней после ее запахивания наиболее повышал Экостерн - 58,5%, что на 31,4% превышало контрольный препарат без обработки. Также достаточно эффективно действовал и Органик-баланс, в условиях применения которого разложилось 56,2% соломы урожая пшеницы. Медленнее разлагали солому препараты Биодеструктор стерни и Деструктор целлюлозы, вызвавшие её деструкцию на 51,7 и 51,5% соответственно.
  На процесс деструкции соломы также существенно влияли способ и глубина обработки почвы, что связано с глубиной заделки пожнивных остатков, при которой формировались разные условия увлажнения в слое расположения соломы. Так, на контрольном варианте без обработки деструкторами замена вспашки на безотвальную обработку на такую ​​же глубину уменьшала степень деструкции на 3,4 относительных процента, а переход на мелкую безотвальную обработку - на 7,6%. В среднем по фактору обработок почвы глубокая безотвальная обработка уменьшала степень деструкции на 9,4%, а переход на мелкую обработку - на 18,1%.
Применение системы ноу-тилл и обработка незапаханных растительных остатков озимой пшеницы снижала интенсивность разложения соломы до 42,6-46,7%.

Сохранение влаги
  После озимой пшеницы было посеяно сорго. Наблюдение за динамикой водного режима в пахотном слое почвы показало, что запасы продуктивной влаги в посевах сорго было достаточно для эффективной деятельности микрофлоры и роста, а также развития растений только в первой половине их вегетации. К тому же они зависели как от обработки почвы, так и от применяемых микробных препаратов. Хотя на контрольном варианте без обработки соломы микробными препаратами обработка почвы не повлияла на уровень её увлажнения, но в вариантах с применением этих препаратов он был выше, чем в случае глубоких обработок. Лучшие условия увлажнения сформировались в варианте с обработкой соломы препаратами Органик-баланс, Экостерн и Деструктор целлюлозы. Следует также отметить, что при применении мелкой безотвальной обработки почвы применение всех микробных препаратов привело к снижению уровня его увлажнения в сравнении с контрольным вариантом. Вероятно, подобное связано с заделкой соломы в верхний слой почвы 0-10 см, где эффективность препаратов оказалась низкой.
  Применение деструкторов стерни повлияло на микробиологическую деятельность почвы и на её питательный режим. Так, количество нитратов в пахотном слое почвы в начале вегетации сорго была выше при обработке соломы препаратом Экостерн - 64,5 мг/кг. На 11,3-13,7 мг/кг их содержание было меньше в вариантах с применением препаратов Органик-баланс, Бионорм и Деструктор стерни. В дальнейшем существенное преимущество имел вариант с применением препарата Органик-баланс. Также следует отметить существенное уменьшение содержания нитратов при обработке соломы микробным препаратом Деструктор целлюлозы.
  На основании данных исследований установлено, что между степенью деструкции соломы озимой пшеницы через 90 дней и содержанием NO3 в слое 0-30 см почвы под посевами зернового сорго существует тесная корреляционная связь: r = 0,92 (рисунок).
Влияние на урожайность
  Изменение биологической активности и питательного режима почвы в процессе разложения соломы под влиянием деструкторов стерни при различных обработках почвы повлияло и на уровень урожайности сорго (табл. 2). Так, на фоне применения вспашки наивысшая урожайность раннеспелого гибрида Оггана была получена от применения препарата Органик-баланс - 7,34 т/га и на 0,34 т/га меньше в случае обработки соломы Экостерном. Обработка соломы препаратами Бионорм и Деструктор целлюлозы уступает по урожайности сорго препарату Органик-баланс на 2,12-1,58 т/га.
  Переход на глубокую безотвальную обработку почвы несколько сгладил действие деструкторов стерни, разница между вариантами составила 0,01-0,24 т/га. Здесь преимущество имеют препараты Экостерн и Деструктор целлюлозы - 6,50-6,51 т/га.
  При использовании мелкой безотвальной обработке почвы практически одинаковую урожайность сорго сформировало после обработки соломы препаратами Биодеструктор стерни, Экостерн и Органик-баланс - 6,04-6,17 т/га. Обработка соломы препаратами Бионорм и Деструктор целлюлозы привела даже к снижению урожайности, если сравнивать с контролем.
  Дисперсионный анализ полученных экспериментальных данных позволил установить, что наибольшее влияние на формирование урожая сорго оказали деструкторы, доля влияния которых составляет 55,0%. Обработка почвы влияла несколько меньше - 14,0%.
  Таким образом, экспериментальным путем доказано, что применение микробных препаратов существенно повышает степень деструкции соломы и пожнивных остатков.