ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНОКУЛЯЦИИ СОЛОМЫ ЯЧМЕНЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ

Русакова И.В.¹,  Московкин В.В.²

¹Кандидат биологических наук; ²Научный сотрудник, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа»

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНОКУЛЯЦИИ СОЛОМЫ ЯЧМЕНЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ

Аннотация

Представлены результаты исследований в полевом опыте по  влиянию  микробиологических препаратов на разложение соломы ячменя, биологические свойства дерново-подзолистой почвы.

Ключевые слова: разложение соломы, микробиологические препараты,  эмиссия CO₂, микробная биомасса.

Rusakova I. V¹., Moskovkin V.V².

¹PhD in Biology; ²Researcher, All Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat

STUDY OF EFFECTIVENESS OF MICROBIAL INOCULATION BARLEY STRAW

Abstract

In article presents the results of research in field experiment on the effect of microbiological preparations on biotransformation  of  barley straw, biological properties of soddy-podzolic soil.

Keywords: straw decomposition, microbiological preparations, emission CO₂, microbial biomass.

Растительные остатки сельскохозяйственных культур в настоящее время российскими и зарубежными исследователями оцениваются как важнейший ресурс воспроизводства  органического вещества  и сохранения функциональных свойств почв в агроценозах [1-3]. В России излишки соломы зерновых и зернобобовых культур, не нашедшие применения в животноводстве и других отраслях, составляют ежегодно не менее 40-64 млн. т. Внесенная в почву солома разлагается довольно медленно, что может  приводить к снижению урожайности. Одним из способов активизации разложения пожнивных остатков может являться обработка их микробиологическими препаратами, содержащими высокоэффективные штаммы и консорциумы микроорганизмов-деструкторов.

В некоторых  отечественных и зарубежных исследованиях установлено, что применение биопрепаратов позволяет ускорить процессы минерализации и гумификации соломы в почве, снизить фитотоксичность продуктов ее разложения, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур [4-8]. Данные полевых опытов по оценке эффективности инокуляции пожнивных остатков биопрепаратами, полученные к настоящему времени российскими учеными, немногочисленны и нуждаются в уточнении и подтверждении результатами дополнительных исследований.

Цель исследований - изучить влияние микробиологических препаратов нового поколения на основе высокоэффективных штаммов целлюлозоразлагающих микроорганизмов на процессы минерализации и гумификации послеуборочных остатков  зерновых культур на дерново-подзолистой супесчаной почве.

Исследования проводили  в мелкоделяночном полевом опыте, заложенном на опытном поле ВНИИОУ. Схема опыта: 1. Без удобрений; 2. Солома ячменя (СЯ) - 5 т/га; 3. СЯ+N50; 4. СЯ+N50+Баркон; 5.СЯ+N50+Экстрасол; 6. П+СЯ+N50+Экстрасол ЦС. Солому ячменя в августе после уборки  зерна измельчали до 15-20 мм, равномерно распределяли по поверхности делянок, вносили компенсирующую дозу азота (аммиачную селитру), из расчета  10 кг на 1 т соломы, обрабатывали биопрепаратами согласно схеме опыта, после чего заделывали в пахотный слой почвы (0-20 см). Весной следующего года высевали яровое тритикале.

В эксперименте использовали микробиологические препараты, разработанные во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии: Баркон – на основе культур микроорганизмов деструкторов целлюлозо- и лигнинсодержащих растительных отходов; Экстрасол – на основе культуры эффективных штаммов Bac. subtilis; Экстрасол ЦС – с усиленной целлюлозолитической активностью.

Для оценки влияния применяемых биопрепаратов на разложение соломы проведено изучение: эмиссии CO₂ – абсорбционным методом; содержания микробной биомассы (С_мик)  методом регидратации – экстракции; численности основных физиологических групп микроорганизмов (ФГМ) – методом посева почвенной суспензии на твердые и жидкие питательные среды.

Эмиссия углекислоты из почвы является интегральным показателем актуальной биологической активности почвы и отражает интенсивность минерализации органического вещества. Наблюдения за эмиссией СО₂ из почвы опыта проводили в динамике, начиная с 1 суток после заделки соломы, с интервалом 7 суток до появления отрицательных почвенных температур и наступления заморозков. Согласно полученным данным, за весь период наблюдений после заделки соломы в почву (63 суток) минимальное количество С-СО₂ выделилось из почвы контрольного варианта без удобрений – 72,5 г/м². В варианте с внесением 5 т/га соломы эта величина была выше в 1,5 раза и составила 109,4 г/м². Добавка компенсирующей дозы N50 к соломе способствовала увеличению эмиссии углерода в варианте 3 на 27 % - до 139,3 г/м². Все использованные в опыте биопрепараты проявили высокую эффективность в отношении ­интенсификации разложения растительной биомассы соломы, что зафиксировано по увеличению размеров выделения СО₂, которые за истекший срок наблюдений были в сумме на 32-58 % выше, чем в варианте, где солома внесена без применения биопрепаратов  и N50 (вар. 2), и на 4-24 % выше по сравнению с вариантом CЯ+N50 (рис. 1).

По интенсивности влияния на минерализационные потери СО₂ в данном опыте биопрепараты можно расположить в такой последовательности: Экстрасол > Экстрасол ЦС > Баркон.

 

Рис. 1 - Кумулятивные кривые эмиссии С – СО₂ в опыте

Полученные экспериментальные  данные согласуются с результатами исследований [7] в инкубационном опыте (73 сут.), согласно которым внесение соломы в почву увеличивало эмиссию С-СО₂ на 39 % по сравнению с контролем, а обработка биопрепаратом -  еще на 10 %.

Разложение растительных остатков в почве происходит не только с минерализацией лабильных фракций органического вещества до СО₂,  но с ассимиляцией углерода в микробной биомассе. Увеличение размеров накопления микробной биомассы может являться показателем аккумулятивной направленности биохимических процессов трансформации послеуборочных остатков. В дальнейшем, углерод микробной биомассы трансформируется в углерод гумуса и пополняет таким образом его запасы в почве.

В результате анализа содержания микробной биомассы (С_мик) в полевом опыте можно отметить, что наиболее заметно влияние инокуляции соломы биопрепаратами проявилось через 1,5 мес.  после заделки соломы в почву, когда  значения С_мик в этих вариантах были выше в 1,22 -1,35 раза выше по сравнению с вариантом «СЯ+N50» (рис. 2).

Рис 2. - Содержание микробной биомассы в пахотном слое дерново-подзолистой почвы в различные сроки после заделки соломы

Увеличение содержания углерода микробной биомассы,  а также дегидрогеназы и гумуса было установлено в исследованиях [8] при внесении в почву соломы, инокулированной биопрепаратом на основе культуры гриба T. reesei.

В результате изучения биологического состояния почвы методом учета численности ФГМ установлено  увеличение группы протеолитических бактерий в 1,71 и 1,39  и амилолитических - в 1,62 и 1,64 раза в вариантах с применением Экстрасола  и Экстрасола ЦС, соответственно. Эффективность  биопрепаратов в отношении микроорганизмов, участвующих в минерализации целлюлозы, отмечена через год после заделки соломы, когда численность аэробных целлюлозолитических микроорганизмов  в вариантах с обработкой соломы Барконом, Экстрасолом и Экстрасолом ЦС была выше на 38 -43 % по сравнению с вариантом СЯ+N50 (таблица).

Таблица 1 - Показатели биологического состояния дерново-подзолистой почвы  при использовании соломы с микробиологическими биопрепаратами

Таким образом, в результате проведенных исследований в полевом опыте установлена эффективность  микробиологических препаратов Баркон, Экстрасол, Экстрасол ЦС  в отношении разложения  пожнивных остатков зерновых культур в дерново-подзолистой почве. Полученные результаты дают основание для проведения дальнейших исследований по разработке способов ускорения разложения послеуборочных растительных остатков и повышения их эффективности с использованием микробных препаратов.

Литература

1. Семенов, В. М. Агроэкологические функции растительных остатков в почве / В.М. Семенов, А.К. Ходжаева // Агрохимия. - 2006. - №7. - С.63-81.
2. Lal, R. The Role of Residues Management in Sustainable Agricultural Systems// Journal of Sustainable Agriculture. - 1995. - V.5, I.4. - P. 51-78.
3. Русакова, И.В. Оценка влияния длительного применения соломы на воспроизводство органического вещества дерново-подзолистой почвы / И.В.Русакова, А.И.Еськов// Доклады Российской сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 5.- С. 28-31.
4. Безлер, Н.В. Запашка соломы ячменя и продуктивность культур в зернопропашном севообороте / Н.В.Безлер, И.В.Черепухина// Земледелие. - -  № 4. -  С.11-13.
5. Богатырева, Е.В. использование соломоразлагающих биопрепаратов в зоне неустойчивого разложения Ставропольского края // Земледелие. - - № 8. - С. 14-16.
6. Русакова, И.В. Влияние биопрепарата Баркон на процесс гумификации соломы / И.В. Русакова, Н.И. Воробьев // Агрохимия. - 2011. - № 1. - С. 48-55.
7. Abro, S. Influence of microbial inoculants on soil response to properties with and without straw under different temperature regimes / S. Abro, X. Tian, D. You1, Y. Ba, M. Li, F. Wu// African Journal of Microbiology Research. - 2011. - V. 4(19). - 3054-3061.
8. Gaind, S. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw incorporation and its biodegradation by fungal inoculants / S. Gaind, Nain //Biodegradation. - 2007. -V. 18(4). - P. 495-503.

References

1. Semenov, V. M. Agrojekologicheskie funkcii rastitel'nyh ostatkov v pochve / V.M. Semenov, A.K. Hodzhaeva // Agrohimija. - 2006. - №7. - S.63-81.
2. Lal, R. The Role of Residues Management in Sustainable Agricultural Systems// Journal of Sustainable Agriculture. - 1995. - V.5, I.4. - P. 51-78.
3. Rusakova, I.V. Ocenka vlijanija dlitel'nogo primenenija solomy na vosproizvodstvo organicheskogo veshhestva dernovo-podzolistoj pochvy / I.V.Rusakova, A.I.Es'kov// Doklady Rossijskoj sel'skohozjajstvennoj akademii. - 2011. - № 5.- S. 28-31.
4. Bezler, N.V. Zapashka solomy jachmenja i produktivnost' kul'tur v zernopropashnom sevooborote / N.V.Bezler, I.V.Cherepuhina// Zemledelie. - -  № 4. -  S.11-13.
5. Bogatyreva, E.V. ispol'zovanie solomorazlagajushhih biopreparatov v zone neustojchivogo razlozhenija Stavropol'skogo kraja // Zemledelie. - - № 8. - S. 14-16.
6. Rusakova, I.V. Vlijanie biopreparata Barkon na process gumifikacii solomy / I.V. Rusakova, N.I. Vorob'ev // Agrohimija. - 2011. - № 1. - 48-55.
7. Abro, S. Influence of microbial inoculants on soil response to properties with and without straw under different temperature regimes / S. Abro, X. Tian, D. You1, Y. Ba, M. Li, F. Wu// African Journal of Microbiology Research. - 2011. - V. 4(19). - 3054-3061.
8. Gaind, S. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw incorporation and its biodegradation by fungal inoculants / S. Gaind, Nain //Biodegradation. - 2007. -V. 18(4). - P. 495-503.