Эффективность применения минеральных и бактериальных удобрений при возделывании голозёрного овса на черноземной почве в южной лесостепи

Фосфорные удобрения существенно изменяют структуру урожая: увеличивается доля наиболее ценной репродуктивной части. У зерновых повышается процент зерна в общем, урожае.

 При возделывании овса известное значение имеют и калийные удобрения. Наиболее перспективны они на песчаных почвах. Значение калийных удобрений на суглинистых почвах усиливается при условии систематического повышение урожаев в севообороте. Чернозёмные почвы Западной Сибири характеризуются высоким содержанием обменного калия, поэтому эффективность калийных удобрений при внесении под сельскохозяйственные культуры, как правило, низкая (И.Ф.Храмцов, 1997). Достаточная обеспеченность растений калием за счёт повышения ресурсов имеет место при сравнительно невысоких уровнях урожайности. При возрастании урожайности соответственно увеличивается потребность растений в калии. В этом случае почвенных запасов доступного для растений калия может быть не достаточно для формирования полноценного урожая, и, следовательно, следует ожидать положительного эффекта от калийных удобрений.

По данным Белорусского научно-исследовательского института сельского хозяйства, при введении севооборота на малоплодородных почвах первостепенное значение имеет фосфор, затем при повышении плодородия почвы и увеличения урожаев все большее и большее значение приобретает калий. По многолетним данным НИУИФ, внесение калийных удобрений под овес на фоне фосфора дало следующие прибавки урожая зерна (ц/га) на разных почвах: на дерново - подзолистой - 3,5; серой - лесной - 1,3, деградированном черноземе -1,6. Наибольшие прибавки от калия получаются на дерново-подзолистых почвах. (А.С. Митрофанов, 1972)

В опытах Белорусского научно- исследовательского института земледелия, проведенных на экспериментальной базе «Устье» на суглинистых дерново-подзолистых почвах внесение калийных удобрений по фону навоз + известь + МР увеличило урожай зерна овса на 3,1 ц./га (В.И. Шемпель, 1960).

Прогресс в современном мире не только приносит человечеству материальное благосостояние, но и обуславливает усиливающуюся экологическую нагрузку на биосферу- почву, естественные и искусственные водоемы, реки, атмосферу, живые организмы и т.д. Возрастает вредное антропогенное, особенно техногенное, влияние на окружающую среду. К факторам, его вызывающим, часто причисляют и химизацию сельского хозяйства. (В. М. Красницкий, А. В. Ряполов, 2008)

В связи с этим важно осуществлять принципы земледелия, основанные на диалектической взаимосвязи между агрохимией, биотехнологией и охраной окружающей среды. Высокопродуктивное земледелие невозможно без разрешения противоречий между химизацией  земледелия и воздействием её на биосферу, то есть применения таких технологий возделывания сельскохозяйственных культур, которые повышают плодородие почв, улучшают качество продукции и удовлетворяют требованиям защиты окружающей среды от загрязнения (В.Г. Минеев, Б. Дебрецени, Т. Мазур, 1993).

Сокращение применения в сельском хозяйстве минеральных и органических удобрений обострило проблему снабжения растений азотом, поскольку без него невозможно получить устойчивые урожаи зерна хорошего качества.

Поиск путей увеличения производства растениеводческой продукции при одновременном снижении доз минеральных удобрений и улучшении экологической обстановки обусловил интерес к препаратам, созданным на основе высокоэффективных штаммов ассоциативных микроорганизмов, применяемых для инокуляции семян злаковых культур.

Использование биопрепаратов, созданных на основе отселектированных штаммов микроорганизмов, позволяет экономить минеральные азотные удобрения, снижать объемы применения химических средств, что имеет не только агрономическое, но и экономическое, и экологическое значение в современных условиях (А.А.Завалин, 2003).

Интерес к биологической фиксации молекулярного азота обусловлен не только главенствующей ролью этого процесса в балансе азота в биосфере. Привлекает перспектива использования азотфиксации как источника связанного азота для обеспечения сельского хозяйства.(М. М. Умаров, 1986)

Показано, что в естественных условиях поступление N атмосферы в почву за счет ассоциаций спонтанной микрофлоры варьирует от 3 до 15 кг/га за вегетационный период, в зависимости от условий увлажнения и состояния посевов. При этом установлено, что интенсивность связывания атмосферного азота в ризосфере овса в 1,5- 4,0 раза выше, чем у ячменя. Эти различия обусловлены главным образом, количеством и химическим составом корневых выделений изучаемых культур (А.А. Завалин, 2003).

Применение биопрепаратов на основе активных селекционных штаммов азотфиксирующих бактерий позволяет в этих условиях повысить интенсивность азотфиксации в 1,5-2,5 раза. Инокулированные растения характеризуются более интенсивным фотосинтезом и ускоренным темпом роста, и к фазе цветения их сухая биомасса на 30-60% выше, чем на контроле. Все это способствует формированию более высокой (до 40%) зерновой продуктивности. Концентрация азота в инокулированных растениях имеет тенденцию к повышению, но все же основная часть дополнительно усвоенного азота расходуется на формирование прибавки урожая. (А.А. Завалин, 2003).

Важное практическое значение имеют также вопросы взаимодействия бактериальных и минеральных удобрений. В опытах Алтайского НИИСХ на черноземах обыкновенных при низком содержании нитратного азота, среднем подвижного фосфора, и высоком подвижного калия установлено положительное влияние азота и фосфора удобрений на активность ризосферных бактерий.  Так при Р60 азотфиксация возрастает в 2 раза, а на фоне N45P60 в 2,5 раза. Дальнейшее повышение уровня фосфорного питания не оказывает существенного влияния на нитрогеназную активность, а увеличение дозы азотных удобрений снижает усвоение атмосферного азота (П.Р. Шотт, 2007, Л.А. Литвинцев 2008, А.П.Кожемяков,1997).

Имеющиеся экспериментальные данные, полученные на дерново-подзолистых почвах, свидетельствуют, что предпосевная инокуляция семян зерновых культур биопрепаратами на основе ассоциативных азотфиксаторов в большинстве случаев повышает урожайность и белковость зерна, что позволяет экономить до 1/3 рекомендуемых доз азотных удобрений. Однако эффективность препаратов сильно варьирует, а в ряде опытов вообще не проявляется (А.А.Завалин, 1999). Отмечают, что данное явление связано с различиями в почвенном плодородии, изменяется в зависимости от климатических факторов, сортовых особенностей изучаемых культур и уровня минерального питания, в частности, азотного.

Способностью фиксировать азот воздуха отличаются как симбиотические, так и не симбиотические микроорганизмы (Е.Н. Мишустин 1972,1979). Этот процесс может протекать в почве, на поверхности корней, внутри корней некоторых видов растений (в клубеньках), на стеблях и листьях растений, в пресной и морской воде, в морских отложениях.

Известно более 200 видов не бобовых растений, фиксирующих азот атмосферы в симбиозе с микроорганизмами (С. М. Брей 1986; Н. И. Вавилов, 1983, Г. С. Посыпанов 1997).

Каждый тип почвы, как известно, отличается определённым уровнем численности микроорганизмов, которая подвержена сезонным изменениям. Пульсационные колебания весенние, летние и осенние месяцы происходят при разных средних показателях численности и, в общем, отражают закономерность сезонных изменений (В.Н. Аристовская, 1980).

Разнообразное действие на приживаемость бактерий и их азотфиксацию оказывают удобрения.

Изучение влияния минеральных и бактериальных удобрений на питание сельскохозяйственных культур, позволяет сбалансировать круговорот питательных веществ в земледелии, не вызывая нарушения равновесия в окружающей среде, в частности в биогеоценозах. Вследствие этого изучение влияния удобрений на рост и продуктивность голозерного овса имеет не только теоретический, но и громадный практический интерес (Н.В.Ягодин 1989).

 Основным фактором придания  экологической направленности растениеводству является сорт. Сорт является центральным звеном в общей цепи растениеводства и земледелия (Гуляев, 1972, 1974; Ткаленко, 1986; Полонский, Сурин, 2003; Сурин, Ляхова, Пушкина и др., 2001; Сурин, Михарева, Бутковская, 2003; Едимеичев, Сурин, Романов и др. 2004). Интегрированным показателем достоинства сорта выступает урожайность. Урожайность овса в крае за последние двадцать лет колеблется от 12,8 ц/га до 24 ц/га, ячменя — от 13,1 до 24,8 ц/га. Валовый сбор зерна овса достигает 420,4-480 тыс. т, а ячменя - 280 до 335 тыс. т. В современном земледелии сорт выступает как самостоятельный и совершенно определенный фактор повышения урожайности, продуктивности пашни и сохранении почвенного плодородия.

 В Сибири выведено  четыре сорта: Тюменский голозерный, Левша, Алдан, Сибирский голозерный. Два первые прошли государственное  испытание и внесены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к возделыванию в производстве. Несмотря на это производственные площади под голозерным овсом в Кемеровской области не превышают 150 га за счет возделывания сортов Тюменский голозерный и Левша. Испытание на сортоучастках Кузбасса свидетельствует о том, что урожай зерна голозерных сортов варьирует от 13,6 до 30,0 ц/га, что составляет 65,3 % - 78,7 % по отношению к пленчатым. Среди голозерных сортов по зерновой урожайности лидирует Алдан. Он формирует на 6,9 % зерна больше, чем Тюменский голозерный и на 4,9 % больше, чем Левша. Вместе с тем очевидно сильное варьирование продуктивности по зонам области: если на Яшкинском ГСУ урожайность составила в среднем за 2004-2006 гг. - 30,0 ц/га, то на Барачатском ГСУ - только 13,6 ц/га, что на 45 % ниже. Это, в первую очередь, свидетельствует о сильной реакции сорта на погодные условия, из-за недостаточной адаптивности к почвенно-климатическим факторам. С другой стороны, причиной недостаточной урожайности может быть низкая технологичность сорта, связанная с морфологическими особенностями зерновки и т.п. Поэтому актуальны исследования по изучению генетических ресурсов овса по комплексу биологических свойств, хозяйственных и технологических признаков.

                     2 Условия и место проведения исследований

        2.1 Климатические условия проведения исследований

Резко выраженная континентальность климата Западносибирской низменности определяется её расположением. Отсутствие защищенности территории с севера и юга, особенности рельефа самой низменности, имеющей вогнутое строение с прогибом в центральной части, способствуют беспрепятственному проникновению, как холодных арктических масс, так и прогретого сухого воздуха из Казахстана.

Лесостепные районы Западной Сибири находятся в условиях резко континентального климата и расположены в зоне неустойчивого и неравномерного распределения осадков. Характерными особенностями этой зоны являются: суровая продолжительная зима, сравнительно короткая, сухая весна с частыми возвратами холодов,  жаркое лето с раннелетней засухой,  наступающей сразу после весенних холодов, короткий безморозный период, резкие колебания температуры от месяца к месяцу, от одного дня к другому и в течение суток, интенсивный ветровой режим и ранние осенние заморозки.

Средняя температура января - 19,3°С, июля +18,4°С. Продолжительность безморозного периода 114 дней, на поверхности почвы - 100 дней; периода с температурой выше 0°С - 185, выше 5°С -157, выше 10°С - 123 дня. Абсолютная годовая амплитуда температуры воздуха составляет 90°С. Немаловажная особенность - обилие солнечного света - обусловлена малым количеством облачности и длительным летним днем. Средняя продолжительность солнечного сияния за год равна 2040 часам, а длина дня в летние месяцы составляет 15 - 18 часов. Обилие солнца и тепла в значительной мере компенсирует кратковременность безморозного периода и обеспечивает вегетацию растений.

Южная лесостепь Омской области относится к зоне неустойчивого увлажнения. Характер распределения осадков по месяцам неравномерный и сильно изменяется. Годовое количество осадков невелико, в среднем 330 мм. Большая их часть приходится на летнее время года, что несколько сглаживает недостаток их общего количества. Осенью осадков выпадает, как правило, больше, чем весной. В засушливые годы вторая половина лета и осень нередко влажные. Весна в южной лесостепи при высоте снежного покрова 20 - 30 см, как правило, бывает ранняя, но часто холодная с поздним возвратом холодов (Агроклиматический справочник по Омской области, 1959).

Устойчивый снежный покров в южной лесостепи образуется во второй половине ноября; высота его к концу зимы достигает 20 - 30 см, продолжительность залегания 150- 160 дней. Вследствие небольшой высоты снежного покрова здесь в отдельные годы почва может промерзать на глубину 190 - 250 см. Преобладающими по направлению ветрами во всех районах области являются западные и юго-западные и только в летний период чаще других повторяются ветры северного и северо-западного направлений.

 Вегетационный период 2009 характеризовался незначительным недобором тепла (сумма температур > 10°С  составила 1885°С, при норме 2117°С) и избытком осадков, что привело к увеличению вегетационного периода.

В мае температура воздуха составила 12,5°, что выше нормы на 1,0°. За месяц выпало 37 мм осадков, или 112% от средней многолетней величины.

В июне и июле преобладала прохладная погода с обильными осадками во второй половине июня и июля. Температура воздуха в июне - 16,7°, в июле - 18,2°, оказалось ниже нормы соответственно на 1,5° и 1,0° С.

Месячная сумма осадков в июне составила 60 мм (111% от нормы), в июле -163 мм (230% от нормы).

Высокие среднесуточные температуры воздуха в первой декаде июня, отсутствие осадков привело к резкому снижению почвенной влаги за счет ее испарения. В августе средняя за месяц температура воздуха -16,3°С, была близка к средней многолетней величине. За месяц выпало 144 мм осадков и привело к увеличению влажности почвы. В сентябре температура воздуха оказалась ниже обычной на 0,6°С и составила 10,8° С. Месячная сумма осадков в сентябре составила 46,7 мм (161% от нормы).

Таблица 1 - Метеорологические условия вегетационного периода в 2009 г.