Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние изученности вопроса 9
1.1 Вермикомпостирование – перспективный биотехнологический метод переработки отходов 9
1.2 Вермикомпостирование в России и за рубежом 13
1.3 Влияние вермикомпостов на свойства почв 17
1.4 Применение вермикомпоста и его эффективность 21
Глава 2 Условия, объекты и методы проведения исследований 25
2.1 Экологические условия проведения исследований 25
2.2 Характеристика объектов исследований 31
2.2.1 Характеристика почв и субстратов для вермикомпостирования 31
2.2.2 Характеристика выращиваемых культур 35
2.3 Методы исследований 40
Глава 3 Агрохимические и биологические свойства вермикомпостов 44
3.1 Агрохимические свойства вермикомпостов 44
3.2 Микробиологическая характеристика вермикомпостов 45
3.3 Ферментативная активность вермикомпостов 50
Глава 4 Влияние вермикомпоста на агрохимические свойства агрочернозема 58
4.1 Действие вермикомпоста на потенциальное плодородие агрочернозёма 58
4.2 Действие вермикомпоста на эффективное плодородие агрочернозёма 59
4.2.1 Азотный режим агрочернозема под действием вермикомпоста 59
4.2.2 Изменение содержания подвижного фосфора и обменного калия в агрочерноземе под действием вермикомпоста 62
Глава 5 Влияние разных видов вермикомпоста на агрохимические свойства агросерой почвы 64
5.1 Действие вермикомпостов на потенциальное плодородие агросерой почвы 64
5.2 Действие вермикомпостов на эффективное плодородие агросерой почвы 68
5.2.1 Азотный режим агросерой почвы под действием вермикомпостов 68
5.2.2 Изменение содержания подвижного фосфора и обменного калия в агросерой почве под действием вермикомпостов 76
Глава 6 Изменение структуры органического вещества пахотных почв Красноярской лесостепи под действием вермикомпостов 78
Глава 7 Оценка эффективности применения и безопасности разных видов вермикомпоста 84
7.1 Экологическая оценка применения вермикомпостов 84
7.2 Влияние вермикомпостов на качественные показатели урожайности полевых культур 90
7.3 Вклад разных видов вермикомпостов в формирование урожайности сельскохозяйственных культур 95
Заключение 106
Список сокращений 109
Список литературы 110
- Влияние вермикомпостов на свойства почв
- Ферментативная активность вермикомпостов
- Азотный режим агросерой почвы под действием вермикомпостов
- Вклад разных видов вермикомпостов в формирование урожайности сельскохозяйственных культур
Влияние вермикомпостов на свойства почв
Известно, что органические удобрения являются непосредственным источником образования гумусовых веществ. В свою очередь, скорость и направленность гумусообразования во многом зависит от биологической активности почв, которой соответствует и уровень почвенного плодородия [Емцев В.Т., Мишустин Е.Н, 2005].
В разложении органического вещества почвенные беспозвоночные выполняют серию сложных функций. Экскременты беспозвоночных, в частности дождевых червей, образуют локусы повышения биологической активности в почвах, где процессы идут быстрее и многообразнее [Гришина Л.А., 1982]. Считают, что именно благодаря высокой микробиологической активности вермикомпост улучшает питательные свойства утилизируемого органического сырья и повышает продуктивность почв [Subler et al., 1998].
Дождевые черви широко распространены в природе. Представители, встречающиеся на территории России, за небольшим исключением относятся к семейству Lumbricidae. В Сибири обитает два подвида Eisenia nordenskioldi – пигментированный E. n. Nordenskioldi и непигментированный E. n. Pallida. Eisenia nordenskioldi встречается в различных экосистемах и обладает значительной морфологической, экологической и кариотипической изменчивостью [Шеховцов С.В., 2017]. Это один из самых холодоустойчивых видов червей - обитает даже в тундре и на полярных островах, в холодных и засушливых условиях. В западных районах России и на территории Украины распространены пашенные черви Aporrectodea caliginosa – A. trapezoides. Среди обитателей глубоких слоёв почвы встречается, к примеру, вид Aporrectodea rosea, белый дождевой червь, -космополитный вид, питающийся содержащимся в глубине почвы детритом и гниющими корнями растений, в связи с чем особенно велика его роющая роль. Для вермикультуры пригодны только несколько видов: навозный червь Eisenia fetida (подвиды Е. fetida fetida, Е. fetida andrei), обыкновенный дождевой червь (или большой красный выползок) Lumbricus terrestris, малый красный червь (малый выползок) Lumbricus rubellus, несколько других видов (дендробена Dendrobaena и др.). Самым популярным является дождевой червь Eisenia fetida. Важным аспектом применения продукта жизнедеятельности дождевых червей является его свойство защищать растения от болезней. Проводимые в Сибирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства и торфа (СибНИИСХиТ) исследования микробиологических свойств вермикомпоста показали, что в копролитах дождевых червей по сравнению с исходным субстратом значительно возрастает доля бактерий, традиционно относимых к PGPR-микрофлоре. Среди них бактерии, принадлежащие родам Pseudomonas и Bacillus, которые в условиях лабораторных биотестов демонстрируют высокий уровень супрессивной активности по отношению к возбудителям гельминтоспориозов и фузариозов сельскохозяйственных культур [Терещенко Н.Н., Бубина А.Б., 2007]. Белорусскими исследователями [Максимова С.Л. и др., 2008] отмечено существенное подавление популяций патогенных микроорганизмов, нематод и насекомых-вредителей при применении биогумуса. В польском Институте овощей изучалось влияние вермикомпостов на состояние капусты и томатов. Доказано, что эффективность вермикомпостов зависит от степени зрелости. В опыте вермикомпосты подавляли развитие патогенных грибов – Fusarium и Phytophthora, но не паразитических нематод [Szczech M. et al., 1993]. Можно сказать, что дождевые черви производят не только удобрение, но и биопестициды, подавляющие рост и размножение фитопатогенных грибов, бактерий, а по некоторым данным – нематод и насекомых.
В работе томских авторов [Терещенко Н.Н. и др., 2008] доказано, что ключевую роль в формировании фунгистатических свойств вермикомпоста играет высокая численность в нем бактерий рода Pseudomonas, отличающихся повышенной супрессивной активностью. Основным механизмом, обусловливающим антифунгальную активность Pseudomonas в вермикомпосте, является индукция активности бактерий динамическими характеристиками их популяции и сообщества низших грибов, а именно цикличностью численности Pseudomonas и микромицетов, приводящей к периодическим всплескам плотности популяций, и как следствие – к обострению внутри- и межпопуляционной конкуренции за субстрат. Сибирскими учеными также исследована эффективность применения микроорганизмов, изолированных из копролитов дождевых червей, в увеличении урожайности зерновых культур.
Помимо ключевой роли дождевых червей в биотическом круговороте питательных веществ в почве – взаимнополезных дождевым червям и растениям пищевых отношений – ученые [Акулов А.Ю., Леонтьев Д.В., 2006; Шаланда А.В., 2013] отмечают участие червей в формировании системной резистентности растений при действии фитостимулирующих бактерий (PGPB), самих дождевых червей и продуктов их жизнедеятельности в качестве биогенных элиситоров. Элиситоры (от англ. Elisit – выявлять, вызывать) – биотические или абиотические факторы, индуцирующие в растениях комплекс неспецифических защитных реакций (неспецифический адаптационный синдром). В тканях дождевых червей и их копролитах были обнаружены регуляторы роста растений. Это гормоноподобные соединения (ауксины, гиббереллины, цитокинины, этилен, абсцизовая и салициловая кислоты) и другие биологически активные вещества негормональной природы (витамины, ферменты, аминокислоты), регулирующие рост растений. В копролитах, кроме того, были идентифицированы гумусовые субстанции, обладающие ауксиноподобной активностью [Шаланда А.В., 2013].
По обобщенным данным, содержание в вермикомпосте органического вещества колеблется от 24 до 64 %, углерода – от 12 до 29 %, общего азота – от 0,8 до 3 %, фосфора – от 0,5 до 5 %, калия – от 0,3 до 2,5 % [Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А., 1999]. В составе органического вещества вермикомпостов содержится в 2-3 раза больше гумусовых веществ, чем в исходном компосте. Они представлены, главным образом, гуминовыми кислотами. Оптическая плотность щелочных экстрактов копролитов червей значительно выше, чем в исходном субстрате, что также свидетельствует о присутствии в них сложных, конденсированных высокомолекулярных структурных элементов гумусовых веществ [Бирюкова О.Н., Суханова Н.И., 2004; Русакова И.В. и др., 2007]. Однако, процессы вермикомпостирования для различных субстратов различаются как по интенсивности гумификации (различия в приросте удельной ароматичности суммарных фракций), так и по механизмам гумификации [Юшкова Е.И., Павловская Н.Е. и др., 2006]. Следовательно, действие на почву, оказываемое вермикомпостами, подготовленными из разных субстратов, может отличаться.
По санитарным нормам вермикомпост абсолютно безвреден для выращивания овощей и фруктов. Вермикомпостирование продемонстрировало достаточно быстрое снижение концентрации патогенных организмов, чтобы удовлетворить требованиям наивысшего стандарта класса «А» (самый высокий класс требований США «Process to Further Reduce Pathogens» – PFRP) [Выгузова М.А., 2012]. Вермикомпосты обладают свойством связывать тяжелые металлы в малодоступные для растений соединения. Известно, что не все удобрения являются экологически безопасными, а некоторые даже сами служат источниками поступления тяжелых металлов в почву, т.к. содержат их в качестве примесей. В то же время, важной функцией удобрений и химических мелиорантов является обеспечение с их помощью такого уровня минерального питания растений, агрохимических, физико-химических и биологических свойств корнеобитаемого слоя почвы, которые дают возможность эффективно противостоять токсическому воздействию на посевы загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы [Минеев В.Г., 1988]. Известен опыт применения вермикомпоста для абсорбции тяжелых металлов из отходов гальванического производства [Jordao et al., 2002].
Тяжелые металлы в вермикомпосте связаны химическим и биохимическим способом в комплексные соединения, малодоступные растениям, что снижает тем самым токсическое действие элементов-загрязнителей исходного сырья и позволяет таким образом утилизировать различные органические отходы. Элементы питания в вермикомпосте находятся в органической форме (аминокислоты, органические кислоты), что надежно предотвращает их вымывание и способствует пролонгированному действию. Особая структура копролитов дождевых червей обеспечивает постепенное высвобождение питательных веществ, не наносящее вреда корневой системе растений. Доступность элементов питания в вермикомпосте значительно больше, чем в других органических удобрениях, что обусловлено содержанием большинства необходимых для растений элементов в обменной и подвижной форме. Биологический азот, закрепленный в почве в виде органических соединений, обладает эффективным пролонгированным свойством [Кубарев Е.Н., 2007].
Богатство агрономически полезных микроорганизмов в вермикомпосте существенно увеличивает его питательное и фитосанитарное значение для высших растений. Содержание в вермикомпосте биологически активных веществ уменьшает стрессовое состояние растений, ускоряет прорастание семян. Оптимальная реакция среды почвы, формируемая дождевыми червями и продуктами их жизнедеятельности с помощью известковых желёз, создает более благоприятные условия, физиологический оптимум для развития растений, а также оказывает протекторное действие в условиях загрязнения почв тяжелыми металлами [Neaman A. et al., 2012].
Таким образом, вермикомпост оказывает многостороннее положительное воздействие на почву и растения. Но для технологии подходят только определенные виды дождевых червей, а используемые субстраты для вермикомпостирования оказывают решающее влияние на характеристики получаемого удобрения.
Ферментативная активность вермикомпостов
Дождевые черви разлагают почти все химические компоненты растительных остатков благодаря широкому спектру ферментов в пищеварительном тракте и симбиозу с микроорганизмами. Последние обусловливают каталитическую роль в процессах трансформации органического вещества [Гришина Л.А., 1982]. Вермикомпостирование влияет на биологическую активность перерабатываемых субстратов, формирование их ферментативной активности [Убугунова В.И., Меркушева М.Г., Батудаев А.П. и др., 2006]. Ферментативная активность – один из показателей почв, характеризующий потенциальную способность системы сохранять гомеостаз [Звягинцев Д.Г., 1991].
Её действие проявляется в саморегуляции системы, её стремлении воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. В результате ферментативных процессов питательные вещества из трудноусвояемых соединений переходят в легкодоступные формы для растений и микроорганизмов. Ферменты отличаются исключительно высокой активностью, строгой специфичностью действия и большой зависимостью от различных условий внешней среды. Последняя особенность имеет большое значение в регулировании их активности в почве [Хазиев Ф.Х., 1982 и др.].
Протеолитические ферменты в почве осуществляют важнейший начальный этап метаболитического пути азота в почве, определяют интенсивность всей цепи превращений поступающего в почву преимущественно в форме протеинов органического азота. Важнейшая роль экзогенных минеральных соединений азота в почве заключается в том, что, повышая в результате химических и биохимических реакций подвижность почвенного органического вещества, они способствуют большей доступности органического азота почвы действию протеолитических и дезаминирующих ферментов. Перешедшие в подвижное состояние органические соединения азота обусловливают и большее поступление ферментов в почву вследствие индуцированного биосинтеза микроорганизмами и корнями растений; при этом возможно также активирование имеющихся в почве ферментов, находящихся в форме комплексов фермент-органическое вещество [Хазиев Ф.Х., Агафарова Я.М., 1979]. Авторы показывают, что вносимые в почву минеральные и органические соединения азота способствуют мобилизации азота почвы. Этот процесс сопряжен с повышением ее ферментативной активности. Активность протеазы и уреазы характеризует азотмобилизационный эффект экзогенных соединений азота в почве.
Протеазы – это группа ферментов, участвующих в расщеплении белков до полипептидов и аминокислот, далее они подвергаются гидролизу до аммиака, диоксида углерода и воды. В связи с этим протеазы имеют важнейшее значение в жизни почвы, с ними связано изменение состава органических компонентов и динамика доступных для растений форм азота. Как видно из рисунка 3, минимальная протеолитическая активность отмечена в образцах ВКк (0,70 мг глицина / г ВК), а в образцах ВКчк и ВКо (свежем) – на 54 % выше (1,08 мг глицина / г ВК). В данном случае прослеживается тесная взаимосвязь показателя с количеством аммонийного азота (r=0,98).
Активность уреазы – один из основных показателей биологической активности почв. Несмотря на длительное хранение образцов в сухом виде (лишь один из образцов был отобран накануне анализа) исследование вермикомпостов показало среднюю обогащенность уреазой (рис. 4). Для результатов по варианту со свежим вермикомпостом характерна длинная планка погрешности – значения имеют большую степень разбросанности. Действие уреазы связано с гидролитическим расщеплением связи между азотом и углеродом (СО-NH) в молекулах азотсодержащих органических соединений. Поэтому многими исследователями отмечается положительная корреляция активности уреазы с содержанием азота и гумуса в почвах. Однако, активность уреазы зависит не столько от общего количества гумуса, сколько от его качества, коррелируя, главным образом, с величиной отношения углерода к азоту (С:N). Органическому веществу с наиболее широким отношением углерода к азоту соответствует наибольшая активность уреазы, при уменьшении величины отношения углерода к азоту снижается и активность фермента. Это, по мнению В.Д. Мухи и Л.И. Васильевой [1984], указывает на регулирующее действие уреазы на процессы превращения в почве азотсодержащих органических соединений. Действительно, минимальная уреазная активность отмечена в образце ВКгл, где соотношение C:N имеет значение 16, а максимальная – в образцах ВКо с более широким соотношением C:N – 26 (см. табл. 4).
Инвертаза катализирует реакции гидролитического расщепления сахарозы на эквимолярные количества глюкозы и фруктозы, воздействует также на другие углеводы с образованием молекул фруктозы – энергетического продукта для жизнедеятельности микроорганизмов, катализирует фруктозотрансферазные реакции. Среди исследуемых вермикомпостов заметно отличался ВКчк (рис. 5). Инвертазная активность ВКчк более чем в 2 раза превысила соответствующий показатель в образцах ВКк и ВКо (свежий). Исходный субстрат, состоящий из кофейного жмыха и чайных листьев, т.е. преимущественно из углеводов, предполагает высокую активность инвертазы. В этом проявляется регулирующая функция ферментов: исключаются образование и накопление соединений, имеющихся в избытке. По шкале сравнительной оценки инвертазная активность ВКчк характеризуется как средняя, остальных ВК – слабая.
Исследования многих авторов показали, что активность инвертазы лучше других ферментов отражает уровень плодородия и биологической активности почв. Кроме этого, отмечено, что гидролитические ферменты комплексируются с гумусом более прочно, чем окислительно-восстановительные ферменты [Масько А.А. и др., 1992]. Возможно, именно с активностью инвертазы связано эффективное воздействие ВКчк на показатели гумусного состояния почвы, о котором будет сказано ниже.
Фосфатаза катализирует процессы минерализации органических фосфорных соединений, поступающих с отмирающими остатками растений, животных и микроорганизмов. Высвобождение фосфорной кислоты из этих соединений осуществляется сравнительно узкой группой микроорганизмов, имеющих специфические ферменты фосфатазы [Чимитдоржиева Г.Д. и др., 2001]. Среди физико-химических свойств почв для фосфатазной активности особенно важна кислотность. Суммарная активность кислых и щелочных фосфатаз зависит от содержания гумуса и органического фосфора, который является субстратом для фермента. Результаты анализа свидетельствуют о высокой фосфатазной активности всех исследуемых образцов (рис. 6). Максимальную обеспеченность фосфатазой показал ВКчк (1,3 мг P2O5 / г ВК / ч). Обнаружена сильная прямая зависимость между активностью фосфатазы и коэффициентами минерализации и олиготрофности (r=0,99 и 0,96 соответственно). В минерализации органических фосфатов (фитина, фосфолипидов, нуклеопротеидов и т. д.) участвуют бактерии родов Pseudomonas, Bacillus; семейства Actinomycetaceae.
Азотный режим агросерой почвы под действием вермикомпостов
Значение биологического азота для современного земледелия трудно переоценить. За счет улучшения культуры земледелия, применения удобрений можно увеличивать поступление в почву биологического азота. Однако, относительные размеры биологической азотфиксации в приходной статье азотного баланса уменьшаются по сравнению с техническими источниками поступления. Вермикомпост, будучи органическим материалом, пополняет в почве запасы азотсодержащих органических соединений и является источником азотфиксирующих бактерий.
Результаты проведенных исследований показали, что в первый год при выращивании рапса содержание трудногидролизуемого азота возросло во всех удобренных вариантах (табл. 14). Наиболее значительное влияние на этот показатель оказал ВКгл – произошло увеличение содержания фракции на 26-41 %. Соотнося это с данными по легкогидролизуемому азоту, видим, что в варианте ВКгл6 преобладает трудногидролизуемая фракция. Содержание легкогидролизуемого азота в контрольном варианте среднее – 93,3 мг/кг. Внесение ВКк способствовало увеличению его количества на 15-25 % в зависимости от дозы внесения удобрения. Применение ВКгл3 повысило на 10 %, а внесение ВКо6 – на 23 % содержание этой фракции азота в почве. Варьирование показателя во всех вариантах незначительное.
В дальнейшем отмечена тенденция роста содержания трудногидролизуемой фракции азота за счёт ежегодного поступления органических удобрений. Отношение Nлг/Nтг стало менее 1 во всех вариантах, что предположительно связано с активной минерализацией легкогидролизуемого азота. Наибольшее накопление трудногидролизуемой фракции произошло в вариантах с ВКчк – 35 % и 71 % соответственно, легкогидролизуемой – 46 % в этих же вариантах в сравнении с контролем. В вариантах с вермикомпостами на основе птичьего помета и отходов деревообработки количество легкогидролизуемого азота повысилось на 13-63 %, и не во всех случаях повышение зависело от дозы ВК. К третьему году тенденции сохранились: происходило увеличение органических форм азота во всех удобренных вариантах, по соотношению фракций преобладал Nтг.
Азоту принадлежит очень важная роль в биохимии живых организмов и почв. Только почвы из-за уникальности своих свойств могут накапливать азот в составе гумуса и поэтому являются единственным природным резервуаром и источником доступных форм этого элемента. Физиологическая равноценность нитратной и аммонийной форм азота была доказана исследованиями Д.Н. Прянишникова и подтверждена его учениками. На преимущественное питание растений аммиаком указывали А.А. Шмук, А.Н. Лебедянцев, К.К. Гедройц. Однако в почвенных условиях Сибири, как показали исследования А.Е. Кочергина, Г.П. Гамзикова, Л.В. Помазкиной, П.П. Крупкина, Т.П. Членовой и других, нитраты имеют преимущество перед аммиаком [Гамзиков Г.П., 2000].
Внесение вермикомпоста в почву не просто повышает содержание питательных элементов в почве, неся их в своем составе, а повышает биологическую активность почвы, влияет на процессы трансформации различных форм азота, стимулирует процессы минерализации и азотфиксации [Прусак А.В., Смагин А.В. и др., 2008]. Гетеротрофные микроорганизмы усваивают углерод готовых органических соединений. Они разлагают органические соединения до аммиака – происходит процесс аммонификации. Образующийся аммиак адсорбируется на гумусовых структурах почвы, нейтрализует почвенные кислоты, превращается в белки бактерий и грибов, окисляется автотрофами в нитриты и нитраты, а некоторое его количество остается в свободном состоянии и выделяется в атмосферу [Биологические основы…, 2004]. Превращение азота в почвах, динамика содержания его минеральных соединений в значительной степени определяют условия минерального питания растений на протяжении вегетационного периода, эффективность удобрений, уровень урожая сельскохозяйственных культур и его качество [Носко Б.С., Котвотцкий Б.Б. и др., 1997]. Содержание минеральных форм азота за период проведения вегетационно-полевых опытов подвергалось наиболее значительным изменениям (табл. 15-17).
Преобладание аммонийной формы в составе минерального азота почвы подтверждает, что в серых почвах доминирует аммонификационный процесс над нитрификационным. Это предопределено как генезисом этой почвы, так и экологическими условиями её функционирования [Жукова И.В., 2014]. Некоторые авторы [Витковская С.Е., 2006] связывают соотношение нитратной и аммонийной форм азота в почве со степенью зрелости вносимого компоста, со сроком его выдержки. Весной, как правило, наблюдается высокое содержание обменного аммония, в течение лета оно уменьшается. Обратная ситуация с нитратным азотом – к весне его содержание падает, зато прослеживается разница между контрольным и удобренными вариантами опыта: при одинарных дозах вермикомпоста содержание нитратного азота увеличилось на 20-46 % в зависимости от варианта опыта, при двойных дозах на 31-76 %. В обеих дозах самым эффективным оказался вермикомпост на основе гидролизного лигнина и птичьего помета (табл. 16). Причина низкого содержания нитратного азота весной, прежде всего, связана с недостаточной увлажненностью почвы в этот период, вследствие чего процессы нитрификации несколько подавлены. Кроме того, то небольшое количество нитратов, которое продуцировалось в почве, вероятно, в значительной мере поглощалось микроорганизмами. Интенсивное потребление азота растениями в период вегетации также приводило к уменьшению его запасов. К середине лета содержание аммонийного азота снижалось, усиливался нитрификационный процесс [Сенкевич О.В., 2014].
Уровень содержания нитратного азота в верхнем плодородном слое весной перед посевом сельскохозяйственных культур или поздно осенью, перед уходом в зиму, является диагностическим показателем обеспеченности растений азотом. Анализ экспериментального материала по азотному режиму агросерой почвы характеризовал низкие запасы минерального азота и указывал на необходимость дополнительного внесения удобрений. Количество аммонийного азота на контроле характеризовалось очень низкой обеспеченностью. При применении вермикомпостов отмечалась тенденция повышения показателя, но в пределах того же класса обеспеченности. Результаты первого года исследований показали достоверное увеличение содержания аммонийного азота, зависящее от дозы внесения удобрения (рис. 9А).
Вклад разных видов вермикомпостов в формирование урожайности сельскохозяйственных культур
Как известно [Парханеева В.Ю., 2005], вермикомпосты повышают урожайность многих растений, особенно широко их применение в защищенном грунте. Влияние вермикомпоста на урожайность полевых культур менее изучено. Для Красноярского края важной зерновой культурой является яровая пшеница. В 2013 году, несмотря на неблагоприятные погодные условия в Сибири, средняя урожайность яровой пшеницы в РФ составляла 22,3 ц/га [Дебелый Г.А., Мерзликин А.С., 2016]. Очевидна необходимость более полного использования потенциала посевных площадей и повышения показателя урожайности до среднемирового уровня.
Результаты полевого опыта свидетельствуют о положительном вкладе ВК в формирование урожайности яровой пшеницы сорта Новосибирская 15. Минимальной урожайностью пшеницы характеризовался контрольный вариант, где она составила в среднем за исследуемый период 14,3 ц/га (табл. 29).
Внесение вермикомпоста в агрочернозем способствовало повышению урожайности яровой пшеницы на 70-85 % в первый год его действия в зависимости от применяемой дозы. В последействии прибавка от внесения вермикомпоста в почву в количестве 5 т/га варьировала от 11 до 45 %, а при применении вермикомпоста в дозе 10 т/га – от 14 до 33 % к контролю. Оценивая действие вермикомпоста за весь период наблюдений, отмечено, что прибавка к контролю составила в среднем 40 %, причем статистических различий по урожайности зерна пшеницы между дозами внесения вермикомпоста не выявлено ни в первый, ни в последующие годы исследований. Это дает основание считать оптимальной дозу вермикомпоста – 5 т/га в физической массе или эквивалентную N60, которая может изменяться в зависимости от химического состава используемого вермикомпоста.
В вегетационно-полевых опытах оценивалось действие ВК на урожайность рапса, пшеницы и гречихи. Уже на начальных этапах вегетации рапса отмечались существенные визуальные различия вариантов. Растения на контроле (без внесения удобрений) отличались плохой всхожестью и медленным ростом в отличие от растений удобренных вариантов опыта (рис. 12).
В вариантах с внесением вермикомпоста на основе гидролизного лигнина отмечалось значительное улучшение показателей роста уже при дозе 3 т/га, высота стебля рапса оказалась стабильно высока – 41,0 и 46,8 см при одинарной и двойной дозе удобрения соответственно. Однако эти показатели были ниже таковых в сравнении с ВКк, внесенным в почву в количестве 6 т/га. Уборку рапса на зеленую массу проводили в фазу цветения. По данным федерального центра сельскохозяйственного консультирования при летних сроках посева содержание протеина и жира возрастает, а содержание клетчатки снижается, а в фазе цветения являются наиболее оптимальными.
Результаты проведенных исследований показали, что минимальная урожайность рапса сформировалась на контроле (10,6 ц/га). Это обусловлено низким эффективным плодородием агросерой почвы (табл. 30).
Обогащение агросерой почвы с очень низким содержанием гумуса органическим веществом в виде разных видов вермикомпоста, внесенного в почву в количестве 3 т/га обеспечило увеличение урожайности рапса на 1,7 - 22,3 ц/га в зависимости от вида вносимого вермикомпоста по сравнению с контролем. Наибольшую прибавку урожая рапса обеспечил при этой дозе вариант с ВКгл. Вермикомпост, произведенный на основе опилок и птичьего помета в дозе 3 т/га заметно повлиял только на всхожесть растений и высоту стеблей. Возможно, что низкие показатели связаны с недостаточной зрелостью вермикомпоста этой партии и высокой долей негидролизуемого остатка в полученном удобрении. Однако, при дозе внесения 6 т/га урожайность рапса в этом варианте превысила контроль на 93 %.
Полученные данные свидетельствуют о высокой эффективности двойной дозы внесения (6 т/га) всех видов вермикомпостов (ВКк, ВКгл, ВКо) в агросерую почву. Прибавка урожая зеленой массы рапса к контролю составила от 93 до 379 %, а по отношению к одинарной дозе – 77-305 % в зависимости от варианта опыта. Наибольшая урожайность растений в 50,8 ц/га сформировалась в варианте с вермикомпостом, приготовленным на основе коры и птичьего помета, что в 4,8 раз превысило урожайность контрольного варианта.
В 2014 году применение ВКк, ВКгл и ВКчк в дозе 3 т/га повысило урожайность пшеницы на 76 % по сравнению с контрольным вариантом. В вариантах с ВКо прибавка статистически значима лишь при двойной дозе удобрения – 28 % (табл. 31). Сравнивая полученные данные с результатами исследований 2013 года, убеждаемся в высокой эффективности двойной дозы внесения (6 т/га) вермикомпостов в агросерую почву. Высокая и устойчивая эффективность двух видов вермикомпоста (ВКк и ВКгл) предположительно связана с хорошим их качеством, большой степенью их зрелости.
Урожай зеленой массы гречихи на контроле составил 12 ц/га, внесение вермикомпоста дало прибавку от 1% до 345% в зависимости от вида и дозы (табл. 32). Семена вызрели лишь частично, что позволило исследовать их качество, но не количество.
Высота растений гречихи контрольного варианта была наименьшей и составляла в среднем 43 см. В удобренных вариантах опыта высота превышала эту величину не так значительно, как наблюдалось на предыдущих культурах – на 5-86 %. Во всех вариантах, включая контрольный, шло цветение и развитие плодов. Наибольшей высотой отличался вариант ВКгл6 – в среднем 80 см (рис. 16). 2015 год был засушливым, что негативно сказалось на состоянии растений (рис. 17).
Гречиха в отличие от рапса и пшеницы слабее реагирует на содержание органического вещества в агросерой почве. Сильную связь урожайности гречихи, имеющую экспоненциальный характер (рис. 20), установили с подвижным фосфором (R=0,87).