Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 11
1.1. Гуминовые вещества 11
1.2. Промышленное получение гуматов 18
1.3. Результаты применения удобрений на основе солей гуминовых кислот
1.3.1. Влияние гуминовых соединений на продуктивность зерновых культур 23
1.3.2. Использование гуминового препарата в искусственных агроценозах на овощных культурах 27
1.4. Влияние гуминовых препаратов на биологическую активность почв 29
1.4.1. Влияние гуминовых препаратов на гумусное состояние и режим элементов питания 36
ГЛАВА 2. Характеристика объектов и методика исследования 39
2.1. Объекты исследования 39
2.1.1. Биологические особенности исследуемых растений 39
2.1.2. Гуминовые препараты 48
2.1.3. Характеристика почвы и субстрата 55
2.2. Методика исследования 59
2.2.1. Методы исследований 59
ГЛАВА 3. Влияние гуминового препарата bio-дон и биогумуса на растения огурца (cucumis sativus) и томата (Solnum Lycoprsicum) 68
3.1. Влияние гуминового препарата BIO-Дон и биогумуса на развитие огурца (Cucumis sativus) 68
3.2. Влияние гуминового препарата BIO-Дон и биогумуса на развитие томата (Solnum lycoprsicum) 72
ГЛАВА 4. Влияние гуминовых препаратов на агроценоз 75
4.1. Влияние гуминовых препаратов различной природы на продуктивность пшеницы мягкой (Trticum аestvum) 75
4.2. Влияние гуминового препарата BIO-Дон на микробиологическую активность почвы 85
4.2.1. Влияние гуминового препарата BIO-Дон на численность микроорганизмов 85
4.2.2. Влияние гуминового препарата BIO-Дон на ферментативную активность почвы 101
4.3. Влияние гуминового препарата BIO-Дон на содержание биогенных элементов в почве 106
4.3.1. Влияние гуминового препарата BIO-Дон на азотный режим почвы 107
4.3.2. Влияние гуминового препарата на фосфорное питание 110
4.3.3. Влияние гуминового препарата BIO-Дон на калийный режим 115
4.4 Влияние гуминового препарата BIO-Дон на содержание гумуса в почве 117
Выводы 121
Список литературы 124
- Влияние гуминовых соединений на продуктивность зерновых культур
- Биологические особенности исследуемых растений
- Влияние гуминового препарата BIO-Дон и биогумуса на развитие томата (Solnum lycoprsicum)
- Влияние гуминового препарата BIO-Дон на ферментативную активность почвы
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современная система земледелия невозможна без применения средств защиты и минеральных удобрений, они являются главными факторами, определяющими продуктивность растений в агроценозах. Однако вносимые удобрения растениями используются не полностью. Биогенные макроэлементы, смываемые с сельскохозяйственных территорий, а также пестициды могут стать опасными загрязнителями при попадании в водоемы. Для обеспечения экологической безопасности в последние годы в сельском хозяйстве взят курс на ресурсосберегающие технологии и биологизацию земледелия. Плодородие почв должно обеспечиваться преимущественно за счет естественных сил природы, управление этим процессом путем применения энергосберегающих и почвозащитных агротехнологий, биологизации земледелия – насущная потребность времени.
Уровень биологизации земледелия определяется конкретными
хозяйственными и природными условиями. Одной из составляющих биологического земледелия является применение гуминовых препаратов, что обусловлено их сродством к почвенному органическому веществу. Именно этим определяется актуальность темы исследований.
Коммерческие организации идею применения гуминовых соединений в производстве взяли на вооружение еще в 90-х годах. С того времени появились гуминовые препараты, которые получают из всевозможного сырья и условно эти препараты можно разделить на группы: полученные из природного сырья (торфа, бурого угля, сапропеля), полусинтетические (полученные в ходе ускорения процесса гумификации отходов целлюлозно-бумажного производства), из вермикомпостов, из отходов мясоперерабатывающих комплексов (так называемая биоконверсия – разложение органических соединений животного и растительного происхождения кислотообразующими бактериями и метаногенами). Помимо разнообразия сырья, существуют и различные запатентованные технологии производства данных препаратов, изучение которых в опытных и производственных условиях также обуславливает актуальность данной работы.
Цель исследования: выяснить влияние гуминовых препаратов на рост и развитие растений, активность почвенных микроорганизмов при внесении в почву и обработке вегетирующих растений в условиях агроценоза.
Задачи исследований:
-
Сравнить влияние на продуктивность пшеницы мягкой (Trticum aestvum) гуминовых препаратов из различного сырья;
-
Провести фенологические наблюдения за развитием растений огурца обыкновенного (Cucumis sativus) и томата (Solnum lycoprsicum) при воздействии гуминовым препаратом на агроценоз в условиях культуры закрытого грунта;
-
Определить влияние гуминового препарата BIO-Дон на численность микроорганизмов при воздействии гуминовым препаратом на биотоп;
-
Определить влияние гуминового препарата BIO-Дон на численность микроорганизмов при воздействии на растения в условиях агроценоза;
-
Определить влияние гуминового препарата BIO-Дон на продуктивность растений в агроэкосистеме;
-
Показать механизмы влияния гуминовых препаратов на почвенное плодородие посредством воздействия на растения.
Научная новизна. В процессе работы при проведении экспериментов установлено, что использование гуминовых препаратов положительно влияет на численность микроорганизмов в почве. Микробиологическая активность почвы достоверно выше по аммонификаторам, целлюлозоразрушающим микромицетам и актиномицетам. Увеличение численности микроорганизмов коррелирует с динамикой в почве такого макроэлемента как фосфор. Причем это явление зафиксировано как при воздействии на почву, так на растения, что позволяет предположить регулирование этого процесса растениями посредством корневых выделений.
Теоретическая и практическая значимость. Исследования
направлены на расширение и углубление теоретического обоснования воздействия гуминовыми препаратами на агроэкосистему. Выявлен механизм влияния гуминовых препаратов на почвенное плодородие через активизацию почвенных микроорганизмов и улучшение фосфорного питания растений.
Полученные результаты позволили сделать вывод об эффективности воздействия гуминовым препаратом на агроэкосистему, и определить его экономическую эффективность. А также определить наилучший способ воздействия на растения. Полученные данные стали основой для подготовки рекомендаций и технологии по регулированию продуктивности растений в условиях агроценоза.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 03.02.08 – экология (биологические науки), так как изучение влияния гуминовых препаратов на рост и состояние растений отвечает задачам прикладной экологии в части разработки принципов создания искусственных экосистем (агроэкосистем) и управления их функционированием. А также в плане исследования влияния антропогенных факторов на экосистемы различных уровней с целью разработки экологически обоснованных норм воздействия хозяйственной деятельности человека на живую природу.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Гуминовые препараты независимо от источника получения и способа использования оказывают стимулирующее влияние на рост и развитие растений, способствуя повышению продуктивности и улучшению качественных показателей продукции.
-
Гуминовые препараты оказывают стимулирующее действие на почвенную микрофлору, особенно на такие группы, как аммонификаторы, целлюлозоразрушающие микромицеты и актиномицеты (с достоверностью 0,95).
-
Воздействие гуминовым препаратом на растения оказывает влияние на весь биотоп, что выражено ростом микробиологической активности почвы в прикорневой зоне и увеличением подвижности почвенных фосфатов.
Апробация работы. Работа является результатом 9-летних
исследований. Основные положения работы были представлены на студенческой научной конференции в Донском государственном аграрном университете (п. Персиановский, 2006), Международной конференции «Ломоносов-2007» в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова, на III Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН (г. Ростов-на-Дону, 2007), V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (г. Ростов-на-Дону, 2008); Международной научной конференции «Актуальные проблемы обеспечения продовольственной безопасности юга России: инновационные технологии для сохранения биоресурсов, плодородия почв, мелиорации и водообеспечения» (г. Ростов-на-Дону, 2011), IX Международной научно-практической конференции «Achievement of High School-2013» (София, Болгария, 2013); Международной конференции «Проблемы и перспективы биологического земледелия» (п. Рассвет, 2014), VI Всероссийской научной
конференции «Гуминовые вещества в биосфере» (г. Сыктывкар, 2014), Третьей международной конференции СНГ МГО и Десятой международной конференции daRostim «Гуминовые вещества и другие биологически активные соединения в сельском хозяйстве» (г. Москва, 2014), 11-ой Международной конференции daRostim «Modern concepts for agricultura, daRostim 2015» (Сыктывкар, 2015), на V съезде почвоведов и агрохимиков Беларуси (Минск, 2015); на Международной конференции «The Year of Agriculture in Azerbaijan» (Гянджа, Азербайджан, 2015); Международном конгрессе «Soil Science in International Year of Soils» (Сочи, 2015).
Финансовое обеспечение работ. Исследование выполнено при
поддержке проекта № 213.01-2015/002ВГ базовой части внутреннего гранта
ЮФУ, в рамках НИР «Разработка технологии применения новых
биопрепаратов и биологически активных веществ на посевах
сельскохозяйственных культур, изучение комплексного использования средств химизации в севообороте» Госзадания (№710-2014-0005), а также проектной части госзадания № 5.885.2014/K Министерства образования и науки РФ.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 50 печатных работ, из них в 10 – в изданиях, рекомендованных ВАК.
Личное участие автора составляет около 70%. Все эксперименты проведены при непосредственном участии автора. Отбор почвенных и растительных образцов, а также большинство лабораторных исследований (кроме микробиологических анализов) проведены автором диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 152 страницах текста. Состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержит 31 таблицу и 23 рисунка. Список литературы включает 187 источников, из них 31 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность и благодарность за внимание, постоянную поддержку на всех этапах работы научному руководителю О.С. Безугловой, а также глубокую благодарность коллегам и соавторам многих работ – А.В. Горовцову и В.А. Лыхману, сотрудникам кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ за консультации и поддержку, коллегам из ДЗНИИСХ за внимание и помощь в работе при закладке полевых опытов.
Влияние гуминовых соединений на продуктивность зерновых культур
Гуминовые вещества – это сложные соединения, которые являются основным органическим компонентом почвы, обнаруживаются также в водных экосистемах, твердых горючих ископаемых. Однако образуются они при разложении растительных и животных остатков под действием микроорганизмов и абиотических факторов среды только в почве. В тексте межгосударственного стандарта (ГОСТ 27593-88 Почвы. Термины и определения) указано, что к специфическим гумусовым веществам относятся темноокрашенные органические соединения, входящие в состав гумуса, и образующиеся в процессе гумификации растительных и животных остатков в почве. К гуминовым кислотам, соответственно, относится группа темноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и нерастворимых в кислотах. Таким образом, до настоящего времени определение гуминовых веществ, по мнению И.В. Перминовой (2008) носит скорее философский, нежели химических смыл. И причина этого кроется в том, что эти соединения обладают очень сложным химическим строением, и непостоянным составом.
Гуминовые соединения образуются в результате процесса гумификации, который протекает по принципу естественного отбора. Это связано с тем, что параллельно с процессом гумификации протекает и процесс минерализации, поэтому в процесс синтеза данных соединений вступают наиболее устойчивые к разложению структуры. В результате получается стохастическая, вероятностная смесь молекул, в которой ни одно из соединений не тождественно другому. Иными словами гуминовая кислота – это не индивидуальное соединение, а сложная смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного строения, к которой неприменимы законы классической термодинамики и теории строения вещества. В отличие от индивидуальных органических соединений, для которых характерны монодисперсность и постоянное значение молекулярной массы, гуминовые кислоты полидисперсны, то есть обладают набором молекулярных масс. Поэтому их характеризуют молекулярно-массовым распределением, на основании которого рассчитывают среднюю молекулярную массу (Водяниц-кий, 2001, Попов, 2004). Молекулярная масса гуминовых кислот, определенная химическими методами, составляет 1300—130000, физические методы осмометрии, криоскопии и вискозиметрии дают величины 700— 26000, методы центрифугирования и светорассеяния – 30000—80000. По данным Д. С. Орлова среднечисловые молекулярные массы гуминовых кислот почв равны 1500—600000 (Орлов, 1997).
Сложности с определением молекулярной массы гуминовых ве ществ, высокий процент зольности этих соединений, привели к необходи мости определения их элементного состава. Внимание к этому диагности ческому признаку было обращено еще в классических работах исследова телей XIX века, изучавших гуминовые соединения. Гуминовые вещества характеризуются элементным составом, принципиально отличным от жи вого органического вещества. Кроме того, данные по элементному составу могут быть использованы для классификации и выяснения генетической взаимосвязи различных классов гуминовых веществ (Перминова, 2008). В целом, элементный состав является одним из главных признаков, по кото рым идентифицируют эти природные вещества. Обычно под элементным составом гуминовых кислот понимают состав их органической части, то есть количество атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы. Одна ко помимо органической части, в состав гуминовых кислот входит и неор ганическая часть, которая состоит из зольных элементов (преимуществен но ионов металлов, оксидов кремния и алюминия) и гигроскопической влаги. Поэтому в общем виде брутто-формулу гуминовых кислот записы вают следующим образом (Ковалевский, 1998, Орлов, 1990): CmHnOzNpSqMl (Al2O3)r (SiO2) (H2O) y , где М – ионы металлов; m, n, z, p, q, l, r, x, y – стехиометрические коэффициенты. Различными авторами (Орлов, 1990; Ricca, 1993; Кирейчева, 2000) установлено, что гуминовые кислоты содержат 45—60 % углерода, 30—35 % кислорода, 3—7 % водорода, 3—5 % азота, 1—3 % серы и ионы металлов, состав которых во многом зависит от источника формирования гуминовых кислот. Элементный анализ позволяет получить только общее представление о составе гуминовых кислот. Но для изучения взаимосвязи строения гуминовых соединений и проявляемого ими биологического действия необходимо знать конкретные структурные фрагменты и функциональные группы исследуемых веществ. В процессе установления молекулярного строения гуминовых веществ рядом авторов (Schnitzer, 1986; Stevenson, 1994; Andre, 2005; Nebbioso, 2011) разработано несколько гипотетических моделей, характеризующих гуми-новые кислоты. В настоящее время получить мономолекулярные фракции гуминовых веществ не удалось. Поэтому при создании формул гуминовых соединений можно смоделировать лишь структурную ячейку, представляющую собой минимальную по размеру часть молекулы, которая содержит все важнейшие структурные фрагменты (Орлов, 1997). Согласно наиболее общим представлениям, макромолекулы кислот состоят из ядра (не-гидролизуемой) и периферической (гидролизуемой) части (Schnitzer, 1986; Кухаренко 1993; Орлов, 1997; Стригуцкий, 1996, Перминова, 2000). Не-гидролизуемая часть представлена ароматическими фрагментами с различными функциональными группами: карбоксильными, альдегидными, метокси-, амино- и амидогруппами, спиртовыми и фенольными гидрокси-лами. В состав гидролизуемой части, ковалентно связанной с каркасной, входят моно- и полисахариды, полипептиды, аминокислоты, в незначительных количествах могут содержаться жирные кислоты и другие соединения (Ковалевский, 1998). Гипотетическая схема строения структурной ячейки по Д.С. Орлову (рисунок 1) отражает именно такие данные о структуре молекулы ГК (Орлов, 1997):
Биологические особенности исследуемых растений
В Ростовской области зерновые культуры занимают ведущее место, они возделываются на площади более 2 млн. га. По данным Д.В. Дубовик (2012) продуктивность озимой пшеницы (Trticum aestvum) находится в тесной зависимости от условий окружающей среды, в первую очередь, от гидротермического режима в период активной вегетации, а также от запасов продуктивной влаги весной. Наиболее значимыми для увеличения продуктивности являются гидротермические условия в фазу трубкования и колошения. Сухая и жаркая погода, недостаток влаги в этот период приводят к нарушению формирования генеративных органов и к образованию большого числа стерильных цветков (Беркутова, 1991). Обеспеченность растений влагой – одно из главных условий нормального цветения и оплодотворения, оптимальные гидротермические условия способствуют формированию хорошо развитых колосьев, а, следовательно, высокого урожая.
Ростовская область находится в зоне рискованного земледелия, поэтому здесь актуально применение препаратов на основе гуминовых соединений, которые являются стимуляторами и адаптогенами, повышающими устойчивость растений к неблагоприятным, в том числе и по увлажнению, условиям среды.
В 2006 году в Октябрьском районе Ростовской области на базе ООО «Донской пух» был заложен полевой эксперимент с целью определения влияния водного экстракта из вермикомпоста «Донской» на продуктивность ячменя (Hordum vulgre). Общая площадь опытного участка 48 га (http://www.npp-bioteh.ru/node/24). Эксперимент показал, что применение данного гуминового препарата в предпосевную обработку и в фазу колошения на фоне азофоски позволило получить увеличение продуктивности почти 20 ц/га.
Этот же этот препарат в 2006 году был испытан в Константиновском районе Ростовской области на базе ИП Кожанов Н.А. «Вольный Дон-1». Цель эксперимента – сравнить действие водного экстракта вермикомпоста «Донской» и гумата калия на ячмень (Hordum vulgre). И в первом, и во втором эксперименте предшественником был подсолнечник, а почва – чернозем обыкновенный малогумусный. Результаты свидетельствовали, что применение водного экстракта из вермикомпоста «Донской» в дозе 7-8 л/га позволяет получить урожайность 33—40 ц/га.
В работе А.Н. Бондаренко (2014) представлены исследования по разработке приемов с применением стимуляторов роста на пшенице (Trticum aestvum) при орошении на светло-каштановых солонцовых почвах севера Астраханской области. В данном эксперименте были испытаны различные стимулирующие препараты, в том числе Лигногумат. Лигногумат – гуми-новый препарат, полученный из растительных отходов различного происхождения путем имитации природных процессов гумификации. Препараты применяли в виде подкормок в фазу кущения, выхода в трубку, цветения. В результате эксперимента наибольший эффект был получен на варианте с применением комплекса удобрений и на варианте с гуминовым препаратом, прибавка по сравнению с контролем составила соответственно 1,4 т/га и 1,1 т/га.
В работе В.И. Панасина, Д.А. Рымаренко (2012) приведены результаты краткосрочных мелкоделяночных опытов по некорневой обработке пшеницы (Trticum aestvum) органоминеральным удобрением на основе сапропеля Гумат «Плодородие». Показано, что на высоком агрофоне обработка вегетирующих растений в фазу кущения этим удобрением в дозе 2 л/га дает достоверное увеличение продуктивности основной и побочной продукции. Препарат способствовал увеличению содержания белка в зерне, отмечено увеличение концентрации ряда биогенных элементов в зерне и соломе.
Эксперименты с сочетанием гуминового препарата и птичьего помета на рисе также показали эффективность применения гумата, причем наилучший результат был получен при совместном внесении 3 т/га куриного помета с гуминовым препаратом в дозе 6 л/га (Saha et al., 2013).
Особый интерес представляет изучение способности гуматов снижать побочные негативные последствия применения пестицидов, а также нивелировать токсическое действие на растения различных токсикантов. Так, в работах И.В. Греховой рассматривается адаптогенное действие гу-минового препарата «Росток» при использовании его в баковых смесях для протравливания семян. Как известно, пестициды оказывают угнетающее действие на физиологические процессы растений. Так, по данным А.В. Лойковой (2009) при протравливании семян препаратом Дивидент стар снижается полевая всхожесть ячменя на 6—20 % в зависимости от погодных условий и сорта. В 2009 – 2011 И.В. Греховой, Н.В. Матвеевой (2014) в ЗАО «Успенское» Тюменской области были проведены эксперименты с целью изучения влияния баковых смесей протравителей с регуляторами и микроудобрением на структуру урожая и продуктивность пшеницы.
Эксперименты показали, что использование протравителя Винцит Форте на яровой пшенице сопровождается уменьшением длины всходов по сравнению с контролем в среднем за два года на 21,5 %. Включение регуляторов роста в баковую смесь позволило не только снять отрицательное действие протравителя на длину проростков, но даже получить некоторое увеличение в сравнении с вариантом с протравителем: при применении гуминового препарата «Росток» длина проростков выше на 30,4 %, в то время как использование в этом же эксперименте регулятора роста Эми-стим, продукта метаболизма симбионтного гриба Acremonium lichenicola, выделенного из корней женьшеня и содержащего ростовые вещества цито-кининовой и гиббереллиновой природы, – на 12,8 %. На варианте с применением гуминового препарата «Росток» оказалось, что число растений на 49,5 % выше. За годы исследований стабильный эффект действия на продуктивность пшеницы при добавлении в протравитель показал только препарат «Росток». При этом увеличивалось число и масса зерен в колосе, что выразилось в увеличении продуктивности в среднем за три года исследований на 6 ц/га.
Было установлено и детоксицирующее влияние гумата натрия при загрязнении почвы тяжелыми металлами (Конышева, 2010). Внесение вместе с токсикантами гумата натрия способствует повышению лабораторной всхожести зерна ячменя и пшеницы и увеличению морфометрических показателей развития проростков.
Таким образом, краткий обзор показывает, что использование гуми-новых препаратов и удобрений на зерновых культурах сопровождается существенным увеличением продуктивности растений. А включение гуминового препарата в баковую смесь с протравителем позволяет снять ин-гибирующий эффект от использования пестицида и, в конечном итоге, также получать повышенный выход продукции.
Результаты, полученные при применении на зерновых культурах, подтверждаются и при выращивании технических культур и овощных культур. Так, обработка всходов льна-долгунца 0,01% растворами гуматов натрия позволила получить выход дополнительной льнопродукции: достоверно высокая прибавка льносоломки (22,2 ц/га), льносемян – 0,23 т/га по сравнению с минеральным фоном (Виноградова, 2001). Использование гу-матов при возделывании арахиса, также позволяет получить увеличение продуктивности за счет роста числа бобов на одном растении (Nithila1 et al., 2013). На основании 30-ти летних исследований в штате Айдахо (США) по применению гуматов из леонардината установлено, что рентабельность выращивания картофеля увеличилась с 6 до 30 % (Seyedbagheri, 2012).
Влияние гуминового препарата BIO-Дон и биогумуса на развитие томата (Solnum lycoprsicum)
Пероксидазы (донор:Н2О2 – оксидоредуктаза. КФ 1.11.1.7.). Перокси-дазы осуществляют окисление органических веществ почв (фенолов, аминов, некоторых гетероциклических соединений) за счет кислорода перекиси водорода и других органических перекисей, образующихся в почве в результате деятельности микроорганизмов и действия некоторых оксидаз. Эти ферменты играют важную роль в процессе образования гумуса.
Каталаза и пероксидазы удаляют перекиси из организма и окружающей среды. Перенос электрона по цепи сопровождается синтезом АТФ, поэтому для микроорганизмов разложение перекиси – один из источников пополнения запасов высокоэнергетических материалов для осуществления синтетических процессов. Каталаза является не только внутриклеточным ферментом, она активно выделяется микроорганизмами в окружающую среду, обладает высокой устойчивостью и может накапливаться и длительное время сохраняться в почве.
Полифенолоксидазы (О-дифенол: кислород-оксидоредуктаза. КФ 1.10.3.1.) участвуют в превращении органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Они катализируют окисление фенолов (моно-, ди-, три-) до хинонов в присутствии кислорода воздуха. Хиноны в соответствующих условиях при конденсации с аминокислотами и пептидами образуют первичные молекулы гуминовой кислоты.
Инвертаза (-фруктофуранозидаза, сахараза, КФ 3.2.1.26.) относится к классу гидролаз, являясь карбогидразой, она действует на -фруктофуранозидазную связь в сахарозе, раффинозе, генцианозе и др. Наиболее активно этот фермент гидролизует сахарозу с образованием ре-63 дуцирующих сахаров – глюкозы и фруктозы. Инвертаза широко распространена в природе и встречается почти во всех типах почв. По активности инвертазы можно судить о процессах разложения легкогидролизуемых углеводов.
Активность каталазы и инвертазы в почве определяли по А.Ш. Галстяну (Казеев, Колесников, 1997). Активность полифенолоксидазы и пероксидазы определяли без использования серного эфира (Шерстнев, 2003).
Был проведен анализ полученных результатов (Дмитриев, 1972). Рассчитаны следующие показатели: М – средняя арифметическая величина, – средняя квадратичная ошибка, m – ошибка средней арифметической величины, td – критерий Стьюдента (критерий оценки достоверности полученных результатов).
Учет продуктивности проводили путем закладки метровок на всех вариантах опыта. Результаты статистически обрабатывались.
Был проведен расчет экономической эффективности препаратов. В планировании и проектировании общая экономическая эффективность определяется как отношение эффекта к капитальным вложениям. Так, по народному хозяйству в целом общая экономическая эффективность затрат определяется как отношение прироста произведенного национального дохода (или чистой продукции) в сопоставимых ценах НД к вызвавшим этот прирост производственным капитальным вложениям К (Добрынин, 1997). Энх = НД/К. Соответственно, для данного полевого эксперимента расчет экономической эффективности применяемых удобрений проведен по формуле: Эобщ = ЧД/К, где ЧД – чистый доход, прибавка урожайности, выраженная в рублях; К – капитальные вложения, затраты на вносимые удобрения. Для разработки технологии применения гуминового препарата BIO-Дон на посевах пшеницы (Trticum aestvum) и выбора оптимального способа его использования на стационаре ФГБНУ «ДЗНИИСХ» был заложен производственный эксперимент. Почва – чернозем обыкновенный карбонатный. Схема опыта приведена в таблице 9. Отбор почвенных образцов проводили из слоя 0 – 25 см в следующие сроки: 17.10.2013 до посева пшеницы, 17.11.2013 в фазу кущения, 23.04.2014 в фазу кущения – выхода в трубку, 11.07.2014 – в фазу созревания зерна.
Почва по содержание макроэлементов на момент посева оценивалась как средне обеспеченная по фосфору и по калию, по гумусу среднегумуси-рованная, по активности каталазы и инвертазы среднеобогащенная (таблица 10). Влажность почвы при посеве оптимальная, разделка почвы хорошая, перерывов в посеве не было.
Влияние гуминового препарата BIO-Дон на ферментативную активность почвы
Наблюдаемое варьирование данных соотношений в контроле и вариантах опыта связано, в значительной степени, с изменением числа бактерий, учитываемых на МПА. По видимому, это обусловлено усилением секреции корневых выделений растениями под влиянием компонентов препарата BIO-Дон, что способствует быстрому росту численности данной группы микроорганизмов. Остальные группы связаны с гидролитиками-аммонификаторами метабиотическими отношениями, т.е. используют продукты трансформации свежего органического вещества, и потому реагируют на воздействие медленнее, вслед за ними, что приводит к временному изменению коэффициентов структуры бактериоценозов Актиномицеты, учитываемые на средах КАА, ПА и Эшби не демонстрировали больших различий в численности между собой, реагируя на внесение биопрепарата относительно сходно, хотя разница в видовом составе на этих средах была хорошо заметной.
Для изучения влияния препарата BIO-Дон на микробиологическую активность почвы было проведено сравнение исследуемых показателей в различных вариантах опыта. Данные представлены в виде графика в процентах изменений по отношению к контролю (рисунок 12).
Наилучший эффект наблюдался при предпосевном внесении биопрепарата в почву (вариант 2) и двукратной обработке BIO-Доном в фазе кущения и выхода в трубку (вариант 3). При этом наблюдалась стимуляция численности почвенной микрофлоры, достигающая у некоторых групп микроорганизмов (например, грибов и целлюлозоразрушающих актиномицетов) более чем 150% прибавки в численности. Развитие этих групп может оказаться важным для успешной минерализации пожнивных остатков в осенне-зимний период.
Неожиданным оказалось то, что при комбинировании вариантов 2 и 3 (вариант 4) не наблюдалось достоверных изменений по сравнению с фоном для большинства показателей. Возможно, для достижения максимального стимулирующего эффекта важна правильная доза вносимых с биопрепаратом гуматов, т.к. действие их не прямое, и опосредованное (через живые организмы).
Опыт был повторен на следующий год (2015). На следующий год исследования проводились в динамике: образцы почвы для определения микробиологической активности отбирались осенью (ноябрь 2014) через месяц после обработки почвы BIO-Доном, в июне (2015) – через месяц после второй обработки, и в июле – после уборки. Почва – чернозем обыкновенный карбонатный, поле вышло из-под гороха. Минеральные удобрения не вносились.
Все группы микроорганизмов продемонстрировали выраженную сезонную динамику численности, что связано как с климатическими факторами, так и с динамикой органического вещества в почве в процессе возделывания пшеницы мягкой (Trticum aestvum). Данные по динамике численности аммонифицирующих, аминоавтотрофных и олиготрофных бактерий представлены на рисунках 13—15.
Наблюдается значительное снижение численности аммонификаторов во всех вариантах опыта. Как и в предыдущем опыте, наблюдается четкая зависимость размаха колебаний численности микроорганизмов от дозы вносимого препарата. Наибольшее влияние на динамику численности аммонификаторов оказало внесение гуматов в почву с однократной обработкой по листу. В данном варианте опыта снижение их численности к июню оказалось максимальным, после чего началось более быстрое по сравнению с другими вариантами опыта восстановление численности данной группы бактерий. Можно сделать вывод об ускорении процессов сукцессии микробных сообществ под влиянием обработки гуминовыми кислотами.
Сам характер динамики численности микроорганизмов связан, во первых, с сезонным фактором – численность почвенных микроорганизмов снижается в летний период по сравнению с осенью и весной. Во-вторых, оказывает свое влияние и культура-предшественник агроценоза. Это воздействие связано с насыщением почвы под горохом за счет симбиотической азотфиксации биологическим азотом. В данном случае можно наблюдать постепенное расходование накопленного эффективной культурой "запаса" биологической активности почвы, с возвратом ее к фоновому уровню. При этом намечающийся рост числа аммонификаторов указывает на начало очередного цикла разложения органического вещества. Процесс этот, однако, ограничен пониженной влажностью