Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Микробиологические препараты и регуляторы роста как средства биологизации растениеводства (обзор литературы) 13
1.1. Биологизация как элемент адаптивно-ландшафтного земледелия 13
1.2. Биопрепараты как элементы современных технологий растениеводства 21
1.3. Влияние микробиологических препаратов и регуляторов роста на условия произрастания и продуктивность озимой пшеницы 28
1.4. Биопрепараты как деструкторы растительных остатков 32
ГЛАВА 2. Условия и методика исследований 37
2.1. Почвенно-климатическая характеристика западной части Центрального Черноземья 37
2.2. Метеорологические условия в годы исследований 39
2.3. Характеристика почвы опытного участка 45
2.4. Схемы опытов и методика исследований 48
Глава 3. Влияние обработки семян и посевов биопрепа ратами на рост и развитие озимой пшеницы 55
3.1. Полевая всхожесть и условия перезимовки озимой пшеницы 55
3.2. Продолжительность межфазных периодов 59
3.3. Фотосинтетическая деятельность посевов озимой пшеницы 66
3.4. Распространенность листостебельных заболеваний 77
ГЛАВА 4. Влияние обработки семян и посевов биопрепаратами на формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы
4.1. Элементы структуры урожая 81
4.2. Влияние обработки семян и посевов биопрепаратами на урожайность озимой пшеницы 87
4.3. Влияние обработки семян и посевов биопрепаратами на качество зерна озимой пшеницы 92
ГЛАВА 5. Влияние биопрепаратов на целлюлозолитиче-скую активность почвы и степень разложения растительных остатков 103
5.1. Целлюлозолитическая активность почвы 103
5.2. Деструкция растительных остатков 110
ГЛАВА 6. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения биопрепаратов в технологии возделывания озимой пшеницы 119
6.1. Экономическая эффективность использования биопрепаратов при возделывании озимой пшеницы 119
6.2. Биоэнергетическая эффективность использования биопрепаратов при возделывании озимой пшеницы 124
Заключение 130
Список литературы
- Влияние микробиологических препаратов и регуляторов роста на условия произрастания и продуктивность озимой пшеницы
- Схемы опытов и методика исследований
- Фотосинтетическая деятельность посевов озимой пшеницы
- Деструкция растительных остатков
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Озимая пшеница в Центральном Черноземье по посевным площадям и валовым сборам превосходит другие зерновые культуры. Традиционные технологии возделывания культуры, основанные преимущественно на использовании химико-техногенных факторов интенсификации, имеют ряд недостатков. Несмотря на значительные вложения, имеющийся потенциал культуры по продуктивности используется в недостаточной степени – менее чем на одну треть. Поэтому необходимо изыскивать и использовать новые элементы технологий, которые обеспечивают интегратив-ные эффекты, дополняя традиционные средства интенсификации.
Перспективным направлением совершенствования существующих технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы, является концепция биологизации растениеводства, которая заключается в интенсификации и максимальном использование биологических факторов в системах земледелия. Существует мнение, что включение в традиционные технологии возделывания сельскохозяйственных культур элементов биоло-гизации обеспечивает не только улучшение экологического состояния агрофи-тоценозов, но и ресурсо- и энергосбережение, повышение продуктивности культур за счет интегративных эффектов. Одним из направлений биологизации растениеводческой отрасти является интродукция в почву и на растения полезных микроорганизмов за счет обработки микробными препаратами, а также применение регуляторов роста растений – метаболитов микроорганизмов, повышающих биогенность ризосферы и филосферы. Совершенствование технологии возделывания озимой пшеницы за счет рационального сочетания традиционных химических средств интенсификации с микробиологическими препаратами и регуляторами роста растений микробной природы, а также ускорение микробиологического разложения растительных остатков является актуальной проблемой.
Степень разработанности темы. Решение актуальных проблем за счет разработки различных направлений биологизации земледелия и растениеводства предложено в работах В.Т. Лобкова (1999), О.В. Мельниковой (2009), А.В. Дедова (2002), А.И. Беленкова, А.В. Зеленева, Б.О. Амантаева (2014) и др.
По мнению ряда ученых в системе «почва-растение-микроорганизмы» именно элемент «микроорганизмы» является наименее изученным (Умаров М.М., 1986; Завалин А.А., 2005; Тихонович И.А., Круглов Ю.В. и др., 2005 и др.). В последние годы в рамках развития направления биологизиции земледелия особый интерес ученых вызывает изучение различных растительно-микробных сообществ с целью выявления микроорганизмов, потенциально перспективных для создания новых биопрепаратов комплексного и специализированного действия (Тихонович И.А., 2000; Лобакова Е.С., 2004; Проворов Н.А., 2009; Тихонович И.А., Проворов Н.А., 2009; Гордеева Т.Х., Масленникова С.Н., Гажеева Т.П., 2012).
Многие ученые считают, что стимулирование растительно-микробных взаимодействий – важнейшее направление биологизации земледелия. Наиболее простым, доступным и эффективным способом регуляции растительно-микробных взаимодействий является использование микробных препаратов. Вопросы эффективности использования обработки семян и посевов различными микробными препаратами нашли отражение в работах А.А. Завалина (2005), В.С. Курсаковой, Д.В. Драчёва (2010), С.М. Лукина, Е.В. Марчук (2011), С.Н. Петровой, Н.В. Парахина (2013), Ю.В. Круглова, Т.О. Лисиной (2014) и других ученых. Влияние различных регуляторов роста растений на растительно-микробные взаимодействия и продуктивность возделываемых культур в своих работах отмечали Е.В. Евтушенко и др. (2008), А.К. Злотников, К.М. Злотников (2013), А.П. Остапенко, Е.М. Фалынсков (2014) и другие.
Особого внимания заслуживает изучение проблемы биологического разложения послеуборочных растительных остатков, связанных с их минерализацией и гумификацией. Возможности решения этой проблемы с помощью различных микробных препаратов отражены в работах Г.В. Мотузовой, О.С.
Безугловой (2007), В.Б. Петрова, В.К. Чеботаря (2011), С.Н. Петровой, В.А. Денщикова (2013) и других ученых.
На современном этапе в мире производится более 100 видов микробных препаратов (Сафронова В.И., Тихонович И.А., 2012), в том числе около 30 микробных препаратов для растениеводства в Российской Федерации (Парахин Н.В., Петрова С.Н., 2012). Кроме того, в России производится более 80 наименований регуляторов роста растений (Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов …, 2015) для сельского хозяйства. Ежегодно список используемых биопрепаратов пополняется. Соответственно, необходимо проводить их испытания и выявлять эффективность при использовании под различные культуры в различных почвенно-климатических условиях.
Цель исследования – совершенствование технологии возделывания озимой пшеницы за счет использования новых микробных препаратов и регулятора роста растений микробного происхождения как элементов ее биологиза-ции, и изучение роли биопрепаратов как деструкторов растительных остатков в условиях типичного чернозема Центрального Черноземья.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
- определение влияния обработки семян и посевов биопрепаратами на
условия произрастания озимой пшеницы: полевую всхожесть, результаты пере
зимовки, даты наступления фенологических фаз и продолжительность межфаз
ных периодов, формирование фотосинтетического потенциала и продуктив
ность фотосинтеза.
- оценка влияния обработки семян и посевов биопрепаратами на распро
страненность листостебельных заболеваний озимой пшеницы.
определение влияния обработки семян и посевов биопрепаратами на структуру урожая, уровень урожайности и показатели качества зерна озимой пшеницы.
определение влияния обработки семян и посевов биопрепаратами на целлюлозолитическую активность почвы и изучение влияния обработки растительных остатков биопрепаратами на степень их разложения.
- экономическая и энергетическая оценка эффективности использования биопрепаратов для обработки семян и посевов озимой пшеницы в условиях типичного чернозема.
Научная новизна. В условиях типичного чернозема Центрального Черноземья (Курская область) получены экспериментальные данные о влиянии новых микробных препаратов Гуапсин и Трихофит (на стадии регистрации), а также регулятора роста растений Витазим (зарегистрирован в 2014 г.) на условия роста и развития, урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Обоснованы оптимальные способы использования микробных препаратов и регулятора роста в технологии возделывания озимой пшеницы (обработка семян и посевов в различные фазы роста и развития). Проведен сравнительный анализ эффективности препаратов на основе живой культуры микроорганизмов (Гуапсин и Трихофит) и регулятора роста растений Витазим, не содержащего живой культуры, но стимулирующего активность микроорганизмов ризосферы и филосфе-ры. Выявлена высокая деструктивная способность микробного препарата Три-хофит по отношению к растительным остаткам.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в том, что обоснованы элементы биологизации технологии возделывания озимой пшеницы, позволяющие повысить продуктивность культуры за счет интегративных эффектов. Влияние изучаемых биопрепаратов на условия произрастания и продукционный процесс озимой пшеницы рассмотрено с точки зрения повышения биогенности системы «почва -растения - микроорганизмы» за счет интродукции живой культуры микроорганизмов (микробные препараты Гуапсин и Трихофит) и за счет активации аборигенных микробных сообществ (регулятор роста Витазим).
Практическая значимость работы определяется тем, что использование микробных препаратов и регулятора роста растений в технологии возделывания озимой пшеницы позволяет увеличить урожайность культуры, повысить качество зерна, улучшить энергетические и экономические показатели производства. Определены рациональные способы использования биопрепаратов в тех-6
нологии возделывания озимой пшеницы. Предложен производству способ ускорения деструкции растительных остатков на счет обработки их микробным препаратом Трихофит.
Методология и методы исследования. Методологической основой исследования послужила концепция биологизации земледелия, предусматривающая максимальное использование биологических факторов в технологии возделывания озимой пшеницы. Программа исследований разработана на основе теоретического материала и экспериментальных данных, представленных в публикациях по вопросам биологизации земледелия. Экспериментальная часть работы выполнена на основе данных, полученных в полевом опыте. Использован комплекс методов исследований, общепринятых в земледелии и растениеводстве, в соответствии с требованиями методики полевого опыта.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Использование для обработки семян комплекса микробных препаратов Гуапсин + Трихофит и регулятора роста растений Витазим повышает полевую всхожесть семян на 4-6 % и результаты перезимовки озимой пшеницы на 7-10 %.
-
Обработки семян и посевов озимой пшеницы комплексом микробных препаратов Гуапсин и Трихофит, а также регулятором роста Витазим снижают распространенность листостебельных заболеваний культуры на 8-50 %, способствуют формированию высокого фотосинтетического потенциала, увеличивает продуктивность фотосинтеза на 4-26 %, улучшают структуру урожая, повышают урожайность озимой пшеницы на 8-18 % и улучшают показатели качества зерна.
-
Обработки семян и посевов озимой пшеницы регулятором роста растений Витазим повышает целлюлозолитическую активность типичного чернозема на 3-6 % и обработки комплексом микробных препаратов Гуапсин и Три-хофит – на 7-12 %. Использование микробного препарата Трихофит для обработки растительных остатков (соломы) увеличивает степень их деструкции на
15-22 %.
4. Использование комплекса микробных препаратов Гуапсин и Трихо-фит, а также регулятора роста Витазим для обработки семян и посевов озимой пшеницы повышает уровень рентабельности производства зерна на 9-19 %, снижает затраты энергии на производство зерна на 258-644 МДж/т и повышает коэффициент энергетической эффективности возделывания культуры на 0,44-1,19.
Степень достоверности. Исследования выполнены в течение четырех различных по метеоусловиям годам в условиях стационарного полигона для полевых исследований Курского НИИ АПП. Экспериментальные данные получены на основе использования современных методов сбора исходной информации. Для обработки основных показателей использован метод дисперсионного анализа.
Апробация работы. Результаты исследований были апробированы на международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Агропромышленный комплекс: контуры будущего» в ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА» (г. Курск, 9-11 ноября 2011 г., 14-16 ноября 2012 г., 13-15 ноября 2013 г.); международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» (25-27 января 2012 г.) г. Курск, ФГОУ ВПО «Курская ГСХА»; международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы агропромышленного производства» (23-25 января 2013 г.) г. Курск, ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА»; международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Курганской ГСХА «Интеграция науки и бизнеса в агропромышленном комплексе» (24-25 апреля 2014 г.) г. Курган, ФГБОУ ВПО «Курганская ГСХА им. Т.С. Мальцева»; международной научно-практической конференции «Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве» (23-24 октября 2014 г.), республика Беларусь, г. Минск, Белорусский государственный аграрный технический университет.
Производственная проверка влияния обработки семян и посевов озимой
пшеницы комплексом микробных препаратов Гуапсин и Трихофит проводилась
в условиях ЗАО «Курсксемнаука» Курского района Курской области на площади 200 га. Установлено, что обработка семян обеспечивала снижение развития на растениях пшеницы листостебельных заболеваний на 16,6-29,2 % и способствовала увеличению урожайности культуры на 2,8 ц/га. В результате обработки семян и посевов препаратами обеспечивалось снижение развития листосте-бельных заболеваний на 29,5-41,0 %, увеличение урожайности на 5,4 ц/га и содержание клейковины – на 2,3 %.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 научных работ, из них 6 статей в изданиях рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Работа включает введение, 6 глав, выводы, предложения производству, список литературы и приложения. Общий объем работы составляет 207 страниц компьютерного текста, в том числе без приложений 165 страниц. Экспериментальные данные в работе представлены в виде 17 таблиц и 16 рисунков. Список литературы включает 291 источник, из них 31 на иностранных языках.
Влияние микробиологических препаратов и регуляторов роста на условия произрастания и продуктивность озимой пшеницы
Современные технологии производства сельскохозяйственной продукции в Российской Федерации разрабатываются применительно к каждой природно-хозяйственной зоне страны на адаптивно-ландшафтной основе. Концепция адаптивно-ландшафтного развития предусматривает интеграцию адаптивной интенсификации и экологизации земледелия. Переход на адаптивно-ландшафтное земледелие позволяет снизить техногенные нагрузки на природные и сельскохозяйственные объекты и повысить продуктивность аг-роландшафтов за счет интенсификации биологических факторов (Кирюшин В.И., 2011; Кирюшин В.И., Кирюшин С.В., 2015). Основным выражением экологизации земледелия является его биологизация (Кирюшин В.И., 2012).
Необходимость перехода к адаптивно-ландшафтному земледелию обусловлена тем, что длительное развитие сельскохозяйственного производства по пути химико-техногенной интенсификации привело к ряду негативных последствий. Отмечено значительное снижение производственного потенциала агропромышленного комплекса. Ухудшается фитосанитарное состояние полей и проявляются экологические стрессы на десятках миллионов гектаров сельскохозяйственных посевов. Более 70 % земель подвергнуты ветровой и водной эрозии, 20 % почв переувлажнено и заболочено, 8 % – засолено, 44 % – имеют повышенную кислотность, 95 млн. га характеризуются низким содержанием гумуса (О концепции развития аграрной науки …, 2007). Более 25 млн. га пахотных земель характеризуется низком содержание подвижного фосфора и около 12 млн. га – низким содержание подвижного калия. Площади техногенно нарушенных земель за последние годы увеличиваются со скоростью около 100 тыс. га в год, загрязнение почв радионуклидами отмечено на территории около 150 тыс. км2. Вызывает тревогу продолжающийся процесс опустынивания на площади более 50 млн. га (Романенко Г.А., 2008; Иванов А.Л., Завалин А.А., 2010; Иванов А.Л., 2015).
Ежегодно в результате деградации агроландшафтов человечество теряет около 7 млн. га биологически продуктивных почв (Добровольский Г.В., 2008). Состояние почвенного покрова России на сельскохозяйственных землях также можно признать неудовлетворительным, а в ряде регионов – критическим. Деградация почв, которую называют «тихим кризисом планеты», в настоящее время представляет серьезную угрозу для всего живого на Земле (Добровольский Г.В., 1997; Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П., 2014). Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что в процессе длительного использования различными видами деградации было нарушено уникальное потенциальное плодородие черноземов (Четверикова Н.С., Лукин С.В., Марциневская Л.В., 2011; Сычев В.Г., Лунев М.И., Павлихина А.В., 2012; Чекмарев П.А., Лукин С.В., 2013). Ежегодные потери гумуса в черноземных почвах достигают до 0,5-1,0 т/га и более (Gupta R.D. et al., 1984; Datal R.C., 1986; Изучение влияния бактеризации семян на рост …, 2013; Лопырев М.И. и др., 2014). Имеются публикации, свидетельствующие о деградации агрофизических и агрохимических свойств пахотных почв (Медведев В.В., 2013; Крутских Л.П., Луценко Р.Н., 2013; Кузнецова И.В., Уткаева В.Ф., Бондарев А.Г., 2014 и др.).
Многие публикации посвящены изучению влияния систем земледелия на изменение микробного состава почв, а также на их биологическую активность. Сделан вывод, что в результате длительной химико-техногенной интенсификации земледелия проявляется биологическая деградация почв. Установлено, что любое воздействие на почву приводит к изменению ее свойств. Наибольшим изменениям подвергаются именно живые организмы, населяющие почву (Ремпе Е.X. и др., 1989; Моргун Л.В., 1990; Круглов Ю.В., 1991; Овсянников Ю.А. 2000; Ивлев А.М., Дербенцева А.М., 2002; Коржов С.И., 2010; Иванцов Е.А., 2013; Коростелева Л.А., Кощаев А.Г., 2013 и др.). А.П. Остапенко, Е.М. Фалынсков (2014) отмечают, что сама деградация почв во многом является следствием процессов, приводящих к сведению к минимуму необходимых для гармоничного развития растений почвенных микроорганизмов. Именно микроорганизмы превращают трудно усваиваемые растением соединения в доступные соединения.
Авторы многих научных работ связывают негативные изменения в аг-роэкосистемах с чрезмерной интенсификацией систем земледелия на основе химико-техногенных факторов. По их мнению сохранение сложившейся обстановки по динамике проявления негативных процессов при ведении земледелия на химико-техногенной основе может привести в ближайшее время к катастрофическим последствиям. Поэтому необходимо изыскивать возможности снижать техногенный пресс на агроэкосистемы, но при этом обеспечивать необходимые объемы производства сельскохозяйственной продукции.
Адаптивно-ландшафтная система земледелия не исключает использование факторов интенсификации производства сельскохозяйственной продукции, однако предусматривает более полное использование потенциала природных факторов с учетом экологических законов, приблизив функции агроэкосистем к функциям естественных (природных) экосистем. По мнению М.И. Лопырева и др. (2014), «… человек в своей деятельности должен имитировать природные процессы, подражать природе, «умеющей» создавать ландшафты с экологическим равновесием». По определению В.И. Кирюшина (1996), «… адаптивно-ландшафтная система земледелия – это система использования земли определенной агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия».
Схемы опытов и методика исследований
Препарат Витазим зарегистрирован в качестве регулятора роста растений в Государственном каталоге в 2014 году. Регистрант – ООО «Глобал Сидс». Витазим показал высокие результаты при использовании на посевах различных культур в условиях Украины, где применяется с 2005 года. В России сравнительную эффективность препарата изучали в НИИСХ «Немчиновка» в 2011 году. Оригинатор препарата – фирма «Плант Дизайн Инк», США.
Микробные препараты Гуапсин и Трихофит в настоящее время проходят стадию испытаний с целью возможности регистрации в России. Производители препаратов – ООО «Защита-Агро-Союз», ООО «Агротехнологии» г. Курск. Оригинатор – ООО «Защита-Агро», Украина. Препараты внесены в Государственный реестр Украины.
Препаративная форма регулятор роста Витазим – водный раствор, действующее вещество 1-триаконтанол (0,13 г/л) + 24-эпибрассинолида (0,022 г/л), классы опасности – 3В/3. К близким по свойствам к препарату Витазим можно отнести регулятор роста растений Эпин-Экстра, который также является производным брассиностероидов. В отличие от других регуляторов роста растений, препарат Витазим содержит несколько биологических активаторов и, соответственно, является биостимулятором многопрофильного действия. В состав биостимулятора Витазим входят: триаконтанол, брассиностероиды, кинетин, гиб-береллиновая кислота, индол-уксусная кислота, биотин, фолиевая кислота, ниацин, пантотеновая кислота, витамин В1 (тиамин), витамин В2 (рибофлавин), витамин В6, витамин В12 (кобаламин), порфирины (производные хлорофилла), гликозиды (производные глюкозы), салициловая кислота и салицилаты, аминокислоты (меотин и другие), остатки или предшественники нуклеиновой кислоты, нуклеотиды (аденин и другие), галловая кислота, глюкуроновая кислота, ферменты, а также химические элементы К2О (0,8 %), Сu (0,007 %), Zn (0,006 %), Fe (0,2 %) и другие элементы. Все химические элементы в составе регулятора роста растений Витазим находятся в форме хелатов.
Ркгулятор роста Витазим рекомендуется использовать для обработки семян и вегетирующих растений. Под влиянием препарата в растениях синтезируются необходимые ему на различгых этапах роста и развития фитогормо-ны. В растениях повышается также содержания антиоксидантных ферментов, которые способствуют устойчивости растений к болезням, засухе, заморозкам и другим неблагоприятным факторам внешней среды. Таким образом, препарат обладает способностью увеличивать невосприимчивось растений к стрессовым факторам. Кроме того, Витазим стимулирует микробно-растительные взаимодействия, в результате чего повышает эффективность питания растений и повышается сопротивляемость стрессам. В связи с тем, что Витазим не содержит живой культуры микроорганизмов, он совместим в баковых смесях с различными пестицидами и растворами удобрений.
В состав биопрепарата Гуапсин входит водная суспензия штаммов бактерии Pseudomonas aureofaciens B-306 (1MB B-7096) и Pseudomonas aureofaciens B-111 (1MB B-7097), продукты их метаболизма и стартовые дозы макроэлементов (N, P, K). Бактерии рода Pseudomonas aureofaciens живут и работают на поверхности и неглубоко в рыхлом слое почвы. В более плотных слоях почвы штамм полезных бактерий не развивается ввиду отсутствия кислорода. Препарат Гуапсин представляет собой мелкодисперсную взвесь от светло-желтого до коричневого цвета. Имеет характерный запах культуральной среды. На момент изготовления титр биопрепарата (количество живых бактериальных клеток на 1 см3) составляет 4,5х109 штук, на момент окончания гарантийного срока хранения препарата – 2,0х109 штук. При температуре 4-10 оС препарат хранится 6 месяцев, при температуре более 20 оС – 4 месяца. В процессе хранения препарата нельзя допускать замораживания. Гуапсин совместим со многими ядохимикатами, кроме бордоской жидкости и ртутьсодержащих веществ. Первая обработка препаратом Гуапсин возможна спустя 21 день после обработки вышеперечисленными агентами. Обладает ростостимулирующим, фунгицидным и инсектицидным действием, нетоксичен для человека и животных. Бактерии, входящие в состав препарата, выделяют индолил-3-уксусной кислоты (гетероауксин, так называемый «гормон роста»), что положительно сказывается на развитии растений. Выявлена азотфиксирующая активность бактерий, входящих в состав препарата Гуапсин. Используется как фунгицид, биологический инсектицид и удобрение. Рекомендуется для обработки семян и вегетирующих посевов сельскохозяйственных культур.
Трихофит – микробный препарат, в состав которого входят грибы Trichoderma lignorum в виде водной суспензии. Гриб-сапрофит Trichoderma lignorum, живет как на поверхности почвы, так и в более глубоких слоях почвы. По органолептическим показателям и концентрации живых клеток микроорганизмов имеет те же свойства, что и препарат Гуапсин. Используется как биофунгицид и деструктор растительных остатков. Гриб Trichoderma lignorum продуцирует антибиотики, уничтожающие возбудителей заболеваний на растениях. Препарат ускоряет разложение органических соединений, усиливает мобилизацию фосфора и калия, обогащая почву подвижными питательными веществами. Выделяемые живыми компонентами препарата вещества, обладаю-щин биологической активностью, стимулируют рост и развитие растений. Наибольший эффект препарата обеспечивается при температуре выше 12 оС. Препарат хранится при температуре 4-10 оС 9 месяцев, при температуре более 20 оС – 6 месяцев. Способы использования и совместимость с другими препаратами такая же, как и у препарата Гуапсин.
Препараты Гуапсин и Трихофит рекомендуется использовать в качестве комплексной обработки семян одновременно, как дополнение друг другу (бактериально-грибковый комплекс). При совместном использовании данного микробного комплекса обеспечивается более широкий охват почвенного пространства и расширяется спектр воздействия. Однако приготовленную баковую смесь биопрепаратов Гуапсин + Трихофит следует использовать сразу же в течение 2-3 часов. Это связано с тем, что в условиях ограниченного питания для бактерий Pseudomonas aureofaciens, входящих в состав препарата Гуапсин, простейшие грибы, в том числе и гриб Trichoderma lignorum, входящий с состав препарата Трихофит, могут быть естественным питанием. Если для бактерий Pseudomonas aureofaciens в питательной среде достаточно других объектов питания, то ущерб для популяции грибов Trichoderma lignorum незначительный, то есть они практически не повреждаются бактерией Pseudomonas.
Фотосинтетическая деятельность посевов озимой пшеницы
В целом, на контрольных вариантах опыта в условиях 2010-2011 сельскохозяйственного года продолжительность вегетационного периода озимой пшеницы составила 134 дня, на вариантах опыта, где препаратами обрабатывали семена пшеницы, а также семена и посевы осенью – 136 дней. На варианте опыта, где обрабатывали семена и проводили дополнительную трехкратную обработку посевов регулятором роста Витазим, продолжительность вегетации озимой пшеницы составила 138 дней. При использовании комплекса микробных препаратов Гуапсин и Трихофит для обработки семян и трехкратной обработки посевов по заявленной схеме продолжительность вегетации озимой пшеницы составила 139 дней (приложение 8).
В условиях осени 2011 года и 2013 года по всем вариантам опыта полные всходы озимой пшеницы появились через 7 дней от даты посева (приложения 10 и 14), а в условиях 2012 года – также по всем вариантам опыта – через 6 дней (приложение 12). Особенностью осеннего периода роста и развития озимой пшеницы в 2011 году было то, что в вариантах опыта, где для обработки семян использовали биопрепараты, межфазный период всходы - кущение был короче на два дня, в сравнении с контрольными вариантами. Однако, на столько же дней на этих вариантах опыта был более продолжительным период кущение - прекращение осенней вегетации. Возобновление вегетации весной 2012 года во всех вариантах опыта было 5 апреля. Продолжительность межфазного периода возобновление весенней вегетации - выход в трубку во всех вариантах опыта, кроме вариантов, где препаратами обрабатывали семена и проводили трехкратную обработку посевов, составила 32 дня. При использовании биопрепаратов для обработки семян и трехкратной обработки посевов фаза выхода в трубку отмечалась на два дня раньше и продолжительность межфазного периода возобновление весенней вегетации - выход в трубку также на два дня была короче. На данных вариантах опыта в 2012 году в сравнении с контролями на день короче был также межфазный период выход в трубку - колошение. Однако продолжительность периодов колошение - молочная спелость и молочная спелость - полная спелость была соответственно на 6 дней и 2 дня длиннее.
В конечном итоге в условиях 2011-2012 сельскохозяйственного года во всех вариантах опыта, кроме вариантов, где биопрепаратами обрабатывали семена и проводили трехкратную обработку посевов, продолжительность вегетации озимой пшеницы составила 142 дня. При использовании для обработки семян и дополнительной трехкратной обработки посевов озимой пшеницы биопрепаратов в соответствии со схемой эксперимента общая продолжительность вегетации культуры была на 5 дней больше и составила 147 дней (приложение 10).
В условиях осени 2012 года не проявилось различий по продолжительности межфазных периодов по изучаемым вариантам опыта. В качестве особенностей условий роста и развития озимой пшеницы в этот период можно отметить то, что в сравнении с другими годами был самый продолжительный межфазный период всходы - кущение (17 дней). Если в условиях осени 2010 года продолжительность межфазного периода кущение - прекращение осенней вегетации составляла 18-20 дней, осенью 2011 года – соответственно 24-26 дней, то продолжительность данного межфазного периода осенью 2012 года составила 44 дня. Возобновление вегетации весной 2013 года по всем вариантам опыта было отмечено 12 апреля. В условиях 2013 года на вариантах, где применяли препараты для обработки семян и дополнительной трехкратной обработки посевов на два дня раньше, чем в других вариантах опыта отмечалась фаза выхода в трубку и на три дня раньше – фаза колошение (приложение 11). Однако продолжительность межфазных периодов выход в трубку – колошение и колошение - молочная спелость на этих вариантах опыта была короче, чем в других вариантах на один день, а продолжительность периода молочная спелость – полная спелость – длиннее на 5 дней.
В конечном итоге продолжительность вегетации озимой пшеницы в условиях 2012-2013 сельскохозяйственного года на всех вариантах опыта, кроме вариантов, где препаратами обрабатывали семена и проводили трехкратную обработку посевов, составила 160 дней. При использовании для обработки семян и дополнительной трехкратной обработки посевов препаратов продолжительность вегетации озимой пшеницы составила 165 дней (приложение 12).
В условиях осеннего периода 2013 года, так же, как и осенью 2012 года, влияние обработки семян и посевов препаратами не повлияло на изменение продолжительности межфазных периодов роста и развития озимой пшеницы, в сравнении с контрольными вариантами. Особенностью осени 2013 года можно отметить то, что отмечался самый продолжительный межфазный период кущение - прекращение осенней вегетации, который составил 50 дней (приложение 14). Возобновление вегетации культуры весной 2014 года было зарегистрировано 22 марта (приложение 13), что намного раньше, чем в другие годы исследований. Влияние препаратов на рост и развитие озимой пшеницы проявилось только в фазе выхода в трубку. Установлено, что в результате использования биопрепаратов для обработки семян и последующей трехкратной обработки посевов ускорялось наступление фазы выхода в трубку в сравнении с другими вариантами опыта на два дня. Соответственно, длительность периода возобновление весенней вегетации - выход в трубку на этих вариантах сократилась на два дня. Продолжительность периода выход в трубку - колошение в 2014 году на всех вариантах опыта, кроме варианта, где для обработки семян и трехкратной обработки посевов использовали регулятор роста Витазим, составила 11 дней. На варианте опыта, который выделен в качестве исключения, продолжительность данного периода составила 10 дней. В условиях 2014 года не проявилось влияние препаратов и способов их использования на продолжительность межфазного периода колошение - молочная спелость. На всех вариантах опыта продолжительность данного периода составила 21 день. Однако было установлено влияние обработки препаратами семян и трехкратной обработки посевов на продолжительность межфазного периода колошение - полная спелость. При использовании по данной схеме регулятора роста Витазим продолжительность данного периода составила 35 дней, комплекса микробных препаратов Гуапсин и Трихофит – соответственно 34 дня, тогда как на других вариантах опыта продолжительность периода была 30 дней.
В условиях 2013-2014 сельскохозяйственного года на всех вариантах опыта, кроме вариантов, где для обработки семян и трехкратной обработки посевов использовали препараты, продолжительность периода вегетации озимой пшеницы составила 153 дня. В вариантах опыта, где биопрепараты использовались для обработки семян и трехкратной обработки посевов, продолжительность вегетации культуры составила 155 дней (приложение 14).
Наиболее достоверная оценка влияния обработки семян и посевов изучаемыми препаратами на наступление и продолжительность фаз роста и развития озимой пшеницы может быть проведена на основе данных, полученных на фоне различных по погодным условиям годам исследований (таблица 3). Установлено, что заметное влияние на увеличение продолжительности вегетации озимой пшеницы оказала обработка биопрепаратами семян и трехкратные обработки посевов осенью и весной в фазе кущения, а также в фазе выхода в трубку. Продолжительность вегетации озимой пшеницы на этих вариантах опыта была на три дня больше, чем на других вариантах опыта. Увеличение продолжительности вегетации культуры за счет использования препаратов происходит на последних этапах органогенеза – от колошения до полной спелости.
Деструкция растительных остатков
На целлюлозолитическую активность почвы оказывает влияние также наличие в ней доступного азота и других и минеральных элементов, необходимых для обмена веществ, степень загрязненности почвы тяжелыми металлами (Чигинева Н.И., 2009; Пряженникова О.Е., 2011) и другие факторы. В исследованиях О.Е. Пряженниковой (2011) обнаружена сезонная динамика целлюлозо-литической активности почвы. Установлено, что пик максимальной активности разложения клетчатки в почве приходится на конец лета - начало осени. В августе и сентябре доля разложившейся целлюлозы была 19,3 % и 14,2 % соответственно. В мае степень разложения льняной ткани после выдержки в почве 30 суток составила не более 5 %. Полученные результаты автор исследований объясняет массовым поступлением в почву органического вещества, которое представлено отмершими частями травянистых растений в конце периода вегетации.
В наших исследованиях установлено, что обработки семян и посевов препаратами в технологии возделывания озимой пшеницы как элементы ее биологизации заметно повышают целлюлозолитическую активность почвы. Особенно сильное влияние на увеличение степени разложения льняной ткани проявилось при использовании для этих целей комплекса микробных препаратов Гуапсин и Трихофит. В среднем за 2011-2014 гг. обработка семян пшеницы микробными препаратами повышала целлюлозолитическую активность почвы на 7,2 %, в сравнении с контрольным вариантом. При обработке семян регулятором роста Витазим степень разложения льняной ткани увеличилась лишь на 3,1 %, в сравнении с контролем (таблица 13).
Дополнительные обработки посевов озимой пшеницы биопрепаратами (регулятором роста Витазим и микробным препаратом Гуапсин) также способствовали некоторому повышению целлюлозолитической активности почвы. Механизм влияния таких обработок на усиление степени разложения клетчатки можно объяснить, прежде всего, тем, что в результате обработок посевов растения через листья получают биологически активные вещества – стимуляторы роста. Продуктами метаболизма бактерий Pseudomonas aureofaciens, входящих в состав препарата Гуапсин, являются такие фитогормоны, как гетероауксин, цитокинины и другие активные вещества, в состав регулятора роста Витазим входят такие биологические активаторы, как триаконтанол, брассиностероиды, органические кислоты, витамины.
Данные биологически активные вещества влияют на состав экссудатов (корневых выделений) растений озимой пшеницы. В свою очередь, корневые выделения растений в ризосфере влияют на активность почвенных микроорганизмов, в том числе и микроорганизмов целлюлозолитиков. Таким образом, обработки посевов озимой пшеницы препаратами, содержащими биологически активные вещества, косвенно влияют на повышение целлюлозолитической активности почвы.
Возможно, что существует и прямое влияние микробного препарата Гу-апсин при обработке им посевов пшеницы на повышение интенсивности разложения клетчатки. В настоящее время общепринятым среди ученых является представление о том, что «цит. по: В.В. Смирнову, Е.А. Киприановой, 1990»: «…бактерии рода Pseudomonas не способны к гидролизу клетчатки». Однако некоторые ученые отмечают, что бактерии рода Pseudomonas относятся к факультативным анаэробам. Они способны разлагать целлюлозу, как в аэробных условиях, так и в анаэробных (без доступа кислорода) (Пряженникова О.Е., 2011). Целлюлазная активность бактерий рода Pseudomonas описана также в работах T. Yoshikawa, H. Suzuki, K. Nisizawa (1975), K. Ramasamy, H. Verachtert (1980) и K. Ramasamy et al. (1981). Поэтому влияние обработок посевов озимой пшеницы микробным препаратом Гуапсин на увеличение целлюлозолитиче-ской активности почвы можно объяснить тем, что часть препарата с растений вместе с осадками попадает в почву и, таким образом, непосредственно влияют на ее целлюлозолитическую активность, по крайней мере, в ее верхней части.
Тем не менее, наибольший эффект влияния на увеличение степени разложения льняной ткани в наших исследованиях проявился в варианте опыта, где использовали комплекс микробных препаратов Гуапсин и Трихофит для обработки семян озимой пшеницы. Если при использовании регулятора роста Витазим для обработки семян и посевов отмечалось увеличение целлюлозоли-тической активности почвы на 3,1-6,1 %, в сравнении с контролями, то в вариантах опыта, где семена обрабатывали микробным препаратом Трихофит, а посевы дополнительно обрабатывали микробным препаратом Гуапсин, целлюло-золитическая активность почвы повышалась на 7,2-12,3 % (таблица 13). Полученные результаты можно объяснить тем, что микромицеты рода Trichoderma является активными биодеструкторами клетчатки (Лазарева Е.С., Смирнов В.Ф., Стручко И.В., 2008; Гнеушева И.А., Павловская Н.Е., Яковлева И.В., 2010).
Можно отметить, что на фоне обработанных биопрепаратами семян влияние на целлюлозолитическую активность почвы дополнительных обработок посевов были не столь заметными. В среднем по вариантам обработки препаратами семян целлюлозолитическая активность почвы составила 31,6 %, при обработке семян и посевов осенью в фазе кущения – 32,5 %, и при обработке семян с трехкратной обработкой посевов – 34,4 %.
Таким образом, в результате обработок препаратами только семян цел-люлозолитическая активность почвы возрастала на 3,1-7,1 %, в сравнении с вариантом без обработок препаратами. Дополнительные обработки посевов препаратами осенью в фазе кущения озимой пшеницы на фоне обработанных семян увеличивали целлюлозолитической активности почвы лишь 0,9 %. При использовании дополнительных трехкратных обработок посевов препаратами увеличение целлюлозолитической активности почвы в сравнении с вариантом, где препаратами обрабатывали только семена, составило 2,8 %.
Полученные относительно низкие усредненные результаты влияния только обработок посевов препаратами на целлюлозолитическую активность почвы, в сравнении с вариантами, где препаратами обрабатывали семена, можно объяснить тем, что проявилась неодинаковая индивидуальная эффективность по влиянию на данный показатель препаратов Витазим и Гуапсин. Влияние микробного препарата Гуапсин на интенсивность разложения льняной ткани была заметно выше, чем влияние регулятора роста Витазим. Кроме того, для обработок посевов в нашей схеме эксперимента не использовался препарат Трихофит, который является непосредственным целлюлозолитиком. Задача препарата Трихофит – подавление патогенной микрофлоры в ризосфере озимой пшеницы и стимулирование ростовых и продукционных процессов культуры. Результаты исследований показали, что достаточно этим препаратом обработать только семена, чтобы обеспечить заметное повышение целлюлозолитиче-ской активности почвы.