ТЕМБОТОВ ЗУБЕР МУРАДИНОВИЧ Влияние удобрений, витавакса и биопрепаратов на урожайность

На правах рукописи
ТЕМБОТОВ ЗУБЕР МУРАДИНОВИЧ
Влияние удобрений, витавакса и биопрепаратов на урожайность
и качество зерна кукурузы на черноземе
обыкновенном Северного Кавказа
Специальность: 06.01.04 - агрохимия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва - 2010
2
Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт
агрохимии им. Д.Н.Прянишникова Россельхозакадемии.
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
член-корреспондент Россельхозакадемии
Завалин Алексей Анатольевич.
Официальные
оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук
Ваулин Алексендр Васильевич
кандидат сельскохозяйственных наук
Тарасов Алексей Леонидович
Ведущее учреждение: ГНУ Северо-Кавказский научноисследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства Россельхозакадемии
Защита состоится «21» октября 2010 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета
Д 006.029.01
при ГНУ Всероссийский научноисследовательский институт агрохимии им. Д.Н.Прянишникова Россельхозакадемии.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
Автореферат разослан «____» __________ 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Л.В.Никитина
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Наращивание отечественного производства зерна связано с
технологической модернизацией земледелия. Кукуруза занимает одно из ведущих мест в структуре производимого зерна на Северном Кавказе и в частности
в Кабардино-Балкарской республике. Увеличение урожайности зерна кукурузы
может быть достигнуто при условии достаточного обеспечения растений элементами минерального питания, что достигается за счет использования минеральных удобрений. Однако, в настоящее время из-за высоких цен на минеральные удобрения применение их доступно не каждому сельхозтоваропроизводителю. Появившиеся в последнее время биопрепараты ассоциативных микроорганизмов способны частично удовлетворить потребность растений в азотном питании, повысить их устойчивость к неблагоприятным факторам среды.
Повышение устойчивости растений кукурузы к болезням достигается в результате использования химических протравителей семян.
Для разработки технологий выращивания кукурузы необходима оценка
действия азотного удобрения, химического протравителя семян и биопрепаратов как при раздельном, так и при комплексном использовании средств химизации и биологизации на урожайность и качество зерна кукурузы на черноземе
обыкновенном. Остро стоят вопросы повышения окупаемости удобрений прибавкой урожая и использования растениями азота удобрений, что имеет не
только экономическое, но и экологическое значение. Результатов исследований
по комплексному использованию различных средств химизации и биологизации для условий в республики отсутствуют.
Цель исследований – провести комплексную оценку применения азотного
удобрения, биопрепаратов ризосферных диазотрофов и химического протравителя семян витавакса для разработки приемов их использования в агротехнологиях выращивания кукурузы. Для этого решали следующие задачи:
1. Изучить влияние азотного удобрения, биопрепаратов мобилин, флавобактерин, азоспирилла штаммы 6 и 8 и химического протравителя семян витавакса на урожайность зерна кукурузы.
2. Оценить действие минеральных удобрений, витавакса и биопрепаратов
на показатели качества зерна кукурузы.
3. Исследовать влияние удобрений, биопрепаратов и витавакса на формирование урожая кукурузы и использование элементов минерального питания.
4. Рассчитать экономическую эффективность применения удобрений, биопрепаратов и протравителя семян на кукурузе, выращиваемой на зерно.
Научная новизна. Впервые в регионе проведена агрохимическая оценка
комплексного применения азотного удобрения, биопрепаратов и витавакса кукурузе, выращиваемой на зерно. Установлено, что применение азотного удобрения, биопрепаратов ассоциативных диазотрофов (мобилин, флавобактерин и
штаммы 6 и 8 азоспириллы) и химического протравителя витавакса повышают
урожайность зерна кукурузы с 39,6 до 66 – 68 ц/га. Все биопрепараты досто-
4
верно увеличивали урожайность зерна как без протравливания семян, так и при
использовании витавакса. Действие азотного удобрения на урожайность зерна
превышало биопрепараты и витавакс. По положительному влиянию на урожайность зерна изучаемые биопрепараты размещаются в убывающем ряду: штамм
8, штамм 6, флавобактерин, мобилин. Впервые в полевых условиях экспериментально установлена возможность сочетания протравливания витаваксом и
инокуляции семян биопрепаратами.
Рост урожайности зерна кукурузы при использовании N-удобрения, биопрепаратов и витавакса обусловлен улучшением условий минерального питания растений, выражающийся в повышении концентрации и накопления растениями азота, фосфора и калия в основные фазы вегетации растений, приводящего к формированию большей площади листьев и биомассы растений.
Применение под кукурузу биопрепаратов и витавакса повышает окупаемость азота удобрения прибавкой урожая зерна и увеличивает коэффициент
использования растениями азота удобрений.
Практическая значимость. Полученные данные по эффективности применения азотного удобрения, ассоциативных биопрепаратов и химического
протравителя семян витавакса служат научной основой для разработки приемов
их использования под кукурузу на Северном Кавказе. Нормативы затрат элементов минерального питания для получения 1 т зерна кукурузы с соответствующим количеством побочной продукции могут быть использованы для
определения доз минеральных удобрений на планируемый урожай. В результате применения биопрепаратов возможно повысить окупаемость азотного удобрения прибавкой урожайности зерна кукурузы в 1,5 – 2,3 раза, химического
протравителя семян в 1,2 раза и от комплексного их применения в 1,6 - 2,4 раза.
Протравливание семян витаваксом повышает коэффициент использования растениями азота из удобрения с 34 до 60%, инокуляция семян биопрепаратами - с
34 до 64%, при комплексном применении витавакса и биопрепаратов на фоне с
витаваксом биопрепараты повышают коэффициент использования растениями
азота удобрений до 74 – 92%. Увеличение оплаты азота удобрений прибавкой
урожайности зерна и коэффициента его использования растениями при использовании биопрепаратов и витавакса имеет не только экономическое, но и экологическое значение.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на
141 странице, включает введение, 7 глав, выводы, практические приложения. В
работу включено 13 таблиц, 18 рисунков, 30 приложений. Список цитируемой
литературы состоит из 172 отечественных и зарубежных источников.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы 3
печатные работы, из них одна в журнале, рекомендованном ВАК РФ. Материалы работы апробированы на конференциях во ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова
и КБНИИСХ, на совещаниях специалистов АПК Кабардино-Балкарии в 20042007 гг.
Автор выражает благодарность заведующему лабораторией КабардиноБалкарского НИИСХ Азубекову Л.Х. за помощь, оказанную при проведении
полевых исследований.
5
УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводили на опытном участке Кабардино-Балкарского
НИИСХ, расположенного в Зольском районе. Перед закладкой опыта чернозем
обыкновенный характеризовался следующими агрохимическими показателями:
гумус (по Тюрину): 6,12 – 6,35%; РН КСl: 6,9 –7,1; Р2О5 (по Мачигину): 53 – 58
мг/кг; К2О (по Мачигину): 540 –600 мг/кг.
Полевой опыт с гибридом кукурузы Кавказ 412 СВ закладывали согласно
методик (Программа и методика..., 1990; Оценка эффективности..., 2000). Посевная площадь делянки – 50,4 м2, учетная - 35 м2, повторность четырехкратная.
Предшественник озимая пшеница, под которую вносили весной в виде подкормки аммиачную селитру в дозе 30 кг/га д.в. После уборки проводили лущение стерни, в октябре зяблевую вспашку, в конце апреля - поле бороновали.
Удобрения в форме Nаа и Рсд вносили весной вручную под предпосевную
культивацию. Посев из расчета 55 тысяч всхожих семян на 1 га проводили в
третьей декаде мая. В период вегетации осуществляли работы по уходу за посевами согласно принятой в зоне технологии выращивания кукурузы на зерно.
Инокуляцию семян кукурузы осуществляли в день посева из расчета 600 г
препарата на гектарную норму высева. В качестве прилипателя использовали
обезжиренное молоко, в вариантах без препаратов семена также обрабатывали
обезжиренным молоком. Препараты ассоциативных диазотрофов изготовлены
Всероссийским НИИ сельскохозяйственной микробиологии. Флавобактерин создан на основе штамма, относящегося к роду Flavobacterium sp. (штамм Л 30).
В 1 г торфяного бактериального препарата содержится 5-10 млрд. клеток бактерий данного штамма. Положительное действие препарата определяет способность бактерий фиксировать молекулярный азот, стимулировать рост, продуцировать фитогармоны, улучшать минеральное питание, водный обмен и активизировать другие физиологические процессы растений. Препарат обладает сильным защитным действием против болезней растений. Мобилин создан на основе штамма, относящегося к роду Arthobacter. В 1 г торфяного препарата содержится 5-10 млрд. клеток данного штамма бактерий. Он увеличивает всхожесть
семян, стимулирует рост и повышает устойчивость растений к корневым гнилям и другим болезням. Azospirillum brazilense штамм 6 проявляет высокую
эффективность на ряде сельскохозяйственных культур, существенно снижает
поражение растений корневыми гнилями, повышает устойчивость растений к
засухе. Azospirillum brazilense шамм 8 проявляет высокую эффективность на
ряде сельскохозяйственных культур, значительно повышает содержание протеина в растениях, а также устойчивость растений к стрессам (засуха, повышенные температуры воздуха).
В качестве химического протравителя семян кукурузы использовали витавакс 200, который подавляет развитие на растениях кукурузы пыльной и пузырчатой головни, предотвращает плесневение семян, корневые и стеблевые
гнили. Используется для заблаговременного протравливания семян в дозе 5 л/т
(Государственный каталог…, 2007).
6
В период вегетации кукурузы определяли высоту растений измерением
линейкой от поверхности почвы до верхушки самого длинного (вытянутого листа), а в фазу выметывания – до верхушки метелки. Динамику нарастания биомассы определяли по фазам вегетации путем отбора 5 растений в типичных местах на делянках в двух несмежных повторениях. Каждую пробу взвешивали в
сыром виде, затем измельчали, фиксировали при температуре +800 и высушивали до постоянного веса. В фазе 12 листьев для анализа использовали все растение. В последующие фазы разделяли отдельно листья, стебли и початки. Из
измельченного образца на технических весах отбирали две навески по 100 г и
высушивали до абсолютно сухой массы при температуре 100-105°С. Площадь
листьев определяли путем умножения максимальной ширины листа на его длину и коэффициент 0,68.
Учет урожайности зерна проводили в середине октября со всей учетной
площади делянки, приводили к стандартной 14% влажности, массу стеблей и
листьев - к 15% влажности. Массу 1000 зерен определяли стандартным методом.
В сухих растительных образцах после мокрого озоления определяли азот методом Кьельдаля, фосфор- колориметрически, калий - на пламенном фотометре в аккредитованной агрохимической лаборатории.
Расчет количества дополнительного азота, используемого растениями при
применении биопрепаратов, проводили по методике ВИУА (2000). Статистическую обработку результатов осуществляли на персональном компьютере с использованием пакетов статистической обработки данных STAT ВИУА.
Среднесуточная температура воздуха и количество атмосферных осадков в
годы проведения опыта было разным. От фазы всходов до фазы 10 – 12 листьев
температура воздуха была близкой к среднемноголетнему значению, за исключением 2003 г. В июне – июле, когда происходит максимальное накопление
биомассы растений, температура воздуха соответствовала среднемноголетнему
значению. После цветения – в начале налива зерна (конец июля – август) среднесуточные температуры воздуха в 2002 г. несколько превышали многолетнюю
норму, что отразилось на урожайности зерна. В период налива семян и созревания зерна кукурузы (сентябрь – начало октября) в 2002 г. среднесуточная температура воздуха несколько превышала среднемноголетнее значение. В мае и
июне 2001 г. при формировании биомассы растений выпало максимальное количество атмосферных осадков, а в 2002 г. их было существенно меньше среднемноголетней нормы. В остальные периоды вегетации 2002 г. осадков выпало
меньше многолетней нормы, что ограничило реализацию потенциала урожайности гибрида. Во время налива и созревания семян количество атмосферных
осадков в 2002 и 2003 гг., в основном, соответствовало, а в 2001 г. превышало
среднемноголетнюю норму. Относительная влажность воздуха в годы проведения полевого опыта была в пределах 65 – 85%, хотя, в отдельные периоды она
выходила за оптимальное значение. Следовательно, погодные условия по количеству атмосферных осадков и среднемесячному количеству осадков в 2001 и
2003 гг. были благоприятнее 2002 г., что отразилось на урожайности зерна кукурузы.
7
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Влияние минеральных удобрений, биопрепаратов и
витавакса на урожайность зерна кукурузы
Урожайность зерна кукурузы является интегральным показателем, отражающим условия, при которых выращивались растения. Уставлено, что урожайность зерна кукурузы определялась погодными условиями вегетационного
периода (табл. 1). Так, минимальный сбор зерна (35-50 ц/га) собран в 2002 г.,
когда испытывался слабый дефицит атмосферных осадков, а среднесуточные
температуры воздуха несколько превосходили среднемноголетние значения. В
другие годы урожайность зерна получена значительно больше.
Таблица 1. Влияние минеральных удобрений, биопрепаратов и
протравителя семян на урожайность зерна кукурузу, ц/га
Удобрение
Вариант
Фунгицид
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
Р60
Витавакс
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
Контроль
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
N60P60
Витавакс
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
НСР05
2002 г.
2003 г.
Средняя
41,9
45,7
47,6
50,4
57,1
44,7
47,6
49,9
51,4
59,0
53,3
64,7
70,4
74,2
81,9
55,2
66,6
71,4
76,1
80,9
1,5
34,2
34,6
36,1
37,1
36,9
34,0
36,0
39,2
40,0
41,9
40,3
43,4
44,7
47,8
49,9
45,3
48,0
50,2
53,1
53,9
1,1
42,6
45,0
44,7
47,1
47,4
47,5
50,0
50,6
52,9
55,3
58,0
58,4
59,9
61,9
62,0
64,5
64,8
66,7
68,2
68,3
1,5
39,6
41,8
42,8
44,9
47,1
42,1
44,5
46,6
48,1
52,1
50,5
55,5
58,3
61,3
64,6
55,0
59,8
62,8
65,8
67,7
2,0
Биопрепарат
Контроль
Мобилин
Контроль
2001 г.
Вместе с тем, закономерности роста урожайности от использования
средств химизации и биологизации во все годы проведения опыта был идентичным. В среднем за три года под воздействием минеральных удобрений,
биопрепаратов и витавакса урожайность зерна кукурузы возрастала в 1,7 раза и
достигла 67,7 ц/га. Проведены расчеты вклада азотного удобрения, биопрепаратов и витавакса в увеличение урожайности зерна кукурузы в среднем за три го-
8
да. Основной вклад в увеличение урожайности зерна вносит азотное удобрение
69,8%, второе место занимают биопрепараты 20,5%, протравителю семян принадлежит 5,6%, от взаимодействия факторов урожайность увеличилась на 4,1%.
Использование для инокуляции семян кукурузы биопрепаратов мобилина,
флавобактерина, азоспириллы штаммов 6 и 8 достоверно увеличивало урожайность зерна кукурузы, при этом эффективность штаммов 6 и 8 азоспириллы
превосходила выпускаемые биопрепараты мобилин и флавобактерин, а штамм
8 более эффективен по сравнению со штаммом 6.
Предпосевная обработка семян кукурузы витаваксом обеспечила достоверный рост урожайности зерна на 2,5 ц/га, который соответствовал действию
мобилина, но уступал обработке семян флавобактерином и препаратами на основе штаммов 6 и 8 азоспириллы. При совместной обработке семян протравителем (за месяц до посева) и биопрепаратами (в день посева) увеличение урожайности зерна составляло от 4,9 до 12,5 ц/га. Более эффективным было сочетание химического и биологического препаратов при использовании флавобактерина + витавакс (прибавка 7 ц/га), штамма 6 + витавакс (прибавка 8,5 ц/га) и
максимальный эффект (прибавка 12,5 ц/га) получен при использовании штамма
8 + витавакс. То есть, при бинарном применении биологических препаратов и
химического протравителя семян кукурузы урожайность зерна возрастает по
сравнению с их раздельным использованием. Вместе с тем, эффект от обработки семян только биологическими препаратами или химическим протравителем
семян уступал действию N60, рост урожайности зерна от которого составил
10,9 ц/га.
При комплексном использовании азотного удобрения и биопрепаратов ассоциативных диазотрофов получено дополнительно от 15 до 25 ц/га зерна, или
увеличение урожайности по сравнению с контролем без азота и биопрепаратов
составило 1,4 – 1,6 раза. Как и на фоне без внесения азотного удобрения эффективность биопрепаратов существенно различалась. Максимальная (14,1 ц/га)
прибавка от инокуляции получена по штамму 8 азоспириллы, затем следовал
штамм 6 азоспириллы (11 ц/га), флавобактерин (7,8 ц/га) и замыкал ряд стандартный биопрепарат мобилин (5 ц/га).
На фоне N60P60 посев семян, протравленных витаваксом, рост урожайности зерна достиг 15,4 ц/га, при этом за счет азотного удобрения прибавка составила 10,9 ц/га, от протравителя – 4,6 ц/га. Увеличение урожайности зерна в результате комплексного применения под кукурузу азотного удобрения, биопрепаратов ризосферных диазотрофов и химического протравителя семян витавакс
по сравнению с фоном без их использования достигло 1,4 – 1,7 раза.
При комплексном применении под кукурузу средств химизации и биологизации, рост урожайности зерна от азотного удобрения в дозе 60 кг/га составил 10,9 ц/га. От использования витавакса прибавка достигла 4,6 ц/га, что достоверно больше по сравнению с фоном без внесения азотного удобрения. Использование для инокуляции семян биопрепаратов ассоциативных диазотрофов, протравителя семян витавакс на фоне с применением под кукурузу азотного удобрения в дозе 60 кг/га обеспечивает существенное увеличение урожайности зерна кукурузы, при этом максимальной эффективностью характеризуются
9
препараты изготовленные с использованием штаммов 8 и 6 азоспириллы, превышающие стандартные биопрепараты флавобактерин и мизорин.
Наряду с ростом урожайности зерна под влиянием минеральных удобрений, биопрепаратов и протравителя семян, возрастал сбор побочной продукции
стеблей и листьев, масса которых по сравнению с фоном без использования
средств химизации и биологизации увеличилась с 42 до 54 ц/га или в 1,3 раза. В
результате использования азотного удобрения сбор соломы возрос на 5 ц/га,
химического протравителя семян витавакса – на 3,3 ц/га. При комплексном использовании азотного удобрения, биопрепаратов и фитавакса получено также
достоверное увеличение массы соломы, более эффективными были флавобактерин и оба штамма азоспириллы.
Доля зерна в общебиологическом урожае (Кхоз) в среднем за годы исследований по вариантам опыта составляла 0,47 - 0,54. На фоне N60 от использования штамма 8 азоспириллы получено достоверное увеличение Кхоз. При
комплексном применении азотного удобрения, биопрепаратов флавобактерин,
азоспириллы штаммы 6 и 8 и протравителя витавакса в общебиологическом
урожае возрастает доля зерна до 0,53-0,54, что свидетельствует об улучшении
условий для формирования зерна.
Действие минеральных удобрений, витавакса и биопрепаратов
на показатели качества зерна кукурузы
При использовании средств химизации (минеральные удобрения и протравитель витавакс) и биологических препаратов масса 1000 семян изменялась от
301 до 314-318 г или на 4 – 5% относительных. Масса 1000 зерен возрастала, в
первую очередь от N60. Без внесения азотного удобрения на массу 1000 зерен
положительно влияли биопрепараты флавобактерин и штаммы 6 и 8 азоспириллы, которые по эффективности превышали стандартный мобилин. Без азотного удобрения отмечено увеличение этого показателя от витавакса. На фоне
N60 химический и биологические препараты не влияли на массу 1000 зерен
(табл. 2).
Содержание сырого белка зерне кукурузы при использовании средств химизации и биологизации изменялось от 8,9 до 10,9% (табл. 2). Достоверное его
увеличение получено при обработке семян витаваксом или витавакс + мобилин
на фоне N60. Внесение азотного удобрения, применение только биопрепаратов,
и биопрепаратов на фоне N60, а также комплексное применение N60 +витавакс
+биопрепарат (флавобактерин, штаммы 6 и 8 азоспириллы), в результате ростового разбавления при увеличении урожайности, не влияли на белковость зерна.
Азотное удобрение, витавакс и биопрепараты ризосферных диазоторофов
существенно не влияли на содержание крахмала в зерне кукурузы. Только при
использовании штаммов 8 и 6 азоспириллы и витавакса, а также флавобактерина и штамма 6 азоспириллы + витавакс на фоне N60 имело место слабая тенденция повышения в зерне содержания крахмала.
Концентрация в зерне фосфора в среднем за годы исследований составляла
от 0,36 до 0,44%. N60, биопрепараты и витавакс существенно не влияли на со-
10
держание фосфора в зерне. В результате внесения под кукурузу N60, применения биопрепаратов и витавакса концентрация калия в зерне изменялась от 0,46
до 0,57% (табл. 2). Мобилин повышал в зерне содержание калия на обоих фонах удобрений, а штамм 6 азоспириллы и витавакс увеличивали концентрацию
калия в зерне только на фоне Р60.
Таблица 2. Изменения показателей качества зерна под влиянием азотного
удобрения, биопрепаратов и витавакса. Среднее за 3 года
Масса
Сырой
Вариант
КрахР2О5
К2О
Удобрение
Фунгицид
Контроль
Биопрепарат
Контроль
Мобилин
Флавобактерин
Р60
Витавакс
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
Контроль
Флавобактерин
Витавакс
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
N60P60
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
НСР05
1000 зерен, г
белок,
301
303
306
305
307
308
307
309
308
311
315
312
314
311
314
316
317
316
316
317
4
8,9
9,1
9,6
9,4
8,4
9,8
9,4
9,5
9,0
9,3
9,0
9,3
9,1
9,6
8,9
10,1
10,9
8,9
9,8
9,4
1,6
мал
% на сухое вещество
0,46
0,52
0,46
0,49
0,40
0,49
0,41
0,46
0,52
0,48
0,45
0,50
0,47
0,57
0,50
0,55
0,46
0,53
0,57
0,47
0,05
0,37
0,39
0,41
0,39
0,39
0,38
0,36
0,40
0,40
0,39
0,38
0,40
0,38
0,43
0,42
0,42
0,43
0,42
0,44
0,41
0,11
0,46
0,52
0,46
0,49
0,40
0,49
0,41
0,46
0,52
0,48
0,45
0,50
0,47
0,57
0,50
0,55
0,46
0,53
0,57
0,47
0,05
Влияние удобрений, биопрепаратов и витавакса на накопление
биомассы и состояние минерального питания растений в период вегетации
Условия выращивания растений воздействуют на показатели их роста,
концентрацию элементов минерального питания и накопление их растениями в
период вегетации, что в конечном итоге влияет на урожайность и качество зерна. Инокуляция семян биопрепаратами и внесение азотного удобрения положительно влияли на высоту растений как при раздельном, так и при комплексном
их использовании. В фазу 10 – 12 листьев площадь листьев возрастает от азотного удобрения и инокуляции семян биопрепаратами. В фазу цветения под влиянием биопрепаратов и N60 увеличилась площадь листьев, витавакс на этот
11
показатель влияет меньшее действие. Из биопрепаратов в обе фазы максимальной эффективностью характеризуются штаммы 8 и 6 азоспириллы, затем флавобактерин и мобилин.
Масса растений в фазы 10-12 листьев и в цветение повышалась за счет
внесения азотного удобрения, обработки семян и инокуляции семян биопрепаратами, при этом максимальной эффективностью обладали флавобактерин,
штаммы 6 и 8 азоспириллы (табл. 3).
Таблица 3. Накопление биомассы растений кукурузы по фазам вегетации,
г/растение. Среднее за 3 года
Вариант
10-12 листьев
Цветение
Фунгицид
Биопрепарат
Р60
N60Р60
Р60
N60Р60
Контроль
55,0
72,4
114,3
150,9
Мобилин
59,9
84,6
127,9
177,0
Флавобактерин
Контроль
61,4
86,5
126,8
180,9
Штамм 6
66,3
93,5
147,0
182,3
Штамм 8
66,7
108,0
148,5
202,3
Контроль
58,6
83,4
130,9
164,4
Мобилин
68,8
90,9
129,6
186,4
Флавобактерин
Витавакс
77,3
101,3
143,7
201,6
Штамм 6
75,4
101,8
157,4
215,9
Штамм 8
81,8
108,3
165,9
222,4
При использовании биопрепаратов в растениях слабо возрастала концентрации азота в фазы 10 – 12 листьев и в цветение, концентрация фосфора и калия в фазу 10 - 12 листьев также слабо увеличивалась (табл. 4).
При выращивании кукурузы на фоне N60 возрастает потребление азота в фазы
10 –12 листьев и в цветение. Инокуляция семян биопрепаратами увеличила потребление азота растениями кукурузы как без внесения, так и при применении
азотного удобрения. При этом биопрепараты на основе штаммов 6 и 8 азоспириллы и флавобактерин боли эффективнее мобилина. Использование витавакса
положительно отразилось на потреблении азота растениями. Внесение азотного удобрения, применение витавакса и биопрепаратов увеличило потребление
растениях фосфора и калия в фазу 10 – 12 листьев и в цветение. Рост потребления азота растениями кукурузы свидетельствует об улучшении азотного питания кукурузы, что положительно сказывается на формировании урожайности и
качества зерна (Павлов, 1974). Возрастание потребления растениями калия,
улучшая калийное питание, повышает устойчивость растений кукурузы к неблагоприятным факторам среды, улучшает транспорт углеводов, что в конечном итоге положительно сказывается на увеличении урожайности зерна (Ладонин, 1996, Шульпина, 1998).
12
Таблица 4. Содержание элементов питания в растениях кукурузы по фазам
вегетации, % на сухое в-во. Среднее за 3 года
Вариант
10-12 листьев
Цветение
Удобрение
Фунгицид
Биопрепарат
N
Р2О5 К2О
N
Р2О5 К2О
Контроль
2,76 0,34 4,58 2,96 0,33 4,12
Мобилин
2,65 0,35 4,98 2,78 0,32 4,23
Контроль Флавобактерин 2,50 0,38 5,08 2,97 0,36 3,86
Штамм 6
2,93 0,37 4,96 2,78 0,31 3,60
Р60
Штамм 8
2,93 0,40 4,68 2,75 0,32 3,67
Контроль
2,76 0,41 5,15 2,68 0,29 4,03
Мобилин
2,48 0,39 4,41 2,78 0,31 3,99
Флавобактерин
Витавакс
2,64 0,39 5,25 2,77 0,30 3,93
Штамм 6
2,84 0,40 4,18 3,03 0,31 4,14
Штамм 8
2,78 0,44 4,70 2,91 0,32 4,05
Контроль
2,77 0,40 4,68 2,95 0,30 4,42
Мобилин
2,91 0,39 4,94 2,77 0,28 3,90
Флавобактерин
Контроль
2,74 0,39 5,41 2,83 0,30 3,84
Штамм 6
2,82 0,44 4,82 2,98 0,31 4,11
N60P60
Штамм 8
2,79 0,46 4,19 2,96 0,35 4,34
Контроль
2,89 0,36 4,48 2,97 0,33 4,26
Мобилин
2,91 0,43 4,93 2,98 0,30 4,13
Витавакс Флавобактерин 2,95 0,43 4,86 3,01 0,31 4,24
Штамм 6
2,84 0,45 4,41 2,86 0,31 4,12
Штамм 8
2,83 0,44 4,93 2,93 0,32 4,04
НСР05
0,28 0,06 0,07 0,40 0,02 0,05
7
Ряд1
Ряд2
6
5
4
г/раст.
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Вариант
Рисунок 1. Потребление азота растениями кукурузы в фазу 10-12 листьев (1
ряд) и в цветение (2 ряд), г/раст. Среднее за 3 года.
13
Использование кукурузой элементов питания при применении
минеральных удобрений, биопрепаратов и витавакса
Вынос элементов питания определяется величиной урожайности зерна и
количеством побочной продукции и концентрацией в них N, Р2О5 и К2О. В
среднем за три года вынос азота урожаем кукурузы изменялся по вариантам
опыта от 104 до 159 кг/га или возрастал до 1,5 раз за счет внесения минеральных удобрений, протравливания семян витаваксом и инокуляции семян биопрепаратами (табл. 5). Вынос фосфора в результате применения средств химизации и биологизации возрастал с 24 до 40 кг/га или в 1,7 раза, вынос калия с 69
до 150 кг/га, или в 2,2 раза.
Дополнительное накопление азота в урожае кукурузы без внесения азотного удобрения и применения витавакса от биопрепаратов возрастало на 5,5 – 9,6
кг/га, при этом более высокий его рост отмечен по азоспирилле штамм 6. Дополнительный вынос фосфора от биопрепаратов достиг 2,1 - 5,5 кг/га, он был
выше по штамму 8 азоспириллы. Вынос калия увеличился за счет биопрепаратов на 12 – 32 кг/га, более эффективными были флавобактерин и штамм 8 азоспириллы.
В результате использования витавакса в урожае кукурузы возросло накопление азота на 12 кг/га, фосфора на 2,5 кг/га и калия на 41 кг/га, что связано с
ростом урожайности зерна и массы побочной продукции.
При использовании биопрепаратов мобилина, флавобактерина и штамма
8 азоспириллы на фоне с витаваксом в результате увеличения урожайности и
слабого повышения концентрации этого элемента в зерне и соломе наблюдалось дальнейшее возрастание выноса азота. Вынос фосфора увеличился на фоне
с протравителем семян от инокуляции флавобактерином и обоими штаммами
азоспириллы. В результате использования мобилина и обоих штаммов азоспириллы дополнительный вынос калия с урожаем кукурузы составил18 - 30 кг/га.
Внесение N60 и обработка семян кукурузы витаваксом повышают вынос
урожаем кукурузы азота, фосфора и калия, что связано с увеличением массы
зерна и побочной продукции. Использование всех биопрепаратов на фонах N60
и N60+витавакс повышало накопление NРК в урожае. Максимальной эффективностью в повышении выноса азота с урожаем характеризуются мобилин и
оба штамма азоспириллы, выноса фосфора – штаммы 6 и 8 азоспириллы и калия – флавобактерин и штаммы азоспириллы. Увеличение накопления элементов питания в урожае кукурузы происходило за счет использования растениями
элементов питания из удобрений и почвы, а также в результате фиксации азота микроорганизмами, входящими в состав биопрепаратов (Тихонович и
др.,2005, Завалин, 2005)..
Показатель азотного индекса (доля азота зерна от общего его накопления в
урожае) изменялся от 0,54 до 0,66. Использование азотного удобрения, витавакса и биопрепаратов увеличивало азотный индекс. Максимальное его значение 0,60 – 0,66 получено при комплексном применении под кукурузу азотного
удобрения, витавакса и биопрепаратов, свидетельствующее об их положительной роли в улучшении оттока азота из вегетативных органов в зерно.
14
Таблица 5. Вынос урожаем кукурузы (зерно + побочная продукция) азота,
фосфора и калия. Среднее за 3 года, кг/га
Вариант
N
Р2О5
К2О
Фунгицид
Биопрепарат
Контроль
Мобилин
Контроль Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
Витавакс Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Р60
N60Р60
Р60
N60Р60
Р60
N60Р60
104,4
100,9
110,9
114,0
109,9
116,3
119,9
123,4
115,6
132,0
124,8
142,7
139,1
146,7
142,2
140,3
158,4
148,9
155,6
159,3
23,9
26,0
27,3
26,7
29,4
26,4
24,9
28,6
29,7
31,0
28,6
33,1
32,8
36,9
38,9
34,8
36,1
37,5
41,5
40,3
69,3
86,4
101,6
81,4
98,7
110,5
129,1
116,2
129,0
141,2
123,1
142,1
117,1
150,4
136,7
103,5
114,3
140,6
140,5
143,9
Доля фосфора в зерне от общего выноса его с урожаем изменялась от 0,61
до 0,70. При использовании биопрепаратов и витавакса на фоне N60 имеет место тенденция повышения с 0,62 до 0,69 – 0,72 доли фосфора в зерне от общего
накопления его в урожае. Доля калия зерна составляет не более 20 – 25% от
общего накопления элемента в урожае; биопрепараты и витавакс, как правило,
существенно не влияли на этот показатель.
Затрата элементов питания для формирования 1 т зерна с соответствующим количеством побочной продукции при использовании средств химизации
и биологизации изменяются: азота 23,5 - 27,6 кг, фосфора 5,6 - 6,4 кг и калия
17,5 - 29 кг. Минимальные затраты азота получены без применения биопрепаратов или при использовании только витавакса. Использование штаммов 6 и 8
азоспириллы без азотного удобрения, а на фоне N60 от флавобактерина приводит к снижению затрат азота. Затраты фосфора на 1 т зерна кукурузы слабо изменялись от применения биопрепаратов и средств химизации и составляли около 6 кг. Без внесения азотного удобрения и при обработке семян витаваксом и
биопрепаратами повышались затраты калия для получения 1 т зерна. На фонах
N60 и N60+витавакс биопрепараты слабо повышали затраты калия для формирования 1 т зерна кукурузы.
Эффективность использования сельскохозяйственными культурами минеральных удобрений оценивали по окупаемости прибавкой урожая зерна (табл.
6). При внесении N60 1 кг азота удобрения окупался 18,1 кг зерна. Использование витавакса повышало окупаемость 1 кг азота прибавкой урожая зерна на 3,4
кг. Инокуляция семян биопрепаратами увеличила окупаемость 1 кг азота с 18,1
до 26,5 – 41,7 кг зерна без протравителя и с 21,5 до 29,5 – 42,7 кг при его использовании. В обоих случаях биопрепараты располагаются в следующем убывающем ряду: азоспирилла штамм 8, штамм 6, флавобактерин и мобилин.
Коэффициент использования азота растениями, рассчитанный разностным
методом по данным за три года, под действием средств химизации и биологи-
15
зации изменялся от 34 до 92%. При внесении N60 использование азота растениями составило 1/3 от вносимого количества (табл. 5).
Таблица 5. Окупаемость азота удобрений прибавкой урожая зерна кукурузы и
коэффициент использования растениями азота из удобрений. Среднее за 3 года.
Удобрение
Вариант
Фунгицид
Биопрепарат
Контроль
Мобилин
Контроль
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Контроль
Мобилин
N60P60
Витавакс
Флавобактерин
Штамм 6
Штамм 8
Окупаемость N прибавкой урожайности
зерна, кг/кг
Коэффициент использования азота
удобрения, %
18,1
26,5
31,2
36,2
41,7
21,5
29,5
34,5
39,5
42,7
34
63
58
70
63
60
90
85
74
92
Протравливание семян кукурузы витаваксом увеличило коэффициента использования растениями азота из удобрения с 34 до 60% или в 1,8 раза. Обработка семян кукурузы биопрепаратами повысила коэффициент использования
растениями азота удобрений с 34 до 64% или в 1,9 раза. На фоне с витаваксом
биопрепараты обеспечила дальнейшее повышение коэффициента использования растениями азота удобрений, который достиг 74 – 92%, или рост к фону без
протравливания семян составил 1,3 раза. На фоне без химического протравителя семян более эффективными были штамм 6 азоспириллы, а на фоне с витаваксом – мобилин и оба штамма азоспириллы. Повышение коэффициента использования растениями азота из удобрения при применении химического протравителя семян витавакса и биопрепаратов связано с увеличением использования растениями «экстра» - азота почвы, образующегося в результате внесения
азотного удобрения и биологического азота, фиксируемого ризосферными микроорганизмами.
Экономическая оценка применения под кукурузу биопрепаратов, удобрений и протравителя семян
С учетом дополнительных затрат на применение азотного удобрения,
биопрепаратов и протравителя семян и затрат на уборку прибавки урожайности
зерна рассчитан условный чистый доход. Минимальный чистый доход получен
при использовании под кукурузу только биопрепаратов, который в свою очередь определялся видом биопрепарата. При использовании пребаратов азоспириллы штаммы 6 и 8 чистый доход был максимальным и составил 1600 – 2500
тыс. рублей на один гектар. При использовании только протравителя семян чи-
16
стый доход составил более 900 руб./га и он соответствовал применению флавобактерина.
Применение биопрепаратов на протравленных семенах способствовало
повышению чистого дохода с 939 до 2300 – 4400 руб./га, или он возрастал 2,4 –
4,7 раза. Применение только азотного удобрения обеспечило получение чистого дохода 2000 руб./га, который соответствовал использованию флавобактерина, но уступал биопрепаратам на основе штаммов азоспириллы. Выращивание
семян кукурузы инокулированными различными биопрепаратами обеспечило
рост чистого дохода до 3500 – 7000 руб./га, или его увеличение за счет этого
приема достигло 1,7 – 3,5 раза. Чистый доход при протравливании семян на
фоне внесения азотного удобрения возрос по сравнению с фоном без удобрения
с 939 до 3712 руб./га, что связано с ростом урожайности зерна от применения
азотного удобрения. При комплексном использовании под кукурузу азотного
удобрения, биопрепаратов и протравителя чистый доход достиг 5 – 8 тыс.
руб./га, при этом максимальное его значение 6,3 – 8,2 тыс. руб./га достигнуто
при инокуляции семян биопрепаратами на основе штаммов 6 и 8 азоспириллы,
затем следует флавобактерин и замыкает ряд мобилин.
Выводы
1. Внесение N60, инокуляция семян биопрепаратами и протравливание
семян витаваксом повышает на черноземе обыкновенном Северного Кавказа
урожайность зерна кукурузы с 39,6 до 66 – 68 ц/га. Все биопрепараты без внесения азотного удобрения достоверно увеличивают урожайность зерна с 39,6 до
42,8 – 47,1 ц/га. На фоне с витаваксом она возрастала от биопрепаратов с 42,1
до 44,5 – 51,2 ц/га. От N60 урожайность зерна повышалась с 39,6 до 50,5 ц/га,
от одного витавакса до 42,1 ц/га. По действию на урожайность зерна азотное
удобрение в дозе 60 кг/га эффективнее биопрепаратов и протравителя семян.
2. Применение биопрепаратов на фоне N60 способствовало увеличению
урожайности зерна кукурузы с 50,5 до 55,5 – 64,6 ц/га. Протравитель семян на
фоне N60 увеличил сбор зерна до 55,0 ц/га, от применения биопрепаратов на
этом фоне получено дальнейшее увеличение урожайности до 59,8 - 67,7 ц/га.
При использовании азотного удобрения, биопрепаратов ассоциативных диазотрофов и химического протравителя витавакса в общебиологическом урожае
возрастает доля зерна. На всех фонах средств химизации по своей эффективности биопрепараты располагаются в следующем убывающем ряду: штамм 8,
штамм 6, флавобактерин, мобилин.
3. Масса 1000 зерен кукурузы возрастала от внесения N60. Биопрепараты
флавобактерин и штаммы 6 и 8 азоспириллы, а также витавакс повышали массу
1000 зерен без N-удобрения, на фоне N60 химический и биологические препараты не изменяли массу 1000 зерен. Средства химизации и биологизации не
влияют на содержание крахмала в зерне кукурузы. Содержание сырого белка в
зерне кукурузы возрастало при применении витавакса или витавакс + мобилин
на фоне N60. В других случаях в результате ростового разбавления при увеличении урожайности зерна его белковость не изменялась. Содержание фосфора в
17
зерне под влиянием биопрепаратов и витавакса не изменялось, но под действием мобилина и штамма 6 азоспириллы возрастала концентрации калия.
4. От биопрепаратов и средств химизации в фазы 10 – 12 листьев и в цветение возрастала площадь листьев кукурузы, максимальное ее значение получено при комплексном использовании N60, витавакса и биопрепаратов. В результате внесения N60, обработки семян химическим протравителем и предпосевной инокуляции семян биопрепаратами возрастала масса растений в фазы
10-12 листьев и в цветение, максимальным эффектом обладали флавобактерин,
штаммы 6 и 8 азоспириллы.
5. В фазы 10 – 12 листьев и в цветение от биопрепаратов имело место тенденция повышения в растениях концентрации азота, повышалось содержание
фосфора и калия в фазу 10 - 12 листьев. В эту фазу за счет внесения азотного
удобрения, инокуляции семян биопрепаратами возрастало потребление азота,
имеется тенденция увеличения потребления фосфора, при этом на фоне N60
более эффективными были штаммы азоспириллы. Использование N60, витавакса и биопрепаратов увеличивало потребление растениями калия в фазу 10 – 12
листьев.
6. От применения N-удобрения, биопрепаратов и витавакса с урожаем кукурузы возрастает в 1,5 раза вынос азота, в 1,7 раза – фосфора и в 2,2 раза - калия. Средства химизации и биологизации увеличивают азотный индекс, максимальное его значение 0,60 – 0,66 получено при комплексном использовании
азотного удобрения, витавакса и биопрепаратов, свидетельствующее об улучшении оттока азота из вегетативных органов в зерно.
7. Для получения 1 т зерна кукурузы с соответствующим количеством побочной продукции затрачивается около 25 кг азота, 6 кг фосфора и 23 кг калия.
Затраты азота снижаются при протравливании семян витаваксом и при инокуляции семян биопрепаратами, но возрастают при внесении N60 и при выращивании кукурузы на этом фоне, семена которой были обработаны биопрепаратами и витаваксом. Затраты фосфора стабильны, витавакс и биопрепараты повышают затраты калия для формирования 1 т зерна.
8. При внесении азотного удобрения в дозе 60 кг/га окупаемость 1 кг азота
составляет 18,1 кг зерна, использование витавакса увеличивает окупаемость до
21,5 кг, применение биопрепаратов без протравливания семян увеличивают
окупаемость 1 кг азота до 26,5 – 41,7 кг и до 29,5 – 42,7 кг при использовании
витавакса. По влиянию на окупаемость биопрепараты располагаются в следующем убывающем ряду: азоспирилла штамм 8, штамм 6, флавобактерин и мобилин.
9. Коэффициент использования растениями азота удобрения при дозе N60
достигает 34%. Он возрастает до 60% при использовании протравливания семян витаваксом и до 64% при обработке семян кукурузы биопрепаратами. При
протравливании семян инокуляция биопрепаратами повышает коэффициент
использования растениями азота из удобрения до 74 – 92%. Без протравителя
более эффективным является штамм 6 азоспириллы, на фоне с витаваксом –
мобилин и оба штамма азоспириллы.
18
10. Максимальный условный чистый доход (5,2 – 8,2 тыс. руб./га) получен
при внесении под кукурузу азотного удобрения, инокуляции семян биопрепаратами и протравливании их витоваксом. Среди биопрепаратов более эффективными являются штаммы 6 и 8 азоспириллы. Использование только их обеспечивает получение такого же условно чистого дохода (1,7 – 2,3 тыс. руб./га)
как внесение под кукурузу N60.
Практические предложения
При выращивании кукурузы на зерно на черноземе обыкновенном Северного Кавказа предлагаются следующие уровни применения средств химизации
и биологизации:
 для получения урожайности зерна 40 – 45 ц/га рекомендуется применить инокуляцию семян кукурузы биопрепаратами флавобактерин и азоспириллы штаммы 6 и 8 (экстенсивная технология);
 в целях получения урожайности зерна 45 – 50 ц/га рекомендуется использовать протравитель семян витавакс и биопрепараты флавобактерин и
азоспириллы штаммы 6 и 8 (экстенсивная технология);
 урожайность зерна 50 – 60 ц/га возможно получить при использовании
под кукурузу N60 и биопрепаратов флавобактерин и азоспириллы штаммы
6 и 8 (обычная технология);
 при интенсивной технологии (N60 + биопрепарат + витавакс) возможно
получение урожайности зерна кукурузы 62 – 67 ц/га.
Азотное удобрение рекомендуется вносить в предпосевную культивацию, протравливание семян проводить за месяц до инокуляции семян биопрепаратами. Из испытываемых препаратов по эффективности они размещаются в следующем убывающем ряду: штамм 8 и штамм 6 азоспириллы, флавобактерин, мобилин.
Работы, опубликованные по теме диссертации:
1. Завалин А.А., Темботов З.М., Азубеков Л.Х. Урожайность зерна кукурузы при использовании удобрений, витавакса и биопрепаратов.// Плодородие №3 (42).-М.,2008.-12-13. 1,6 п.л.
2. Темботов З.М. Действие минеральных удобрений, витавакса и биопрепаратов на показатели качества зерна кукурузы.// «Агрохимические
технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции». Материалы 42-й
международной научной конференции (ВНИИА). -М.,2008. -132-133.
3. Азубеков Л.Х., Темботов З.М. Использование кукурузой азота, фосфора
и калия при применении минеральных удобрений, биопрепаратов и витавакса.// «Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной
продукции». Материалы 42-й международной научной конференции
(ВНИИА). -М.,2008. -111-114.