Влияние комплексных удобрений на агроценоз яровой пшеницы и фитосанитарное состояние почвы в условиях Новосибирского Приобья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Значение применения сложных удобрений в Агро экосистемах

1.2 Микроорганизмы почвы и действие на них сложных удобрений

1.3 Фитосанитарный эффект применения органо-минеральных удобрений

2. Характеристика места и условий проведения исследований

2.1 Природно-климатические условия зоны

2.2 Специализация хозяйства и экономическая характеристика состояния производства

2.3 Погодные условия лет исследования

3. Объекты и методы исследований

3.1 Объекты исследований

3.2 Методы исследования

4. Результаты исследований

4.1 Влияние комплексных удобрений на урожайность яровой пшеницы

4.2. Влияние комплексных удобрений на микрофлору почвы

4.3 Фитосанитарный эффект от применения комплексных удобрений

4.4 Фитосанитарное состояние почвы на фоне сложных удобрений в последействии

5. Экономическое обоснование

5.1 Составление и расчет технологической карты

5.2 Планирование затрат на производство яровой пшеницы

5.3 Расчет показателей экономической эффективности яровой пшеницы

6. Экологическое состояние природной среды в районе исследования

Выводы и предложения производству

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Применение органических и минеральных удобрений - одно из основных условий повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также важное звено технологий их выращивания. Это связано с тем, что само функционирование агроэкосистемы основывается на систематическом отчуждении больших количеств биогенных элементов. Так, с 1 т урожая различных сельскохозяйственных культур из почвы выносится 17-67 кг азота, 1-27 кг фосфора, 2-114 кг калия (Агроэкология, 2000). Использование удобрений позволяет возвращать в круговорот изъятые элементы и обеспечивает устойчивую высокую урожайность и хорошее качество растениеводческой продукции. В настоящее время в странах с развитым сельским хозяйством за счет удобрений получают до 60% урожая сельскохозяйственных культур. Проблема компенсации элементов питания в почвах актуальна и для России (Гамзиков, 1981; Минеев, 1990).

Применение удобрений меняет условия обитания микроорганизмов в почве. Ее микробное сообщество выполняет функцию поддержания гомеостаза почв, поэтому быстро реагирует на изменения в среде обитания. Считают, что микроорганизмы являются хорошим биоиндикатором: они играют ведущую роль в круговороте азота, лимитирующего продуктивность большинства наземных экосистем, микробным популяциям присущи специфические особенности (Звягинцев, 1987).

В литературе накоплен достаточно обширный материал, указывающий на значительные изменения в микробном ценозе почв даже при разовом внесении минеральных и органических удобрений. Длительное же применение минеральных удобрений приводит к глубоким изменениям структуры комплекса почвенных микроорганизмов, изменению соотношения численности физиологических групп микроорганизмов, участвующих в различных микробиологических процессах и обеспечивающих плодородие почвы. Как правило, снижается численность аммонификаторов, сапрофитных грибов, актиномицетов. Кроме этого меняется видовой состав микромицетов, начинают преобладать виды, относящиеся к родам Penicillium, Trichoderma, Fusarium, способные вырабатывать токсические вещества. При систематическом внесении высоких доз минеральных удобрений отмечено повышенное накопление в почве фитотоксических микроорганизмов (Мишустин, 1972; Минеев, 1990; Артамонова, 2002 и др.).

Негативное влияние возрастающих доз минеральных удобрений снижается при их совместном внесении с органическими удобрениями в самых различных формах (навоз, сидераты, солома, перегной, торф). Увеличивается численность микроорганизмов, обеспечивающих необходимый уровень эффективного плодородия (аммонификаторы, азотфиксаторы), повышается активность ферментов, уменьшается фитотоксичность почвы, создаваемая микроорганизмами (Агрохимия, 1989).

Применение сложных удобрений пролонгированного срока действия можно отнести к перспективным приемам, решающим задачу успешного сочетания интенсификации земледелия и его экологизации. Постепенное высвобождение из их состава минеральных элементов препятствует вымыванию азота за пределы корнеобитаемого слоя и фиксации почвой подвижного фосфора, что важно как для формирования урожая, так и для экологии. В последние годы интерес к таким удобрениям в мировой сельскохозяйственной практике существенно возрос, особенно к сложным комплексным удобрениям, объемы их применения в мире неуклонно растут (Пироговская, 2004). В своем составе сложные удобрения содержат макро- и микроэлементы, а также добавки биологически активных веществ, и обладают полифункциональным действием. Комплексность состава удобрений обеспечивает более благоприятные условия для роста и развития растений, а добавка гуминовых элементов, содержащихся в некоторых из них, способствует более эффективному усвоению питательных элементов из удобрений и почвы.

Одновременно такие удобрения способны влиять и на иммунные свойства культурных растений. Сведения об оздоравливающем или, наоборот, усиливающем заболеваемость яровых зерновых культур действии удобрений в литературе связывают с их непосредственным влиянием на патоген или с опосредованной активизацией почвенной микрофлоры (Дурынина и др., 1980; Черняева и др., 1986; Чулкина и др., 1995).

Цель данной дипломной работы - изучить влияние комплексных удобрений на агроценоз яровой пшеницы и фитосанитарное состояние почвы в условиях Новосибирского Приобья.

Задачи исследования:

· выявить хозяйственную и экономическую эффективность применения комплексного гранулированное бесхлорного удобрения ОМУ «Пшеничное» и удобрения для внекорневой подкормки Акварин 5;

· проследить за изменениями в микробном ценозе выщелоченного чернозема при применении удобрений;

· изучить фитосанитарное воздействие комплексных удобрений на заболеваемость растений корневой гнилью;

· оценить последействие комплексных удобрений на фитосанитарное состояние почвы.

1. Обзор литературы

1.1 Значение применения сложных удобрений в Агро экосистемах

В практике аграрного производства критерием успешного хозяйствования принято считать величину урожайности сельскохозяйственных культур. Однако, при всей значимости показателя урожайности, на современном этапе все более актуальной становится оценка протекающих параллельно с ростом урожаев ряда важных процессов. Известно, что даже в таких высокопродуктивных почвах, как черноземы в связи с экстенсивным земледелием наметилась тенденция снижения почвенного плодородия: уменьшаются запасы органического детрита, гумуса, разрушается почвенная структура, устойчивость к эрозии. По данным В.А. Ковды, европейские черноземы потеряли запасы гумуса примерно вдвое по сравнению с тем, что было 100 лет назад, во времена В.В. Докучаева (Сельскохозяйственная экология, 1997). Исследованиями научно-исследовательских институтов Сибирского Отделения РАСХН установлено, что за 100-150 лет использования черноземные почвы утратили 10-20% гумуса в пахотном слое (Адаптивно-ландшафтные системы…, 2002).

Для предотвращения деградационных процессов в почвах страны в последние годы разработаны и внедряются ландшафтно-зональные системы земледелия. В Новосибирской области для большинства хозяйств рекомендована, как наиболее приемлема в ближайшее время, ординарная система земледелия (Гамзиков, 2000). Она обладает сравнительно невысокой затратностью и поддерживает устойчивый уровень продуктивности зерна до 15 ц/га. Ординарная система земледелия предусматривает наряду со строгим выполнением простейших агротехнических приемов применение агрохимикатов. Это применение минеральных туков локально при посеве культур, выборочное применение при острой необходимости химических средств борьбы с сорняками, болезнями и вредителями и органические удобрения. Система применения удобрений в хозяйстве составляется как стратегический план в расчете на агроклиматические ресурсы, с учетом плодородия земель, уровня интенсификации, структуры посевных площадей и планируемой урожайности культур.

Величина урожайности культур в нашей зоне во многом зависит от обеспеченности растений усвояемым азотом. Он наиболее часто выступает в виде фактора, лимитирующего урожайность, особенно в восточных районах области, в том числе в Приобском агроландшафтном районе. Обеспеченность этой территории осадками в сочетании с ее дренированностью формирует промытость почвенного профиля. При распашке промывание профиля почвы усиливается. К тому же эти земли распаханы уже минимум два века, и лабильные фракции органического вещества, за счет которых в основном минерализуется азот, существенно истощены (Адаптивно-ландшафтные системы…, 2002). Г.П. Гамзиковым (1981) показано, что в сибирских черноземах минимум общего азота содержится в черноземах Приобья (0,39%), а максимум - в черноземах Кузнецкой котловины (0,52%). В остальных геоморфологических провинциях среднее содержание азота в выщелоченных черноземах находится в пределах 0,43-0,44%. При оптимальных условиях увлажнения (60% от полной влагоемкости) и температуре (24-26°С) в черноземах накапливается около 35 мг/кг нитратного азота. В среднем же в сибирских черноземах накапливается от 18 до 23 мг/кг нитратного азота (Гамзиков, 1981).

Получение устойчиво высоких урожаев зерновых культур на черноземах Новосибирского Приобья требует оптимизации азотного режима агроценозов. Даже сторонники биологического земледелия признают необходимость минеральных удобрений для компенсации потерь питательных веществ из пашни (Кант, 1988; Минеев, 1993). Их внесением достигается прямая компенсация, что одновременно прямо или косвенно отражается на физических, химических и биологических качествах почвы. Органические удобрения, наоборот, непосредственно изменяют физические и биологические параметры почвы и вторично служат источником элементов для растений.

Агрономической наукой установлено и подтверждено практикой сельского хозяйства, что одним из основных приемов рационального использования органических и минеральных удобрений является совместное их применение. На этот прием, как наиболее эффективный, указывал академик В. Р. Вильямс. Он первый выдвинул положение о том, что питать надо не только растения, а необходимо кормить также бактериальное население почвы, которое играет важную роль в питании высших растений (Мишустин, 1972).

Отмечая большое значение приема совместного применения органических и минеральных удобрений, академик Д. Н. Прянишников указывал, что при сочетании быстро- и сильнодействующих минеральных удобрений с навозом и другими органическими удобрениями предоставляется возможность установить правильное соотношение между элементами пищи растений в зависимости от свойств почвы и требований сельскохозяйственных культур (Кант, 1988).

Высокие урожаи можно получить как по одним минеральным, так и органическим удобрениям. Однако при правильном их сочетании устраняются специфические недостатки обоих видов удобрений и тем самым создаются условия наиболее рационального их использования (Ягодин, 1989, здесь и далее).

Необходимо иметь в виду, что значительная часть питательных веществ органических удобрений становится доступной растениям лишь по мере их минерализации. В связи с этим применением одних органических удобрений трудно обеспечить потребность растений в элементах питания, в частности, в первый период вегетации и в период максимального потребления ими питательных веществ.

В отличие от органических, многие минеральные удобрения быстродействующие. Содержащиеся в них питательные вещества могут использоваться растениями с момента внесения их в почву. При помощи минеральных удобрений легче обеспечить меняющуюся потребность растений в питании в течение вегетации.

При использовании одних органических удобрений соотношение питательных веществ в них может быть не таким, какое необходимо для нормального роста и развития растений. Внесением минеральных удобрений или сочетанием их с органическими можно создать любое требуемое растением соотношение питательных элементов.

Однако использование только минеральных удобрений нередко приводит к ухудшению некоторых свойств почвы. Так, при систематическом применении физиологически кислых удобрений в дерново-подзолистых почвах увеличиваются кислотность, содержание подвижного алюминия, усиливается химическое закрепление фосфатов. В то же время при внесении органических удобрений повышается буферность почвы, уменьшается подвижность железа и алюминия, фосфор суперфосфата слабее закрепляется в почве. бесхлорный удобрение пшеница подкормка

При использовании только минеральных удобрений вероятность образования вредной для растений концентрации почвенного раствора гораздо больше, чем при сочетании минеральных и органических удобрений. Такая опасность особенно велика на легких малобуферных почвах при внесении высоких доз минеральных удобрений. Некоторые культуры, например, кукуруза, очень чувствительны к повышенной концентрации почвенного раствора, особенно в первый период вегетации. Для них совместное применение органических и минеральных удобрений имеет явное преимущество перед внесением только минеральных.

Изучению эффективности различных оптимальных сочетаний органических удобрений с минеральными в агрохимической науке всегда уделялось большое внимание (Ковальчук, 1957; Чекалов, 1958; Никитаева, 1972 и др.). Сотрудниками Центральной опытной станции ВИУА было проведено сравнительное испытание эффективности различных видов органических удобрений, включая подстилочный навоз, солому и зеленое удобрение. Варианты органических удобрений выравнивали по сумме питательных элементов за счет внесения минеральных удобрений. По трехлетним данным, действие навоза, соломы и сидератов, применяемых в сочетании с минеральными удобрениями, было равнозначным и более эффективным по сравнению с одними минеральными удобрениями (Мерзлая и др.,1989).

На дерново-подзолистых почвах за 20-летний период исследований ВИУА при эквивалентном внесении основных элементов питания в зернопропашном севообороте стационарного полевого опыта установлено, что при повышенном и высоком уровне применения удобрений (3 и 4 дозы NРК) преимущественное положение по влиянию на продуктивность севооборота и гумусное состояние почвы занимала органоминеральная система. Особенно влияло на урожайность культур севооборота совместное применение азотных минеральных удобрений и навоза. Наибольший эффект от удобрений был получен при внесении их в умеренно средних дозах: по 45--90 кг азота под озимую рожь и по 30--60 кг азота под яровые зерновые культуры на фоне последействия 20--40 т/га навоза (Мерзлая и др.,1989).

Есть данные о высокой эффективности применения органоминеральных удобрений даже в монокультуре. Так, на Терском госсортоучастке, расположенном в засушливой степной зоне, А.М. Эльмесов и С.М. Бесланеев (2002) показали, что кукуруза на удобренном фоне при бессменном посеве на одном и том же месте не снижает, а в некоторых случаях повышает урожай. Причем было замечено, что эффективность удобрений повышалась в зависимости от продолжительности посева кукурузы без чередования с другими культурами. Так, в первые 2 года прибавка урожая от ежегодного внесения 20 т/га полупревшего навоза, 90 кг фосфора и 90 кг азота под вспашку составила 3,2 ц/га, в следующие 2 года - 8,5 ц/га. Самым лучшим вариантом оказалось внесение органоминеральных удобрений дробно: под вспашку, в рядки при посеве и в подкормку.

Следует отметить, что применение навоза остается актуальным не только с точки зрения увеличения урожайности культур, но и более полной утилизации отходов животноводства, что имеет природоохранное значение.

При существенном удалении полей от ферм, что удорожает доставку навоза, в зернотравяных или зернопаровых севооборотах применение минеральных удобрений можно сочетать с использованием на удобрения соломы или сидератов. При урожайности зерновых культур 20-30 ц/га с соломой в почву может быть возвращено 10-15 кг азота, 5-8 кг фосфора, 20-35 кг калия. В связи с широким соотношением С:N в соломе злаков, вместе с ней необходимо внести азотные удобрения, доза которых рассчитывается с учетом содержания азота в соломе, количества запахиваемой соломы и соотношения С:N в ней (Методическое руководство…, 2005). В среднем на 1 т соломы необходимо вносить 10 кг азота.

Установлено, что при необходимости внесения больших доз азота сочетание минеральных и органических удобрений позволяет значительно уменьшить дозу минерального удобрения, способствует лучшему и эффективному его использованию (Методическое руководство…, 2005). Эффективность удобрений можно повысить, применяя медленнодействующие и капсулированные сложные удобрения с контролируемой скоростью высвобождения азота. Кроме того, повышение эффективности удобрений неразрывно связано с ростом культуры земледелия, особенно со снижением засоренности посевов и увеличением влаги в почве.

Применение органоминеральных удобрений - важный фактор улучшения качества почвы, они способствуют поддержанию содержания в ней органического вещества (Шевцова, 1988). Установлено, что длительное применение таких удобрений в Сибири на 19-38% повышает содержание углерода органического вещества почв против 10-18% при минеральной системе удобрений. Это происходит за счет более высокого накопления биомассы микроорганизмов, корневых и пожнивных растительных остатков, которые служат резервом для гумификации и минерализации. При этом увеличивается доля гуминовых и наиболее мобильных фракций гумусовых кислот. Возрастает содержание общего и легкомобильных органических соединений азота, а также количество его минеральных форм (Гамзиков, 2004).

Таким образом, применение органоминеральных удобрений служит эффективным средством регулирования продуктивности сельскохозяйственных культур, потенциального и эффективного плодородия почв. При этом снижается риск негативного влияния удобрений на окружающую среду.

1.2 Микроорганизмы почвы и действие на них сложных удобрений

Почвенные микроорганизмы - это обязательный компонент практически всех наземных экосистем. С их деятельностью связано формирование почвы и протекание в ней важных процессов. Почвенная микрофлора участвует в круговороте веществ и энергии, от её жизнедеятельности зависит плодородие почвы, её биологическая активность, а также способность к самоочищению. Сообщества микроорганизмов, являясь продуцентами ферментов, осуществляют процессы трансформации органических веществ в почве.

По микробному разнообразию почва - самая богатая среда обитания по сравнению с водой, геологическими отложениями, силосом и другими средами. Почва не только лучшая среда обитания для микроорганизмов, но и лучшая среда для их сохранения и выживания (Звягинцев, 1987).

В микрофлоре почвы выделяют три большие группы организмов: бактерии, грибы и актиномицеты.

Бактерии. В основном в почве преобладают бактерии. По литературным данным (Звягинцев, 1978), их количество в почвах составляет от 1 млн. до 1 млрд., а иногда несколько десятков миллиардов клеток на 1 г почвы.

Бактерии, выделяемые на обычных питательных средах, аммонифицируют в почве белки и пептоны. Как источник азота они могут использовать также соли аммония, нитраты и аминокислоты. Как источник углерода используют ряд углеводов, спирты и органические кислоты (Мишустин, 1975).

Среди бактериального населения почвы есть микроорганизмы, связывающие молекулярный азот. Подробно изучена экология анаэробных азотфиксаторов Clostridium и аэробного Azotobacter. Из видов этой бактерии в почве обычно встречается Az. chroococcum. Этот микроорганизм требователен к условиям среды: развивается в достаточно увлажненных почвах, имеющих реакцию, близкую к нейтральной, обеспеченных фосфором, калием и рядом микроэлементов. Такая требовательность делает понятной причину его ограниченного распространения в ряде почв. В зоне обыкновенных и южных черноземов азотобактер обычно появляется как весенний эфемер.

В последнее время выяснилось, что нет отдельных физиологических групп азотфиксаторов и денитрификаторов. Одна и та же бактерия проводит оба процесса в зависимости от условий окружающей среды. При наличии органического вещества и недостатке связанного азота в среде происходит азотфиксация. Если же имеется органическое вещество при избытке связанного азота и недостатке кислорода - идет денитрификация. Если бактерия азотфиксатор-денитрификатор в процессе своего роста использует белки или аминокислоты, она становится аммонификатором. Обычно бактерии могут проводить и гетеротрофную нитрификацию. Таким образом, генетические возможности микробов оказались очень обширными (Звягинцев, 1987).

Актиномицеты - одна из многочисленных групп почвенного микронаселения, исчисляемая в миллионах /1 г. В почве находится большое количество гиф актиномицетов. Они возбуждают процесс аммонификации и могут разлагать разнообразные углеродсодержащие соединения. Некоторые актиномицеты способны разрушать клетчатку, но перегнойные соединения не разлагают (Мишустин, 1975).

Микроскопические грибы. Численность их составляет несколько тысяч в 1 г почвы, но суммарная длина грибных гиф на 1 г почвы равняется тысячам метров (Звягинцев, 1987). Грибы способны разлагать белковые соединения и могут быть по этому признаку причислены к аммонификаторам. Они разрушают многие углеродсодержащие вещества, в том числе минерализуют циклические соединения и перегной. Некоторые из несовершенных грибов, встречающихся в почве, являются фитопатогенами.

Отдельные слои пахотного горизонта довольно существенно различаются по богатству микроорганизмов. При благоприятных условиях влажности слой 0-5 см содержит в два раза больше микробов, чем слой 20-30 см. При тождественном химическом составе в пределах пахотного горизонта верхний слой отличается существенно большей энергией микробиологических процессов. В основном это результат худшего проникновения в глубокие слои почвы кислорода воздуха. В целине это различие сказывается более резко.

Зарегистрирована неравномерность в заселении почвенных горизонтов отдельными микроорганизмами, особенно родами Bacillus, Clostridium, Pseudomonas и Bacterium. В пахотной почве споровые бактерии Bacillus чаще встречаются в поверхностном слое, в то время как Clostridium и Bacterium - в нижних слоях. Что касается грибов, они предпочитают верхние слои в связи с их большей аэрируемостью.

Под влиянием растительности почва не теряет характерных признаков специфики микробного ценоза. Тип почвообразовательного процесса сказывается на микробном населении сильнее всего (Мишустин, 1975).

К настоящему времени накоплено много сведений о биологическом состоянии различных почв. На основании этих данных, полученных в основном Е.Н. Мишустиным с сотрудниками, а в Сибири Н.Н. Наплёковой, И.Л. Клевенской и другими сотрудниками НИИ Почвоведения и Агрохимии СО РАН, были установлены следующие эколого-географические закономерности распространения микроорганизмов:

1) географический фактор, оказывающий решающее влияние на почвообразовательный процесс, специфически воздействует и на почвенные микроорганизмы;

2) численность микроорганизмов возрастает от северных почв к южным;

3) в почвах различных типов существенно изменяется соотношение отдельных групп микробонаселения,

4) определенные типы почв характеризуются наличием в них специфических видов микроорганизмов и их группировок (Клевенская и др., 1970).

Агроиспользование почв существенно изменяет почвенные биотические сообщества. Известно, что почвы агросистем отличаются от естественных биогеоценозов меньшим видовым богатством микробов, но бьльшим обилием ряда видов и интенсивным протеканием микробиологических процессов (Мишустин, 1972). При окультуривании почв разных типов четко прослеживается усиление микробиологической и ферментативной активности, увеличение интенсивности минерализации и трансформации почвенного органического вещества (Минеев, 1990). При длительном экстенсивном земледелии ухудшаются развитие органотрофной микрофлоры, азотфиксация и накапливаются патогенные микробы (Артамонова, 2002).

Многочисленные опыты научно-исследовательских учреждений убедительно показывают, что совместное внесение органических и минеральных удобрений способствует энергичному развитию биологических процессов в почве. После внесения таких удобрений при благоприятных климатических условиях многократно возрастает численность микроорганизмов. Внесение смеси усиливает размножение всех физиологических групп микроорганизмов, переводящих недоступные для растений вещества почвы и удобрений в усвояемые элементы корневого питания. Увеличивается выделение почвой СО₂, что является следствием более энергичного микробного разрушения органических остатков, возрастает нитрификационная способность почвы (Мишустин, 1972). Внесение малых доз органо-минеральных удобрений оказывает на микрофлору, развивающуюся под растением, не меньшее стимулирующее действие, чем внесение больших доз навоза для озимой пшеницы.

Особенного внимания заслуживают факты усиленного размножения в ризосфере удобренных органо-минеральной смесью растений анаэробных фиксаторов азота (Clostridium pasteurianum и олигонитрофилов). Фосфорные и калийные соединения, входящие в состав сложных удобрений усиливают активность свободноживущих и симбиотических азотфиксаторов. Даже через 3 года после внесения гранул органо-минеральных смесей, состоящих из суперфосфата и перегноя, в черноземе Прииртышья наблюдались очаги повышенного содержания бактерий и подвижной фосфорной кислоты, как в самой грануле, так и в почве вокруг нее (Сорокина, 1962).

Наиболее сильное влияние органо-минеральные смеси оказывают на микрофлору прикорневого слоя почвы, который в биологическом отношении является наиболее активным. Как отмечает Т.А. Сорокина (1962) удобренные растения имеют корневую систему более мощно развитую, с большим количеством корневых волосков. Благодаря этому микроорганизмы, развивающиеся в зоне деятельности корней, испытывают двойное влияние: непосредственное удобрений и косвенное растений, что и приводит к особенному усилению микробиологической активности в прикорневом слое почвы. Здесь резко возрастает количество таких важнейших для питания растений групп микроорганизмов, как нитрификаторы, азотфиксаторы, бактерии, переводящие органические и трудно усвояемые минеральные формы фосфора в доступную форму. Повышенное количество фосфора наблюдается в течение длительного времени, обычно вплоть до цветения. Что касается нитратов, то увеличение содержания их в прикорневом слое под влиянием органо-минеральной смеси можно заметить лишь в начальный период развития растений. Объясняется это тем, что мощно развивающиеся растения сильнее поглощают нитраты, поэтому, несмотря па усиленную деятельность микроорганизмов, нитраты под растениями обнаруживаются в меньшом количестве.

Итак, совместное внесение органических и минеральных удобрений является мощным фактором влияния на почвенную микрофлору. В механизме действия удобрений существенным моментом является то, что они усиливают рост растения, а это в свою очередь вызывает стимуляцию жизнедеятельности микрофлоры. С другой стороны, вызванная удобрениями интенсификация микробиологических процессов приводит к мобилизации питательных веществ самой почвы, благодаря чему также улучшается питание растения. Таким образом, получается сложная цепь причинной зависимости, основным звеном которой являются микроорганизмы почвы.

1.3 Фитосанитарный эффект применения органо-минеральных удобрений

Внося удобрения, мы не только улучшаем условия питания растений, но и усиливаем их способность сопротивляться неблагоприятным факторам, в том числе размножению нежелательной микрофлоры на корнях и надземной массе. Кроме того, элементы, входящие в состав удобрений, могут прямо ингибировать развитие грибных возбудителей болезни. Так, Л.К. Хацкевич (1987) рекомендует применять в севооборотах с высоким насыщением зерновыми культурами органо-минеральные удобрения, которые усиливают микробиологическую активность почвы и подавляют споруляцию в ней возбудителей корневых гнилей. Интенсивная споруляция патогенов приводит к формированию в почве такой высокой плотности спор, что заболевание растений принимает эпифитотийный характер. Например, в зерновых районах Канады на зараженных полях обнаруживалось в среднем около 200 конидий возбудителя гельминтоспориозной корневой гнили в 1 г почвы, что вызывало хроническое заражение растений (Schreiber, 1963).

Проблема подавления популяций патогенов, сохраняющихся и размножающихся в почве, с помощью агротехнических мероприятий (и в частности, удобрений) не потеряла свою актуальность и в настоящее время. Показано, что повышенная концентрация минеральных удобрений способствует активизации возбудителей инфекции (Апаев и др., 1999). Там, где в дерново-подзолистую почву вносились высокие дозы минеральных удобрений (N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀) патогенные грибы, вызывающие развитие корневой гнили, встречались так же часто, как в почве контрольных участков. В вариантах, где вносили навоз (240 т/га - под предшественник озимую рожь), отмечено повышенное содержание в почве сапрофитных грибов, в частности микромицета Тrichoderma lignorum, являющегося активным антагонистом патогенных грибов. При этом наблюдалось снижение пораженности растений корневой гнилью на 34 %. Внесение минеральных удобрений по фону органических повышало общую биологическую активность почвы, содержание в ней антагонистов - грибов родов Fusarium, Drechslera, Rhizocthonia и снижало численность и жизнеспособность популяций патогенных микромицетов под покровом яровой пшеницы на 36,6-53,8%, по сравнению с контролем.

По данным многолетних исследований Г.П. Мартынова (1999) в Республике Марий Эл фитосанитарное состояние почвы, которое определяется общей численностью микромицетов и потенциальных патогенов культурных растений, было наиболее благополучным в вариантах с внесением торфонавозного компоста (ТНК) в разных сочетаниях с минеральными туками. Так, при внесении в занятый пар 80-100 и 40-60 т/га ТНК и N_48-71P_71-95K_64-99 показатель самозащиты почвы составил перед уборкой ячменя соответственно 3,6 и 2,1, урожайность - 24,9 и 17,1 ц/га, заражение зерна альтернариозом - 5,6 % и 22,1 %, заселение патогенными грибами, вызывающими корневые гнили, - 11 и 54,2 споры на 1 зерно.

На Украине при внесении полного минерального и органического удобрения развитие корневых гнилей на озимой пшенице снижалось с 46,7 до 18,5% (Чулкина, 1985).

Как правило, снижение потенциала возбудителей в почве под влиянием органо-минеральных или органических удобрений связано с активизацией почвенной микрофлоры. В Сибири в значительной степени активизируют почвенную микрофлору органические удобрения (навоз и солома). При этом повышается численность антагонистов-актиномицетов и антагонистов-бактерий к возбудителям корневых гнилей в почве, что обусловливает снижение инфекционного потенциала (Кузнецова, Коробова, 1982). В Канаде для усиления микробиологических процессов в почве на сильно инфицированных полях рекомендуется запахивать высокую стерню вместе с азотными удобрениями. Разложение соломы ускоряется при внесении аммонийной формы азота, так как именно эту, а не нитратную форму азота предпочитают усваивать почвенные микроорганизмы (Чулкина, 1985).

Добавление к органическим удобрениям минеральных позволяет достичь благоприятного соотношения между популяцией патогенов и популяцией антагонистов, которое составляет примерно 1:8 (Чулкина, 1995). Такого мощного ингибирующего эффекта против B. sorokiniana, по мнению автора, не было отмечено ни при каком другом агротехническом приеме борьбы с болезнью. Например, зеленые удобрения, активизируя сапрофитную и антагонистическую микрофлору, снижают численность возбудителя в почве, а предрасположенность растений к возбудителю болезни при этом может возрастать. Поэтому лучшим вариантом является совместное применение органических и минеральных удобрений. В этом случае недобор зерна от болезни снижается в 5-6 раз по сравнению с применением одного только органического удобрения (Чулкина, 1979).

Итак, применение органо-минеральных удобрений может рассматриваться как интенсивный прием снижения инфекционного потенциала возбудителей в почве. Он обеспечивает максимальное подавление развития корневых гнилей из-за уменьшения предрасположенности растений к возбудителю инфекции.

2. Характеристика места и условий проведения исследований

Работа выполнялась в 2004 и 2005 годах на посевах яровой пшеницы на опытном поле Агрономического института НГАУ в учебно-опытном хозяйстве «Тулинское» и на кафедре агроэкологии и микробиологии.

Тулинский совхоз организован в 1932 году. С 2000 года является федеральным государственным унитарным предприятием НГАУ. Землепользование учхоза расположено в юго-западной части Новосибирского района Новосибирской области. Центральная усадьба с. Тулинское находиться в 4 км от областного центра г. Новосибирска. Расстояние до ближайшей железнодорожной станции Клещиха - 12 км, до пристани г. Новосибирска - 25 км. Общая площадь земель, закрепленных за учхозом 5368 га, площадь сельскохозяйственных угодий 4615 га, что составляет 86,4 %.

2.1 Природно-климатические условия зоны

Климат

Учхоз располагается на территории левобережной части Новосибирского сельского района на северо-востоке Новосибирской области, на Приобском плато. Это лесостепная зона Западной Сибири. Климат здесь континентальный и характеризуется продолжительной холодной зимой и жарким коротким летом с умеренным увлажнением. Весна обычно холодная с частым возвратом поздних заморозков. Осень продолжительная, с умеренным увлажнением. Средняя температура января -18є С, средняя температура июля - +18-20°С.

Продолжительность теплого периода составляет 188 дней. Средняя продолжительность безморозного периода - 120 дней, вегетационного периода 160 дней. Безморозный период в районе начинается в 8 годах из 10 после 31 мая. Угроза заморозков исчезает во все годы после 14 июня. Сумма активных температур составляет от 1800 °С до 1900 °С. Продолжительность активной вегетации сельскохозяйственных растений заканчивается во второй декаде сентября.

Первый заморозок осенью наблюдается обычно с 18 сентября. Среднемноголетняя дата установления устойчивого снежного покрова - 1 ноября. Средняя продолжительность сохранения снежного покрова - 170 дней с колебаниями по годам от 148 до 184 дней. Максимальная глубина промерзания почвы - 257 см. В середине марта высота снежного покрова достигает 40-50 см. С 13 апреля устойчивый снежный покров нарушается. Полный сход снежного покрова обычен к 21 апреля. Начало полевых работ, т.е. физическая спелость почвы, наступает 27 апреля.

Характерная особенность зоны - преобладание ветров юго-западного направления, что особенно характерно для зимнего периода. В летнее время ветры могут быть любых направлений, с преобладанием юго-западного и южного направления.

Годовое количество осадков составляет 367 мм. Одна треть осадков (82 мм) выпадает в виде снега, две трети - за теплый период года. Максимум осадков приходится на июль - 79-75 мм.

Условия зоны исследований благоприятны для выращивания ранне- и среднеспелых сортов яровой пшеницы и картофеля, всех сортов озимой ржи, овса, ячменя, гречихи, гороха.

Растительность

Растительность в хозяйстве характерная для лесостепной зоны. Леса занимают 5,4% территории и размещаются в основном по оврагам и балкам, а также в виде колков в микропонижениях. Из древесной растительности встречаются береза и осина. В травостое преобладают лабазник, тысячелистник, кровохлебка. Из сорняков на территории хозяйства постоянны вьюнок полевой, осот полевой, просо сорно-полевое. Большая часть территории - 74,7% распахана и занята посевами сельскохозяйственных культур.

Почвенный покров

Почвенный покров хозяйства сравнительно однороден. Среди почв преобладают черноземы выщелоченные и оподзоленные, которые с учетом комплексов этих почв с темно-серыми слабооподзоленными (их доля в комплексах от 15 до 35%), занимают 99% пахотных земель. Черноземы расположены на повышенных участках равнины, склонах равнины, склонах увалов и используются под пашню. Темно-серые слабооподзоленные, серые оподзоленные и светло-серые оподзоленные почвы размещаются на понижениях, склонах увалов, днищах балок. Частично они используются под пашню, но основная их часть занята лесом и кормовыми угодьями (Рекомендации, 1978).

2.2 Специализация хозяйства и экономическая характеристика состояния производства

ФГПУ учебно-опытное хозяйство «Тулинское» является многоотраслевым с преимущественным развитием производства молока, элитных семян зерновых культур, племенного молодняка крупного рогатого скота и свиней. Здесь находится кафедра НГАУ, где разрабатывают новые технологии возделывания сельскохозяйственных культур и содержания животных.

В структуре товарного производства продукция растениеводства по итогам 2004 года составила 34%, животноводства 65% (в том числе реализация молока 44%, мяса крупного рогатого скота и свиней 49%), прочие отрасли составили 1%.

Цех животноводства обеспечивает выращивание племенного молодняка крупного рогатого скота и свиней, производства мяса, молока, свинины. На 1 января 2004 года в учхозе было 1350 голов крупного рогатого скота, в том числе 500 коров; 1020 голов свиней, в том числе основных свиноматок 120 голов.

Цех растениеводства обеспечивает выращивание элитных семян зерновых культур, вывозку минеральных и органических удобрений, выращивание и доставку к животноводческим фермам кормов, вывоз продукции с полей до сдаточных пунктов.

Посевная площадь в учебно-опытном хозяйстве составляет 4077 га пашни. Из общей площади посевов самый большой удельный вес занимают зерновые культуры (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Структура посевных площадей в хозяйстве и урожайность за 2002-2004 гг.

Показатель	Единицы измерения	2002	2003	2004
Структура посевных площадей
зерновые	га	2150	2300	2300
картофель	га	78	50	50
кормовые - всего в т.ч.
корнеплоды	га	20	20	20
многолетние травы	га	878	980	980
однолетние травы	га	454	320	615
Урожайность:
зерновые (амб. вес)	ц/га	33,4	23,3	34,8
картофель	ц/га	290	312	345
многолетние травы на сено	ц/га	34,7	38,5	27,3
Корм. корнеплоды	ц/га	556	253	643

Уровень урожайности сельскохозяйственных культур в 2005 году в хозяйстве составил: пшеница - 37,2 ц/га; ячмень - 40,8 ц/га; овес - 31,2 ц/га; картофель - 305,5 ц/га; сено многолетних трав - 37,5 ц/га; кукуруза - 705 ц/га.

2.3 Погодные условия лет исследования

2004 год по гидротермическим условиям был умеренно-увлажненным. За период май-август количество осадков составило 215,6 мм при многолетней норме 223 мм. Однако первая половина вегетации яровой пшеницы (до колошения) проходила в условиях острой воздушно - почвенной засухи. Это обусловило значительную гибель растений на начальных этапах развития. Середина вегетации (3 декада июня, 1 декада июля и первая декада августа), напротив, сопровождалась обильными осадками, что позволило пшенице сформировать хороший колос и максимально реализовать потенциал урожайности. Метеорологические условия вегетационного периода 2004 г. приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Метеорологические показатели вегетационного периода в Новосибирском районе в 2004 г. (данные Новосибирской ГМС)

Месяц	Т°С	Осадки, мм.
	Декады	Средне-месячная	Многолетняя норма	Декады	В сумме за месяц	Многолетняя норма
	1	2	3			1	2	3
Май	9,4	21,1	16,9	15,8	10,3	7	0,1	19	26,1	36
Июнь	17,7	20,6	18,7	19,0	16,7	0,6	5	25	30,6	58
Июль	16,1	19,9	18,8	18,3	19,0	83	10	10	103	72
Август	16,2	17,8	13,5	15,8	15,8	49	0	7	56	66

2005 год по гидротермическим условиям относился к умеренно увлажненным и теплым годам. За период май-август количество осадков составило 224 мм при многолетней норме 223 мм. Но в две первые декады мая дождей практически не было. Общее количество майских осадков не превысило 72% от многолетней месячной нормы. Напротив, июнь и июль сопровождались обильными осадками, на уровне 140% от среднемесячной нормы, что способствовало проявлению корневой гнили.

В августе, когда наливалось зерно яровой пшеницы, установилась сухая погода (выпало 27% осадков от месячной нормы), что не позволило пшенице полноценно реализовать потенциал ее урожайности. Метеорологические условия вегетационного периода года приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Метеорологические показатели вегетационного периода в Новосибирском сельском районе в 2005 году (данные Новосибирской ГМС)

Месяц	Т0С	Осадки, мм
	Декады	Среднемесяч ная	Многолетняя норма	декады	В сумме за месяц	Многолет няя норма
	1	2	3			1	2	3
Май	8,6	14,3	12,6	11,9	10,3	0	1,0	25,0	26,0	36
Июнь	15,7	19,6	19,7	18,3	16,7	30,0	17,0	34,0	81,0	58
Июль	23	17,9	19,9	20,3	19,0	17,0	37,0	45,0	99,0	72
Август	21,5	16,6	16,0	18,0	15,8	4,0	5,0	9,0	18,0	66

3. Объекты и методы исследования

3.1 Объекты исследований

Объектами исследования в опытах были яровая пшеница сортов Сибирская 12 и Новосибирская 29, гельминтоспориозная корневая гниль яровой пшеницы, чернозем выщелоченный и населяющие его микроорганизмы.

1. Яровая пшеница Яровая мягкая пшеница (Triticum aestivum L.) относится к семейству Мятликовых (Poaceae).

Народнохозяйственное значение пшеницы. Среди зерновых культур особое место принадлежит пшенице. Ее посевами занято около 50% площадей зерновых в стране. Пшеница -- это не только хлеб и мучные изделия, но и продукты животноводства, так как значительное количество зерна используется на кормовые цели, а также продукты экспорта и переработки на технические цели, это, наконец, семенное зерно.

Наряду с увеличением общего объема производства зерна большое народнохозяйственное значение имеет улучшение его качества. Ценность пшеницы определяется ее химическим составом, технологическими и пищевыми достоинствам. Эти свойства связаны с особенностями сорта и условиями выращивания. Внедрение в производство новых, наиболее продуктивных и ценных по качеству сортов пшениц -- важное условие повышения эффективности сельского хозяйства.

Ботаническая характеристика. Корневая система мочковатая, состоит из двух типов корней: первичные или зародышевые и вторичные или узловые. Корневая система у пшеницы развита слабо и составляет 40-45% от общей массы растения. Она проникает в почву на глубину до 1 м и более. Но основная масса корней (до 80%) расположена в слое почвы 0-40 см.

Стебель - соломина, высотой от 50 до 120 см, имеет 4-6 узлов и 5-7 междоузлий. К каждому узлу соломины прикрепляется листовое влагалище, которое охватывает междоузлия в виде трубки и переходит в листовую пластинку. Листовая пластинка линейная с параллельными рядами жилок. В месте перехода листового влагалища в листовую пластинку находиться язычок и ушки. Язычок препятствует попаданию воды между листом и стеблем.

Соцветие - колос. Колос состоит из стержня. Стержень из члеников, к каждому из которых прикрепляется колосок. С боковой стороны колоса имеется два ряда колосков, с лицевой стороны колоски расположены черепицеобразно.

Плод зерновка.

Особенности развития. Элементы структуры урожая пшеницы формируются по мере прохождения растениями фенофаз и этапов органогенеза. Семена пшеницы начинают прорастать при температуре верхнего слоя почвы 3-4 °С, когда содержание воды в семенах достигнет 45-52%. При высоком качестве семян, соблюдении нормы сева, способа, глубины и срока посева всходы полные и дружные. Дружность всходов имеет решающее значение для формирования первого элемента структуры урожая - количества продуктивных стеблей на единице площади (Растениеводство,1979).

С появлением 3-4-го листа начинает формироваться второй элемент структуры урожая - число зёрен в колосе. Идёт формирование зачаточного соцветия - колоса, наступает кущение. В этот период определяется судьба урожая. Одновременно с формированием количества зерен в колосе происходит развитие вторичной корневой системы: нижний ярус составляют зародышевые и эпикотильные корни (первичные), верхний - узловые корни, развивающиеся из узла кущения (вторичные). Чтобы вырастить хороший урожаи, необходимо хорошее развитие и первичных, и вторичных корней (Иванов, 1954; Куперман, 1956). Развитие вторичной корневой системы тесно связано с кущением. Яровая пшеница хуже кустится, чем другие зерновые культуры (Растениеводство, 1979).

У большинства сортов яровой пшеницы формируется 7-8, а у поздних сортов 9 листьев. Числу стеблевых листьев соответствует число междоузлий. До фазы кущения и несколько позже все междоузлия остаются укороченными, интенсивный рост их начинается только перед фазой выхода в трубку и продолжается вплоть до цветения. Рост последней листовой пластинки заканчивается примерно за неделю до колошения.

Колос закладывается во время кущения при появлении третьего листа. Формирование и рост всех органов цветка заканчивается в фазу колошения, а в фазу цветения происходит опыление и оплодотворение. Сильное снижение урожайности бывает при засухе в период от выхода в трубку до колошения. Она влияет на число зёрен в колосе (Растениеводство, 1979).

Формирование третьего элемента структуры урожая, массы 1000 зёрен, происходит в фазы начала налива - полной спелости зерна. Период от оплодотворения до начала молочной спелости сопровождается быстрым увеличением сырой массы, размеров семени и развитием зародыша. Полное развитие зародыша заканчивается к концу молочной спелости. В период молочной спелости, когда зерновка заполняется запасными питательными веществами, следствием засухи является щуплое зерно (Растениеводство, 1979).

В начале восковой спелости влажность зерна снижается до 35-38%. При такой влажности связь с материнским растением нарушается, и дальнейшее поступление пластических веществ прекращается. Показатель влажности зерна может служить объективным критерием для начала уборки яровой пшеницы.

Требования культуры к температуре. Для нормального роста и развития всходов пшеницы и дальнейшего её развития очень важен правильный выбор срока посева. В Сибири возврат холодов весной иногда повреждает всходы пшеницы, и сильно задерживает их развитие. Также возможны и ранние осенние заморозки, которые захватывают пшеницу в незрелом состоянии, вызывая повреждение зерна. Для борьбы с осенними заморозками в Сибири рекомендовано вводить скороспелые и морозостойкие сорта (Новосибирскую 22, Лютесценс 57 и др.) (Интенсивная…, 1986).

Прорастание семян яровой пшеницы возможно при температуре 1-2 ° С, а появление жизнеспособных всходов - при 4-5 °С. Наиболее устойчива к низким температурам яровая пшеница в самые ранние фазы. В период прорастания зерна она переносит заморозки до -13° С, в фазе кущения - до - 8-9°С, но во время цветения повреждается заморозками в 1-2° С. Кущение лучше проходит при температуре 10-12°С (Растениеводство, 1979).

Влияют на урожай и высокие температуры. При достаточном количестве влаги в почве температура 30 °С переносится пшеницей в фазы колошения-налива зерна без снижения урожая, а температура 35°С снижает урожай на 11-22%. При 40 °С урожай падает на 43-48%. Дальнейшее повышение температуры воздуха вызывает катастрофическое падение урожая на 71-83% (Куперман, 1956).

Требования яровой пшеницы к свету. Свет, или лучистая энергия, является важнейшим энергетическим фактором, участвующим в создании органического вещества, его превращениях и запасе. Он влияет косвенно и непосредственно на процессы закаливания растений, изменение их зимостойкости и засухоустойчивости. К тому же изменения в интенсивности света зачастую тесно связаны с изменением и температурного режима растений. Действуя одновременно, они ведут к существенным изменениям в прохождение ряда микробиологических процессов в почве, и, следовательно, ухудшают не только фотосинтез, но и почвенное питание растений (Куперман, 1956).

Так как пшеница возделывается в очень широких географических ареалах, то разные сорта её приспособились к разной длине дня, характерной для каждого района. Сорта пшеницы северного происхождения более требовательны к длинному дню продолжительностью не менее 14-16 часов. Чем длиннее день, тем быстрее пшеница выколашивается и зацветает. Сорта пшеницы южного происхождения могут проходить световую стадию при 12-14 часовой длине дня (Куперман, 1956).

Для избежания затенения пшеницы необходимы борьба с сорняками и соблюдение оптимальной для зоны нормы высева.

Требования культуры к влаге. Изучение закономерностей водного режима яровой пшеницы имеет особенно большое значение, так как основные посевы её размещаются в засушливых районах России. В Западной Сибири засуха наиболее часто повторяется весной.

Потребление влаги растениями подвержено большим колебаниям в зависимости от условий года и фазы развития. Однако общая закономерность потребления влаги определяется биологией культуры.

Пшеница извлекает влагу в основном из метрового слоя почвы, причём до колошения использует, главным образом, запасы влаги в слое до 60-70 см, а в последующем - с глубины 90-100 см (Иванов, 1954).

Для прорастания семян мягкой пшеницы требуется 50-60% воды от массы сухого зерна. Периоды кущения и выхода в трубку - критические для яровой пшеницы. При недостатке влаги в почве в этот период увеличивается количество бесплодных колосьев. Наиболее благоприятна для растений влажность почвы в пределах 70-75% от наименьшей влагоёмкости.

Требования к почвам. Яровая пшеница весьма требовательна к наличию в почве легко доступных питательных веществ, что объясняется её сравнительно коротким периодом вегетации и пониженной усвояющей способностью корневой системы. Пшеница страдает от повышенной почвенной кислотности. Для неё благоприятны нейтральные и слабо кислые почвы (рН б,0-7,5) (Растениеводство, 1979). Из почв Западной Сибири самыми лучшими для пшеницы являются черноземы. Менее благоприятны для нее темно-каштановые почвы. Однако при высокой агротехнике и на этих почвах можно получить большой урожай пшеницы.

Система предпосевной обработки почвы, посева и ухода за посевами