Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай

Подождите немного. Документ загружается.

Российская академия сельскохозяйственных наук

Всероссийский научно-исследовательский институт

агрохимии им. Д.Н.Прянишникова

Всероссийский научно-исследовательский институт

сельскохозяйственной микробиологии

А.А.ЗАВАЛИН

БИОПРЕПАРАТЫ,

УДОБРЕНИЯ

И УРОЖАЙ

Москва 2005

УДК 63:579.64+631.8+631.55

ББК 40.40(407)

3ав13

Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: Изда-

тельство

ВНИИА, 2005,- 302 с.

В книге обобщены результаты многолетних исследований по

проблеме использования биопрепаратов комплексного действия на

урожайность и качество различных сельскохозяйственных культур в

зависимости от экологических условий. Рассматриваются биокон-

трольное действие биопрепаратов, их влияние на азотное питание

растений, накопление элементов питания в урожае в зависимости от

внесения удобрений, уровня плодородия почвы, погодных условий

вегетационного периода, сортовых особенностей полевых культур. С

использованием стабильного изотопа приводится оценка возмож-

ных размеров фиксации ассоциативными микроорганизмами азота

атмосферы и влияние биопрепаратов на баланс азота удобрений в

системе почва-растение-атмосфера.

Книга предназначена для агрохимиков, микробиологов, агро-

экологов, почвоведов, преподавателей и студентов, а также товаро-

производителей растениеводческой продукции.

Таблиц- 184, рисунков- 7, литература- 231.

Рецензент- кандидат биологических наук Кожемяков А.П.

Книга издана при финансовой поддержке ООО «Столица-Крок»

ISBN 5-9238-0040-3

©Завалин А. А.

О ВНИИА

Russian academy of agricultural science

All-Russian scientific-research institute of agrochemistry

named by D.N. Pryanishnikov

All-Russian scientific-research institute

of agricultural microbiology

A.A. Zavalin

Bio-preparations,

fertilizers

and harvest

Moscow,

Publishing house of All-Russian scientific-research institute of

agrochemistry named by D.N. Pryanishnikov, 2005

A.A. Zavalin. Bio-preparations, fertilizers and harvest Moscow.

Publishing house of All-Russian scientific-research institute of agrochem-

istry named by D.N. Pryanishnikov, 2005. - 302 pages.

Results of the long-term experiments devoted to the influence of the

complex bio-preparations' employment on yield and quality of agricultural

crops depended on ecological conditions are published in this book.

Bio-control action of bio-preparations, it's influence on the nitrogen

nutrition of plant, accumulation of nutrition elements in harvest depended

on employment of fertilizers, soil fertility, climatic conditions of vegeta-

tive period, particularizes of crops are displaying. Appraisal of available

volumes of nitrogen fixation by the associated microorganisms with em-

ployment of the stable isotope

N and influence of bio-preparations on ni-

trogen of fertilizers balance in soil-plant-atmosphere are listed.

Book is recommended for agrochemistrists, microbiologists, agricul-

tural ecologists, soil scientists, educators and students, and also for pro-

ducers of agricultural crops.

Tables - 184, figures - 7, literary outlook - 231 items.

Reviewer - bachelor of biological science Kozhemyakov A.P.

Book was made by the financial help of ООО "Stoliza-Krok"

ISBN 5-9238-0040-3 © Zavalin A.A.

Содержание

Предисловие 7

Введение 12

Глава 1.Основные механизмы действия биопрепаратов 13

1.1. Характеристика биопрепаратов комплексного действия и ме-

тодические подходы к определению их агрономической эффек-

тивности 13

1.2 Биологическая фиксация азота в сельскохозяйственных

биоценозах 22

1.3.Взаимодействие растений с ассоциативными

ризобактериями 27

1.4. Влияние биопрепаратов на всхожесть семян и биомассу рас-

тений 32

1.5. Роль биопрепаратов комплексного действия в улучшении

минерального питания растений 54

1.6. Биоконтрольное действие препаратов 77

Глава 2. Урожайность и качество растениеводческой продукции при

использовании биопрепаратов 87

2.1. Яровые зерновые 87

2.1.1. Ячмень 87

2.1.2. Яровая пшеница 127

2.2. Озимые зерновые 137

2.2.1. Озимая рожь 137

2.2.2. Озимая пшеница 147

2.2.3. Озимое тритикале 158

2.3. Эффективность биопрепаратов в чистых и смешанных посевах

яровой пшеницы и гороха 163

2.3.1. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы и гороха 163

2.3.2. Физиолого - агрохимические параметры, определяющие накоп-

ление белка в зерне яровой пшеницы и гороха 179

2.4.Роль почвенных и метеорологических условий и азотного удобре-

ния в эффективности инокуляции зерновых культур ризоагрином 184

2.5. Взаимодействие сортов яровой пшеницы и ячменя с ризосферны-

ми ростстимулирующими бактериями в зависимости от внесения

азотного удобрения 189

2.6. Картофель 198

2.7. Кукуруза 202

Глава 3. Использование растениями элементов питания при инокуля-

ции семян биопрепаратами комплексного действия 215

Глава 4. Оценка размеров использования растениями дополнительного

количества азота при инокуляции семян биопрепаратами с примене-

нием изотопа

242

Глава 5. Эффективность инокуляции под культуры, выращиваемые на

радиоактивно-загрязненной супесчаной почве 268

5.1. Овес и ячмень 268

5.2. Люпин желтый 277

Заключение 285

Литература 287

ПРЕДИСЛОВИЕ

В течение последнего времени во всем мире, а особенно в развитых

странах преобладало направление, связанное с интенсификацией сельско-

хозяйственного производства. Успехи, достигнутые в биологической нау-

ке, особенно в области питания растений, создали представление о воз-

можности регулирования и "улучшения" основных свойств сельскохо-

зяйственных растений путем максимального удовлетворения их по-

требностей за счет земледельца. Поэтому в агрохимии отчетливо прояви-

лась тенденция всемерного увеличения применения минеральных

удобрений, повышения их сбалансированности, массированного приме-

нения химических средств защиты (по отдельным видам продукции ко-

личество обработок за сезон приближается к двум десяткам!). Необходи-

мо отметить, что агрохимикаты и дальше, несомненно, будут играть важ-

нейшую роль в повышении продуктивности сельскохозяйственного про-

изводства. Поэтому задача состоит не в отмене «всякой химии», а в ра-

циональном сочетании техногенных и природных источников продуктив-

ности сельскохозяйственных растений.

В правильности такого подхода убеждает анализ современных

тенденций развития сельскохозяйственного производства - сравнительный

анализ использования агрохимикатов в сельском хозяйстве стран Евро-

пейского Сообщества и США показывает, что в Европе наблюдается ус-

тойчивая тенденция снижения использования минеральных удобрений и

пестицидов.

Интенсификация сельскохозяйственного производства вряд ли при-

емлема для России, так же как и для других стран с обширными площа-

дями, широким разнообразием экологических условий, а также традиция-

ми в ведении культуры сельскохозяйственного производства условиях,

когда наиболее выгодным является получение средних, но стабильных

урожаев (это характерно для Австралии, Аргентины, Канады, Китая).

Опыт внедрения интенсивных технологий в нашей стране убеждает,

что их использование помимо общих проблем выдвигает еще и специфи-

ческие российские, среди которых: слабая восприимчивость к научно-

техническому прогрессу, невозможность исполнения технологических

требований, значительная оторванность регионов от центра. В результате

применение минеральных удобрений в целом по стране не превышает 10-

15% от нормы. Выходом из этого тупика является всемерная поддержка

отечественного производителя путем дотаций с одной стороны и - введе-

ние в практику там, где это возможно, альтернативных способов обеспе-

чения растений необходимыми им функциями.

Микробиологические препараты, например, могут значительно сни-

зить дозы минеральных удобрений, повысить коэффициент их использо-

вания.

Актуальность подобной проблемы не исчезает даже при достаточном

потреблении и доступности агрохимикатов. Более того, оптимальное ис-

пользование химических средств возможно лишь при их рациональном

сочетании с комплексом биологических препаратов и технологий.

Из всех факторов, определяющих продуктивность сложной системы

почва-растение-микроорганизмы, именно последние играют опреде-

ляющую роль и именно они являются наименее изученными. Использова-

ние современных молекулярных методов в идентификации почвенных

микроорганизмов позволило показать, что мы пока основываем свои зна-

ния и выводы на очень ограниченном круге известных и культивируемых

видов. Не исключено, что важнейшие свойства почвы на самом деле опре-

деляются неизвестными нам пока видами микроорганизмов. Поэтому в

данной области можно ожидать важных открытий, поскольку микроорга-

низмы оказывают решающее действие на формирование и генезис почвы,

в существенной степени определяют степень ее плодородия.

Хотя первые данные о пользе микроорганизмов для повышения поч-

венного плодородия известны уже тысячи лет, основной взгляд на взаи-

моотношение растений и микробов сводился к установлению между ними

трофических связей, что в значительной мере верно и сейчас, но именно

исследования последних лет показали, что эти связи гораздо сложнее,

многообразнее и незаменимы для нормального функционирования расте-

ний. Образно говоря, растения доверили ряд своих функций микроорга-

низмам, осуществление этих функций основывается на интеграции гене-

тических факторов партнеров, так что проявление адаптационных свойств

контролируется генотипом надорганизменных систем. Хотя основные де-

тали этого процесса изучаются на примере взаимодействия бобовых и

клубеньковых бактерий, ясно, что выявленные таким образом «гены взаи-

модействия» у растений универсальны и используются для контроля не

только азотфиксирующего, но и других симбиозов.

К основным механизмам полезного действия микроорганизмов на

растения относятся:

- фиксация атмосферного азота (улучшение азотного питания);

- оптимизация фосфорного питания растений;

- стимуляция роста и развития растений (более быстрое развитие

растений и созревания урожая);

- подавление развития фитопатогенов (контроль за развитием болез-

ней и снижение поражённости ими растений, улучшение хранения про-

дукции)

- улучшение питания растений (повышение коэффициентов исполь-

зования питательных элементов из удобрений и почвы)

- повышение устойчивости растений к стрессовым условиям (воз-

можность повышения продуктивности растений на фоне водного дефици-

та, неблагоприятных температур, повышенной кислотности, засоления

или загрязнения почвы).

Список полезного воздействия микроорганизмов на растения далеко

не исчерпывается только этим, но и сказанного достаточного, чтобы за-

ключить, что активизация микробно-растительного взаимодействия явля-

ется мощнейшим фактором продуктивного функционирования агрофито-

ценоза, которое в настоящий момент используется крайне неудовлетвори-

тельно.

Накопленные знания о механизмах взаимодействия микробов и рас-

тений позволяют ставить вопрос о направленном конструировании фито-

микробных систем и оптимизации их адаптационных свойств с целью

обеспечения воспроизводства почвенного плодородия, высокой продук-

тивности растений, их устойчивость к неблагоприятным факторам и

стрессам при минимальных ресурсо- и энергозатратах.

Такой подход является генеральным направлением повышения ус-

тойчивости сельскохозяйственного производства и получения высокока-

чественной конкурентоспособной продукции.

Основой такого конструирования является наличие эффективных

штаммов микроорганизмов «в нужном месте в нужное время», а также

сортов растений, способных к взаимодействию.

За последнее время в практику введены многие виды ризосферной

микрофлоры и на базе этих видов созданы десятки микробных препара-

тов, полезное действие которых не приурочено жестко к определенной

группе растений, но носит универсальный характер в отношении различ-

ных групп сельскохозяйственных культур.

Применение препаратов тем более актуально, что многие годы ин-

тенсификации не прошли даром и во многих почвах отмечена тенденция

исчезновения полезных групп микроорганизмов и в то же время повыше-

ние численности и разнообразия вредных видов, что вызывает резкое и

часто необратимое падение почвенного плодородия. Микробные препара-

ты позволяют направленно регулировать состав и численность микробно-

го комплекса на корнях в соответствии с потребностями и возможностями

растений. Реализация потенциальных возможностей растительно-

микробного взаимодействия возможно только при определенной агротех-

нике. Так, например, некоторые пестициды по своей химической структу-

ре являются имитаторами биологически активных соединений, выделяе-

мых растениями для подавления процесса клубенькообразования. Ясно,

•

что при использовании данных пестицидов симбиоз невозможен даже при

наличии активных штаммов и соответствующих растений.

Во многом слабая эффективность взаимодействия объясняется также

особенностями сортов интенсивного типа, которые часто генетически не

способны к продуктивным отношениям с полезными микроорганизмами,

так как в процессе селекции, направленной против действия эволюции,

растения потеряли способность конкурировать за почвенную микрофлору

и расселять ее на своих корнях.

Тем не менее, учеными нашей страны разработана, целая гамма

микробиологических препаратов, они хорошо зарекомендовали себя не

только в России, но и за рубежом, что позволяют говорить о комплексной

"микробиологизации" сельскохозяйственного производства.

Реализация данного предложения во многом зависит от наличия объ-

ективных данных об эффекте микробиологических препаратов, опреде-

ленном на основе системных исследований.

Однако в научной литературе крайне мало публикаций (а главное

систематизации и объективного анализа результатов) по вопросам эффек-

тивности биопрепаратов, их влиянии на качество продукции, питание и

особенности метаболизма растений.

Автору монографии удалось организовать системные исследования

эффективности микробиологических препаратов в самых различных усло-

виях и предлагаемый читателю труд основан на этих исследованиях, он

существенно восполняет пробел в информации о микробиологических

ресурсах современного земледелия. Книга может быть хорошим руково-

дством для специалистов сельского хозяйства, так как основана на боль-

шом фактическом материале, полученном в результате многолетних ис-

следований в различных агроэкологических условиях на широком спектре

сельскохозяйственных культур (ячмень, пшеница, рожь, кукуруза, карто-

фель и другие). Показано, что биопрепараты не только повышают урожай

растений, но могут и существенно улучшать качество продукции. Уста-

новлено, что на фоне стрессовых агроэкологических условий эффект от

применения биопрепаратов, как правило повышается.

В монографии рассматриваются также ряд экологических проблем

(возделывание сельскохозяйственных культур на радиоактивно-

загрязнённых почвах на фоне применения биопрепаратов). Показано, что

биопрепараты могут по разному влиять на накопление радионуклидов в

растениях, что определяется особенностями микроорганизмов, являющих-

ся их основой, генотипом растений и особенностями почвы.

С использованием метода изотопной индикации, изучен баланс азота

в системе «растения-почва-удобрения», а также особенности минерально-

го питания растений при использовании биопрепаратов. Установлено, что