АГРОХИМИЯ, 2014, № 6, с. 48-54
УДК 631.8:631.85:633.511
АГРОХИМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ ФОРМ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ БИОУДОБРЕНИЙ В ПОСЕВАХ ХЛОПЧАТНИКА
© 2014 г. С. Усманов, У.М. Тойпасова, Г.Т. Омарова, Ш. Байбащаева,
М.М. Исахова, Э.Б. Козыбакова
Институт химических наук им. А.Б. Бектурова 050010 Алматы, ул. Ш. Уалиханова, 106, Республика Казахстан Е-таИ: tuljan@mail.ru
Поступила в редакцию 21.01.2014 г.
Установлено, что препарат фосфатмобилизирующих бактерий и их смеси с биопрепаратом 1 повышал растворимость в воде ди- и трикальцийфосфата в 20-60 раз. Фосфорсодержащие биоудобрения из фосфоритов Каратау, биопрепарата 1 и препарата фосфатмобилизирующих бактерий изменяли комплекс эколого-трофических групп микроорганизмов: увеличивали численность свободноживу-щих азотфиксаторов в 1.8-4.3 раза, фосфатмобилизующих - в 1.4-3.6 раза, снижали число олиго-трофов в 1.2-3.5 раза и денитрификаторов - в 1.6-7.2 раза. В результате достигнуто увеличение содержания легкогидролизуемого азота на 30-32%, подвижных форм Р2О5 - на 18-19% и гумуса -на 3.8%. При использовании биоудобрения, содержащего в 2 раза меньше Р2О5, чем традиционные удобрения, урожайность хлопка-сырца повышалась на 0.5-0.7 ц/га.
Ключевые слова: агрохимическая эффективность, фосфорсодержащие биоудобрения, посевы хлопчатника.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из экологических проблем земледелия является зафосфаченность почв, возникшая в результате ежегодного внесения в почвы под некоторые сельскохозяйственные культуры большого количества фосфорных удобрений. Общее содержание фосфора в пахотном слое таких почв достигает 1000 кг/га и более (в труднодоступных для растений формах), тогда как в почвенном растворе оно не превышает 1 кг/га [1, 2]. Улучшение фосфатного режима почв и фосфорного питания растений крайне необходимо в связи с тем, что при фосфорном голодании заметно уменьшается поглощение корнями растений микроэлементов, азота, калия, внесенных с удобрениями, и передвижение их в надземные органы [3].
Одним из перспективных путей решения проблемы зафосфаченности почв является микробная трансформация труднорастворимых фосфорсодержащих соединений [4]. Известно, что почвенные микроорганизмы способны в результате своей жизнедеятельности выделять различные органические кислоты и ферменты, способст-
вующие мобилизации закрепленных почвенных фосфатов. Многие микроорганизмы, находясь в симбиотических взаимодействиях с корневой системой растений (и/или другими микроорганизмами), могут увеличивать содержание растворимого, легкоусвояемого растениями фосфора [5]. В связи с этим разработка получения и применения эффективных и экологически безопасных композиций на основе фосфатмобилизирующих бактерий (ФМБ), биоудобрений и фосфоритов является актуальной задачей.
Цель работы - изучение растворимости и химического взаимодействия в тройных водносо-левых системах: ди- или трикальцийфосфатов, биопрепарата 1 и культуры ФМБ при 20 и 35оС; изучение в модельном опыте без растений содержания гумуса, а также подвижных форм азота и фосфора; воздействия биоудобрения на комплекс эколого-трофических групп микроорганизмов (ЭКТГМ); изучение в полевом опыте в посевах хлопчатника агрохимической эффективности новых биоудобрений на рост и развитие растений, урожайность культуры, содержание гумуса, а также подвижных форм азота и фосфора в почве и накопление их растениями.
Новизна исследования определялась выбором объектов: биопрепарата 1 и препарата ФМБ, а также их композиции с фосфоритами Каратау. Впервые проведены комплексные исследования фосфоритов Каратау, активированных биопрепаратом, а также культурой фосфатмобилизирую-щих микроорганизмов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для проведения исследования использовали: дикальцийфосфат марки х.ч.; трикальцийфосфат марки х.ч.; водную суспензию фосфатмобилизи-рующих бактерий марки 2; биопрепарат 1 производства ТОО НПО "Ана Жер"; фосфоритную муку из фосфоритов Каратау, содержащую 20.5% Р2О5; аммофос (ГОСТ 18918-85).
Почва - светлый серозем, отобранный из пахотного горизонта участка после уборки хлопчатника, образец включал небольшое количество растительных остатков. Содержание питательных элементов (подвижных форм): N - 22.5 мг/кг, Р2О5 - 15.3 мг/кг, К2О - 206 мг/кг, гумус - 1.3%. Использовали семена хлопчатника сорта Мактаа-рал-4005 первой репродукции. Свойства сорта: вегетационный период 112-122 сут, урожайность - 27-30 ц/га, крупность коробочки - 5.76.2 г, длина волокна - 31.1-33.1 мм, микронейр -4.70-4.82 ед.
Модельный опыт проводили по схеме, варианты: 1 - контроль (почва, содержащая растительные остатки), 2 - почва + Ш50К60 + АФ46; 3 - почва + Ш50К60 + Рф46, 4 - почва + Ш50К60 + + Рф46 + биопрепарат 1 + ФМБ, 5 - почва + + Ш50К60 + Рф23 + биопрепарат 1 + ФМБ. Предварительно было установлено, что по отдельности биопрепарат 1 и ФМБ влияют слабо.
Почву, пропущенную через сито 3 мм, по 2 кг (в пересчете на абсолютно сухую) помещали в
пластиковые емкости, оборудованные дренажными трубками, инкубировали в течение 30 сут при температуре 23-25°С и постоянной влажности почвы 17 масс. % (50% ППВ) с контролем влажности через каждые 3-е сут. Количество удобрений, внесенных на 1 кг почвы: аммония нитрата - из расчета ^50, аммофоса или фосфоритной муки - из расчета Р46, калия хлорида - из расчета К60, биопрепарата 1 и жидкости ФМБ - по 0.1 мл, разбавленных в 10 мл дистиллированной воды.
Микробиологические исследования почвы (определение ЭКТГМ) производили по истечении 30 сут, анализ почвы на содержание питательных элементов и гумус через каждые 10 сут опыта.
Полевой опыт заложен по общепринятым методикам [6] (табл. 1). Общая площадь опыта составила 1650 м2, размер учетной делянки - 110 м2. Повторность - трехкратная, размещение в один ярус. Была проведена основная вспашка опытного участка, боронование с внесением удобрений, вслед за ним проведено двухкратное чизелева-ние. В течение вегетации проведена одна ручная прополка. Учеты полевой всхожести, роста и развития растений, урожая проводили по методике полевых опытов [6].
Содержание в почве гумуса определяли по Тюрину, подвижных форм азота - по Корнфильду, общего азота - по Кьельдалю, подвижных форм и валовых содержаний фосфора и калия - по [7].
Количественный учет отдельных физиологических групп микроорганизмов проводили методом разведений с последующим высевом на различные питательные элективные среды [8, 9]. Численность олиготрофных микроорганизмов учитывали на почвенном агаре, аммонифицирующих бактерий - на мясо-пептонном агаре; фосфатмо-билизирующих бактерий - на среде Пиковской, азотфиксаторов - на среде Федорова с микроэлементами, денитрификаторов - на жидкой среде
Таблица 1. Схема полевого опыта на светлом сероземе при возделывании хлопчатника
Р, кг/га ФМБ, л/га Биопрепарат 1, л/га
Вариант перед посевом обработка в составе обработка в составе
семян композиции семян композиции
1. Контроль без удобрений - - - - -
2. Ш50К60 + АФ 46 - - - -
3. Ш50К60 + ФМБ - 2 - - -
4. Ш50К60 + биопрепарат 1 - - 2 -
5. Ш50К60 + Рф + биопрепа- 46 - 2 - 2
рат 1 + ФМБ
Гильтая. Численность микроорганизмов выражена в млн. КОЕ/г сухой почвы.
Культуру фосфатмобилизирующих бактерий готовили по модифицированному методу [10]. В стерильный бобовый бульон (200 г бобов/л Н2О с добавлением по 0.5 г одно- и двухзамещенных фосфатов калия и 10 г сахарозы), приготовленный из маша (в старых источниках - Phaseolus aureus, в настоящее время - Vigna radiata), стерильным 0.9%-ным раствором NaCl смывали колонии культуры ФМБ, находившиеся в пробирке на поверхности скошенного бобового агара. Колбу с культурой инкубировали в течение 3-4 сут при температуре 26 ± 2.5°С на круговой качалке при скорости вращения 180-220 об/мин.
Для подтверждения достаточного образования числа клеток проводили посев на поверхность бобового агара, после инкубации в течение 5 сут при (26 ± 2.5)°С подсчитывали численность ФМБ. Количество клеток в культуральной жидкости было не менее 10-15 млрд./мл.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследовали трехкомпонентную систему из дикальцийфосфата, ФМБ, биопрепарата 1 и их смеси на выход водорастворимых фосфатов из дикальцийфосфата при 20 и 35°С (рисунок). Установлено, что при температуре 20 и 35°С растворимость дикальцийфосфата в воде и в растворе биопрепарата 1 была очень низкой: 0.2-0.25%, тогда как в присутствии ФМБ - в 10-20 раз больше (до 2.1-4.3%). Использование смеси биопрепарата 1 и ФМБ приводило к повышению выхода растворимых фосфатов в 10.5-46 раз по сравнению с водным раствором, и в 8.4-17.2 раза - по сравнению с применением чистого биопрепарата. Увеличение доли биопрепарата в смеси тесно коррелировало с количеством водорастворимой формы фосфора.
Следует отметить, что повышение температуры ведения процесса до 35°С достоверно увеличивало количество растворимых фосфатов в случае смеси ФМБ и биопрепарата 1 - в 1.4-1.8 раза в сравнении с тем же процессом, проводимым при 20оС. В вариантах с водой и применением отдельно биопрепарата 1 и ФМБ степень образования водорастворимых фосфатов практически не зависела от температурного фактора.
При изучении тройной системы с трикаль-цийфосфатом наблюдали аналогичную закономерность: низкая скорость выхода усвояемых фосфатов в вариантах с водой и биопрепаратом
Дикальцийфосфат
;15
«.10-
(б)
° г
е 5-
-I-I-I-I-I--I 2 4 6 8 10 12 14 Время, сут
Г Г Г I I I г 2 4 6 8 10 12 14 Время, сут
Трикальцийфосфат
(а)
(б)
Варианты
Динамика растворения дикальцийфосфата и трикальций-фосфата при 20°С (а) и 35°С (б). Варианты: 1 - вода, 2 -биопрепарат 1, 3 - ФМБ, 4 - композиция биопрепарата 1 и ФМБ в соотношении 1:1, 5 - композиция биопрепарата 1 и ФМБ в соотношении 1.5:1, 6 - композиция биопрепарата 1 и ФМБ в соотношении 2:1.
и достоверное их увеличение под воздействием смеси биопрепарата 1 и ФМБ в 9.2-18.4 раза (рис. 1). Увеличение доли биопрепарата в составе композиции также активизировало процесс разложения трикальцийфосфата в 1.43-1.83 раза. При повышении температуры до 35°С растворимость трикальцийфосфата увеличивалась в 1.3-1.5 раза, т.е. температурный фактор имел меньшее
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.