«Байкал ЭМ-1» как регулятор почвенного плодородия и стимулятор урожайности сахарной свеклы

Безлер Н.В., к.с.-х.н., заведующая группой эколого-микробиологических исследований почв отдела плодородия, Всероссийский НИИ свеклы и сахара, п. Рамонь, Воронежская обл., Костенко Т.А., руководитель группы внедрения ООО «ЭМ-Кооперация», г. Москва (По материалам автореферата диссертации Крафт А.В. на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. ВНИИ сахарной свеклы и сахара им. АЛ. Мазлумова (ВНИИСС)

Повысить продуктивность сахарной свеклы в Центрально-Черноземной зоне (ЦЧЗ) можно за счет воздействия микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1», в состав которого входят ряд полезных группировок почвенной микрофлоры, на микрофлору почвы, участвующую в формировании эффективного и потенциального плодородия. Применение этого препарата позволяет также снизить расход минеральных удобрений и повысить уровень экологической безопасности производства сахарной свеклы.

Исследованиями, проведенными во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова (ВНИИСС), решались следующие задачи:

установить влияние препарата «Байкал ЭМ-1» на продуктивность и технологические качества корнеплодов сахарной свеклы;
выявить влияние «Байкал ЭМ-1» на динамику численности трофических и таксономических группировок микроорганизмов, определяющих эффективное и потенциальное плодородие почвы;
определить активность полифенолоксидазы, пероксидазы и суммы фосфатаз в почве под действием «Байкал ЭМ-1»;
установить влияние препарата на содержание элементов питания в почве и вынос их с урожаем сахарной свеклы;
дать энергетическую и экономическую оценку применения микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» на сахарной свекле.

Проведенные исследования показали, что с помощью микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» можно восстановить нарушенный микробоценоз чернозема, выщелоченного при возделывании сахарной свеклы на неудобренном фоне в условиях ЦЧЗ. Экспериментальная часть работы выполнена в лабораторных и полевых опытах в соответствии с тематическим планом института. Исследования проводились в 2001-2002 гг. в многофакторном стационарном опыте 9-польного зерносвекловичного севооборота с чередованием культур: черный пар — озимая пшеница — сахарная свекла — ячмень с подсевом клевера — клевер 1-го года пользования — озимая пшеница — сахарная свекла — горох — кукуруза на силос.

Погодные условия в 2001-2003 годах складывались удовлетворительно для возделывания сахарной свеклы.

Почва — чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный среднесуглинистый на карбонатных лессовидных суглинках со средним содержанием элементов питания. Агротехника возделывания сахарной свеклы — общепринятая для областей Центрально-Черноземной зоны. Эффективность микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» изучалась на двух фонах минерального питания: без удобрений и с минеральными удобрениями (N160Р170К160).

Объект исследований — почва и сахарная свекла (сорт РМС-70), высеваемая в звене севооборота: чистый пар — озимая пшеница — сахарная свекла. Норма препарата «Байкал ЭМ-1» — 1 л/га, расход рабочего раствора — 200 л/га. Препарат вносили ранцевым опрыскивателем под предпосевную культивацию почвы.

Почвенные образцы отбирались микробиологическим буром под сахарной свеклой на глубину 0-25 см на двух фонах обработки почвы в севообороте:

Отвальная вспашка под все культуры севооборота: под озимую пшеницу в черном пару — на 25—27 см, а в звене с клевером — на 20—22 см; под ячмень с подсевом клевера, клевер, горох — на 20-22 см; под кукурузу — на 25-27 см; под сахарную свеклу — на 30-32 см по схеме улучшенной зяби.
Комбинированная обработка почвы: безотвальная (плоскорезная) под озимую пшеницу после клевера — на 14-16 см; под ячмень с подсевом клевера и клевер, горох — на 20-22 см; отвальная под озимую пшеницу в черном пару — на 25-27 см; под кукурузу — на 25-27 см, а под сахарную свеклу — на 30-32 см по схеме улучшенной зяби.

Мелкоделяночные полевые опыты проводили в 4-х кратной повторности, площадь посевной делянки — 54 м2, учетной — 4,05 м2. Количественный учет почвенных микроорганизмов, относящихся к разным трофическим и таксономическим группам, проводили методом высева почвенной суспензии на элективные питательные среды («Методы почвенной микробиологии и биохимии» — под редакцией проф. Д.Г. Звягинцева, 1991). Коэффициент минерализации выражен условной величиной как отношение численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, к аммонификаторам. Коэффициент гумификации выражается соотношением зимогенной к автохтонной группировке микрофлоры почвы. В почвенных образцах, отобранных для определения численности микроорганизмов, после их высушивания до воздушно-сухого состояния определяли активность пероксидазы, полифенолоксидазы и сумму фосфатаз. Определялись также нитрификационная способность почвы, подвижный фосфор, обменный калий и натрий, щелочногидролизуемый азот. Определение сахаристости и технологических качеств сахарной свеклы проводили на автоматической линии «Venema». Расчет энергетической эффективности изучаемых технологий осуществляли по методу ВГАУ (Зезюков, 1993). Экономическая эффективность рассчитана с использованием нормативов и расценок, действующих в 2004 г. Данные учета урожайности и основные сопутствующие исследования подвергались статистической обработке методом дисперсионного анализа. Одним из способов сохранения и повышения почвенного плодородия является активизация деятельности микрофлоры почвы. Отношение численности микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, к общему количеству аммонификаторов отражает относительную величину минерализации и называется коэффициентом минерализации. С учетом снижения численности аммонификаторов при внесении в почву «Байкал ЭМ-1» при отвальной обработке почвы, коэффициент минерализации увеличивается на фоне без удобрений в июле на 1,82, а в сентябре — на 0,75. На удобренном фоне увеличение коэффициента минерализации при использовании биопрепарата отмечено лишь в июле. В этот период зафиксирована наибольшая величина этого показателя — 3,89.

Результаты анализов показали, что благодаря внесению в почву микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1», достигается оптимальная биохимическая активность почвы, усиливающая гумификационные процессы. О направленности процессов гумификации в почве можно судить по коэффициенту гумификации, который представляет собой соотношение зимогенной и автохтонной группировок микрофлоры почвы. Чем этот показатель выше, тем активнее идет синтез гумуса. При отвальной обработке почвы на фоне без удобрений биопрепарат «Байкал ЭМ-1» увеличивает коэффициент гумификации в мае в 1,4 раза, а в июле — в 1,8. На удобренном фоне эффективные микроорганизмы, входящие в состав «Байкал ЭМ-1», повышают эту величину почти в 2 раза.

Микробиологический препарат «Байкал ЭМ-1» на фоне комбинированной обработки почвы повышает уровень гумификационных процессов лишь в конце периода вегетации сахарной свеклы. Здесь коэффициент гумификации увеличивается на неудобренном фоне до 1,37, а на удобренном — до 2,39.

Таким образом, микробиологический препарат «Байкал ЭМ-1» наиболее широко раскрывает свой потенциал при отвальной обработке почвы, так как при ней он стимулирует развитие гумификационных процессов в почве, поддерживая соотношение зимогенной и автохтонной группировок на благоприятном для растений и почвенного плодородия уровне. В проведенном опыте отмечено повышенное распространение почвенных грибов. Это объясняется тем, что сахарная свекла выделяет в почву сахарозу — основной субстрат для их развития. Поэтому в почве под посевами сахарной свеклы значительно усиливается доминирование ряда сапротрофных грибов и специфических фитопатогенов — корнееда (Pythium debaryanum, Pythium ultimum, Foma Beta), возбудителей корневых гнилей (Fusarium spp.), серых и кагатных гнилей (Botrytis cinerea).

Внесение в почву микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» понижает численность микромицетов почти на 20% при отвальной обработке почвы, за исключением удобренного варианта в начале периода вегетации. Сокращение численности микромицетов снижает вероятность распространения фитопатогенных грибов. Проведенные исследования показали, что внесенный в почву препарат «Байкал ЭМ-1» создает положительные условия для развития споровых форм при комбинированной обработке на удобренном фоне. Споровые бациллы, в частности представитель этого рода Bacillus subtilis, являются антагонистами микроскопических грибов, среди которых встречаются наиболее агрессивные формы патогенов. В начале периода вегетации численность этой группировки увеличивается в 2,4 раза, в середине — в 1,3, а к концу вегетационного периода сахарной свеклы намечается тенденция к увеличению численности споровых бацилл. При отвальной обработке почвы препарат «Байкал ЭМ-1» повышает численность этой группировки на неудобренном фоне в сентябре, а на удобренном — в июле.

Результаты исследований показывают, что в начале периода вегетации численность азотфиксаторов, влияющих на продуктивность сахарной свеклы, при внесении «Байкал ЭМ-1» увеличивается на неудобренном фоне при отвальной обработке почвы на 0,72 млн. шт., а при комбинированной — на 1,65 млн. шт. (табл. ниже).

В середине периода вегетации увеличение численности этой группировки отмечено на фоне с минеральными удобрениями, независимо от способа обработки почвы. К концу периода вегетации сахарной свеклы положительное действие биопрепарата на эту группировку зафиксировано лишь при комбинированной обработке почвы на фоне с минеральными удобрениями. Здесь численность азотфиксаторов увеличивается почти I) 2 раза.

Препарат «Байкал ЭМ-1» стимулирует развитие фосфобактерий в мае и июле при отвальной обработке почвы на неудобренном фоне, увеличивая их численность в среднем на 0,8 млн. шт. в 1 г абсолютно Сухой почвы.

При отвальной обработке почвы на удобренном фоне и при комбинированной обработке на обоих фонах удобренности повышение численности фосфобактерий при использовании «Байкал ЭМ-1» отмечено в конце вегетационного периода сахарной свеклы. В среднем оно составляет 0,68 млн. шт. Увеличение численности фосфобактерий к концу периода вегетации на удобренном фоне при внесении биопрепарата сопровождается активизацией их деятельности, то есть трансформацией органического фосфора до ортофосфорной кислоты, поскольку ее содержание в почве возрастает именно в этот период при Обеих обработках почвы. Вынос фосфора с урожаем сахарной свеклы в среднем на 7,3 кг с га выше на вариантах, где вносится «Байкал ЭМ-1». При характеристике почв, кроме состава и численности разных групп микрофлоры, учитывают еще и суммарную активность биохимических процессов, происходящих в почве, которые обусловлены наличием в ней некоторого количества ферментов, выделяемых микроорганизмами прижизненно, а также аккумулируемых почвенными частицами после разрушения клеток. Все эти показатели включаются в общее понятие биологической активности почв.
Определение активности полифенолоксидазы и пероксидазы, участвующих в процессах гумусообразования, является дополнительной характеристикой процессов синтеза и распада гумусовых веществ. Соотношение активности полифенолоксидазы к пероксидазе представляет собой условный коэффициент гумификации. На фоне без удобрений расчеты показывают, что закономерность, выявленная путем анализа ферментов, участвующих в синтезе гумуса, согласуется с данными анализа численности группировок микроорганизмов, участвующих в этом процессе. Так, условный коэффициент гумификации увеличивается при внесении «Байкал ЭМ-1» при отвальной обработке почвы в мае и июле в среднем на 0,2. При комбинированной обработке почвы он увеличивается лишь в сентябре.

Микробиологические составляющие препарата «Байкал ЭМ-1» повышают фосфатазную активность в среднем на 0,3 мг Р205 на 10 г почвы за 1 ч на фоне без удобрений при отвальной и комбинированной обработках почвы в течение всего вегетационного периода сахарной свеклы (табл. ниже). На удобренном фоне биопрепарат не оказывает существенного воздействия на этот показатель. Лишь к концу периода вегетации отмечено некоторое увеличение фосфатазной активности от внесения «Байкал ЭМ-1»: при отвальной обработке почвы — на 0,12 мг Р205 на 10 г почвы за 1 ч, а при комбинированной, — на 0,5 мг.

Микробиологический препарат «Байкал ЭМ-1», оптимизируя микробиологические процессы, определяющие режим питания сахарной свеклы, оказывает влияние на повышение ее продуктивности.

Наблюдения за ростом и развитием сахарной свеклы показывают, что биопрепарат увеличивает массу 100 растений в фазе одной пары Настоящих листьев.
Урожайность корнеплодов сахарной свеклы при внесении биопрепарата «Байкал ЭМ-1» увеличивается на неудобренном фоне: при отвальной обработке почвы — на 6,1 т/га, а при комбинированной — на 3,8 т/га.

Сбор сахара с гектара увеличивается при внесении «Байкал ЭМ-1» на неудобренном фоне при отвальной обработке до 1,0 т/га.

Микробиологический препарат «Байкал ЭМ-1» улучшает технологические качества корнеплодов. Например, снизился коэффициент натуральной щелочности: при комбинированной обработке почвы на неудобренном фоне — на 0,13, а при отвальной обработке на удобренном фене — на 0,59. Вследствие этого сокращаются потери сахара в мелассе: при комбинированной обработке почвы — на 0,54%, а при отвальной — на 0,22%.

При внесении в почву микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» вынос азота сахарной свеклой увеличивается в среднем на 30 кг с га по сравнению с контролем (табл. ниже).

Применение микробиологического препарата «Байкал ЭМ-1» стимулирует развитие фосфобактерий, трансформирующих органический фосфор до ортофосфорной кислоты, в основном, к концу периода вегетации. В результате повышается уровень доступного растениям фосфора, и с вариантов, на которых использовали биопрепарат, вынос Р с урожаем сахарной свеклы в среднем на 7,8 кг с га выше по сравнению с контролем.
Большую часть калия содержат листья сахарной свеклы, а поскольку их урожайность увеличивается под действием биопрепарата «Байкал ЭМ-1», то и вынос К с урожаем основной и побочной продукции повышается в среднем на 41 кг с га.
Таким образом, «Байкал ЭМ-1» способствует увеличению выноса элементов питания из почвы с урожаем сахарной свеклы на всех вариантах, независимо от способа обработки почвы и фона удобренности.
Применение удобрения «Байкал ЭМ-1» в производстве сахарной свеклы наиболее эффективно на неудобренном фоне: энергетический коэффициент при отвальной обработке почвы увеличивается на 0,46 по сравнению с контролем, а при комбинированной — на 0,29.
Анализ материальной стороны изучаемой технологии возделывания сахарной свеклы (по ценам 2004 г.) показывает, что самый высокий уровень рентабельности от применения микробиологического удобрения «Байкал ЭМ-1» получается на неудобренном фоне: при отвальной обработке почвы — 945%, а при комбинированной обработке почвы — 741% (табл. 4). Это приносит дополнительно чистый доход: 5516 руб./га и 3348 руб./га соответственно.