Реферат: Екологічно чиста технологія збільшення урожайності соняшника на чорноземах звичайних

Реферат

Наукової праці «Екологічно чиста технологія збільшення урожайності соняшника на чорноземах звичайних» поданої на здобутя щорічної премії Президента України для молодих вчених на 2011 рік


Однією з сучасних проблем сільськогосподарського виробництва, особливо півдня України, є прогресуюче зниження родючості ґрунтів внаслідок недостатнього застосування органічних і мінеральних добрив, у першу чергу азотних, а також порушення сівозмін через перенасичення посівів соняшником.

Хіміко-техногенна інтенсифікація вирощування цієї культури забез­печує високі врожаї насіння, але з іншого боку, інтенсивне використання агрохімікатів підсилює процеси забруднення агроекосистем і деградацію гумусу – основи ґрунтової родючості. Найбільш вдале вирішення проблеми полягає в ефективному й раціональному використанні біологічного потенці­алу ґрунту, в оптимізації рослинно-мікробної взаємодії в агрофітоценозах.

Активізувати агрономічно корисні мікробні процеси у ризосфері рослин можна двома способами: внесенням у грунт органічних та мінеральних добрив, які оптимізують діяльність аборигенної мікрофлори, та за рахунок збагачення високоефективними штамами азотфіксуючих, фосформобілізуючих мікроорга­нізмів, продуцентами та абіотичними речовинами.

На сьогоднішній день накопичений багатий експе­риментальний матеріал щодо сприятливого впливу на продуктивність рослин окремих біопрепаратів, що виконують у ризоценозі певну функцію. Проте не всі вони пройшли достатнє вивчення в конкретних агрокліматичних умовах.

В зв’язку з цим дослідження особливостей застосування біопрепаратів нового покоління, як елементу технології вирощування соняшнику, з оцінкою економічної доцільності, стосовно умов південного Степу України є досить важливим.

Необхідність удосконалення технології вирощування соняшнику за рахунок використання біодобрив, розробки оптимальних регламентів їх застосування з урахуванням економічної ефективності є актуальним, що і визначило тему досліджень.

^ Основною метою досліджень є визначення особливостей формування продуктивності соняшнику залежно від застосування біодобрив та впливу їх на поживний режим і біологічну активність ґрунту в умовах південного Степу України.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні завдання:

оцінити вплив біодобрив Байкал ЕМ-1 та Агровіт-кор на ріст і розвиток соняшнику та його стійкість до вовчка;

виявити вплив біодобрив, що вивчали, на урожайність соняшнику залежно від чисельності основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів у ризосфері соняшнику;

з’ясувати дію біодобрив при різних способах їх застосування на продуктивність соняшнику в залежності від поживного режиму грунту;

оцінити вплив біодобрив на продуктивність рослин;

провести економічну оцінку ефективності біодобрив у технології вирощування соняшнику.

^ Об'єкт дослідження: агротехнічні заходи підвищення продуктивності соняшнику під впливом біодобрив, як екологічно безпечного елемента технології.

Предмет дослідження: продуктивність соняшнику, мікрофлора ризо­сфери, поживний режим ґрунту, фітосанітарний стан посівів.

^ Методи дослідження. В процесі виконання роботи застосовували спеціальні та загальнонаукові методи досліджень:

польовий – вивчення впливу біодобрив на біометричні показники рослин соняшнику;

лабораторні – вивчення якості насіння, мікробіологічного стану ризосфери соняшнику, поживного режиму ґрунту.

статистичні – дисперсійний, кореляційний, порівняльно-розрахунко­вий – визначення економічної ефективності технологій вирощування із застосуванням біодобрив.

^ Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що вперше в умовах південного Степу України науково обґрунтовано можливість підвищення продуктивності соняшнику за рахунок використання біодобрив в технології вирощування культури без зниження родючості ґрунту. Комплек­сно досліджено вплив біодобрива Байкал ЕМ-1 та Агровіт-кор на врожайність, біометричні показники культури, поживний та мікробіологічний режим грунту. Обґрунтовано економічну доцільність застосування біопрепаратів при вирощуванні соняш­нику в зоні південного Степу України.

^ Практичне значення одержаних результатів полягає в обґрунтуванні, розробці і впровадженні у виробництво елементів технології вирощування соняшнику, які дозволяють одержувати стабільні врожаї культури без зниження поживного режиму ґрунту і збільшити чистий прибуток виробництва насіння до 30%. Основні результати досліджень пройшли виробничу перевірку в сільськогосподарських підприємствах Запорізької області, де на площі 400 га отримано підвищення врожайності насіння соняшника на 0,35-0,40т/га порівняно з традиційними технологіями.

Дослідження проводили протягом 2003–2010 рр. в Запорізької області.

Метеорологічні умови за цей період були типовими для південного Степу України з незначними коливаннями температури повітря порівняно з середньо-багаторічними показниками та значною вологозабезпеченістю грунту. В цілому погодні умови були сприятливими для вирощування соняшнику в даній зоні.

Грунт – заплавний чорнозем легкосуглинковий середньо­гумусний з достатнім вмістом рухомих форм фосфору і калію і недостатнім – азоту.

Досліди були закладені та проведені згідно з загальноприйнятими мето­диками та рекомендаціями.

Схема досліджень:

Дослід 1: 1. Контроль. 2. Байкал ЕМ-1 (20 л/га). 3. Агровіт-кор (700 кг/га). 4. N60P60K60.

Дослід 2: 1. Контроль. 2. Байкал ЕМ-1 в грунт. 3. Обробіток насіння. 4. Байкал ЕМ-1 в грунт + передпосівний обробіток насіння + підживлення Байкалом ЕМ-1. 5. Байкал ЕМ-1 в грунт + передпосівний обробіток насіння. 6. Підживлення Байкалом ЕМ-1. 7. Байкал ЕМ-1 + N60P60K60 в грунт. 8. N60P60K60.

Агровіт-кор містить N=1-3%, P2O5=1-3%, K2O=1-3% виготовляється з торфу, пташиного посліду, природного ґрунту з додаванням біокомпонента «Альфа».

Основою препарату Байкал ЕМ-1 є фізіологічно сумісні культури мікроорганізмів: фототрофні аноксигенні бактерії, молочнокислі гомоферментативні стрептобактерії, молочнокислі гомоферментативні стрептококи й одноклітинні гриби.

В ході роботи було встановлено нова можливість вирішення проблеми підвищення продуктивності вирощування соняшнику в умовах південного Степу України за рахунок біологічних, екологічно безпечних речовин. В результаті виявлення особливостей росту, розвитку та формування продуктивності соняшнику залежно від застосування біодобрив, а також визначення способів їх використання та впливу на поживний режим і біологічну активність ґрунту в богарних умовах південного Степу України було встановлено, що застосування препарату Байкал ЕМ-1 в технології вирощування соняшнику призводить до кращого розвитку рослин (збільшується висота рослин, площа листової поверхні, діаметр кошика), що призводить до подовження вегетаційного періоду порівняно з контролем на 4-5 діб.

Виявлено, що використання біодобрива Байкалу ЕМ-1 пригнічує розвиток вовчка в посівах соняшнику на 25-35 %. Ефект пригнічення відбувається за рахунок створення більш сприятливих умов для життєдіяльності гриба Fusarium orobanche, який у свою чергу, значно обмежує розвиток паразита.

Сукупність мікроорганізмів, вклю­чаючи представників мікроепіфітів флори, знаходиться в тісному зв`язку як з рослиною-господарем, так і з навколишнім середовищем. Вирішальне значення в екології мікросапрофітів мають погодні фактори, зокрема гідротермічні умови, а також мікроелементний склад не тільки рослини-господаря, але й мікросередовища, глибини залягання кореневої системи рослин, що вирощуються.

Сезонна динаміка чисельності епіфітних мікроорганізмів різних таксоно­мічних одиниць ризосфери соняшника в градієнті застосування біодобрив, що вивчали, проявляється по-різному. Так, загальна кількість мікроорганізмів протягом вегетаційного періоду найвищою була на ділянках з внесенням в грунт препарату Байкал ЕМ-1 та статистично достовірно відрізнялася від інших варіантів досліду. Тільки в кінці вегетації, цей показник дещо зменшився порівняно з ділянками, де застосовували Агровіт-кор (за рахунок більш повільного розвитку мікроорганізмів, які приймають участь в мінералізації гумусових речовин, тих, що здатні використовувати мінеральні форми азоту, азотобактера і олігонітрофільних мікроорганізмів), але значно перевищував контрольний варіант. Найменша загальна чисельність мікроорганізмів на кінець вегетації відзначена на ділянках з внесенням мінеральних добрив, де вона була достовірно нижчою, навіть за контрольний варіант.

Застосування різних схем використання препарату Байкал ЕМ-1 пока­зало, що у фазу сходів загальна сума мікроорганізмів різних таксономічних груп була найвищою на ділянках з внесенням його в грунт за два тижні до сівби культури і на ділянках з додатковою обробкою насіння з позакорене­вим підживленнями у вегетаційний період. Цьому сприяв більш активний розвиток мікроорганізмів, які були здатні використовувати мінеральні форми азоту, і тих, що приймають участь в мінералізації гумусових речовин та олігонітрофільних мікроорганізмів.

У період утворення третього-четвертого листка спостерігався інтенсивний розвиток тих мікроорганізмів, які розкладають органічні речовини і здатні використовувати мінеральні форми азоту, амоніфікуючі бактерії і олігонітрофільні мікроорганізми на ділянках з внесенням мінеральних добрив.

Внесення в грунт препарату Байкал ЕМ-1 достовірно не відрізнялося від того, де застосовували його з мінеральними добривами та позакореневим підживленням в період вегетації, але кількість пропагул мікроорганізмів в даному випадку була у 1,2 – 1,4 рази вищою порівняно з однією обробкою насіння та з позакореневим підживленням цим препаратом. Загальна кількість мікробів в даних варіантах була у 1,3- 1,6 рази нижчою за контрольний варіант.

На початку цвітіння рослин соняшнику найбільше мікроорганізмів різних таксономічних груп було на ділянках з внесенням препарату Байкал ЕМ-1 в грунт за два тижні до сівби. Цьому сприяв інтенсивний розвиток грибної мікрофлори, мікроорганізмів, що приймають участь у розкладанні органічної речовини, мінералізації гумусових речовин, амоніфікуючих бактерій.

Найменша кількість мікроорганізмів була відзначена перед цвітінням на ділянках, де застосовували Байкал ЕМ-1 з додаванням мінеральних добрив. Контрольний варіант і там, де проводили тільки позакореневі підживлення, достовірно не відрізнялися між собою.

Слід відзначити, що у фазі повної стиглості насіння соняшника спостерігали на всіх ділянках інтенсивний розвиток амонофікуючих бактерій. Найповільніше розвивались міцеліальні гриби, всі інші мікроорганізми були на рівні контролю.

На основі конкретних грунтово кліматичних умов розроблені моделі для прогнозування чисельності мікроепіфітів ризосфери соняшнику у чорноземі південному підтвердили свою достовірність при перевірці даних рівнянь.

Математичний аналіз результатів досліджень також підтвердив доцільність застосування біодобрив Байкал ЕМ-1 та Агровіт-кор для створення сприятливих умов мікроорганізмам, які приймають активну участь у ґрунтотворному процесі і забезпеченні сприятливих умов поживного режиму ґрунту, що значно впливало на продуктивність соняшнику.

Кореляційний аналіз підтвердив позитивний вплив на урожайність дослі­джуваних груп мікроорганізмів. Для опису їх взаємозв’язку, нами були побудовані регресійні моделі. Слід відмітити, що взаємозв’язок урожайності від дії мікроорганізмів перебував на значному рівні. Так, на величину формування врожаю найбільше впливав розвиток амонофікуючих бактерій, мікроорганізмів, які здатні використовувати мінеральні форми азоту (у тому числі актиномі­цети), що розкладають органічні речовини та міцеліальні гриби.

Встановлено, що при вирощуванні соняшнику без внесення добрив вміст мінерального азоту в грунті знижувався на 30-35 %. Така тенденція простежувалась і у варіанті лише з обробітком насіння. В інших варіантах кількість мінерального азоту залишалось або незмінною (варіант із застосуванням препарату Агровіт-кор, N60P60K60), або зростала майже в 2 рази (варіанти, де Байкал ЕМ-1 вносили в грунт і там, де окрім цього, обробляли насіння і у період вегетації проводили позакореневі підживлення та у варіанті з внесенням біопрепарату в грунт та обробітком насіння).

Виявлено, що внесення біодобрива Байкал-ЕМ-1 суттєво впливає на вміст рухомого фосфору в чорноземі південному, а також на характер його використання протягом вегетації. При цьому збільшується динамічність Р2О5, порівняно з внесенням мінеральних добрив, що сприяє кращій мобілізації його рухомої форми посівами соняшнику на формування врожаю.

Встановлено, що зміни кількості рухомого калію в грунті більшою мірою зумовлені біологічною стадією розвитку рослин, ніж системою застосування добрив.

Виявлено тісний зв`язок між кількісними показниками NPK, розвитком мікроорганізмів ризосфери соняшнику та погодними умовами вегетаційного періоду, що значно впливає на продуктивність рослин. Розроблені статистично достовірні моделі, які дозволяють прогнозувати рівень врожайності соняшника залежно від біотичних та абіотичних факторів.

Результати досліджень показали, що за комплексом біометричних показників, врожайності і якості насіння соняшника, найкраще себе зарекомендували варіанти із застосуванням біодобрив Байкал ЕМ-1 і Агровіт-кор, про що свідчать найбільші значення цільової функції (відповідно 22,13 та 18,26). За врожайністю дані варіанти перевищували контроль за роки досліджень в середньому на 10 - 30%.

Слід відзначити, що за показником цільової функції варіант із засто­суванням мінеральних добрив (=16,77) дещо поступався варіанту із внесенням препарату Агровіт-кор, але за врожайністю перевищував даний варіант та контроль відповідно на 10 та 20 %.

Застосування біодобрив при вирощуванні соняшника збільшило олійність насіння, лушпинність при цьому статистично достовірно перебувала на рівні контролю.

Вивчення різних способів внесення біодобрива Байкал ЕМ-1 за комплексом показників засвідчило, що найкраще зарекомендував себе варіант при внесенні препарату в грунт, двома позакореневими підживленнями та обробкою насіння. Дещо поступався йому варіант із використанням Байкал ЕМ-1 лише при основному внесенні в грунт. За врожайністю дані варіанти статистично достовірно не різнились між собою і даний показник, відповідно, становив 1,95 та 1,96 т/га, що на 26 % переважало контрольний та на 4 % варіант із застосуванням мінеральних добрив.

Варіант із застосуванням Байкал ЕМ-1 в комплексі з мінеральними добривами поступався еталону, але перевищував контрольний варіант за показником врожайності, відповідно на 6 та 18%. Що стосується варіанту де біодобриво застосували лише в підживленні, та варіант лише з обробітком насіння біодобривом за значенням цільової функції (=11,3 та 10,4 відповідно), поступалися іншим варіантам і переважали лише контроль.

Збільшення врожайності соняшнику на ділянках із застосуванням біо­добрив мікробного походження можна пояснити тим, що, в результаті їх внесення, відбувається стимулювання розвитку мікрофлори ризоплани ку­льтури. В свою чергу, епіфітні мікроорганізми позитивно впливали на поживний режим ґрунту і, як наслідок, значно покращувався фізіологічний стан рослин. У них не тільки збільшувалися біометричні показники, але й підвищувалась стійкість до несприятливих зовнішніх умов, що позна­чилося на величині врожаю соняшнику.

Згідно з проведеними розрахунками економічної ефективності за першим дослідом встановлено, що застосування різних видів добрив по-різному вплинуло на прибутковість вирощування соняшнику. Застосування препарату Агровіт-кор призвело до збільшення його врожайності, але за рахунок великої кількості використаних добрив та високої їх вартості, значно збільшились витрати на виробництво. Тому у цьому варіанті чистий прибуток поступався контролю на 444,4 грн./га, а варіанту із застосуванням мінеральних добрив – на 253,7 грн/га. Рівень рентабельності, у даному варіанті поступався іншим, і складав відповідно 14,9 та 33,5 %. Визначено, що найбільший чистий прибуток з одиниці площі було отримано на ділянках із застосуванням біодобрива Байкал ЕМ-1, який перевищував на 521,3 грн./га еталон та на 330,6 грн./га – контроль. Слід відзначити, що внесення цього препарату в грунт, дозволило отримати найбільшу рентабельність (96,9 %) порівняно з іншими варіантами.

Отже, застосування Байкал ЕМ-1 дозволяє, збільшивши виробничі витрати порівняно з контролем на 226,7 грн/га, підвищити розмір чистого прибутку на 330,6 грн/га. В результаті незначного зростання виробничих витрат, але за рахунок збільшення врожайності, застосування даного добрива дозволяє зменшити собівартість одного центнера продукції на 4,2 грн.

Таким чином, найбільш економічно вигідним при застосуванні різних видів добрив на посівах соняшнику є варіант із застосуванням Байкал ЕМ-1.

Економічно доцільним є також використання цього препарату при осно­вному внесенні його в грунт. Даний варіант був відзначений найменшою кількістю технологічних операцій, скорочення яких зменшує економічні витрати на виробництво продукції й одночасно полегшує технологічний процес застосування біодобрива Байкал ЕМ-1. Встановлено, що використання даного добрива дозволяє збільшити прибутковість культури на 42-30% порівняно з варіантом без внесення добрив та традиційно рекомендованою технологією вирощування соняшника із застосуванням мінеральних добрив.

Автором було опубліковано 16 наукових статей у різних виданнях, з них 9 статей за даною роботою.


Старший науковий співробітник

Інституту зернового

господарства НААН Кохан Андрій Володимирович