«Живые» технологии улучшения структуры почв и питания растений: могут ли микробиологические удобрения помочь в сложных погодных условиях?
За последние десятилетия сельское хозяйство юга России стало еще более интенсивным, включая схемы питания растений. Увеличение доз внесения минеральных удобрений стало очевидным способом поднять урожайность, и многие хозяйства повышают нормы азотных, фосфорных и калийных удобрений, насколько возможно. Однако практика показывает: состояние почвы от этого ухудшается, а коэффициент усваиваемости удобрений растениями становится все меньше. К тому же в последние годы стал более критичным и экономический аспект использования минеральных удобрений: цена на них выросла, но из-за неблагоприятных погодных условий и участившихся засух эффективность существенно снизилась. Поэтому сегодня вопрос развития и внедрения альтернативных технологий питания сельхозкультур становится особенно актуальным.
Проблемы традиционного минерального питания- Сегодня многие исследователи отмечают, что постоянное внесение высоких доз химических удобрений приводит к истощению и деградации почв, - отметила Наталья Томашевич. - Органическое вещество разрушается быстрее, чем успевает восстанавливаться, структура почв ухудшается, уменьшается активность полезной микробиоты. Минеральные элементы, поступающие в избытке, вымываются в нижние горизонты или в водоёмы, не принося пользы растениям.
При этом накопление солей и продуктов разложения удобрений в верхнем слое меняет реакцию почвы, что ведёт к подкислению или засолению и угнетению корневой системы. К тому же большой проблемой становится снижение отзывчивости растений на увеличение доз вносимых удобрений. Если ещё 10 - 15 лет назад прибавка урожая при внесении дополнительных 30 - 40 кг действующего вещества на гектар удобрений была заметной, то сегодня многие аграрии фиксируют обратную ситуацию: увеличение норм не даёт пропорционального роста урожайности, а иногда даже приводит к её снижению.
Почва зачастую достигает своего биологического и агрохимического потолка, при котором уже не способна эффективно усваивать дополнительные объёмы минерального питания. Эта тенденция усугубляется климатическими изменениями: ростом среднегодовых температур, учащением засух, резкими колебаниями влажности. В условиях жары и дефицита влаги значительная часть внесённых удобрений остаётся не доступной для растений, усиливается риск ожогов корней и потерь азота.
В сложившейся ситуации всё очевиднее становится необходимость перехода к инновационным системам питания, где применение минеральных удобрений оптимизируется и дополняется биологическими методами.
- Микробиологические препараты, в частности, азотфиксирующие, фосфат- и калиймобилизирующие, позволяют повысить коэффициент использования питательных веществ, уже находящихся в почве, и снизить зависимость урожая от объёмов внесённой «минералки», - продолжила Наталья Томашевич. - Они заселяют ризосферу полезными микроорганизмами, формируют симбиотические связи с растениями, переводят недоступные формы элементов в усвояемые и создают биологический буфер, защищающий питание от вымывания и потерь. Применение таких препаратов возможно и перспективно как в традиционных технологиях возделывания сельхозкультур, так и в органическом земледелии.
Экономические выгоды перехода на биопрепараты
В условиях роста цен на минеральные удобрения и нестабильности аграрных рынков вопрос оптимизации затрат становится ключевым для большинства хозяйств, отметила ученая. Биопрепараты, дополняя и частично заменяя традиционное минеральное питание, позволяют выстраивать более рентабельную модель производства, в которой каждый вложенный рубль работает эффективнее. Сокращение норм внесения минеральных удобрений - один из самых очевидных экономических эффектов.
Так, опыт хозяйств, уже внедривших азотфиксирующие и фосфатмобилизирующие препараты, показывает, что в ряде случаев можно снизить потребление «минералки» на 15 – 30 % без ущерба для урожайности.
- Микроорганизмы переводят недоступные формы элементов в усвояемые, удерживают их в зоне корней, предотвращают вымывание, тем самым повышая коэффициент использования уже внесённых удобрений. Это особенно важно для азота, значительная часть которого в традиционных схемах просто теряется, - пояснила Наталья Томашевич.
Снижение зависимости от рыночных колебаний цен на удобрения - ещё одно важное преимущество. Рынок минеральных удобрений подвержен резким скачкам, и любое удорожание сразу же бьёт по себестоимости продукции. Внедрение биологических технологий создаёт «подушку безопасности»: даже при росте цен на химию хозяйство может частично компенсировать её биологическими источниками питания, полученными с помощью биопрепаратов. Дополнительная выгода кроется в повышении эффективности минеральных подкормок. За счёт активизации микробиоты и роста корневой массы растения усваивают питательные элементы быстрее и полнее. Это приводит не только к стабилизации урожайности, но и к улучшению качества продукции: повышению содержания белка в зерне, сахаров в свёкле, товарности овощей и фруктов. Более высокая качественная категория продукции открывает доступ к премиальным ценам на рынке.
Долгосрочный экономический эффект связан с сохранением и наращиванием плодородия почвы. Переход на систему питания с биопрепаратами снижает деградационные процессы, позволяет поддерживать оптимальный баланс органического вещества, улучшает водоудерживающую способность и буферность. Это уменьшает необходимость дорогостоящего восстановления плодородия в будущем - затрат, которые часто остаются «за кадром» в текущих расчётах, но могут стать критичными через 5 – 10 лет.
Наконец, биопрепараты способствуют снижению затрат на борьбу со стрессами и болезнями. Наталья Томашевич отметила, что многие штаммы микроорганизмов обладают опосредованным защитным действием, «вытесняя» патогены из ризосферы и повышая устойчивость растений к неблагоприятным условиям. Это позволяет реже прибегать к дорогостоящим корректирующим обработкам и сокращать количество внеплановых потерь.
Принципы работы и значение для культуры
Ключевую роль в вопросе оптимизации питания растений играют препараты на основе азотфиксирующих, фосфат- и калиймобилизирующих бактерий. Эти микроорганизмы способны работать, как живые фабрики питательных веществ, обеспечивая растения доступными формами элементов, которые в естественных условиях находятся в труднодоступных или связанных формах.
- Азотфиксирующие бактерии способны усваивать молекулярный азот из атмосферы и переводить его в соединения, доступные для растений - аммонийные или нитратные формы, - продолжила Наталья Томашевич. - В отличие от клубеньковых бактерий бобовых многие свободноживущие микроорганизмы работают в ризосфере различных культур, образуя симбиотические или ассоциативные связи с корневой системой. Это позволяет применять их не только на горохе или сое, но и на пшенице, кукурузе, подсолнечнике и других культурах.
Фосфатмобилизирующие бактерии переводят фосфор из труднорастворимых минеральных и органических соединений в доступную форму. Они разрушают связи фосфора с кальцием, алюминием или железом, а также минерализуют органические фосфаты. В результате растение получает элемент, критически важный для развития корневой системы, формирования генеративных органов и закладки урожая.
Калиймобилизирующие бактерии действуют аналогично, переводя калий из полевых шпатов, слюд и других минералов в ионную форму, усвояемую корнями. Калий отвечает за регуляцию водного баланса, устойчивость к засухе, формирование плотных тканей и повышение лёжкости урожая.
Общий принцип их работы - биохимическая трансформация элементов с использованием ферментных систем бактерий. Микроорганизмы потребляют
выделяемые растением органические соединения (экссудаты), а взамен выделяют или высвобождают для него необходимые питательные вещества. Если раньше азотфиксирующие бактерии ассоциировались в основном с бобовыми, то сегодня практика их применения расширилась на зерновые, технические, овощные и плодовые культуры.
Например:
• на пшенице они помогают компенсировать дефицит азота на старте вегетации;
• на кукурузе - способствуют интенсивному росту в начальный период и повышают содержание белка в зерне;
• на подсолнечнике и рапсе - улучшают закладку корзинки или соцветия и устойчивость к стрессам;
• на овощах и бахчевых - ускоряют налив плодов и повышают содержание сахаров.
Фосфат- и калиймобилизирующие препараты применяются в схемах питания для всех культур, где важно обеспечить оптимальный баланс макроэлементов на ключевых фазах: от всходов и укоренения до налива и созревания, подчеркнула Наталья Томашевич.
Симбиоз с растениями и отсутствие конкуренции
По словам Натальи Томашевич, одним из распространённых заблуждений среди аграриев является представление о возможной конкуренции бактерий с растением за питание. На практике ситуация обратная: бактерии и растения образуют взаимовыгодный симбиоз. Растение выделяет в почву органические соединения - сахара, аминокислоты, органические кислоты, которые служат питанием для микроорганизмов. В ответ бактерии синтезируют или высвобождают для растения необходимые макро- и микроэлементы, а также фитогормоны и стимуляторы роста.
- Даже если бактерии поглощают часть элементов, они делают это временно: после завершения их жизненного цикла питательные вещества возвращаются в почву в доступной для растения форме. Более того, наличие активной микробиоты может препятствовать вымыванию азота и фосфора в глубокие слои почвы, удерживая их в зоне корневого питания, - отметила учёная.
Технологии использования
Правильный выбор момента внесения определяет, какой элемент питания будет максимально востребован. Наталья Томашевич рассказала о каждом из них.
Азот критически важен в начальные фазы: от прорастания до активного наращивания вегетативной массы. Поэтому азотфиксирующие препараты эффективнее вносить при обработке семян или в ранние фазы вегетации.
Фосфор чаще более необходим на начальных этапах вегетации (для стимулирования роста корневой системы) и этапах закладки генеративных органов, корнеобразования и начала налива урожая.
Фосфатмобилизирующие бактерии целесообразно активировать в среднем периоде вегетации. Калий важен на заключительных этапах: в период созревания, формирования плотных тканей и накопления сахаров, поэтому калиймобилизирующие препараты лучше вносить ближе к фазам налива и созревания.
Микробиологические удобрения можно вводить в технологию несколькими путями:
• обработка семян - обеспечивает заселение корней полезной микробиотой с первых дней роста;
• опрыскивание во время вегетации - эффективное дополнение, когда необходимо быстро активировать обмен веществ или поддержать растения в стрессовых условиях;
• инъекционное внесение в почву (ликвилайзеры, инъекторы) - минимизирует потери бактерий от ультрафиолета и пересыхания, доставляя их сразу в зону корней.
При внесении микробиологических препаратов при помощи опрыскивателей важно учитывать риск потерь: ультрафиолет, высокая температура и низкая влажность могут уничтожить часть микроорганизмов до того, как они достигнут ризосферы.
Источник: Агропромышленная газета юга России