Биотехнология обработки и содержания почвы виноградников

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биотехнология обработки и содержания почвы виноградников

Представлены результаты агротехнологических исследований содержания почвы междурядий виноградников. Отмечено многолетнее техногенное воздействие на почву тяжелой техники и токсичных агрохимикатов при традиционной агротехнологии возделывания винограда. Показаны изменения физико-химического состава почвы, ее структуры, снижающие ее биологически активный потенциал. Установлена способность к бионакоплению почвенных пестицидов в верхнем почвенном горизонте. Полученные данные подтверждают продолжающийся процесс биодеградации почвы многолетних насаждений. Цель работы - разработать

и усовершенствовать способ содержания почвы виноградников, позволяющий восстановить и стабилизировать энергетический потенциал агроугодий. Pазработанный способ содержания почвы основан на комплексном использовании органического удобрения

при дополнительном внесении в почву эффективных микроорганизмов. Преимуществами этого способа являются снижение загрязненности почвы токсичными химикатами; улучшение физико-химического состава и структуры почвы; увеличение урожайности винограда в среднем на 13,3 %; снижение производственных затрат на выращивание винограда на 2,6 %; прибавка чистой прибыли 56,5 %.

Одной из актуальных задач сельского хозяйства является постоянное и широкое внедрение новых технологий для обеспечения продовольственной безопасности и увеличения урожайности сельхозкультур. Назрела необходимость сменить действующую агрохимическую концепцию земледелия на биотехнологическую, так как применение агрохимикатов в земледелии вызывает ряд нежелательных последствий. Это, прежде всего, ухудшение свойств почвы (структуры, водопроницаемости, аэрации, уменьшение количества подвижных форм азота, фосфора и калия), засорение окружающей среды вредными веществами, снижение качества сельскохозяйственной продукции в связи с накоплением в ней токсичных элементов [1, 2]. Естественные биологические процессы в почве нарушаются также применением тяжелой сельхозтехники, что в полной мере имеет место при возделывании виноградной культуры [3, 4]. Для выхода из такой ситуации необходим постепенный или частичный отказ от традиционных агротехнических приемов, вызывающих деградацию почвы и не обеспечивающих их восстановление.

Восстановление деградированной почвы возможно пополнением почвы органическими удобрениями для улучшения ее структуры и увеличения популяции аэробных и анаэробных микроорганизмов, метаболическая активность которых является ключом к биоразложению токсичных почвенных загрязнителей. В качестве основного инструментария пополнения органикой гумифицированными растительными остатками могут быть применены высшие растения, сокращающие процесс деградации почвы. Необходимо также дополнить влияние высших растений, переходящих в органику, на численность группировок и соотношение почвенных микроорганизмов, что положительно скажется в почвообразовательных процессах на фоне увеличения ее биологической активности и плодородия.

Не случайно основой технологии биологического земледелия, которая усиленно внедряется в странах Европы, США, Канаде, Японии, Китае, является внесение в почву эффективных микроорганизмов (ЭМ-технология). Они обогащают почву легкодоступными элементами питания, делают ее плодородной и доставляют растениям необходимые продукты своей жизнедеятельности (ферменты, витамины, аминокислоты и пр.). При этом ограничивается применение в виде удобрения агрохимикатов.

Биологическое земледелие [5, 6] - это возврат к первозданной природе. Нынешний химический состав поверхности Земли является следствием химической активности живых существ, в первую очередь микроорганизмов. Они в огромном количестве присутствуют в почве. Подсчитано, что в 15-сантиметровом поверхностном слое почвы одного гектара находится более 5 т грибов и бактерий. Их биологическая «деятельность» характеризуется интенсивным обменом веществ.

Так, например, скорость дыхания бактерий в сотни раз превышает скорость дыхания человека относительно 1 г массы организма, в результате чего сравнительное влияние микроорганизмов на почвообразовательные процессы велико. Они своей жизнедеятельностью превращают гумус в высокоэффективные продукты питания растений. Поэтому уже с конца XIX века активно разрабатываются и предлагаются различные микробные биопрепараты в качестве экономически малозатратных удобрений [7].

Микробные препараты нового поколения отличаются сложным качественным и количественным составом, комплексностью действия на растения, эффективностью поддержания почвы в биологически активном состоянии, что обеспечивает ее высокое плодородие. В Китае, например, с помощью ЭМ-технологии удалось сократить применение химических удобрений на 50 %, экономия средств при этом составила более 30 % [7]. Применение эффективных организмов в комплексе с зелеными удобрениями улучшают показатели типового чернозема, стимулируют повышение урожайности и качество продукции. Выращенные в таких условиях фрукты, ягоды и другие пищевые продукты могут успешно конкурировать с широко рекламируемой зарубежной продукцией.

В настоящее время элементы биоземледелия находят применение за рубежом ( Европа - 5,1 млн. га; Северная Америка - 1,51 млн.га; Латинская Америка - 4,71 млн.га, Австралия - 10,61 млн.га ) и в небольшом объеме в России. На виноградниках их начинание прослеживается лишь в странах Латинской Америки, в Аргентине, Уругвае, Бразилии (Микко Матиматтила, Розани Паулус, 2010), Франции, Италии, Германии, США, Австралии, в России изучается в условиях лабораторно-полевых опытов и внедрено на незначительной площади отдельных участков специализированного хозяйства в виноградарском регионе Кубани [8, 9].

Несмотря на значимость поставленной задачи, за исключением Краснодарского края, научные исследования последействия современных пестицидов на обрабатываемые объекты многолетних насаждений в других регионах Российской Федерации практически не проводятся. Необходимо отметить, что такие исследования с большой научной и методологической эффективностью уже более 20 лет выполняются испытательной токсикологической лабораторией СКЗНИИСиВ [8, 9], где начальной базой служат многолетние данные эколого-токсикологического мониторинга экосистемы ампелоценозов. Полученной информацией подтверждается необходимость постоянного обновления и усовершенствования разработок по снижению антропогенного прессинга в связи с постоянно нарастающей техногенной нагрузкой.

Объекты и методы исследований. Исследования проводились в виноградарских зонах юга Кубани в промышленных насаждениях специализированного хозяйства ООО АФ «Мирный» Темрюкского района Краснодарского края: применение нового биологизированного способа содержания почвы на виноградниках. Объекты исследований - насаждения технического сорта Каберне-Совиньон 2004 года посадки, схема посадки 4Ч2 м, формировка двусторонний кордон. Исследования этапа 2014 года проводились в условиях лабораторно-производственного полевого опыта, заложенного в 2010 году.

Содержание почвы в междурядьях виноградников опытных участков представлено следующими агроприемами:

1 вариант (контроль) - содержание почвы под «черным паром»;

2 вариант (эталон) - применение в междурядьях биоудобрения «ор ганики» (озимый зернокормовой тритикале) [патент №2459399].

3 вариант (рабочий) - применение в междурядьях биоудобрения «органики» (озимый зернокормовой тритикале) и агробиологического стимулятора в виде эффективных микроорганизмов (ЭМ-1) [патент № 2506733].

Эколого-токсикологический мониторинг почвы виноградных насаждений выполнялся по методике, разработанной и запатентованной (патент № 2380888) токсикологической лабораторией СКЗНИИСиВ. Определение остатков пестицидов в почве и винограде проводилось по утвержденным методикам [10].

Физико-химический и механический состав почвы определяли согласно методикам: pH водной суспензии - по ГОСТу 26423-85, нитратный азот - дисульфофеноловым методом, подвижный фосфор (P2O5) и калий (K2O) - по ГОСТу 26205-91, содержание гумуса - по ГОСТу 26213-91.

Используемые приборы и оборудование - хроматограф жидкостной «KNAUER», газовый хроматограф «Цвет 500М», атомно-абсорбционный спектрофотометр «Квант - АФА» и др.

Расчет выходных данных выполнялся с применением специальных компьютерных программ и современной вычислительной техники. Математическую обработку цифрового материала выполняли методом дисперсионного анализа [11]. Интерпретация результатов изучения остатков пестицидов - по данным дисперсионного анализа числового экспериментального материала, в случаях необходимости вычисляли существенную наименьшую разность.

Обсуждение результатов. Известные системы обработки и сезон-ного содержания почвы промышленных виноградников, исходя из применяемых в них агротехнических способов, классифицируются двумя основными типами: традиционная и биологическая.

Основу традиционной системы составляет содержание почвы по способу «черный пар», включающему, главным образом, осеннюю и весенне-летнюю механизированные обработки междурядий виноградных кустов. В дополнение к ним проводятся такие операции, как лункование, бороздование и пр. (изменяют микропрофиль почвы); рыхление, мульчирование и др. (восстанавливают водно-физические свойства почвы).

Представленная в данной работе биологическая система содержания почвы, отвечающая принципам биологического землелелия, включает агрооперации высева сидератов и залужения травами, которые, в свою очередь, выполняются путём применения специальных технологических приемов: сев трав полосами или всплошную, высев сидератов в каждое междурядье кустов винограда или через ряд. Далее подкашивание зеленой массы сидератов в летний период, мульчирование, измельчение и заделка в почву в качестве удобрений и др. Большинство из последних агроприемов относится к элементам биологического земледелия, которое с начала XXI века все шире находит свое применение в агротехнике производства растениеводческой продукции, в том числе - в виноградарстве России[12,13].

В процессе работы изучалось воздействие антропогенных факторов на структуру, агрохимический состав почвы и степень загрязнения ее токсичными элементами при традиционном и биологизированном способах содержания почвы междурядий виноградников. Агробиологическое содержание почвы междурядий промышленных виноградников с применением ЭМ-технологии включает два главных агротехнических приема. Они характеризуются энергосбережением в производственном процессе и ограничением многих негативных эффектов техногенного воздействия на экосистему насаждений винограда. Агротехнологическая сущность способа обработки и сезонного биологического содержания почвы на основе применения зеленых удобрений (тритикале) в комплексе с ЭМ-технологией состоит в том, что все его элементы периодически повторяются в каждом из 3-4 годичных циклов применения. В зависимости от изначального (перед применением биотехнологии) агробиологического и эколого-токсикологического состояния агроугодий виноградных насаждений выбирают продолжительность каждого цикла (3 или 4 года).

При сильном истощении и пестицидном загрязнении почвы производственных участков предпочтение отдается бьльшей продолжительности агротехнологического цикла.

По результатам мониторинга почвы (табл. 1) на участках с максимальным содержанием загрязнителей проводились исследования по трем вариантам опыта с 4-х годичным циклом биотехнологии.

Таблица 1. Результаты мониторинга содержания токсичных остатков в почве возделываемых сортов винограда Каберне-Совиньон, Совиньон, Бианка, Августин (средние данные, осень 2009-2011 гг.)

почта виноградник энергетический

На третий года применения биоудобрений, весной после перезимовки, остатки основных «фоновых» загрязнителей почвы снизилась: от 7 до 11 % (содержание почвы под «черным паром» - контроль), от 9 до 30 % (высев тритикале) и от 20 до 40 % (высев тритикале +ЭМ-1) (табл. 2).

Таблица 2. Биодеградация почвенных токсикантов, 2013-2014 гг.

К наиболее токсичным химикатам принадлежат пестициды, которыми в течение многих десятилетий обрабатываются сельскохозяйственные культуры. К ним относятся группы препаратов хлорорганических и фосфорорганических соединений, деструкцию которых до безопасных уровней обеспечивало внесение в почву биоудобрения, повышающего эффективность добавкой ЭМ-1. При посеве тритикале (3 года и более) концентрация токсикантов в почве уменьшается до 76%, а при добавлении ЭМ-1 - до 85 %.

Останавливаясь более подробно на технологии эффективных микроорганизмов (ЭМ), необходимо отметить, что особенность ее применения в виноградарстве состоит в следующем. Во-первых, накануне внесения ЭМ в почву готовят препарат из концентрата «Байкал ЭМ-1» [7]. Концентрат поставляется в виде жидкости, содержащей более 80 штаммов лидирующих анабиотических (полезных) микроорганизмов, обитающих в реальной почве. Он не содержит генетически измененных микроорганизмов, а его особенностью является то, что он включает устойчивую ассоциацию как аэробных, так и анаэробных микроорганизмов.

Физико-химический и структурный состав почвы при различном механизированном воздействии отличался по определяемым показателям. При содержании под «черным паром» (контроль) состояние почвы характеризовалось уплотнением от среднего до сильного (1,2-1,3 г/см3), комковато-зернистой структурой, величиной агрегатов более 10 мм.

Почва при такой характеристике и агрохимическим показателям (табл. 3) пригодна для виноградников, но для повышения продуктивности растений и качества продукции требует изменений агротехники ее содержания.

Таблица 3. Агрохимическая оценка почвы при содержании по типу «черный пар» (средние данные, 2014 гг.)

Применение органического удобрения, позволившего сократить число обработок почвы в междурядьях и снизить механизированную техногенную нагрузку, улучшило ее физико-химический состав и в большей степени - в варианте опыта с дополнительным внесением агробиологического стимулятора ЭМ-1 (табл. 4). Применение нового способа содержания почвы потребовало сконструировать и переоборудовать ряд сельхозмашин и приспособлений. Для высева тритикале в междурядья винограда использовалась усовершенствованная 12-рядная зерновая сеялка с рабочей шириной захвата 2,2 м, переоборудованная на основе типовой конструкции СЗН-3,6.

Количество водопрочных почвенных агрегатов составило 62 % (контроль), 78 % биоудобрение (посев тритикале), 80% биоудобрение (посев тритикале+ ЭМ-1). Полученные экспериментальные данные показывают, что применение комплексного биоудобрения активизирует процесс биотрансформации токсичных загрязнителей почвы, улучшает структуру почвы и ее физико-химические показатели.

Таблица 4. Агрохимическая оценка почвы опытных участков после внесения биоудобрения (2013-2014 гг.)

почта виноградник энергетический

Положительные эффекты нового способа были установлены также для роста, развития виноградного растения и качественных показателей полученной продукции (табл.5).

Таблица 5. Продуктивность винограда и качество выращенной продукции (средние данные 2013-2014гг)

При содержании почвы по новому способу в сравнении с традициионным, развитие винограда, качественные и санитарно-гигиенические показатели улучшались. Это в целом позитивно отразилось на технико-экономических показателях эффективности производства винограда (табл. 6).

Таблица 6. Эффективность производства винограда при разных способах содержания почвы

Способ позволяет активизировать процессы выноса из почвы остатков пестицидов, применяемых для защиты винограда от вредоносных объектов, повышает самоочищающую способность почвы от аккумулированных токсикантов и улучшает ее биотическую структуру. Такие позитивные агроэффекты достигаются чередованием технологических циклов (каждый по 3-4 года) исходного однократного высева тритикале. Выбор продолжительности цикла (промежутка между высевами разных сортов тритикале) зависит от эколого-токсико¬ло-гического состояния виноградников: чем выше загрязнение почвы токсичными веществами, тем меньше этот промежуток.

Выводы

почта виноградник энергетический

Практика применения нового биологизированного способа содержания почвы на промышленных виноградниках показала ее высокую результативность и состоятельность. Относительно традиционного способа («черный пар») ее эколого-токсикологическими, хозяйственными и экономическими преимуществами являются:

снижение загрязненности почвы и пищевой виноградовинодельческой продукции пестицидными остатками;

повышение биологической продуктивности почвы и в целом - агроугодий виноградных насаждений;

увеличение урожайности винограда по сравнению с традиционной технологией в среднем на 9,4 ц/га (13,3 %);

снижение производственных затрат на выращивание винограда на 1,0 тыс. руб./га (2,6 %);

прибавка чистой прибыли 1040,7 руб./га (56,5 %) и др.

Литература

1. De Vries, W. Critical loads and their exceedance on forest in Europe /W. de Vries. M. Posch. G.J. Reinds, J. Kamari; The Winand Staring Centre for Integrated Land, Soil and and Water Research. Report 58. Wageningen. 1992.

2. Егоров, Е.А. Научно-практическое руководство: Повышение продуктивности промышленных виноградников ресурсосберегающими приемами отраслевого производства / Е.А. Егоров, Т.Н. Воробьева, Ю.А. Ветер. - Краснодар, 2007. - 60 с.

3. Руи Казар, Д. Внедрение технологии прямого посева / Д. Руи Казар // Аграрный консультант, №2, 2011. - С.11-14.

4. Воробьева, Т.Н. Оздоровление почвы высевом тритикале в междурядья кустов промышленных виноградников / Т.Н. Воробьева, А.Т. Киян, А.А. Волкова, А.Н. Макеева, Ю.А. Ветер // Сельскохозяйственная биология, №3. 2009. - С. 110-113.

5. European conservation strategy: 6 th European Conferece on the Environment, Brussels, 11-12 October 1990 / Couneil of Europe; (Report of Blum and Prieur). Strasburg:council of Europe, 1990.

Размещено на Allbest.ru