Размещено на http://www.allbest.ru/

Рівень біологізації технології вирощування та норма висіву насіння гірчиці сарептської як фактори формування кореневої системи та мікробної активності ґрунту в умовах Південного Степу

Жуйков О.Г., д.с.-г.н., професор кафедри; Ходос Т.А., аспірантка кафедри рослинництва та агроінженерії, Херсонський державний аграрно-економічний університет

В статті наведені результати трирічних досліджень щодо формування, функціонування та активності мікробіологічної діяльності кореневої системи гірчиці сарептської (сизої) на фоні традиційної, біологізованої та органічної технології вирощування за різних норм висіву насіння культури. Встановлено, що часткова (без застосування синтетичних мінеральних туків за біологізованої технології вирощування) або повна (за органічної технології вирощування) відмова від біогенних сполук штучного походження сприяла покращенню всіх без винятку показників ефективності функціонування кореневої системи гірчиці сарептської (маса повітряно-сухих коренів на одній рослині і на одиниці площі, діаметр кореневої системи однієї рослини, кількість активної кореневої маси діаметром менше за 0,5 мм, кількість кореневої системи в шарі ґрунту 0-20 см), а також істотно підвищувала мікробіологічну активність всіх ґрунтомешкаючих груп мікроорганізмів в орному шарі.

Так, в середньому за фактором В, показник маси коренів з 1 рослини на фоні традиційної (інтенсивної) технології вирощування склав 4,04 г, за біологізованої технології - 4,13 г, а за органічної - відповідно 4,45 г. За традиційної технології вирощування гірчиці сарептської, врожайність кореневих решток із збільшенням норми висіву з 2,0 до 2,5 млн шт./га збільшувалася від 6,75 до 7,11 т/га, а з подальшим збільшенням градації фактору В знов зменшувалася до 6,80 т/га. За біологізованої технології вирощування - відповідно спочатку зростала з 6,54 до 7,35 т/га, а в подальшому залишалася незмінною на рівні 7,37 т/га. І лише на фоні органічної технології вирощування збільшення норми висіву з 2,0 до 3,0 млн шт./га зумовлювало істотне збільшення показника маси коренів на одиниці посівної площі з 7,04 до 8,12 т/га. Максимальним показник діаметру корене заселеної зони виявився за варіантом органічної технології вирощування культури і склав 12,8 см, що на 1,2 см або 9,4 % більше за відповідний показник за біологізованої технології та на 2,5 см або 19,5 % більше у порівнянні із традиційної інтенсивною технологією вирощування гірчиці сарептської. А максимальних значень показник вмісту активної фракції кореневої маси гірчиці сарептської був за варіантом органічної технології вирощування і склав 67,2 %, за біологізованої технології він був на рівні 66,1 %, а на фоні традиційної інтенсивної технології вирощування - відповідно 57,8 %.

Ключові слова: гірчиця сарептська (сиза), традиційна, біологізована та органічна технології вирощування, норма висіву насіння, коренева система, мікробіологічна активність орного шару ґрунту.

The level of biologicalization of cultivation technology and the rate of sowing seeds of Sarepta mustard as factors of the formation of the root system and microbial activity of the soil in the conditions of the Southern Steppe

Zhuikov O.H., Khodos T.A.

The article presents the results of three-year research on the formation, functioning and activity of the microbiological activity of the root system of Sarepta mustard against the background of traditional, biologized and organic cultivation technology under different norms of seed sowing. It was established that partial (without the use of synthetic mineral fertilizers under biological cultivation technology) or complete (according to organic cultivation technology) rejection of biogenic compounds of artificial origin contributed to the improvement of all indicators of the effectiveness of the root system of Sarepta mustard (mass of air-dry roots per plant and per unit area, the diameter of the root system of one plant, the amount of active root mass with a diameter of less than 0.5 mm, the amount of root system in the soil layer 0-20 cm), and also significantly increased the microbiological activity of all soil-dwelling groups of microorganisms in the arable layer.

Thus, on average, according to factor B, the indicator of the mass of roots from 1 plant against the background of traditional (intensive) growing technology was 4.04 g, according to biological technology - 4.13 g, and according to organic technology - 4.45 g. According to traditional technology cultivation of Sarepta mustard, the yield of root residues increased from 6.75 to 7.11 t/ha with an increase in the sowing rate from 2.0 to 2.5 million units/ha, and with a further increase in the gradation of factor B, it decreased again to 6, 80 t/ha. According to biological cultivation technology, it first increased from 6.54 to 7.35 t/ha, and later remained unchanged at the level of 7.37 t/ha. And only against the background of organic growing technology, the increase in the sowing rate from 2.0 to 3.0 million units/ha led to a significant increase in the root mass index per unit of sown area from 7.04 to 8.12 t/ha. The maximum indicator of the diameter of the root-populated zone turned out to be 12.8 cm according to the variant of the organic technology of crop cultivation, which is 1.2 cm or 9.4 % more than the corresponding indicator under the biological technology and 2.5 cm or 19.5 % more in compared with the traditional intensive technology of Sarepta mustard cultivation. And the maximum value of the content of the active fraction of the root mass of Sarepta mustard was 67.2 % under the option of organic growing technology, 66.1 % under biological technology, and 57.8 % under traditional intensive growing technology, respectively.

Key words: Sarepta mustard, traditional, biologicalized and organic cultivation technologies, seed sowing rate, root system, microbiological activity of the arable soil layer.

Постановка проблеми

Системне інтенсивне (а часто - і нераціональне) застосування синтетичних хімічних сполук для максимальної реалізації врожайного потенціалу культур польових сівозмін у всіх агрокліматичних зонах України спричинило все більш прогресуючу проблему екологічного розбалансування агроценозів, ефект пестицидного забруднення ґрунту, ґрунтових вод, рослинницької продукції. Відтак, останнім часом дуже актуальним і, на думку багатьох науковців, вельми перспективним є такий напрям ведення агробізнесу, як біологізація існуючих зональних сортових технологій вирощування с.-г. культур [1; 2]. До того ж, певним трендом на сьогодні є перехід окремих суб'єктів господарської діяльності на повністю органічні технології вирощування, котрі водночас із можливістю отримання рослинницької продукції з органічним статусом (а це серйозний «фінансовий бонус» при розміщення такої продукції на аграрному ринку), спроможні істотно мінімізувати розхідну частину в структурі балансу собівартості, адже загальновідомо, що саме синтетичні мінеральні добрива і пестициди на сьогодні являють собою «левову частку» виробничих витрат [3].

Логічним буде припустити, що перевід певної частини гірчичного клину, котрий вирощується в умовах Південного Степу, на принципи біологізації чи повністю органічне вирощування, дасть можливість не лише істотно зекономити на найсуттєвіших елементах формування підсумкової вартості 1 т гірчичного насіння, а й істотно послабити той пестицидний пресинг на біоту південних агроценозів (ґрунтову мікрофлору, корисних ентомофагів, врешті-решт саму культурну рослину), свідками якого ми є в останні 10-15 років і про що висловлює свої побоювання не лише українська наукова спільнота, а й найбільш прогресивні фермери-практики [4; 5].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Комплексний аналіз вітчизняних і закордонних публікацій зі згаданої проблематики свідчить про вкрай недостатній рівень вивченості даного наукового питання не лише в контексті культури гірчиці сарептської, а й за абсолютною більшістю культур, що є традиційними для сівозмін зони вирощування [6]. До того ж, ще до недавнього часу навіть традиційна інтенсивна технологія вирощування гірчиці сарептської не вирізнялася конкретикою і сталістю, і у переважній більшості господарств реалізовувалася за принципом аналогії з технологією вирощування інших культур родини Капустяні - переважно, ріпаку озимого [6]. Стосовно ж ефективності залучення до зональної технології вирощування гірчиці сарептської елементів біологізації, не кажучи вже про науково-обґрунтовані органічні технології вирощування культури, то в науковій періодиці акцентованої інформації вкрай недостатньо, а ті поодинокі відомості, що починають надходити до наукового загалу від колег часто носять або фрагментарний, або взагалі суперечливий характер [7; 8]. На цьому фоні достовірної інформації щодо впливу елементів біологізації технології вирощування гірчиці сарептської на активність функціонування її кореневої системи та мікробіологічної діяльності ризосфери культури майже не зустрічається, а проблема й досі лишається не дослідженою [9-11].

Метою наукового дослідження було встановлення впливу на комплекс показників активності функціонування кореневої системи гірчиці сарептської (маса повітряно-сухих коренів на одній рослині і на одиниці площі, діаметр кореневої системи однієї рослини, кількість активної кореневої маси діаметром менше за 0,5 мм, кількість кореневої системи в шарі ґрунту 0-20 см), та мікробіологічну діяльність основних груп ґрунтової мікробіоти норми висіву культури та ступеня біологізації технології вирощування культури.

Матеріали та методика досліджень

Реалізація поставленої мети здійснювалася шляхом закладання польового двофакторного досліду і проведенням комплексу спостережень і лабораторних досліджень. Фактор А (технологія вирощування культури) був представлений варіантами традиційної зональної технології вирощування гірчиці; біологізованою технологією (відмова від мінеральних добрив і заміна їх на органічні препарати) та органічною (заміна мінеральних добрив і синтетичних ЗЗР на органічні препарати). Фактор В являв собою різні норми висіву культури (від 2,0 до 3,0 млн шт. схожих насінин на 1 га з інтервалом 0,5 млн). В досліді висівався сорт гірчиці Пріма селекції ІОК НААН.

Повторність досліду чотирьохкратна, загальна площа дослідної ділянки 0,9 га, загальна площа ділянки першого порядку 250 м², облікова - 200 м². Ділянки в досліді розміщувалися методом розщеплених ділянок з частковою рендомізацією. Масу повітряно-сухих коренів на рослині та одиниці площі визначали термостатно-ваговим методом, відбираючи пробні зразки з 1 м², діаметр коренемешкаючої зони однієї рослини - методом викопування з подальшим вимірюванням рулеткою, кількість активної кореневої маси - вимірюванням діаметру коренів штангенциркулем, кількість кореневої маси в шарі 0-20 см - методом відмивання за Результати лабораторних досліджень піддавали агрономічній оцінці та статистичному обробітку методом дисперсійного, кореляційного та регресійного аналізів.

Результати досліджень

Достатньо принциповим з позицій оцінювання відповід- ності того чи іншого аспекту технології вирощування будь-якої культури (і гірчиця сарептська не є виключенням) є, на наш погляд, комплекс показників, що характери- зують вектори, характер і динаміку розвитку кореневої системи культури. Достатня частина науковців вважають, що саме активна частина кореневої системи культури, розташована в орному шарі ґрунту, максимальною мірою формують екологічну пластичність і стійкість рослин, в першу чергу - здатність забезпечувати себе активною ґрунтовою вологою, що найбільшою мірою набуває актуальності саме з огляду на агрокліматичну зону вирощування, адже саме за умов Південного Степу вологозабезпеченість являє собою найбільш принциповий лімітуючий фактор [12].

Приймаючи до уваги вищенаведене, нами були проаналізовані основні показники, що характеризують розвиток кореневої системи культури за факторами досліду, а саме: маса коренів на 1 рослині та з одиниці посівної площі у повітряно-сухому стані, діаметр коренезаселеної зони та відсоток у загальній масі найбільш активної кореневої маси, представленої корінням з діаметром менше 0,5 мм, котре характеризується найвищими поглинальними властивостями і безпосередньо формує сорбційну здатність рослинного організму. Як свідчать результати наших досліджень, збільшення норми висіву культури з 2,0 до 3,0 млн шт./га зумовлювало зменшення показника кількості маси коренів на 1 рослині, що пояснюється нами саме зменшенням габітусу окремих рослин в агроценозі на фоні збільшення густоти стояння. Водночас, різні умови вологозабезпечення і мінерального живлення, сформовані за різних технологій вирощування гірчиці сарептської, зумовили диференційований характер середнього показника маси коренів на 1 рослині в залежності від технології вирощування. Так, в середньому за фактором В, показник маси коренів з 1 рослини на фоні традиційної (інтенсивної) технології вирощування склав 4,04 г, за біологізованої технології - 4,13 г, а за органічної - відповідно 4,45 г (табл. 1).

У перерахунку на одиницю посівної площі, коли до уваги береться не лише густота стояння рослин, а й коефіцієнт виживання культури за вегетаційний період в залежності від факторів досліду, кількість кореневої маси гірчиці сарептської, навпаки, характеризувалася тенденцією до збільшення із підвищенням норми висіву насіння, хоча дана тенденція і не характеризувалася істотним характером, а за окремими варіантами досліду була або в межах математичної достовірності, або ж, взагалі, мала зворотній характер. Так, за традиційної технології вирощування гірчиці сарептської, врожайність кореневих решток із збільшенням норми висіву з 2,0 до 2,5 млн шт./га збільшувалася від 6,75 до 7,11 т/га, а з подальшим збільшенням градації фактору В знов зменшувалася до 6,80 т/га. За біологізованої технології вирощування - відповідно спочатку зростала з 6,54 до 7,35 т/га, а в подальшому залишалася незмінною на рівні 7,37 т/га. І лише на фоні органічної технології вирощування збільшення норми висіву з 2,0 до 3,0 млн шт./га зумовлювало істотне збільшення показника маси коренів на одиниці посівної площі з 7,04 до 8,12 т/га.

Таблиця 1. Основні показники інтенсивності розвитку кореневої системи гірчиці сарептської в шарі ґрунту 0-30 см у фазу «цвітіння» залежно від технології вирощування і норми висіву насіння (середнє за 2020-2023 рр.)

Набагато чіткішою залежністю від норми висіву насіння характеризувався нами показник середнього діаметру коренезаселеної зони гірчиці сарептської. За всіма варіантами технології вирощування культури нами відмічена тенденція істотного зменшення розміру зони залягання кореневої системи із збільшенням норми висіву: за традиційної технології вирощування вона зменшувалася з 11,8 до 8,9 см, за біологізованої - з 12,3 до 11,0 см, за органічної - з 13,6 до 12,1 см. В середньому ж за фактором норми висіву насіння, діаметр коренезаселеної зони культури виглядав наступним чином (рис. 1). Максимальним зазначений показник виявився за варіантом органічної технології вирощування культури і склав 12,8 см, що на 1,2 см або 9,4 % більше за відповідний показник за біологізованої технології та на 2,5 см або 19,5 % більше у порівнянні із традиційної інтенсивною технологією вирощування гірчиці сарептської.

Рис. 1. Показник середнього діаметру коренезаселеної зони гірчиці сарептської за різних технологій вирощування культури (середнє за 2020-2023 рр.)

Більшість науковців, що досліджували параметри формування і функціонування кореневої системи не лише гірчиці сарептської, а й інших сільськогосподарських культур, сходяться в думці, що найбільш фізіологічно активною фракцією кореневої системи є коріння із діаметром менше 0,5 мм як таке, що характеризується максимально високими показниками осмотичного тиску в ньому, і відповідно - максимальною сорбційною здатністю до засвоєння ґрунтової вологи і розчинених в ній елементів мінерального живлення. Зважаючи на той факт, що вологозабезпечення є основним лімітуючим фактором формування насіннєвої продуктивності культури в зоні Південного Степу, а також на те, що забезпеченість рослин елементами мінерального живлення є також принциповим чинником, що особливої актуальності набуває за мінімізації застосування мінеральних туків в рамках біологізованої технології вирощування, або ж система удобрення культури взагалі переводиться на органічні добрива як за варіанту органічної технології, нами був проаналізований фракційний склад активної кореневої системи гірчиці сарептської в орному шарі ґрунту. В досліді нами відмічена стала тенденція істотного зменшення питомої ваги активної кореневої системи в загальній масі кореневих решток із збільшенням показнику норми висіву насіння за всіма варіантами технології вирощування культури. Так, на фоні традиційної технології вирощування, збільшення норми висіву насіння гірчиці сарептської з 2,0 до 3,0 млн шт./га зумовлювало зменшення вмісту активної кореневої системи з 64,4 до 53,0 % від її загальної маси; за біологізованої технології цей показник зменшувався з 72,0 до 60,8 %; за органічної - відповідно з 71,3 до 56,7 %. Середня кількість активної кореневої системи з діаметром корінців менше 0,5 мм в залежності від фактору технології вирощування виглядала наступним чином (рис. 2).

Рис. 2. Кількість активної кореневої маси діаметром менше 0,5 мм в орному шарі гірчиці сарептської залежно від технології вирощування культури, % (середнє за 2020-2023 рр.)

Максимальних значень показник вмісту активної фракції кореневої маси гірчиці сарептської був за варіантом органічної технології вирощування і склав 67,2 %, за біологізованої технології він був на рівні 66,1 %, а на фоні традиційної інтенсивної технології вирощування - відповідно 57,8 %.

Результати наших досліджень свідчать, що за період вирощування гірчиці сарептської впродовж міжфазного періоду «розетка листків - повна стиглість насіння» показники загальної заселеності орного шару ґрунту дослідної ділянки і кількість мікрофлори за окремими екологічними групами значною мірою залежали лише від фактору технології вирощування культури. Завдяки відсутності негативного пестицидного пресингу на агроценоз і додаткового надходження КУО за окремими групами ґрунтової мікробіоти разом із застосованими органічними препаратами, впродовж періоду спостереження нами відмічена позитивна динаміка чисельності мікроорганізмів лише за варіантом органічної технології вирощування культури. В середньому за фактором В, починаючи з фази «розетка листків» і до фази «повної стиглості», загальна заселеність 1 г абсолютно-сухого ґрунту аеробними видами зросла на 22,6 %; амоніфікуючими видами - на 16,1 %; олігонітрофілами - на 25,4 %; нітрофілами - на 15,4 %; целюлозолітичними - на 27,1 %; нітрифікуючими - на 19,6 %. Водночас, за групою актиноміцетів, що в більшості представлена патогенними видами, які є збудниками хвороб культурних рослин і, зокрема, гірчиці сарептської, нами відмічене, навпаки, зменшення заселеності ґрунту КУО впродовж дослідного періоду за всіма варіантами, що є, безперечно, позитивним моментом (табл. 2).

Таблиця 2. Динаміка мікробіологічної активності 1 г абсолютно сухого ґрунту посіву гірчиці сарептської залежно від факторів досліду (середнє за 2020-2023 рр.)

Треба зазначити, що загальна заселеність орного шару ґрунту мікроорганізмами і їх групова диференціація не характеризувалися істотним ступенем залежності від фактору В - норми висіву насіння культури. Із збільшенням загущеності стеблостою гірчиці сарептської від 2,0 до 3,0 млн шт./га інтенсивність мікробіологічної діяльності (загальна заселеність 1 г ґрунту КУО основних груп ґрунтових мікроорганізмів) істотно зменшувалася лише впродовж вегетаційного періоду.

мікробіологічний гірчица насіння кореневий

Висновки

На сьогодні достовірної наукової інформації щодо впливу елементів біологізації технології вирощування гірчиці сарептської на активність функціонування її кореневої системи та мікробіологічної діяльності ризосфери культури в науковій періодиці майже не зустрічається, а проблема й досі лишається не дослідженою. Збільшення норми висіву культури з 2,0 до 3,0 млн шт./га зумовлювало зменшення показника кількості маси коренів на 1 рослині, діаметр коренезаселеної зони та питому вагу активної фракції в загальній кореневій масі, що пояснюється нами саме зменшенням габітусу окремих рослин в агроценозі на фоні збільшення густоти стояння. У перерахунку на одиницю посівної площі, кількість кореневої маси гірчиці сарептської, навпаки, характеризувалася тенденцією до збільшення із підвищенням норми висіву насіння, і за окремими варіантами досліду була або в межах математичної достовірності, або ж, взагалі, мала зворотній характер. Результати наших досліджень свідчать, що за період вирощування гірчиці сарептської впродовж міжфазного періоду «розетка листків - повна стиглість насіння» показники загальної заселеності орного шару ґрунту дослідної ділянки і кількість мікрофлори за окремими екологічними групами значною мірою залежали лише від фактору технології вирощування культури і максимальних значень набули за варіантом органічної технології вирощування.

Список використаної літератури

1. Женченко К. Гірчиця сарептська має лідирувати в п'ятипільних зерно просапних сівозмінах. Зерно і хліб. 2013. № 3. С. 53-54.

2. Жернова Н.П. Удосконалення прийомів технології вирощування гірчиці білої в умовах південного Степу України: автореф. дис. … канд. с.-г. наук: 06.01.09 «Рослинництво». Херсон, 2011. 16 с.

3. Кліщенко С. Гірчиця та технології її вирощування. Agroexpert. 2009. 1 (6). С. 14-16.

4. Коваленко С.А. Вплив добрив та рістрегулюючих препаратів на продуктивність гірчиці сарептської. Науково-технічний бюлетень Інституту олійних культур УААН. Запоріжжя, 2009. № 14. С. 150-156.

5. Поляков О. Перспективи вирощування гірчиці. Пропозиція. 2009. № 2. С. 54-56.

6. Рекомендації з вирощування гірчиці в умовах Прикарпаття / І.М. Кифорук, О.М. Бойчук, В.М. Іванюк, О.М. Стельмах та ін. Посібник українського хлібороба. 2011. № 1. С. 216-222.

7. Рожкован В. Сарептська озима гірчиця - нова перспективна культура. Пропозиція. 2006. № 7. С. 58-60.

8. Технології вирощування гірчиці в Україні.

9. Чехов А.В. Перспективи вирощування гірчиці озимої. Посібник українського хлібороба. 2009. № 2. С. 53.

10. Щербаков В. Поговоримио про гірчицю. Пропозиція. 2001. № 2. С. 38.

11. Gare В.N. Behavior of grades mustard at different terms of sowing. Agr. Univ. 1996. 21, № 1. P. 147-148.

12. Narang R.S. Influence of irrigation and nitrogen management on the oil quality of Indian mustard (Brassica juncea Linn.) Czern. and Coss.). J. Res. 1985. № 10. Р. 17-18.

Размещено на Allbest.ru