ВЛИЯНИЕ СЛОЖНОГО КОМПОСТА НА РАЗВИТИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Сложный компост является самостоятельным почвоподобным образованием, создаваемым человеком в поддержку естественных законов природы – защитить и сохранить плодородие почвы. Развитие этого направления станет возможным в случае признания научного и практического значения сложных компостов на основе подготовки смесей разнообразных органических и минеральных отходов, способных формировать специфическую среду физического, химического и биологического взаимодействия, а также выделить новые направления теоретических и практических исследований в агрономической науке.

Ключевые слова: сложный компост, отходы (органические, минеральные, промышленные, сельскохозяйственные, биологические), взаимодействия отходов, почвоподобные образования, (фосфогипс, галиты, сильвиниты и др.), все виды и формы навоза.

Основными свойствами дисперсных систем  различных отходов являются взаимодействия их молекулярных частиц, агрегирующихся в коагуляционные структуры. Отмечая специфику различных промышленных и сельскохозяйственных отходов мы задались целью проанализировать возможность их совместного использования в форме сложного компоста для удобрения посевов сельскохозяйственных культур, свойства которых изучаются на кафедре общей биологии и экологии в течение 10 лет [1, 3, 4, 16].

Методика исследований. Полевые опыты проводились в ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края в течение 3 лет с 2011 по 2014 гг. Лабораторный опыт включал замачивание семян озимой пшеницы 4–5 мин в дистиллированной воде с последующим их обволакиванием в пылеватой почве, перегное, фосфогипсе, в их смеси, а затем помещали в чашки Петри на смоченную обычной водой фильтровальную бумагу. Полевой опыт разместили на участке озимой пшеницы, где летом 2011 г. был собран урожай зерна. Посев озимой пшеницы осенью 2011 г. был размещен в 3-х вариантах и в четырехкратной повторности: 1 – контроль (принятая норма внесения NP), 2 – NP + полуразложившийся навоз КРС (50 т/га), NP + сложный компост, включающий фосфогипс (7 т/га ) + полуперепревший навоз КРС (50 т/га) + отходы сахарной свеклы (2–3 т/га) + шляпки подсолнечника (2 т/га) + солома ячменная (2 т/га) + отходы овощей (2 т/га) + отходы сои (2 т/га) + отходы очистки семян зерновых культур (2 т/га) + отходы смеси кормов (2 т/га). При проведении полевых работ во все годы исследований были выдержаны принятые нормы внесения минеральных удобрений при посеве в осенний период и в подкормку весной. В последующие годы – 2012, 2013 – посевы озимой пшеницы разместили на тех же участках, но сложный компост больше не вносили. Статистическая обработка полученных данных осуществлена на кафедре общей биологии и экологии КубГАУ [2 ,5, 19].

Результаты исследований и их обсуждение. Для определения влияния экстракции различных отходов на прорастание семян озимой пшеницы были проведены лабораторные опыты. Всходы появились на 3–4-й день и через 2–3 недели после всходов анализировали состояние их проростков с определением общей массы образовавшихся корней и проростков.

Таблица 1 Влияние различных субстратов на формирование проростков озимой пшеницы (2011 г.)

В варианте с фосфогипсом у проростков пшеницы сформировалась наибольшая масса корней, доля которых составила 52 %, превосходя по этому показателю все остальные варианты. Отношение массы проростка к массе корней превысило 2 : 3. Масса листовых образований в варианте с фосфогипсом была наименьшей и составила 34 %; в водном варианте она достигла 53 %, в почве – 47 %, а в смеси экстрактов всех вариантов – 46 %. Семя в варианте с фосфогипсом после прорастания еще сохраняет по сравнению с другими вариантами определенный запас энергии (сравнение ведется по средней массе сухого вещества семени), за счет которой затем усиленно развиваются корни и листья [10, 13, 20]. 

Общая масса ростка в варианте с фосфогипсом была максимальной (206±10,2 мг). На начальном этапе развития проростков пшеницы (прорастание, образование первых 2–3-х листьев, а также корней с использованием в основном энергии семян. Весьма рационально расходуются запасные вещества семян в варианте с фосфогипсом (на 41,8 %), экономнее на 26,2 % по сравнению с перегноем. Масса оставшегося семени пшеницы в варианте с фосфогипсом была на уровне почвенного варианта и заметно выше варианта с перегноем [6, 8].

Полученные различия по поведению семян пшеницы при их обволакивания после смачивания в различных экстрактах перед посевом в разных средах указывает на возможность разработки способов ускорения прорастания и интенсификации развития посевов этой культуры, начиная с самого раннего этапа формирования её урожая.

Полевой опыт. Влияние различных субстратов отходов на прорастание озимой пшеницы в полевых опытах показало, что сложный компост, включающий полуперепревший навоз КРС, фосфогипс и различные отходы растениеводства, существенно влияет на развитие этой культуры уже на самом начальном этапе, начиная с прорастания семян за счет усиления роста подземных органов, а в вегетативный период за счет усиления кущения и формирования значительного количества придаточных побегов, что в последующем сказывается на развитии вегетативного цикла и удлинении продолжительности генеративной фазы [11, 14, 15].

Сложный компост оказывает влияние на увеличение придаточных корней в зоне кущения и образование узла корней у колеоптильной почки. Зона побегообразования в варианте со сложным компостом формирует одно междоузлие зоны побегообразования дополнительно по сравнению с контрольным вариантом. В среднем зона кущения в варианте со сложным компостом увеличивается в диаметре до 1 мм по сравнению с контролем. В зоне кущения образуется до 3-4 боковых развитых почек, которые в основном все образуют боковые придаточные побеги; число корней осенью также увеличивается на 3-4 по сравнению с контролем. Заметно изменяется и надземная часть: влагалища листьев короче, но шире в диаметре по сравнению с контролем, а емкость ростка в надземной части примерно на 1 мм в среднем больше. После кущения у растений, вегетирующих в варианте со сложным компостов, количество метамеров на 1–3 больше, а высота растений на 10–20 см длиннее контроля, пластинки листьев и их влагалища на 10–20 % крупнее, индекс листовой поверхности особи на 25 % больше, длина колоса также крупнее количество зерен и их масса превышает контроль на 15–20 %.

В полевых опытах было установлено, что завершение созревания семян озимой пшеницы в варианте со сложным компостом наступает позже, чем на контроле. Остановимся на особенностях развития озимой пшеницы в варианте со сложным компостом по наиболее важным периодам её развития.

Внесение сложного компоста в почву под посевы озимой пшеницы оказывает заметное влияние на прорастание семян этой культуры, её всхожесть, интенсивность кущения, формирование придаточных корней. При норме высева от 3 до 5 млн семян на 1 га количество всходов в варианте с минимальной нормой высева семян всхожесть в среднем составила 92 %. В варианте с высокой нормой высева этот показатель составил 90 %. В разреженных посевах (3 млн семян) кущение растений озимой пшеницы увеличилось примерно на 20 % по сравнению с загущенным посевом 5 млн /га, а число придаточных корней повысилось на 30 %. Последействие сложного компоста проявляется на характере развития озимой пшеницы и всхожести семян в обоих вариантах, что отразилось на интенсивности кущения и формировании придаточных корней. В варианте со сложным компостом всходы пшеницы появились на 1–2 дня позже, чем на контроле, но были более дружными (в опыте их всхожесть достигала местами 96 %, на контроле – 92 %) [7, 9, 10 ,13].

В начальный период развития отмечено замедление роста надземных метамеров по сравнению с контролем, и, наоборот, более обильное развитие корневой массы. Корни растений озимой пшеницы в начале кущения в среднем были на 5-7 см длиннее, чем на контроле. Число придаточных корней на 1 растение в варианте со сложным компостом увеличилось в среднем до 12 штук. В опытном варианте у 71 % проростков в зоне колеоптильной почки образовалось по 3 придаточных корня. Отмечено также развитие и переход в рост почки колеоптиля у 9 % и образование её бокового побега. В конце 4 недели после всходов растения пшеницы перешли к кущению и по длине прикорневых листьев вышли на уровень контрольного варианта (Табл.2).

Таблица 2 Влияние сложного компоста на кущение растений озимой пшеницы при разных нормах высева семян и внесения азотных удобрений (2011-2012 гг.)

Характерны также некоторые особенности образования внешнего вида растений. В опытном варианте со сложным компостом растения озимой пшеницы отличались более темной окраской и сравнительно ранним и дружным переходом к активному кущению. К концу осеннего периода развития до наступления минусовых температур в опытном варианте растения озимой пшеницы сформировали на 1–2 побега больше чем на контроле. Весной с началом активной вегетации междурядья озимой пшеницы быстрее сомкнулись в варианте со сложным компостом, что весьма благоприятно отразилось на состоянии посева в последующий период: почва в опытном варианте накопила на 15 % влаги больше и уровень которой на протяжении всей вегетации на 4–5 % был выше, чем на контроле [10, 13, 15].

Внесение сложного компоста положительно сказалось и на относительно редкой встречаемости сорных растений во все годы проведения исследований, которые наблюдались в тех местах, где были допущены просевы. В контрольном варианте отмечено от 60 до 80 сорных растений на га, а в опытном их число не превышало 20. Снижение засоренности посевов в опытном варианте мы объясняем высокой кустистостью пшеницы, которая в среднем была на 23 % была выше, чем на контроле [11, 12, 17].

В полевых условиях при заделке семян на глубину 5 см проростки озимой пшеницы осенью образуют колеоптильные междоузлия длиной до 3 см, в узловой части которого у основной части особей формируются корни, а также придаточный побег. Зона побегообразования у озимой  пшеницы отличается формированием мощного узла придаточных корней и большим числом придаточных побегов в варианте со сложным компостом в разреженных посевах, где на 1 особь их число доходит до 12 штук при высоте побега 22–25 см. Придаточные корни проникают на глубину до 34 см из которых 2–3 корня образуются в колеоптильном узле и до 20 корней в зоне кущения. В варианте без сложного компоста корневая система растений озимой пшеницы в фазе кущения менее развита и размещается в основном в поверхностном слое почвы на глубине до 15–20 см. В зоне кущения формируется до 2 реже – 4 побегов и до 7 придаточных корней. Влияние сложного компоста сказалось также на характере формирования их генеративных структур (Табл.3).

Таблица 3 Влияние сложного компоста на развитие растений озимой пшеницы (средние данные за 2012–2014 гг.)

Со сложным компостом количество побегов на единицу площади превысило вариант контроля и составило соответственно 615 и 412 на 1 м2. Сравнение состояния побегов озимой пшеницы в фазе молочно-восковой спелости в вариантах опыта показывает, что при выращивании со сложным компостом зеленых листьев в значительной части побегов сохранилось больше, чем на контроле; окраска листьев со сложным компостом более темная и желтеть начинают только верхушки средних и боковых листьев, а на контроле все верхние листья к этому времени уже имеют желтую окраску. Различается  также окраска колосьев: в варианте со сложным компостом колосья светло-зеленые, а на контроле заметно пожелтевшие [3, 18, 21, 22].

В сухой массе продуктивного побега в варианте со сложным компостом доля колоса составила 50 %, а на контроле 54 %. Корневая масса в варианте со сложным компостом была выше по сравнению с контролем и соотношение этого показателя равна 7 и 4 %. Масса колоса в варианте со сложным компостом была ниже, чем на контроле. Были отмечены также различия в числе колосков в колосе. В варианте без сложного компоста их число было ниже в 1,8 раза по сравнению с опытным вариантом. Различия в структуре генеративных побегов сказались на массе 1000 семян, а также на продуктивности и урожайности семян по вариантам опыта (Табл.4).

Таблица 4  

Влияние фосфогипса на урожайность озимой пшеницы

Полученные данные указывают на сходство массы 1000 семян по вариантам опыта. В варианте со сложным компостом было получено 649,6 г/м2, а на контроле он был ниже и составил всего 562,3 г/м2, что сказалось на общем выходе продукции. В варианте со сложным компостом урожайность зерна превысила контроль на 9,6 ц/га, что сказалось на существенной прибавке урожая по сравнению с контролем. Сложный компост оказал также влияние на качество зерна озимой пшеницы (Табл.5).

   Таблица 5

Влияние фосфогипса на качество урожая зерна озимой пшеницы

В опытном варианте влажность зерна была несколько выше (на 0,4 %) по сравнению с контролем. Внесение сложного компоста способствовало повышению в зерне протеина на 1,5 %, клейковины – на 3,5 %, несколько выше была также стекловидность зерна и ИДК. Матрица корреляции между урожаем озимой пшеницы и основными характеристиками почвы в опытном варианте позволила определить коэффициент множественной корреляции между урожаем пшеницы и почвенными агрохимическими показателями (Табл.6).

Таблица 6 Зависимость содержания клейковины в зерне озимой пшеницы от основных почвенных характеристик

Оценка влияния почвенного плодородия на содержание клейковины в зерне озимой пшеницы выявила ряд специфических особенностей. Матрица корреляции, отражающая взаимосвязь между почвенными условиями в варианте со сложным компостом и уравнением регрессии между показателями клейковины и различными характеристиками почвенных условий указывают на наличие между ними корреляционной связи весьма большой зависимости. Коэффициент множественной корреляции между указанными показателями составляют R=0,96. Было установлено, что такие вещества, как гумус, азотные вещества, фосфор и калий, доля которых в составе почвы значительная, оказали большое влияние в варианте со сложным компостом на содержание клейковины в зерне озимой пшеницы по сравнению с контролем. Сложный компост оказал большое влияние на свойства почвы, продуктивность и качество зерна озимой пшеницы.

Список литературы

1.     Антоненко Д.А. Сложный компост и его влияние на свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур: монография / Д.А. Антоненко, И.С. Белюченко, В.Н. Гукалов и др. – Краснодар. – Изд-во КубГАУ, 2015. – 180 с.

2.     Белюченко И.С. Влияние фосфогипса на развитие и урожайность посевов озимой пшеницы / И.С. Белюченко, В.В. Гукалов, О.А. Мельник и др. // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2009. – Т. 5. – № 2. – С. 26–34.

3.     Белюченко И.С. К вопросу о роли леса в функциональном восстановлении бассейнов степных рек края / И.С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2010. – Т. 6. – № 3. – С. 3–16.

4.     Белюченко И.С. Экологическое состояние бассейнов степных рек Кубани и перспективы их развития / И.С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2010. – Т. 6. – № 2. – С. 5–12.

5.     Белюченко И. С. Сельскохозяйственная экология: учебное пособие / И.С. Белюченко, О.А. Мельник. – Краснодар: КубГАУ, 2010. – 297 с.

6.     Белюченко И.С. Введение в антропогенную экологию: учебное пособие / И.С. Белюченко. – Краснодар, 2011. – 265 с.

7.     Белюченко И.С. Влияние органоминерального компоста на плотность сложения и порозность чернозема обыкновенного / И.С. Белюченко, Д.А. Славгородская, В.В. Гукалов // Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2012. – № 34.– С. 88–91.

8.     Белюченко И.С. Основы экологического мониторинга: практическое пособие / И.С. Белюченко, А.В. Смагин, Г.В. Волошина и др. – Краснодар: КубГАУ, 2012. – 252 с.

9.     Белюченко И.С. Влияние осадков сточных вод на плодородие почвы, развитие озимой пшеницы и качество ее зерна / И.С. Белюченко, В.П. Бережная // Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2012. – № 34. – С. 149–151.

10. Белюченко И.С. Сложные компосты как источник расширения экологических ниш культурных растений в системе почвенного покрова / И.С. Белюченко // Тр. Международной Конференции «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства». – Краснодар, 2013. – С. 12–14.

11. Белюченко И.С. Изменение агрегатного состава чернозема обыкновенного при внесении органоминерального компоста / И.С. Белюченко, Д.А. Славгородская // Доклады РАСХН. – 2013. – № 4. – С. 23–25.

12. Белюченко И.С. Изменение плотности и аэрации пахотного слоя чернозема обыкновенного под влиянием сложного компоста / И.С. Белюченко, Д.А. Славгородская // Доклады РАСХН. – 2013. – № 2 – С. 40–43.

13. Белюченко И.С. Интродукция растений как метод расширения видового состава культурных фитоценозов в южных районах СНГ / И.С. Белюченко, Б.А. Мустафаев // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2013. – Т. 9. – № 4. – С. 73–89.

14. Белюченко И.С. Коллоидные системы отходов разных производств и их роль в формировании сложного компоста [Электронный ресурс] / И.С. Белюченко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – Краснодар: КубГАУ, 2013. – № 93. – С. 787–811.

15. Белюченко И.С., Федоненко Е.В., Смагин А.В. и др. Биомониторинг состояния окружающей среды: учебное пособие. Под. ред. Белюченко И.С., Федоненко Е.В., Смагина А.В. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – 153 с.

16. Белюченко И.С. Отходы быта и производства как сырье для подготовки сложных компостов: монография / И.С. Белюченко. – Краснодар. – Изд-во КубГАУ. – 2015. – 418 с.

17. Муравьев Е.И. Влияние отходов химического производства на загрязнение окружающих ландшафтов / Е.И. Муравьев, И.С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2007. – Т. 3. – № 4. – С. 77–86.

18. Муравьев Е.И. Влияние фосфогипса на развитие и продуктивность растений кукурузы в севообороте / Е. И. Муравьев, И.С. Белюченко, В.В. Гукалов, О.А. Мельник и др. // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2008. – Т. 4. – № 4. – С. 107-111.

19. Муравьев Е.И. Влияние фосфогипса на развитие растений сахарной свеклы в степной зоне Краснодарского края / Е.И. Муравьев, И.С. Белюченко, В.В. Гукалов, О.А. Мельник // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2008. – Т. 4. – № 4. – С. 112–114.

20. Муравьев Е.И. Коллоидный состав и коагуляционные свойства дисперсных систем почвы и некоторых отходов промышленности и животноводства / Е.И. Муравьев, И.С. Белюченко // Тр. КубГАУ. – 2008. – Т. 2 (11). – С. 177–182.

21. Belyuchenko I.S. As to the evolutionary relationships of different level systems in the biosphere / I.S. Belyuchenko // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2005. – Т. 1. – № 2. – С. 17–50.

22. Belyuchenko I.S. Evolutionary and ecological approaches to the plants introduction in practice / I.S. Belyuchenko // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2005. – Т. 1. – № 2. – С. 104–111.