Assessment of the impact of methods of biologization of the agrocenosis of apple trees (Malus domestica Borkh.) on soil fertility and plant productivity

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Интенсификация сельскохозяйственного производства нередко приводит к деградации почв и загрязнению природной среды. В садоводстве степень деградации почв при интенсификации усугубляется длительной монокультурой со значительными потерями гумуса, уплотнением и развитием эрозии [1–3].

Одним из путей преодоления данных проблем в садоводстве является биологизация интенсификационных процессов [4–5], которая применительно к садовому агроценозу направлена на преимущественное использование биологических, а не химических и технических факторов. К таким процессам относится повышение содержания органического вещества, которое достигается путем посева сидератов и многолетних трав, использования всех растительных остатков в садовом агроценозе. Элементы данной системы, а также систему органического производства плодов в садоводстве разрабатывают в различных исследованиях [6–9].

Как элемент биологизации выступает снижение доз минеральных удобрений за счет применения биопрепаратов, созданных на основе активных штаммов микроорганизмов. Они обогащают почву азотом за счет азотфиксации, способствуют мобилизации слаборастворимых фосфатов и оксидов калия, выделяют гумусоподобные вещества, улучшают рост, защищают растение от патогенов, повышают его иммунитет [10, 11].

Ассоциированные с растением микроорганизмы используют для фиксации азота энергию, содержащуюся в органическом веществе почвы, в прижизненных выделениях автотрофов или свежем органическом веществе, поступающем в почву с растительными остатками. При использовании задернения почвы для обогащения ее органическим веществом, важно исследовать применение ассоциативных микроорганизмов на его фоне на плодородие почвы и продуктивность плодовых растений. Данное направление остается мало исследованным [12, 13].

Известно, что генотипы имеют разную отзывчивость на инокуляцию, что зависит от условий возделывания, а также от метаболической активности их корневой системы [14]. Поэтому необходимо выявлять наиболее эффективные взаимодействия, а также создавать оптимальные условия для взаимодействия бактериального штамма и сорта растения [15, 16]. Для большинства сортов яблони такие исследования не проводили. Цель работы – оценка влияния задернения междурядий сада различными злаково-бобовыми смесями и применения биопрепаратов на плодородие почвы, продуктивность и минеральное питание яблони сорта Голден Делишес для выбора наиболее эффективного сочетания этих приемов биологизации.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для достижения поставленной цели на протяжении 2019–2021 гг. проводили исследования в многолетнем двухфакторном полевом опыте в долине р. Салгир (с. Маленькое Симферопольского р-на, Республика Крым, 45°04'40''N, 34°00'40''E). Опыт был заложен в 2017 г. в саду яблони 2000 г. посадки. Сорт яблони Голден Делишес, подвой М 9, схема посадки 4 × 1.5 м. Сад карликовый с элементами голландской технологии. Схема опыта приведена в табл. 1. Площадь опыта – 0.16 га.

 

Таблица 1. Схема многолетнего двухфакторного полевого опыта биологизации агроценоза яблони

Вариант	1-й фактор – задернение	2-й фактор – биопрепараты (БП)
		контроль (без БП)	АФ	БК
ЕЗ	Естественное зарастание (контроль)	+	+	+
СТ2	Двухкомпонентная злаково-бобовая смесь 2	+	+	+
СТ3	Двухкомпонентная злаково-бобовая смесь 3	+	+	+
СТ4	Пятикомпонентная злаково-бобовая смесь 4	+	+	+

Примечание. Обозначения вариантов те же в табл. 2–5.

 

Первый фактор опыта – задернение сада осуществляли путем посева злаково-бобовых смесей многолетних трав с постоянным их скашиванием 3–4 раза за сезон по мере отрастания на 30–40 см и оставлением растительных остатков на месте в виде мульчи. Травы высевали ручной сеялкой Listok LIE09005. Норма высева семян 18–21 кг/га. Контролем служило естественное задернение (ЕЗ) сегетальной растительностью с регулярным скашиванием травостоя.

Вторым фактором в опыте были биопрепараты (БП) как биоудобрения и стимуляторы роста: Азотфиксатор (АФ) на основе азотфиксирующего эффективного штамма, обладающего также ростостимулирующими свойствами и Бактериальный комплекс (БК), включавший 3 препарата различного спектра действия: азотфиксатор, фосфатмобилизатор и биопротектор. Препараты были предоставлены лабораторией сельскохозяйственной микробиологии НИИ сельского хозяйства Крыма (https://ckp-rf.ru/catalog/usu/507484/). БП вносили весной после цветения яблони в дозе 6 л/га с фертигацией (титр АФ – 5 × 10⁸ КОЕ/мл, титр БК – (1.01–1.08) × 10⁸ КОЕ/мл). Контроль – без применения БП.

Закладку и проведение опытов осуществляли согласно методике полевого опыта [17]. Число деревьев на учетной делянке – 3–5 экз. Размещение вариантов рендомизированное. Повторность опыта трехкратная. Учеты и наблюдения за растениями в опыте проводили по методике сортоизучения плодовых культур [18]. В течение вегетационного периода учитывали биомассу скошенного травостоя в вариантах опыта методом пробных площадок [19].

Сад орошали капельным поливом, влажность поддерживали на уровне 80% НВ на расчетной глубине увлажнения 80 см. Агротехника общепринятая для зоны степного садоводства. В период исследования механические обработки почвы в саду не проводили, минеральные удобрения не вносили.

Почва опытного участка – аллювиальная луговая карбонатная остепненная сверхмощная слабогумусированная средне- и тяжелосуглинистая на слоистом аллювии современных речных долин (по классификации 1977 г.). Перед закладкой опыта почва имела следующие показатели: рН_Н₂O 7.9–8.0, содержала 9–13% общих карбонатов, 2.4–3.3% гумуса, нитратного азота – 5–10, подвижного фосфора – 32–35 и обменного калия – 309–401 мг/кг [20].

Метеоусловия периода исследования значительно менялись по годам. Например, среднегодовая температура воздуха в годы исследования была выше средней многолетней (10.5°C) на 0.5– 1.4°C. Самым теплым был 2020 г. В этом же году была самая низкая абсолютная минимальная температура –20.1°C, а также температура позднего весеннего заморозка 5 апреля составила –5.1°C, что отрицательно сказалось на урожае яблони в 2020 г. Сумма осадков за год превышала среднюю многолетнюю норму (495 мм) во все годы исследования и изменялась от 539 до 1020 мм осадков. Максимальное их количество выпало в 2021 г., из них в вегетационный период – 764 мм (75% годовой нормы). В 2-х годах из 3-х, когда проводили исследования, 2 раза за вегетацию выпадал град: в 2019 г. 7 июня и 16 июля, в 2021 г. 16 и 29 мая, что значительно повредило листовой аппарат, а также завязи и плоды яблони.

Отбор образцов почвы для анализа проводили ежегодно в конце июля в слое 0–60 см в области ризосферы растений. Подвижные формы фосфора и обменного калия определяли модифицированным методом Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205–91): фосфор – спектрофотометрическим методом на приборе В-1100 (“Shanghai Mapada Instrumеnts Co., Ltd”, Шанхай), калий – методом пламенной фотометрии на приборе BWB-XP (Великобритания); нитратный азот – потенциометрическим методом (ГОСТ 26951–86) на иономере И-160М (ООО “Измерительная техника”, Россия), валовое содержание почвенного органического вещества (С_орг) – по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213–91), активный углерод (С_акт) – модифицированным методом Блейра [19]. Групповой состав органического вещества определяли ускоренным методом Кононовой–Бельчиковой [21], тип гумуса оценивали согласно показателям гумусового состояния почв [22].

Листья яблони для анализа отбирали со средней части однолетних побегов из середины кроны по периметру дерева в фазе окончания интенсивного роста побегов (начало августа) в трехкратной повторности по 100 листьев. Образцы сырой биомассы трав отбирали перед кошением в апреле в трехкратной повторности. Определение содержания элементов питания в листьях яблони и образцах трав из одной навески проводили после мокрого озоления смесью серной кислоты и пероксида водорода [23]. В фильтрате определяли азот (ГОСТ 13496.4–93) методом Кьельдаля на анализаторе азота UDK 139 VELP (Италия), фосфор – молибденово-ванадатным методом по ГОСТ 26657–97, калий и кальций – методом пламенной фотометрии на приборе BWB-XP (Великобритания).

Статистическую обработку результатов выполняли методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов [17], используя пакет программ Statistica 07. Приведены средние (М) с доверительным интервалом ± 95.00%, коэффициенты парной корреляции (r), наименьшая существенная разница (НСР) при 95%-ном доверительном уровне (t ≤ 0.05).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Основным источником повышения плодородия почв при биологизации и в отсутствии минеральных и органических удобрений служила биомасса трав, которая при разложении и гумификации в почве способствовала повышению содержания элементов минерального питания и гумуса. Установлено, что в среднем за 3 года опыта сухая надземная биомасса растительных остатков в контроле с ЕЗ была невысокой – 0.86 кг/м² (рис. 1).

 

Рис. 1. Сухая биомасса скошенных трав в опыте (среднее за 3 года, 2019–2021 гг.). Вертикальные отрезки – доверительный интервал ±95.00% при р ≤ 0.05. То же на рис. 3 и 5.

 

Биомасса сеяных трав в опыте была в 2–3 раза и существенно больше, чем в варианте ЕЗ, и достигала в среднем за 3 года 1.70 (вариант СТ2) и 2.99 (вариант СТ3) кг/м². БП мало влияли на биомассу скошенных трав в большинстве вариантов задернения и только в варианте СТ3 + АФ существенно увеличивалась на 0.54 кг/м² (22%) по отношению к СТ3К, что, вероятно, определялось ростстимулирующим действием этого препарата.

Для оценки влияния состава трав на содержание в них элементов минерального питания, было проведено определение основных элементов питания, которые травы накапливали в зеленой массе перед кошением (рис. 2).

 

Рис. 2. Содержание элементов питания в надземной массе трав перед их скашиванием (2020–2021 гг.). Вертикальные отрезки – стандартная ошибка среднего.

 

Результаты показали, что в сегетальной растительности (ЕЗ) было достаточно много N и K и незначительное количество Р и Са. Наибольшее количество элементов питания было обнаружено в смеси трав варианта СТ2, вероятно, благодаря присутствию большой доли люцерны, которая отличается высоким содержанием данных элементов [30]. Наибольшее накопление азота в смеси СТ2 по сравнению с ЕЗ и другими смесями определяло больший вынос его из почвы и значительное снижение содержания нитратного азота в почве при задернении этой смесью (табл. 2).

 

Таблица 2. Содержание подвижных форм NPK в почве при биологизации сада яблони, среднее за 3 года опыта (2019–2021 гг.), мг/кг

Вариант	Контроль	АФ	БК	Среднее фактора задернение
N-NO3
ЕЗ	21.5	17.1	17.2	18.6
СТ2	12.8	12.3	13.1	12.7
СТ3	16.0	18.6	18.9	17.8
СТ4	19.3	20.6	14.3	18.1
Среднее фактора БП Fф ≤ F05, НСР05 частных средних = 2.9	16.7	16.6	15.4	НСР05 = 1.7
Р2О5
ЕЗ	61.9	65.7	69.3	65.7
СТ2	63.6	65.0	76.8	68.5
СТ3	68.3	69.0	70.0	69.1
СТ4	51.8	64.4	55.7	57.3
Среднее фактора БП НСР05 = 4.1, НСР05 частных средних = 5.8	61.4	66.1	68.0	НСР05 = 3.3
K2О
ЕЗ	390	387	312	363
СТ2	381	399	419	400
СТ3	386	396	470	417
СТ4	353	451	368	391
Среднее фактора БП НСР05 = 15, НСР05 частных средних = 22	378	408	392	НСР05 = 13

 

Содержание калия во всех смесях сеяных трав было меньше, чем в сегетальной растительности, но существенных различий с ЕЗ не выявлено. В варианте смеси СТ4 содержание N, K и Са также было достаточно высоким. Близким минеральным составом большинства элементов с ЕЗ отличалась смесь СТ3 и только содержание N и Р в ней было несколько больше, чем в смеси трав при ЕЗ.

При разработке новых приемов агротехники важно знать, как они влияют на плодородие почвы, с которым напрямую связаны состояние и продуктивность плодовых растений. В опыте установлено, что приемы биологизации влияли на содержание органического углерода (С_орг) и подвижных форм основных элементов питания в почве. По ЕЗ содержание С_орг в почве было довольно значительным (рис. 3).

 

Рис. 3. Влияние приемов биологизации агроценоза на содержание С_орг в почве в саду яблони (среднее за 3 года, 2019–2021 гг.).

 

Смеси трав мало влияли на его количество и только в варианте СТ4 наметилась тенденция к увеличению С_орг на 0.09% в среднем за 3 года. Применение БП стимулировало образование С_орг в почве, наиболее значительно и достоверно под действием АФ на фоне трав на 0.25–0.43%, максимально на смеси СТ3. Такое увеличение, вероятно, определялось составом и количеством растительных остатков этой смеси.

Поступление в почву свежего органического вещества способствовало, прежде всего, изменению содержания активного (подвижного) углерода (С_акт) в почве, который характеризует наличие мортмассы, состоящей в основном из микробной биомассы, корневых экссудатов, аминокислот, белков, полисахаридов и др. [24–26]. Ранее отмечено, что при поступлении в почву свежих органических остатков с сеяными травами увеличивается как абсолютное содержание активного органического вещества, так и его относительное количество в общем содержании углерода [27–29]. Исследования показали, что содержание активного углерода (С_акт) в данной почве было достаточно высоким как в контроле, так и в вариантах опыта и связано с количеством С_орг (r = 0.63) (табл. 3).

 

Таблица 3. Содержание С_акт в почве при биологизации (слой 0–60 см) сада яблони (среднее за 3 года, 2019– 2021 гг.), мг/кг

Вариант	Контроль	АФ	БК	Среднее фактора задернение
ЕЗ	740	760	819	773
СТ2	783	835	792	803
СТ3	797	860	822	826
СТ4	799	864	869	844
Среднее фактора БП Fф < F05, НСР05 частных средних* = 77 мг/кг	780	830	826	НСР05 = 44 мг/кг

*р ≤ 0.05. То же в табл. 3–5.

 

Влияние БП как фактора было несущественным (F_ф < F₀₅), создавалась лишь тенденция к увеличению С_акт под их действием на 44–50 мг/кг (6%) от контроля. При задернении существенное влияние на содержание С_акт оказали смеси СТ3 и СТ4, что превышало контроль на 7–9%. Из частных средних существенное и примерно равное увеличение С_акт вызвали сочетания АФ и БК с СТ4 – на 124 и 129 мг/кг или на 17% по сравнению с контролем при ЕЗ. Доля С_акт в составе С_орг составляла 3–4%. Отмечена лишь тенденция к увеличению его доли в варианте СТ4 на 0.2% по отношению к контролю при ЕЗ.

Кроме изменения содержания С_акт при биологизации, в почве менялся и состав гумуса. Содержание гуминовых кислот снижалось незначительно при задернении почвы в варианте СТ2 по сравнению с ЕЗ, в остальных вариантах увеличивалось, максимально в варианте СТ4. В то же время содержание фульвокислот увеличивалось при задернении в вариантах СТ2 и СТ4 в большей мере при воздействии последнего, что связано с образованием подвижных гумусовых кислот с увеличением поступления свежего органического вещества в почву и его гумификации. Это обусловило снижение соотношения С_ГК: С_ФК в почве в вариантах СТ2 и СТ3. Тип гумуса менялся с гуматного на фульватно-гуматный, что приводило к увеличению биологически доступного органического вещества для лучшего развития микробиоты [9]. В варианте СТ4, наоборот, этот показатель возрастал, что, вероятно, было связано с составом трав, изменением состава и численности микроорганизмов, выделяющих гумусоподобные вещества различной природы (рис. 4).

 

Рис. 4. Содержание углерода гуминовых (С_ГК) и фульвокислот (С_ФК) и их соотношение в луговой аллювиальной почве при биологизации сада яблони (среднее за 3 года, 2019–2021 гг.).

 

Наряду с изменением количества и состава почвенного органического вещества, происходили изменения в содержании подвижных форм элементов питания в почве под действием приемов биологизации. Данные дисперсионного анализа показали, что содержание N-NO₃ в почве при ЕЗ без применения БП (контроль) было близко к оптимальному для плодовых культур (23–40 мг/кг [30]) (табл. 2). Примененные приемы задернения и различные БП в основном снижали содержание нитратного азота в среднем за 3 года опыта. При задернении достоверное снижение N-NO₃ в почве происходило только в варианте СТ2, что было связано с высоким выносом азота интенсивно растущими травами. Фактор БП не оказывал существенного влияния на содержание этого элемента. Из частных средних наиболее близкими к контролю были варианты СТ4 + БК и СТ4 + АФ.

Высокий вынос азота из почвы плодоносящей яблоней при урожае 20–30 т/га в условиях биологизации вызывает необходимость внесения небольших доз азота (30–50 кг/га) весной, когда растение особо в нем нуждается, а микроорганизмы-азотфиксаторы недостаточно активны из-за низких температур. В дальнейшем, к середине лета, при разложении скошенной биомассы трав содержание нитратного азота в почве повышалось, что установлено в предыдущих исследованиях [31].

Содержание подвижных форм фосфора в почве было высоким как в контроле при ЕЗ, так и в вариантах задернения сеяными травами. При задернении в варианте СТ3 произошло существенное и достоверное увеличение его содержания, в варианте СТ4 существенно снижалось, но оставалось на уровне высокого. Биопрепараты достоверно увеличивали его содержание, особенно значительно БК – на 6.6 мг/кг, или на 50 кг/га по сравнению с контролем, что связано с присутствием в составе БК фосфатмобилизующего бактериального штамма.

Концентрация обменного калия (K₂О) в почве при ЕЗ была высокой. При задернении сеяными травами она увеличивалась существенно, максимально в варианте СТ3 – на 54 мг/кг (на 15% от контроля ЕЗ). Использование БП показало, что только АФ достоверно увеличивал содержание обменного калия в почве на 30 мг/кг. Из частных средних наиболее значительно этому способствовали сочетания СТ4 + АФ и СТ3 + БК на 61 и 40 мг/кг соответственно по сравнению с контрольным вариантом при ЕЗ.

Положительное воздействие способов биологизации агроценоза на плодородие почвы сказалось на его продуктивности. Задернение и БП способствовали увеличению числа плодов на 15– 34 шт., максимально и достоверно в варианте СТ3 + + БК (табл. 4).

 

Таблица 4. Показатели продуктивности яблони сорта Голден Делишес при биологизации агроценоза (среднее за 3 года, 2019–2021 гг.)

Вариант	Контроль	АФ	БК	Среднее фактора задернение
Количество плодов на дереве, шт.
ЕЗ	74	78	97	83
СТ2	87	115	135	112
СТ3	103	124	125	117
СТ4	97	103	121	107
Среднее фактора БП НСР05 = 8 шт., НСР05 частных средних = 11 шт.	90	105	120	НСР05 = 7 г
Масса плода, г
ЕЗ	112	125	119	119
СТ2	103	112	115	110
СТ3	115	117	116	116
СТ4	120	110	110	114
Среднее фактора БП НСР05 = 2.8 г, НСР05 частных средних = 4 г	113	116	115	НСР05 = 2 г

 

Масса плода под действием задернения снижалась незначительно на 2–9 г, что связано с увеличением числа плодов. Однако под действием БП она увеличивалась достоверно в варианте с АФ на 3.5 г по сравнению с контролем. Возможно, в этом случае повлиял ростстимулирующий эффект, производимый данным штаммом.

Урожай плодов яблони значительно варьировал по годам: был максимальным в 2019 г., минимальным – в 2020 г. и на уровне среднего – в 2021 г. Это было связано с неблагоприятными погодными условиями весной 2020, летом 2021 г. и периодичностью плодоношения. Во все годы задернение способствовало увеличению урожая плодов, максимально в вариантах СТ2 и СТ3 + БП (рис. 5).

 

Рис. 5. Урожайность яблони сорта Голден Делишес в условиях биологизации (среднее за 3 года, 2019–2021 гг.), т/га.

 

В среднем за 3 года опыта при задернении все варианты существенно увеличивали урожай на 4.1– 7.3 т/га, максимально – в варианте СТ3, что составило 37% от ЕЗ. При применении БП максимальную прибавку урожая обеспечивал БК – на 6.2 т/га, или на 30% от контроля. Из частных средних наибольший урожай получен в вариантах СТ2 и СТ3 + БК, на 12 т/га (на 70%) больше контроля при ЕЗ.

При применении приемов, влияющих на плодородие почвы и содержание элементов питания в ней, важно проследить уровень минерального питания растения основными элементами. Данные содержания питательных элементов в листьях показали, что концентрация азота в листьях в контроле при ЕЗ и в других вариантах опыта была на уровне оптимального содержания для яблони (2.1–2.6% [32]) (табл. 5).

 

Таблица 5. Содержание элементов в листьях яблони сорта Голден Делишес (среднее за 2020–2021 гг.), % сухой массы листа

Вариант	Контроль	АФ	БК	Среднее фактора задернение
N
ЕЗ	2.59	2.78	2.58	2.65
СТ2	2.66	2.92	2.76	2.78
СТ3	2.73	2.66	2.77	2.72
СТ4	2.81	2.72	2.95	2.83
Среднее фактора БП НСР05 = 0.03, НСР05 частных средних = 0.03	2.70	2.77	2.68	НСР05 = 0.02
Р2О5
ЕЗ	0.25	0.33	0.39	0.32
СТ2	0.46	0.58	0.77	0.60
СТ3	0.69	0.74	0.52	0.65
СТ4	0.21	0.23	0.44	0.29
Среднее фактора БП Fф ≤ F05, НСР05 частных средних = 0.46%	0.40	0.47	0.53	НСР05 = 0.25
K2О
ЕЗ	1.58	1.72	1.79	1.70
СТ2	1.95	2.09	2.02	2.02
СТ3	1.68	1.92	1.74	1.78
СТ4	1.76	2.05	1.93	1.91
Среднее фактора БП НСР05 = 0.03, НСР05 частных средних = 0.04	1.74	1.95	1.87	НСР05 =0.02
СаО
ЕЗ	0.92	0.94	1.06	0.97
СТ2	0.93	1.06	0.97	0.98
СТ3	1.04	1.03	1.08	1.05
СТ4	1.08	0.87	1.00	0.99
Среднее фактора БП НСР05 = 0.03, НСР05 частных средних = 0.04	0.99	0.98	1.03*	НСР05 = 0.03

 

Все примененные варианты задернения способствовали увеличению содержания азота в листьях на 0.07–0.18% (разница с контролем значима, р ≤ 0.05), максимально при задернении в варианте СТ4. Доля влияния фактора составила 21% общей дисперсии. Из БП только АФ достоверно увеличивал этот показатель на 0.07% сухой массы листа. Доля влияния фактора невелика – 4% общей дисперсии. Из частных средних наибольшее и достоверное влияние на содержание азота в листьях оказали сочетания СТ3 и СТ4 + БК – на 0.18 и 0.40% соответственно по сравнению с контролем ЕЗ. Совместное влияние факторов составило 25% от общей дисперсии, что подтверждало существенное положительное влияние исследованных приемов на питание яблони азотом без применения минеральных удобрений и несмотря на снижение количества нитратного азота в почве.

Содержание валового фосфора (Р₂О₅) в листьях яблони было низким в контроле при ЕЗ (оптимум – 0.4–0.5% [32]) и увеличивалось в вариантах СТ2 и СТ3 существенно под действием фактора задернения на 0.28–0.32% от ЕЗ (НСР₀₅ = 0.25%). Доля влияния фактора составила 13% общей дисперсии. БП создавали лишь тенденцию к увеличению содержания этого элемента в листьях. Из частных средних наиболее значительно и достоверно увеличивали его содержание сочетания СТ3 + АФ и СТ2 + БК по сравнению с контролем ЕЗ.

Содержание валового калия (K₂О) в листьях яблони в контроле было на уровне оптимального (1_.6–1_.9% [32]) (табл. 5). Задернение, так и БП, как факторы, способствовали накоплению элемента в листьях на 0.1–0.3%, максимально в вариантах СТ2 и АФ, а также в варианте совместного их действия, что было отмечено ранее для растений винограда [9]. Доля влияния факторов составляла 11– 13%, велика была доля года – 51%, что обусловлено значительным варьированием содержания элемента по годам, связанного с существенными различиями в величине урожая.

Важную роль в питании растений играет кальций, и его недостаток может вызвать повреждения плодов при хранении. В листьях яблони в контроле и в вариантах опыта содержание СаО было низким (оптимум для яблони в пересчете на элемент (Са) составляет 1.1–2.0% [32]). Изученные приемы биологизации увеличивали его содержание незначительно, но достоверно в вариантах СТ3 и БК. Максимальное увеличение содержание СаО в листьях относительно контроля при ЕЗ отмечено в вариантах СТ4 и СТ3 + БК. Совместное влияние факторов составляло 33% общей дисперсии признака.

Таким образом, примененные приемы не только повышали плодородие почв и продуктивность яблони, но и улучшали ее минеральное питание основными элементами.

Для того, чтобы разработать модель продуктивности яблони в условиях биологизации агроценоза, проведены корреляционный и множественный регрессионный анализы данных. Корреляционный анализ данных показал, что наиболее тесная связь урожая яблони сорта Голден Делишес установлена с количеством (r = 0.89) и массой (r = 0.68) плодов при n = 105. Средняя достоверная зависимость имелась между урожаем плодов и С_акт (r = –0.46), содержанием обменного калия в почве (r = –0.68). Множественный регрессионный анализ позволил вычислить уравнение прямолинейной множественной регрессии, которое имеет вид:

у = 31.25 + 9.03х₁ – 0.45х₂ – 0.11х₃ + 4.65х₄, (1)

где у – урожай яблони сорта Голден Делишес, т/ га; х₁ – содержание C_орг, %; х₂ – содержание N-NO₃ в почве, мг/кг; х₃ – содержание K₂О в почве, мг/кг; х₄ – сухая масса трав, кг/м². Коэффициент детерминации уравнения R² = 0.636, достоверен при уровне вероятности р ≤ 0.05. Наибольшее влияние на величину урожая оказывало содержание K₂О (β = –0.70), довольно высокие величины имели показатели: сухая масса трав (β = 0.38) и содержание N-NO₃ (β = 0.30). Пользуясь уравнением (1), можно прогнозировать или моделировать урожайность яблонь сорта Голден Делишес при задернении почвы многолетними травами и применении БП с показателями плодородия и массы трав в пределах величин, полученных в опыте.

ВЫВОДЫ

1. При задернения почвы злаково-бобовыми смесями многолетних трав в агроценозе сада яблони произошло увеличение количества скошенных растительных остатков в 2–3 раза по сравнению с естественным задернением (ЕЗ) (скашивание сегетальной растительности) и достигало 1.7–3.0 кг/ м². Биологические препараты (БП) мало влияли на биомассу скошенных трав в большинстве вариантов задернения и только смесь СТ3 при применении азотфиксирующего штамма (АФ) существенно увеличивала ее на 22% по отношению к контролю СТ3К. Скошенная биомасса смесей СТ2 и СТ4 имела наиболее значительное содержание азота и кальция за счет присутствия в их составе люцерны, смесь СТ3 отличалась повышенным содержанием азота и фосфора по сравнению с сегетальной растительностью. Совместное применение задернения и БП привело к увеличению содержания С_орг на 0.10–0.43%, максимально – в варианте СТ3 + бактериальный комплекс (БК) на 22% относительно ЕЗ без БП. При этом увеличивалось содержание С_акт на 20–50 мг/кг под действием фактора задернения (на 7–9% относительно ЕЗ). Совместное применение задернения смесью СТ4 и БП вызвало увеличение содержания С_акт на 125– 130 мг/кг (на 17%). Тип гумуса менялся с гуматного на фульватно-гуматный за счет более значительного увеличения фульвокислот в составе гумуса в вариантах СТ2 и СТ3.
2. При биологизации происходило обогащение почвы подвижными формами фосфора и калия. Существенное и достоверное увеличение содержания Р₂О₅ на 3.4–6.6 мг/кг (на 5–11%) по сравнению с ЕЗ отмечено в варианте СТ3 + БК, что связано с присутствием в составе БК фосфатмобилизующего бактериального штамма. Концентрация обменного калия (K₂О) в почве при ЕЗ была высокой. Под действием задернения она увеличивалась существенно на 28–54 мг/кг (на 8–15% от ЕЗ). Наиболее значительным было влияние сочетания приемов биологизации в вариантах СТ4 + АФ и СТ3 + БК – 61–80 мг/кг (16–20% от контроля при ЕЗ). При этом во всех вариантах происходило снижение содержания N-NO₃ в почве на 0.1– 6.1 мг/кг. В меньшей мере это происходило в вариантах СТ4 + АФ и СТ3 + БК – на 0.9– 2.6 мг/кг. Это связано с высоким выносом азота травами при их интенсивном росте весной, а также с урожаем яблони и вызывает необходимость внесения небольших доз азота (30–50 кг/га) весной.
3. При биологизации увеличивалось содержание элементов питания в листьях яблони: N – на 0.07–0.40% по сравнению с контролем при ЕЗ, наибольшее и достоверное влияние на содержание азота в листьях оказало сочетание СТ3 и СТ4 + БК; содержание Р₂О₅ увеличилось на 0.28–0.32% в большей степени под влиянием применения СТ3 в сочетании с АФ и СТ2 с БК; содержание валового калия возросло на 0.1–0.5%, максимально в вариантах СТ2 и АФ; содержание СаО увеличилось на 0.1–0.2%.
4. Положительное воздействие способов биологизации агроценоза на плодородие почвы и состояние растений вызвало увеличение продуктивности яблони, которое выражалось в увеличении числа плодов на 15–34 шт., максимально и достоверно в вариантах СТ3 и БК. Урожай яблони значительно варьировал по годам: от 5 до 30 т/га в контроле при ЕЗ. В среднем за 3 года опыта все варианты задернения способствовали существенному увеличению урожая плодов на 4–7 т/га, максимально в варианте СТ3, что составило 20–36% от ЕЗ. При применении БП максимальную прибавку урожая обеспечивал БК – на 6.2 т/га (на 30%) от контроля. Из частных средних наибольший урожай получен при сочетании СТ2 и СТ3 с БК – на 12 т/га (на 70%) больше контроля при ЕЗ.
5. На основании полученных данных и проведения корреляционного и множественного регрессионного анализов разработана модель продуктивности сорта Голден Делишес на луговой аллювиальной почве при биологизации агроценоза. Используя данную модель, можно прогнозировать или моделировать продуктивность сорта при задернении почвы многолетними травами и применении БП. По комплексу показателей состояния почвы и растения яблони наиболее эффективным приемом биологизации является сочетание задернения почвы злаково-бобовой смесью СТ3 с бактеризацией корневой системы азотфиксирующим штаммом (АФ).

About the authors

O. E. Klimenko

Nikitsky Botanical Garden – National Research Center of the RAS

Author for correspondence.
Email: olga.gnbs@mail.ru
Russian Federation, 298648, Republic of Crimea, Yalta, Nikita, Nikitsky descent, 52

A. I. Sotnik

Nikitsky Botanical Garden – National Research Center of the RAS

Email: olga.gnbs@mail.ru
Russian Federation, 298648, Republic of Crimea, Yalta, Nikita, Nikitsky descent, 52

A. I. Popov

Nikitsky Botanical Garden – National Research Center of the RAS

Email: olga.gnbs@mail.ru
Russian Federation, 298648, Republic of Crimea, Yalta, Nikita, Nikitsky descent, 52

References

Supplementary files