ЗАСТОСУВАННЯ БІОДЕСТРУКТОРІВ ЦЕЛЮЛОЗИ – ЕЛЕМЕНТ БІОЛОГІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ СОНЯШНИКУ

Домарацький Є.О. – к.с.-г.н., доцент
Козлова О.П. – аспірант, кафедри рослинництва, генетики, селекції та насінництва
Домарацький О.О. – к.с.-г.н., доцент  
ДВНЗ «Херсонський державний аграрний університет», Україна, jdomar1981@gmail.com


ЗАСТОСУВАННЯ БІОДЕСТРУКТОРІВ ЦЕЛЮЛОЗИ – ЕЛЕМЕНТ БІОЛОГІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ СОНЯШНИКУ

Щорічно врожаї соломи зернових колосових культур досягають 50 – 60 млн тонн, рослинні залишки від вирощування кукурудзи, соняшнику, ріпаку та інших польових культур можуть перевищувати позначку в 40 млн тонн.   І лише половина зазначеної кількості пожнивних решток зароблюється у ґрунт, що слугує поповненням органічної речовини, а друга половина – банально спалюється разом із стернею, пошкоджуючи при цьому мікрофлору, що знаходиться в верхньому шарі ґрунту. Після спалювання різко погіршуються водно-фізичні властивості ґрунту. Смертельним для всіх організмів, які його формують, є температура 40ºС. А при спалюванні соломи та інших рослинних решток температура сягає 340–360 ºС. Це, безумовно, позначається на родючості, а отже, і на подальшому врожаї. Для відновлення продуктивності ґрунту після подібного заходу піде кілька років.
Кожен вид ґрунту містить найбільше мікроорганізмів у верхньому гумусовому горизонті, а із збільшенням глибини кількість їх поступово або навіть різко зменшується.
Використання післяжнивних решток в якості добрива тільки на чверть покриває дефіцит органічної речовини в ґрунті, тому сьогодні є вкрай актуальним застосування технологій щодо використання соломи на добрива.    
Останнє десятиліття характеризується тим, що разом з мікродобривами та мультифункціональними рістрегулюючими препаратами доволі широке розповсюдження набули речовини, що прискорюють процеси розкладу пожнивних решток – деструктори целюлози. Ці препарати суттєво прискорюють мінералізацію органічних післяжнивних решток і, тим самим, поліпшують фізичний і хімічний стан ґрунту.
Позитивний вплив деструкторів проявляється у багатьох аспектах:
• за період 45 – 60 днів досягається ефективність повної мінералізації післяжнивних решток, що істотно поліпшує умови обробітку ґрунту;
• завдяки вмісту в своїй формуляції мікроміцетів роду Trichoderma деструктори володіють фунгіцидною дією, в результаті чого поліпшують фітосанітарний стан ґрунту;
• під час мінералізації органічних решток ґрунт збагачується на гумінові кислоти і, таким чином, покращуються фізичний стан ґрунту;
• процеси розкладання органічних решток відбуваються за широкого спектру позитивних температур (від 3 – 5 до 40 – 450С);
• бактерії роду  Paenobacillus (Bacillus pseudomonas, Azotobacter), які також входять до складу деструкторів, збагачують ґрунт на поживні речовини, а бактерії-антагоністи шкідливої мікрофлори посилюють фунгіцидну дію мікроміцетів роду Trichoderma.
Всі вище перелічені складові дії деструкторів неабияк приваблюють виробничників, які витрачають багато зусиль і коштів на застосування таких препаратів при вирощуванні різних сільськогосподарських культур. Але ця впровадницька робота виконується за істотного дефіциту інформативної бази наукових рекомендацій, що є результатом доволі недостатнього вивчення питань, пов’язаних з пошуком оптимальних параметрів застосування цієї групи препаратів і об’єктивної оцінки їх економічної ефективності. Ця неузгодженість виробничих прагнень і наукової забезпеченості питання про деструктори стали приводом для проведення досліджень у цьому напрямку.
Багато країн Європи та США використовують пожнивні рештки в якості добрив за двома напрямками:
• на поверхню ґрунту, на площах відведених під просапні культури, розкидають подрібнену солому і вносять азотні мінеральні добрива (аміачну селітру або карбамід), із розрахунком 0,7–1,6 % азоту від ваги соломи або 40– 60 кг д. р. азоту на один гектар;
• солому, після внесення мінеральних добрив, одразу заробляють дисковими знаряддями на глибину 5–8 см, а коли солома помітно розкладеться (переважно пізно восени), проводять зяблеву оранку на необхідну глибину.
Рослинні залишки майже наполовину містять целюлозу, до 40% - лігнін, а решта – геміцелюлоза, пектин, білки та інші органічні речовини. Отже, більшість препаратів повинні складатися із целюлозолітиків, які розкладають близько половини біомаси пожнивних залишків. Целюлоза розкладається шляхом молочнокислого зброджування за допомогою: ферментів грибів, ферментів мікробів роду Целюлозоамонас і ферментів грибів роду Триходерма. Якість препарату визначають за такими критеріями, як біологічна активність штамів, кількість мікроорганізмів в одиниці об'єму, строки зберігання, технологічність внесення, стійкість препарату до хімічних елементів.  
Всі препарати-деструктори пожнивних решток за походженням можна поділити на три умовні групи: 1) грибного походження; 2) бактеріального походження; 3) інші (гумати, мікроелементи, біологічно-активні речовини).
Перша група базується на грибах роду Trichoderma. Найвищу целюлозолітичну активність грибів цього роду мають види Trichodérma harziánum та Trichodérma reései . Саме ці гриби здійснюють розкладання післяжнивних  решток, але препарати цієї групи включають в себе біологічно активні речовини, які активують діяльність грибів.
Друга група – це бактерії Paenibacillus, Bacillus pseudomonas, Azotobacter та бактерії – антагоністи шкідливої мікрофлори.
Третя група – це речовини, які самостійно не володіють целюлозолітичними властивостями, але суттєво підсилюють дію бактерій і ґрибів.
Сьогодні створено препарати, які водночас мають і бактеріальне, і мікроміцетне походження з включенням біологічно активних речовин.
Основним недоліком біодеструкторів як відзначають науковці, є їх послаблена дія в умовах недостатнього вологозабезпечення. Але в цілому, навіть у посушливі роки дослідники відзначають доволі високий рівень ефективності цих речовин.
Аналіз наукових літературних джерел показав, що питання з використання деструкторів целюлози та їх вплив на агрофітоценози вивчено недостатньо, а те що існує відрізняється незавершеністю. Так, на основі дослідів, проведених у короткоротаційній сівозміні, Є.О. Юркевич показав, що навіть у посушливі роки відзначено математично доказану достовірність прибавок урожайності гороху. В іншій роботі Є.О. Юркевич наводить рівень прибавок урожаю всіх культур сівозміни залежно від дії деструкторів: по Екостерну – озима пшениця – 0,45; горох – 0,47; озимий ячмінь – 0,19; соняшник – 0,12; кукурудза – 0,33 т/га. По Целюладу прибавки були ще вищими (на 1,3 – 4,5%). Ця перевага Целюладу над Екостерном хоч і невелика, але вона простежується постійно.
У наведених роботах, на жаль, не вивчали ні строку застосування, ні ролі компенсаційної дози азоту, тому основною метою статті вбачаємо висвітлення аспектів із застосування біологічних деструкторів целюлози з внесенням компенсаційних доз азотних добрив за різних періодів внесення.  
Для реалізації поставленої мети було закладено польовий дослід впродовж 2015 – 2017 рр. на звичайному чорноземі малогумусному в умовах Єланецького району Миколаївської області за трьохфакторною схемою, де: фактором А виступали біодеструктори целюлози – Екостерн, Біомінераліс та Целюлад, фактором В були два періоди внесення препаратів (влітку, через три тижня після збирання попередника і навесні, при настанні фізичної стиглості ґрунту), а фактором С виступало компенсаційне внесення азоту в кількості 15 кг/га д.р. і контрольний варіант – без внесення додаткового азотного добрива.  
Компенсаційна доза азоту визначається щорічно, виходячи із фактичного урожаю стерньових решток і рекомендованої дози на 1 т соломи, яка за А.В. Тихоновим становить 7 кг. д.р.
Для спостережень за біологічною активністю ґрунту було використано методику льонових полотен, які вертикально закопували у шар ґрунту 0-30см.  Через 45 днів робили облік ступеню розкладання тканини за показником зменшення вихідної маси льонового полотна.
Аналіз результатів польових досліджень показав, що деструктори дійсно посилюють роботу ґрунтових мікроорганізмів, внаслідок чого підвищується біологічна активність ґрунту. За своєю активністю, що до мікрофлори ґрунту, всі препарати мають близький рівень, але їх дія більше розповсюджується на верхній шар ґрунту. У шарі 10-30см біологічна активність теж зростає, але на меншу величину.
Відзначено, що інколи виникали випадки, при яких ступінь розкладання полотен у шарі 10-30 см була вищою, ніж у шарі 0-10 см. Це стосується перш за все внесення деструкторів навесні, коли верхній шар швидко пересихає і кращі умови для целюлозолітичної діяльності мікроорганізмів складається саме у шарі 10-30см.
В цілому ж, навіть у шарі 0-10 см за 45 днів розкладання тканини становить лише 50 – 54%, а у шарі 10-30см – до 35%. Це свідчить про невідповідність фактичного рівня целюлозолітичності і очікуваного згідно характеристиці виробників біодеструкторів. Складається враження, що виробники деструкторів мають лише лабораторні дані з мінералізації органічних решток. Хоча й того рівня розкладання органіки який зафіксовано у досліді, достатньо, аби свідчити про високий рівень ефективності препаратів. Зрозуміло, що льонова тканина і солом’яні рештки озимої пшениці – це не одне і теж, а відтак треба дослідити розкладання саме соломи.
Вивчення вмісту у ґрунті легкогідролізованого азоту показало, що деструктори целюлози помітно зменшують цей показник за рахунок активізації целюлозолітивної діяльності мікроорганізмів. У 2014 – 2015 рр. це зменшення становило 9,3%; у 2015 – 2016 рр. – 15,8%; а у 2016 – 2017 рр. – 11,3%. Внесення компенсаційного азоту зменшувало різницю, але все одно вона залишилась на користь варіантів без деструкторів.
Таким чином, можна зробити висновок, що доза азоту 7 кг/т соломи не є достатньою, аби компенсувати втрати цього елементу на целюлозолітичну діяльність мікроорганізмів. Серед вивчених деструкторів Екостерн відрізняються найбільш активним використанням азоту, але це не завжди так: наприклад у 2016 – 2017 рр. більш активно працював Целюлад, а Біомінераліс мав середній рівень активності.
Аналізуючи ефективність того чи іншого фактору, важливою обставиною є різностороння характеристика: з одного боку це екологічні умови, які визначають розвиток рослин, а з другого – це безпосередньо реакція самих рослин на зміну екологічних умов. Одним з найважливіших показників реакцій рослин на екологічні зміни є формування фотосинтетичного апарату, який визначається розміром листової поверхні, строком її роботи та продуктивністю. Для об’єктивної оцінки фотосинтетичного апарату О.О. Ничипорович запропонував такі показники як фотосинтетичний потенціал (ФП) та чиста продуктивність фотосинтезу (ЧПФ). Перший показник дає кількісну характеристику листового апарату (площа листя, помножена на кількість діб роботи), а другий пропонується для якісної характеристики, показуючи кількість утвореної у процесі фотосинтезу органічної речовини у розрахунку на 1м2 площі листя. На погляд Ничипоровича ФП має високий рівень кореляції з урожайністю.
Наші обліки та розрахунки показали, що рівень ФП найвищого значення досягав за внесення деструкторів влітку разом з компенсаційною дозою азоту.
За величиною ФП найкращий результат було виявлено у варіанті обробітку Целюладом (840 тис.м2/га х днів), дещо менш ефективним виявився Екостерн (783 тис.м2/га) і не істотно поступається Біомінераліс (760 тис.м2/га х днів). Внесення деструкторів навесні уповільнювало роботу мікроорганізмів, що призводило до зменшення середньої площі листя, а відтак і ФП. За таких умов пріоритетним був Екостерн. Контрольний варіант за показником ФП істотно поступався варіантам із внесенням деструкторів.
Цікаво, що застосування деструкторів позитивно вилинуло ж лише на кількісну характеристику фотосинтезу (ФП), але й на якісну (ЧПФ). Якщо взяти середній розмір ЧПФ по всім трьом деструкторам у разі їх застосування без внесення компенсаційних доз азоту, то одержимо 2,95 г/м2 за добу, що у порівнянні з контролем на 11,3% більше. На азотному фоні перевага деструкторів також становила 12,2%, хоча за абсолютним рівнем ЧПФ у цьому разі був на 3,1% менше. Це доволі рідкий випадок, коли зростання приросту біомаси відбувається на інтенсивному рівні. На жаль інтенсифікація фотосинтетичної діяльності відзначається доволі спорадчим характером формування, без чіткої системи. Саме тому урожайність соняшника, як інтегрований показник дії всіх факторів, не завжди корелює (принаймні достовірно) як з кількісним, так із якісним варіантом фотосинтетичної діяльності.
Облік урожаю показав, що застосування біодеструкторів целюлози дійсно має позитивний вплив на продуктивність соняшника (табл. 1).


Дійсно, якщо дати загальну оцінку дії деструкторів, то можна відзначити наявність стабільної прибавки урожаю, яка у середньому за 3 роки досліджень ставила від 40 до 180 кг/га. Але, якщо вибрати лише ті випадки, коли різниця перетинала межу істотності, то таких випадків було лише 5. Відповідно результатів досліджень видно, що позитивна дія деструкторів на математично доказаному рівні проявляється лише за внесення влітку разом з компенсаційними дозами азоту – 10 – 15 кг/га. Випадок третій – весняне внесення Біомінералісу (прибавка складає 0,13 т/га); четвертий (прибавка від Целюлада без азоту складає 0,14 т/га) – це є виключенням, які потребують додаткового ретельного вивчення.
Якщо порівнювати не з контрольним варіантом без азоту, а саме з азотом, то результати цього порівняння на користь деструкторів виглядають ще скромніше: у 2015 р. лише 1 випадок при внесенні Целюладу з азотом влітку (0,13 т/га); у 2016 найбільш вологому році перевага деструкторів (з прибавкою від 0,14 до 0,24 т/га) проявлялась 4 рази; а у 2017 посушливому році лише за весняного внесення Екостерну з азотом дало прибавку 0,14 т/га.
Таким чином, можна констатувати наявність позитивного ефекту перш за все у роки з добрим вологозабезпеченням. У роки середні за умовам зволоження (2015 р.) та у посушливі (2017 р.) гарантувати зростання урожаю неможливо, хоча певна ймовірність існує.
Необхідно відзначити можливість використання деструкторів, як фактора для поліпшення умов життя рослин, але в подальшому доцільно вивчити й післядію деструкторів на посіви культур наступного року.
Висновки. Целюлозолітична діяльність деструкторів обумовлюється суттєвим зростанням біологічної активності ґрунту, що підтверджено прискоренням розкладанням льонової тканини у 4 рази.
На фоні деструкторів простежується загальний ріст урожаю, але цей ріст у більшості випадків не є математично доказаним. При оцінці ефективності деструкторів целюлози треба враховувати не лише окремо, але й післядію на наступну культуру.
Впродовж 2015 – 2017 рр. на звичайному чорноземі Єланецького району Миколаївської області проведено дослідження з ефективності різних деструкторів целюлози, часу їх внесення та дози компенсаційного азоту. Доказано, що деструктори посилюють біологічну активність ґрунту, збільшують витрати азоту на мінералізацію та призводять до зростання фотосинтетичного потенціалу і чистої продуктивності фотосинтезу. Результатом цих позитивних змін є зростання урожайності соняшника при внесенні деструкторів влітку з компенсаційним азотом: за використанням Екостерну – на 0,07; Біомінералісу – на 0,17 і Целюладу – на 0,16 т/га. Восени внесення деструкторів ефективно лише при використанні Екостерну та Біомінералісу.

Література
1. Кушнарьов А., Кравчук В., Бобровний Е. Вплив ступеня подрібнення й глибини закладення соломи в ґрунт на інтенсивність її розкладання з використанням біодеструктора «Стернифаг». Техніка і технології АПК, 2012. №12. С.24 – 27.
2. Юркевич Є.О., Бєров Є.Д. Мінералізація основного обробітку ґрунту під горох в органічному землеробстві Південного Степу України. Аграрний вісник Причорномор’я. Зб.наук.пр Одеського АУ, 2016. Вип.79. С.85-93
3. Юркевич Є.О., Альжаєм Хані. Вплив різних систем основного обробітку ґрунту на продуктивність короткоротаційних сівозмін в умовах біологізації землеробства. Аграрний вісник Причорноморя. Зб.наук.пр. Одеського АУ, 2016. Вип. 79. С. 93-102.
4. Тихонов А.В. Использование соломы в качестве непосредственого удобрения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора с.-х. наук, Кишенев, 1982. 36 с.
5. Ничипорович А.А. Теоретическая основа фотосинтетической продуктивности. М.: Наука, 1972. 527с.