Biologisation impact on soil condition, grapevine mineral nutrition and productivity

The research aimed to study the combined effect of inter-row sodding with perennial grasses and biofertiliser applications (microbial preparations, MPs) on soil fertility and biological activity, as well as on mineral nutrition, productivity and quality of grapes. The experiment was conducted at a vineyard of the Shasla x Berlandieri 41B-rootstock Muskat Belyy variety nearby Sevastopol. The two-factor design was as follows. Sodding: with segetal vegetation (SV) or a mixture of seeded cereal and leguminous herbs (MHs). Microbial preparations: grapevine root system and soil bacterisation with MPs of various action, including Diazophyte nitrogen fixer, Phosphoenterin (PE) phosphate-mobiliser and a complex of microbial preparations (CMP) additionally containing Biopolycide bioprotector. In control, MPs were not applied with SV or MH sodding. Preparations were introduced in soil once a year prior to grapevine flowering at a dose of 200 g MP suspension per bush. Herbs were mown 5–6 times per season at 30–40 cm height. A combined sodding—MPs usage has been found to increase the nitrate content by 24–45, mobile P2O5 – by 16–21, exchangeable K2O – by 28–50 and organic matter – by 0.06–0.13 % relative to control. The greatest increase in N-NO3–K2O content was registered for the combination of MHs, Diazophyte and CMP; combined SV—CMP–MHs had the greatest impact on mobile P2O5 and organic matter. Biologisation enriched mineral grapevine nutrition, especially for P and K, as well as increased the bush productivity by 10–14 % (maximum in CMP–MHs) via improving the berry and bunch mass and grape quality via significantly increasing the sugar content and lowering acidity of wort. MHs–CMP maximized counts of agronomically valuable microorganisms involved in the organic and mineral nitrogen and phosphorus turnover (ammonifiers and oligotrophs by 120–130, amylolytics and phosphate mobilisers by 50–70 and oligonitrophilic by 50– 80 %). All usages contributed to soil enrichment with nutrients and humus.

1. Воробьева Т. Н. Экологические проблемы промышленного виноградарства. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2017;44(02):177-185. URL: http://journal.kubansad.ru/pdf/17/02/14.pdf. Ссылка активна на 18.06.2021. Vorobieva T. N. Environmental problems of commercial viticulture. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii. 2017;44(02):177- 185. URL: http://journal.kubansad.ru/pdf/17/02/14.pdf. Link active on 06/18/2021. (In Russ.)

2. Miao Y., Stewart B. A., Zhang F. Long-term experiments for sustainable nutrient management in China. A review. Agronomy for Sustainable Development. Springer Verlag /EDP Sciences/INRA, 2011;31:397-414. DOI: 10.1051/agro/2010034

3. Guzmán G., Cabezas J. M., Sánchez-Cuesta R., Lora Á., Bauer T., Strauss P. etal. A field evaluation of the impact of temporary cover crops on soil properties and vegetation communities in southern Spain vineyards. AgrEcosystEnviron. 2019;272:135-145.

4. Кудеяров В. Н., Соколов М. С., Глинушкин А. П. Современное состояние почв агроценозов России, меры по их оздоровлению и рациональному использованию. Агрохимия. 2017;6:3-11. Kudeyarov V. N., Sokolov M. S., Glinushkin A. P. The current state of soils of agrocenoses in Russia, measures for their improvement and rational use. Agrokhimia. 2017;6:3-11. (In Russ.) DOI: 10.7868/S0002188117060011

5. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство (экологогенетические основы). Теория и практика. В 3-х томах. М.: Агрорус, 2008, 1, 816 с. Zhuchenko A. A. Adaptive plant growing (ecological and genetic bases). Theory and practice. In 3 volumes. Moscow: Agrorus, 2008, 1, 816 p. (In Russ.)

6. Рубин С. С. Содержание почвы и удобрение в интенсивных садах. М.: Колос, 1983, 272 с. Rubin S. S. Soil content and fertilization in intensive gardens. Moscow: Kolos, 1983, 272 p. (In Russ.)

7. Соколов М. С., Спиридонов Ю. Я., Торопова Е. Ю., Глинушкин А. П., Семeнов А. М. Экологические и фитосанитарные функции почвенного органического вещества (проблемно-аналитический обзор). Агрохимия. 2018;5:79-96. Sokolov M. S., Spiridonov Yu. Ya., Toropova E. Yu., Glinushkin A. P., Semenov A. M. Ecological and phytosanitary functions of soil organic matter (problem-analytical review). Agrokhimia. 2018;5:79-96. (In Russ.) DOI: 10.7868/S0002188118050113

8. Волков Я. А., Клименко Н. Н., Странишевская Е. П., Волкова М. В. Влияние посевов растений-сидератов на динамику численности основных эколого-трофических групп микроорганизмов в почве виноградника. «Магарач». Виноградарство и виноделие. 2019;21(1):36-40. Volkov Ya. A., Klimenko N. N., Stranishevskaya E. P., Volkova M. V. Influence of crops of green manure plants on the dynamics of the number of the main ecological and trophic groups of microorganisms in the soil of the vineyard. “Magarach”. Vinogradarstvo i vinodelie. 2019;21(1):36-40. (In Russ.)

9. Петров В. С., Лукьянов А. А. Формирование экологически безопасных ампелоценозов при нарастании антропогенной нагрузки. Виноделие и виноградарство. 2009;5:23-25. Petrov V. S., Lukyanov A. A. Formation of ecologically safe ampelocenoses with increasing of anthropogenic load. Vinodelie i vinogadarstvo. 2009;5:23-25. (In Russ.)

10. Hendgen M., Hoppe B., Döring J., Friedel M., Kauer R., Frisch M. etal. Effects of different management regimes on microbial biodiversity in vineyard soils. SciRep. 2018;8:9393.

11. Урденко Н. А., Тихомирова Н. А., Бейбулатов М. Р. Эффективность применения эндомикоризных грибов на виноградниках Крыма. Аграрный научный журнал. 2017;10:37-42. Urdenko N. A., Tikhomirova N. A., Beibulatov M. R. Efficiency of application of endomycorrhizal fungi in the vineyards of Crimea. Agrarny nauchny zhurnal. 2017;10:37-42. (In Russ.)

12. Чайковская Л. А., Ключенко В. В., Баранская М. И., Овсиенко О. Л. Фосфатмобилизующие бактерии в агроценозах Крыма: монография; под ред. Л. А. Чайковской. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018, 156 с. Tchaikovskaya L. A., Klyuchenko V. V., Baranskaya M. I., Ovsienko O. L. Phosphate-mobilizing bacteria in agrocenoses of the Crimea. Simferopol: IT «ARIAL», 2018, 156 p. (In Russ.)

13. Lugtenberg B., Kamilova F. Plant-growth-promoting rhizobacteria. Annu. Rev. Microbiol. 2009;63:541-556.

14. Воробьева Т. Н., Волкова А. А., Ветер Ю. А. Принципы биологического земледелия на виноградниках Тамани. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2013;17(4):53- 58. URL: http://journalkubansad.ru/pdf/13/04/06.pdf. Ссылка активна на 18.06.2021. Vorobieva T. N., Volkova A. A., Wind Yu. A. Principles of biological agriculture in the vineyards of Taman. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii. 2013;17(4):53-58. URL: http://journalkubansad.ru/pdf/13/04/06.pdf. Link active on 06/18/2021. (In Russ.)

15. Vystavna Y., Schmidt S. I., Klimenko O. E., Plugatar Y. V., Klimenko N. I. and Klimenko N. N. Species-dependent effect of cover cropping on trace elements and nutrients in vineyard soil and Vitis. J. Sci. Food Agric. 2020;100:885–890. DOI: 10.1002/jsfa.10006.

16. Клименко Н. Н. Оценка влияния биопрепаратов на урожай винограда Мускат белый. Биомика. 2018;10(1):51-56. Klimenko N. N. Assessment of the influence of biological products on the grape harvest White Muscat. Biomika. 2018;10(1):51-56. (In Russ.)

17. Церлинг В. В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур: справочник. М.: Агропромиздат, 1990, 235 с. Zerling V. V. Diagnostics of the nutrition of agricultural crops: a reference book. Moscow: Agropromizdat, 1990, 235 p. (In Russ.)

18. Теппер Е. З., Шильникова В. К., Переверзева Г. И. Практикум по микробиологии: под ред. В. К. Шильниковой, 5-е изд., перераб. и доп. М.: Дрофа, 2004, 256 с. Tepper E. Z., Shilnikova V. K., Pereverzeva G. I. Workshop on microbiology. Moscow: Drofa, 2004, 256 p. (In Russ.)

19. Нетрусов А. И., Егорова М. А., Захарчук Л. М. и др. Практикум по микробиологии. М.: Издательский центр «Академия», 2005, 608 с. Netrusov A. I., Egorova M. A., Zakharchuk L. M. et all. Workshop on microbiology. Moscow: Academia, 2005, 608 p. (In Russ.)

20. Титова В. И., Козлов А. В. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества: научно-методическое пособие. Нижегородская с.-х. академия. Нижний Новгород, 2012, 64 с. Titova V. I., Kozlov A. V. Methods for assessing the functioning of soil microbiocenosis involved in the transformation of organic matter: scientific and methodological manual. Nizhny Novgorod agricultural academy. Nizhny Novgorod, 2012, 64 p. (In Russ.)

21. Методические рекомендации по агротехническим исследованиям в виноградарстве Украины. Ялта: НИВиВ «Магарач», 2004, 264 с. Guidelines for agrotechnical research in viticulture in Ukraine. Yalta: NIViV “Magarach”, 2004, 264 p. (In Russ.)

22. Воробьев Н. И., Свиридова О. В., Кутузова Р. С. Методические рекомендации по использованию графанализа в исследованиях систем, состоящих из биотических и абиотических компонентов: 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: ГНУ ВНИИСХМ, 2006, 59 с. Vorobiev N. I., Sviridova O. V., Kutuzova R. S. Methodical recommendations for the use of graphanalysis in studies of systems consisting of biotic and abiotic components: 2nd ed., Revised. and add. Saint Petersburg: GNU VNIISKhM, 2006, 59 p. (In Russ.)