Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Азотфиксирующая активность и урожайность донника желтого в зависимости от условий питания в предгорной зоне РСО-Алания

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Азотфиксирующая активность и урожайность донника желтого в зависимости от условий питания в предгорной зоне РСО-Алания"

005013287

АЛБОРОВА ПОЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

АЗОТФИКСИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ ДОННИКА ЖЕЛТОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ PCO-АЛАНИЯ

06.01.01 - общее земледелие

2 9 1Ш

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Владикавказ -2012

005013287

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Горский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Фарниев Александр Тимофеевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Лбаев Алан Анзорович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Бекмурзов Алан Дрожкович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарская

государственная сельскохозяйственная академия им. В.В. Кокова»

Защита диссертации состоится «12» апреля 2012 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.023.01 при ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» по адресу: 362040, РСО-Алания, г. Владикавказ, ул. Кирова, 37, тел./факс 8 (8672) 54-91-80; 53-01-42; e-mail: dm22002301@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «10» марта 2012 года.

Ученый "секретарь <14 диссертационного совета

Лазаров Таймураз Константинович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основным источником получения кормов в РСО-Алания является полевое кормопроизводство, площади которого резко снизились в последние годы, что привело к дефициту высококачественных кормов.

Решение задачи по обеспечению высокобелковыми кормами животноводства возможно за счет расширения посевов и повышения урожайности многолетних трав.

Наиболее распространены в полевом кормопроизводстве РСО-Алания клевер и люцерна. Однако высокие требования к плодородию почв побуждают к необходимости изучения и внедрения в производство более широкого ассортимента многолетних бобовых трав, таких как донник желтый, донник белый. Это позволит в значительной степени улучшить состояние окружающей среды, протеиновую ценность кормов, сохранить и повысить плодородие почв.

Следовательно, одним из неиспользуемых резервов полевого кормопроизводства в РСО-Алания является культура донника желтого. Это высокоурожайная бобовая культура, не уступающая по питательности люцерне и клеверу.

Донник желтый достаточно солевыносливая засухоустойчивая бобовая культура нейтральных и щелочных почв. В условиях карбонатных черноземов при периодическом остром дефиците влаги она может стать одной из наиболее продуктивных многолетних бобовых трав, выращиваемых на сенаж и сено. Потенциальная азотфикси-рующая активность её на богаре достигает 200 кг/га и более, а урожай сена - 10 т/га в год. Однако в РСО-Алания урожай сена остается на уровне 2...3 т/га, а симбиотиче-ская фиксация азота донника практически не изучена.

Изучение динамики формирования и активности симбиотического аппарата донника желтого в зависимости от режима минерального питания и метеорологических условий года, динамики накопления сухого вещества и формирования урожая является актуальной задачей сельскохозяйственной науки.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении динамики формирования и активности симбиотического аппарата, динамики накопления сухого вещества и формирования урожая донника желтого в зависимости от режима минерального питания.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

• Изучить конкурентоспособность заводских и спонтанных штаммов ризобий и выявить наиболее активный штамм.

• Изучить динамику формирования травостоя посева в зависимости от метеорологических условий года и режима минерального питания: полевую всхожесть и изреживаемость в течение вегетации в год посева и в последующие годы.

• Изучить динамику формирования симбиотического аппарата в течение вегетации и в онтогенезе: даты образования клубеньков, появления легоглобина и перехода его в холеглобин, отмирания клубеньков, динамику массы клубеньков.

• Определить величину общего и активного симбиотического потенциалов по укосам и за вегетацию.

• Определить количество фиксированного азота воздуха по величине активного симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза.

• Рассчитать долю участия азота воздуха в питании растений в зависимости от условий выращивания.

• Изучить динамику формирования площади листьев и накопление сухого вещества растениями по укосам и годам жизни.

э э

• Определить урожай сена и белковую продуктивность посевов донника желтого в зависимости от условий минерального питания и активности симбиоза.

• Изучить динамику накопления массы корней в течение вегетации и по годам жизни донника желтого, а также накопления в ней азота в зависимости от активности симбиоза.

• Изучить биохимический состав органов растений донника желтого.

• Определить энергетическую эффективность предлагаемых оптимальных параметров для бобоворизобиального симбиоза донника желтого.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в предгорной зоне Северного Кавказа изучены формирование и активность симбиотического аппарата, фотосинтетическая деятельность и формирование урожая донника желтого в зависимости от активности симбиоза.

Основные положения, выносимые на защиту:

• динамика формирования симбиотического аппарата донника желтого при использовании различных технологических приемов возделывания;

• урожайность и белковая продуктивность донника желтого при различных уровнях симбиотической азотфиксации;

• накопление в почве органического вещества и азота, оставляемые донником желтым после трех лет использования в зависимости от активности симбиоза;

• доля источников азота в питании растений донника желтого при использовании макро-, микроудобрений и ризоторфина;

• кормовая ценность сена донника желтого при использовании различных технологических приемов повышения симбиотической азотфиксации;

• энергетическая оценка использования макро-, микроудобрений и ризоторфина в технологии возделывания донника желтого на корм в условиях предгорной зоны РСО-Алания.

Практическая значимость. Реализация результатов исследований - предпосевная инокуляция семян ризоторфином на фоне оптимизации фосфорного и борного питания, позволит повысить симбиотическую азотфиксацию до 200 кг/га в год и урожай сена до 9 т/га без орошения на карбонатных черноземах Предкавказья.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских симпозиумах и научно-практических конференциях (1999. ..2010): «Эколого-популяционный анализ кормовых растений и естественной флоры, интродукция и использование» - Сыктывкар, 1999; «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве XXI века» - Владикавказ, 2000; «Биолого-экологические особенности ландшафтного земледелия в горах и предгорьях Северного Кавказа» -Владикавказ, 2000; «Экологическая безопасность Юга России» - Владикавказ, 2002; «Научное обеспечение устойчивого развития АПК горных и предгорных территорий»

- Владикавказ, 2008; «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки»

- Владикавказ, 2005-2010; юбилейная научно-практическая конференция, посвященная 80-летию профессора Тменова И.Д. - Владикавказ, 2010; научно-практической конференции, посвященной 65-летию Победы в ВОВ - Волгоград, 2010; «Экология и жизнь» - Пенза, 2010, ежегодных научно-практических конференциях сотрудников Горского ГАУ по итогам НИР за прошедший год, 2000...2011 г.г. и мн. др. и обсуждены на совместном совещании кафедр агрономического факультета. Всего опубликовано 42 работы.

Публикации в печати. По материалам диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 5 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 150 страницах компьютерного текста, содержит 21 таблицу, 22 рисунка и 21 приложение. Список литературы включает 164 источника, в том числе 9 - зарубежных авторов.

В решении отдельных вопросов в разные годы принимали участие сотрудники отдела селекции и семеноводства многолетних трав Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства, в частности, доктор с.-х. наук, профессор Бекуза-рова С.А., за что выражаю им искреннюю благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Место, условия и методика проведения исследований

Исследования проведены в течение ряда лет (2000. ..2003 г.г.) в предгорной зоне РСО-Алания. Полевые опыты были заложены на территории колхоза «Кавказ» Кировского района РСО-Алания (с. Эльхотово, 315 метров над уровнем моря, карбонатный чернозем - III агроклиматический район - недостаточного увлажнения). Лабораторные исследования проведены на кафедре агроэкологии и защиты растений ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет».

Агроклиматические показатели в годы проведения исследований свидетельствуют о значительных колебаниях температурного режима и условий увлажнения. Так, среднесуточная температура за вегетационный период колебалась от 9,8°С до 23,4°С. Количество осадков в годы проведения исследований отклонялось от многолетней нормы на 5...22 %.

Исследования проводились на черноземе карбонатном предкавказском, который по гранулометрическому составу представляет собой тяжелый суглинок и имеет следующую агрохимическую характеристику: содержание гумуса в среднем 4,6 %,, рНсол. - 6,8, легкогидролизуемого азота - 77 мг/кг, подвижного фосфора 24 мг/кг - среднее, обменного калия 392 мг/кг - высокое, молибдена 0,45 мг/кг почвы - высокое, подвижного бора 0,34 мг/кг - низкое.

Объекты исследований: донник желтый местной дикой популяции; заводские активные штаммы ризобий.

В качестве макроудобрений использовали суперфосфат простой гранулированный, микроудобрений - борную кислоту.

Исследования проведены в два этапа:

1) предварительный этап - определение эффективности заводских штаммов ризобий в полевых условиях;

2) основной этап - изучение эффективности оптимизации некоторых факторов среды для максимальной симбиотической азотфиксации, белковой продуктивности и урожайности донника желтого в полевых условиях.

На каждом этапе было проведено по одному полевому опыту.

Опыт Л» 1 - выявление среди заводских штаммов ризобий наиболее конкурентоспособного штамма для условий предгорной зоны РСО-Алания.

Схема опыта: 1 - контроль - выявление эффективности спонтанных штаммов ризобий; 2 - штамм 4046 - сравнительная оценка эффективности штамма 4046 со спонтанными штаммами; 3 - штамм 4126; 4 - штамм 425а.

В контрольном варианте семена были обработаны препаратом, приготовленным

3 3

на основе местных спонтанных рас клубеньковых бактерий. Для этого в естественных фитоценозах были отобраны корни растений донника желтого с активными клубеньками. В остальных вариантах инокуляция проводилась заводскими штаммами ризо-торфина вышеуказанных марок из расчета 300 г ризоторфина на гектарную норму семян. Для улучшения прилипаемости препарата, семена смачивались небольшим количеством воды - около 3 % от массы семян.

Опыт М 2 (колхоз «Кавказ» - III агроклиматический район) - выявление эффективности макро-, микро- и бактериальных удобрений.

Схема опыта: 1 - Контроль - естественное плодородие почвы; 2 — Р — достаточная обеспеченность фосфором; 3 - Р+В - достаточная обеспеченность фосфором и бором на фоне естественной высокой обеспеченности калием и молибденом; 4 - Р+В+инокуляция - изучение эффективности заводского штамма ризобий 425а на фоне достаточной обеспеченности макро- и микроэлементами.

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ШТАММОВ РИЗОТОРФИНА НА ФОРМИРОВАНИЕ И АКТИВНОСТЬ СИМБИОТИЧЕСКОГО АППАРАТА ДОННИКА ЖЕЛТОГО

На формирование и активность симбиотического аппарата оказывают влияние ряд факторов среды, в том числе наличие специфичного вирулентного активного штамма ризобий, а также экологические условия места произрастания бобовых.

Наши исследования показали, что в год посева в вариантах без инокуляции клубеньки образовались за счет спонтанных штаммов ризобий, поскольку у донника и люцерны бактерии одного вида, а на Северном Кавказе донник и люцерна являются постоянными компонентами естественных фитоценозов. Однако в этих вариантах клубеньки образовались на 2...3 дня позже, чем в вариантах с инокуляцией, вероятно из-за низкого титра ризобий в почве, поскольку на опытном участке донник и люцерна не возделывались уже несколько лет. Легоглобин в клубеньках этих вариантов появился также позже, чем в вариантах с инокуляцией вирулентными активными штаммами ризобий. Различия между штаммами клубеньковых бактерий на данном этапе не обнаруживались.

Вегетационный период растений донника желтого в первый год жизни растянулся до ноября месяца, а разница между естественными и инокулированными посевами составила 3...5 дней. Период активной деятельности клубеньков на корнях растений контрольного варианта прекратился 4 октября, тогда как на обработанных штаммами ризоторфина вариантах он продолжался до 15...18 октября. Общая продолжительность жизни клубеньков имела схожую закономерность - до 23 октября и 13 ноября, соответственно, контрольному и вариантам с инокуляцией. При этом незначительно больший период жизни клубеньков отмечался у вариантов с инокуляцией семян перед посевом штаммами 4046 и 425а.

Для характеристики размеров симбиотического аппарата используют данные о количестве и массе клубеньков на одном растении и в пересчете на один гектар. Так как у донника клубеньки имеют специфическую форму и часто срастаются в крупные клубочки, то не представляется возможным подсчитать их количество. Кроме того, клубеньки характеризуются разными размерами. Поэтому, более логичным показателем в данном случае, характеризующим размеры симбиотического аппарата, будет масса клубеньков (табл. 1).

По мере увеличения массы клубеньков на 1 растении, соответственно, увеличивалась их масса на одном гектаре. Так, на лучшем варианте 425а в фазу стеблевания масса клубеньков на гектаре составляла 164,2 кг и превышала контроль примерно на

70 кг/га. В фазу ветвления этот показатель превышал контроль более чем на 100 кг/га, а в фазу бутонизации - на 227 кг/га, при этом на контрольном варианте масса клубеньков составляла 270,6 кг/га. Среди остальных изучаемых штаммов ризоторфина большие размеры симбиотического аппарата имел штамм 4126.

Таблица 1 - Формирование симбиотического аппарата донника в первый год жизни в _зависимости от штамма ризоторфина (2000 г.)_

№ п/п Варианты опыта Масса клубеньков на 1 раст., мг Масса клубеньков на 1 га, кг

сгебл. ветвл. бутон. стебл. ветвл. бутон.

1. Контроль 24,7 36,1 90,1 94,6 126,3 270,6

2. 4046 33,2 58,7 138,6 135.3 203,8 416,4

3. 4126 35,8 62,5 146,4 141,7 217,7 438,8

4. 425а 41,4 68,8 165,9 164,2 235,9 497,1

Для сравнительной оценки эффективности различных штаммов ризоторфина мы рассчитали активный симбиотический потенциал посевов донника желтого.

Было установлено, что, за вегетационный период растений донника желтого, АСП на вариантах с инокуляцией различными штаммами ризоторфина превосходил контрольный вариант от 76 до 109 %. И по этому показателю лучшим оказался вариант со штаммом 425а. Использование штамма 4126 было эффективным на 86 %.

Результатом активной симбиотической деятельности посевов бобовых культур и ризобактерий является показатель количества фиксированного азота воздуха (рис. 1).

Контроль

Рис. 1 - Количество фиксированного азота воздуха, кг/га (2000 г.).

Установлено, что в первый год жизни, в течение вегетации растения донника желтого фиксировали 81... 168 кг/га азота атмосферы. При этом местные спонтанные штаммы ризобий оказались наименее эффективными. Заводские же штаммы ризоторфина показали высокую конкурентоспособность в экологических условиях предгорной зоны РСО-Алания.

Лучшая обеспеченность биологически связанным азотом оказала влияние и на ростовые процессы растений. Применение бактериального удобрения существенно улучшало условия произрастания донника желтого. Так, высота растений на лучших вариантах достигала более 100 см, средняя же высота по опыту составила 70...80 см.

Инокуляция семян донника желтого различными штаммами ризоторфина способствовала также увеличению числа стеблей и ветвей на растении, что объясняется особенностями питания растений азотом. Инокуляцией штаммом 425а способствовала увеличению доли листьев в общей массе до 58,1 %, превысив контроль на 4,2 %. Остальные варианты были эффективны всего на 1...3 %.

В результате наших исследований установлена также высокая эффективность штаммов ризоторфина в повышении урожайности и белковой продуктивности посевов донника желтого. Так, варианты с инокуляцией семян перед посевом, заметно превзошли контроль и позволили получить значительные прибавки зеленой массы: от 0,93 до 3,26 т/га, что составляет соответственно от 6,1 до 21,3 %. При этом, наибольший урожай отмечен при инокуляции семян донника штаммом 425а, который составил 18,1 т/га.

Следовательно, итогом изучения эффективности различных штаммов ризоторфина явилась рекомендация для дальнейшего исследования штамма 425а в производственных условиях на фоне оптимизации других факторов окружающей среды. Посевы, обработанные штаммом 425а, формируют максимальный симбиотический аппарат (масса клубеньков, АСП), фиксируют до 168 кг/га азота в первый год жизни, лучше растут и развиваются, обладают наибольшей урожайностью и белковой продуктивностью.

СИМБИОТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОСЕВОВ ДОННИКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ

Динамика формирования симбиотического аппарата. Наши исследования по изучению динамики формирования и активности симбиотического аппарата донника желтого в зависимости от активности штамма ризобий, обеспеченности фосфором и бором, показали, что в год посева в вариантах без инокуляции, клубеньки образовались за счет спонтанных штаммов ризобий (табл. 2). Посев донника желтого провели в первой декаде мая, а образование клубеньков и азотфиксирующая деятельность были отмечены уже к концу второй - началу третьей декады мая.

В контрольных вариантах во все годы исследований клубеньки образовались на 1...3 дня позже, чем в вариантах с инокуляцией, вероятно из-за низкого титра ризобий в почве. Легоглобин в клубеньках этих вариантов появился также позже, чем в вариантах с инокуляцией вирулентным активным штаммом ризобий 425а.

В варианте с инокуляцией семян активным штаммом ризобий в год посева единичные клубеньки уже отмечались при появлении первых настоящих листьев. На одно растение насчитывалось до 10 клубеньков. При благоприятных условиях температуры и влажности почвы в них практически сразу появляется Лб и они становятся активными. Число и масса клубеньков нарастали до конца первого года вегетации.

Переход легоглобина в холеглобин (Хб) и отмирание части клубеньков в год посева в вариантах без обработки семян ризоторфином начиналось на 4...6 дней раньше, чем в варианте с инокуляцией.

Продолжительность общего и активного симбиоза растений донника и ризобий также варьировала по вариантам опыта. В связи с более ранним началом вегетации растений, на вариантах с активной азотфиксацией, активность клубеньков здесь также были более продолжительными.

Так, в год посева общий симбиоз на контрольном варианте продолжался 139...146 дней, с улучшением условий для симбиотических взаимоотношений он удлинялся и при оптимальных условиях в варианте с инокуляцией семян ризоторфином растянулся до 168... 169 дней. Продолжительность активного симбиоза аналогично

увеличивалась на 16...22 дней.

На второй год жизни растений, в вариантах с более оптимальными условиями питания, активная симбиотическая деятельность растений началась несколько раньше. В то же время укосная спелость посевов на этих вариантах наступала на 3...6 дней раньше, чем в контрольном варианте. В связи с этим, продолжительность симбиотиче-ских взаимоотношений на второй год пользования посевами оказалась примерно одинаковой и составила: общий - 102... 103, активный - 100... 101 дней в 2002 году и, соответственно, 103... 106 и 93...94 дней в 2003 году.

Таблица 2 - Даты образования клубеньков, появления Лб и перехода его вХб,

2001... 2003 г.г.

Показатель Контроль Р Р + В Р+В+инок.

Год посева

2001

Посев 05. V 05.У 05.У 05.У

Всходы 15.У 15.У 15.У 15.У

Образование клубеньков 20.У 20.У 19.У 17.У

Появление Лб 23.У 22.У 21.У 19.У

Переход Лб в Хб 7.Х 15.Х 15.Х 19.Х

Отмирание части клубеньков 13.Х 26.Х 26.Х 02.Х1

2002

Посев 03.V 03 .V ОЗ.У ОЗ.У

Всходы 14.У 14.У 14.У 14.У

Образование клубеньков 19.У 19.У 18.У 15.V

Появление Лб 22.У 22.У 21.У 17.У

Переход Лб в Хб 27.1Х 05.X 08.Х 14.Х

Отмирание части клубеньков 05.Х 20.Х 22.Х ЗО.Х

Второй год жизни

2002

Отрастание 10.IV 10.IV 10.IV 10.IV

Образование клубеньков 22.IV 20.IV 20.IV 17.IV

Появление Лб 25.IV 22.IV 22.IV 19.IV

2003

Отрастание 14.IV 14.IV 14.IV 14.IV

Образование клубеньков 24.IV 24.IV 24.IV 21.IV

Появление Лб 27.IV 26.IV 26.IV 23.IV

Наглядно сравнительную характеристику формирования симбиотического аппарата донника, а именно, период жизни клубеньков, появление в них легоглобина и переход его в холеглобин, а также начало возобновления вегетации и общую ее продолжительность, можно наблюдать на графическом изображении вегетационного периода различных вариантов опыта (рис. 2, 3).

Как видно га графика в естественных фитоценозах клубеньки на корнях донника появились примерно на 15-й день вегетации, а еще через 3-4 дня в них появился легоглобин.

Внесение фосфорных удобрений никак не повлияло на скорость образования клубеньков, но ускорило на 1 день появление в них красного пигмента. Борные удобрения ускорили образование клубеньков на корнях на 2-3 дня, что объяснимо ролью бора в образовании сосудистых пучков между клубеньком и корнем бобового расте-

ния. Ранее всех клубеньки образовались и стали активными в варианте с инокуляцией семян ризоторфином.

; Апрель Май ИЮНЬ ' Июль ; Август :: Сентябрь Октябрь Ноябрь

п-

вегетационный период

- период жшш| клубеньков

- появление Лб в клубеньках

Рис. 2 -Динамика формирования и активности симбиотического аппарата донника желтого в первый год жизни растений. 2001 г.

Продолжительность активности клубеньков существенно различалась по вариантам опыта: наименьшей она была в контрольном варианте, самой продолжительной в варианте с инокуляцией семян ризоторфином. Разница между лучшим и контрольным вариантами достигала 2-х недель.

Контроль

Р+В

Р + е + инок.

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

- вегетационный период

- период Ж1П1Ш клуоеньков

- появление Лб в клуб.

Рис. 3-Динамика формирования и активности симбиотического аппарата донника желтого во второй год жизни растений. 2002 г.

На второй год жизни донника желтого вегетационный период растений во всех вариантах начался одновременно, но появление клубеньков и их активная деятельность на неделю раньше отмечены на варианте с инокуляцией семян перед посевом ризоторфином. Укосная спелось в этом варианте также наступала на 5... 10 дней раньше естественных фитоценозов.

а а

О размерах симбиотического аппарата и эффективности взаимоотношений бобовых растений и ризобий можно судить, прежде всего, по сырой массе активных клубеньков и показателю АСП (активный симбиотический потенциал).

Максимальные размеры симбиотического аппарата донника желтого во все укосы и годы жизни растений отмечены при совместном применении макро- и микроэлементов, а также предпосевной инокуляции семян заводским активным штаммом ризоторфи-на марки 425а. Необходимо также отметить, что масса клубеньков в первый год жизни растений значительно превосходит показатели второго года. Это связано, прежде всего, с сильной изреживаемостыо посевов, которая к весне второго года составила более 50%.

Поскольку годы исследований характеризовались относительной выравненностыо по влагообеспеченности, то на величину активного симбиотического потенциала влияние оказывали изучаемые факторы, а также сильная изреживаемосгь посевов (табл. 3). Именно этот фактор является главным в снижении объемов АСП на второй год жизни растений, тогда как у других бобовых трав (клевер, люцерна, эспарцет, козлятник) показатель АСП достигает своего максимума на второй и третий годы жизни растений. Так, если в год посева АСП в контрольном варианте составлял 16...21 тыс. единиц, то во второй год жизни растений АСП снизился на 39...45% и составлял 10... 11 тыс. единиц. Аналогичная картина прослеживается и в других вариантах опыта.

Таблица 3 - Величина активного симбиотического потенциала донника желтого в

зависимости от условий питания (кг-дней/га).

Год жизни Год Контроль Р Р + В Р+В+инокул.

Год посева 2001 21454 29615 35558 43541

2002 16689 26246 31257 39077

Второй год жизни 2002 11894 15510 18079 26269

2003 10146 13578 17461 23134

Улучшение фосфорного питания растений увеличивало АСП во все годы исследований на 32...46 %. Дополнительное применение бора ещё повышало АСП на 19...22 %. Наибольший активный симбиотический потенциал посевов донника был при предпосевной обработке семян ризоторфином марки 425а на фоне оптимальной обеспеченности фосфором и бором - он составил более 40 тыс. единиц в первый год жизни растений и более 24 тыс. единиц на второй год пользования посевом.

Удельная активность симбиоза и количество фиксированного азота воздуха в зависимости от обеспеченности элементами минерального питания. В наших исследованиях в год посева в 2001 и 2002 годах величина УАС была близкой 5,5...6,1 г/кг-сутки. На второй год жизни растений в 2002 и 2003 годах удельная активность симбиоза несколько выросла и составила 5,9...6,3 г/кг-сутки. Это обстоятельство подтверждает ранее полученные данные исследователями активности симбиотической азотфик-сации на других бобовых травах, люцерне и эспарцете, согласно которым на второй и третий год жизни растений активность симбиоза повышается.

Во все годы исследований величина удельной активности симбиоза изменялась незначительно. Относительно ровные показатели удельной активности симбиоза по годам в лесостепной зоне свидетельствуют о выравненное™ экологических условий на опытном поле. Достаточная теплообеспеченность вегетационного периода, примерно одинаковая влагообеспеченность по годам, наряду с оптимизацией минерального питания и предпосевной инокуляцией семян обеспечили относительно стабильные показатели удельной активности симбиоза.

Наименьшая симбиотическая азотфиксация во все годы опытов отмечена в посевах контрольного варианта и составила 91,8... 130,9 кг/га в год посева и 59,9...74,9 кг/га на второй год жизни растений.

Лучшая энергообеспеченность процесса фиксации азота в варианте с использованием фосфорных удобрений способствовала увеличению количества биологически связанного азота в год посева на 38...57 %, на второй год пользования посевами эффективность внесенных фосфорных удобрений несколько снизилась и составила 30...34 %.

Использование борных удобрений было эффективным во все годы исследований на 16...28 %, что является следствием лучшего развития сосудисто-проводящей системы между клубеньками и корнями донника. Совместное же использование борных и фосфорных удобрений увеличило биологическую фиксацию атмосферного азота на 52...87 % в различные годы опытов.

Максимальным уровнем азотфиксации отличились посевы донника желтого с предпосевной инокуляцией семян ризоторфином в условиях достаточной обеспеченности макро- и микроэлементами (рис. 4).

2 г.ж. Контр. Р Р + В Р+В+инок.

Рис. 4 - Количество фиксированного азота воздуха симбиотическим аппаратом донника желтого в зависимости от условий питания, кг/га (сред, за 2001 ...2003 г.г.).

В год посева в 2001 году объемы азотфиксации здесь достигли 265,6 кг/га. В 2002 году этот показатель был несколько ниже - 214,9 кг/га. В сравнении с контрольным вариантом превышение по количеству фиксированного молекулярного азота воздуха здесь составило более чем 2 раза (103... 134 %).

На посевах второго года жизни эффект от предпосевной инокуляции семян ризоторфином сохранился на довольно высоком уровне и достигал 121... 128% по отношению к контрольному варианту, хотя в сравнении с первым годом жизни растений объемы азотфиксации значительно снизились, что связано с сильной изреживаемо-стью посевов ко второму году жизни.

Доля участия азота воздуха в питании растений. На структуру источников азота в питании растений по вариантам опыта существенное влияние оказывали условия для активного бобоворизобиального симбиоза. Оптимизация режима минерального питания фосфором и бором активизировала симбиотическую азотфиксацию и повысила долю азота воздуха в питании растений в год посева на 1...5%, предпосевная инокуляция семян - на 4...6%. На второй год жизни донника желтого различия между контрольным вариантом и макроудобрениями не обнаруживались, тогда как эффективность микроудобрений составляла 6...Т/о. В варианте с наиболее активной азот-

э а

фиксацией (Р + В + инокуляция) доля азота воздуха в питании растений достигала 79...80%, что на 9...10% выше уровня естественных фитоценозов и на З...Ю% выше уровня вариантов с макро- и микроудобрениями.

1. Контроль 2. Р

З.Р + В

4. Р + В + инокуляция

-почва -воздух

Рис. 5 - Источники азота в питании растений донника, % (сред, за 2001 ...2003 г.г.).

На рис. 5 приведены средние данные по источникам азота в питании растений. Как видно из рисунка, доля участия азота воздуха в питании растений донника желтого в значительной степени зависит от условий для активного бобоворизобиального симбиоза: при оптимизации режима фосфорного и борного питания и инокуляции семян ризоторфином доля азота воздуха в питании растений донника возрастает на 7% и достигает более 80 %.

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОСЕВОВ ДОННИКА

Рост и развитие растений. В обоих заложенных опытах (2001 и 2002 г.г.) всходы появлялись на 10... 11 день. Донник отличается очень медленным ростом на начальных стадиях развития. Так, фаза стеблевания на всех вариантах наступала только через 35...37 дней после полных всходов и незначительно (1...2 дня) отличалась в зависимости от режима минерального питания. Активный рост растений отмечался после фазы стеблевания, в связи с чем, и межфазные периоды сократились. Так, между фазами стеблевания и ветвления период составил всего 2 недели, фаза бутонизации наступала примерно через один месяц.

После укоса, который на всех вариантах был проведен в первой декаде августа, растения донника медленно отрастали вплоть до третьей декады октября, без существенного развития надземной массы. В этот период шло формирование и закладка почек возобновления.

В середине апреля следующего года из сформировавшихся в пазухах листьев почек началось отрастание растений. В этот период различий между вариантами не наблюдалось, по-видимому, из-за низкой температуры почвы, и клубеньковые бактерии

3

3

находились ещё в недеятельном состоянии. К концу пользования посевами донника желтого лучшая обеспеченность растений биологически связанным азотом позволила провести укос на 5...7 дней раньше, чем в контрольном варианте. Это обстоятельство весьма выгодно, особенно, при использовании донника в качестве предшественника для озимых колосовых, а также некоторых промежуточных культур.

Высота растений существенно зависела от используемых агроприемов как в год посева, так и на второй год жизни растений. Интенсивный рост растений начинался примерно через 40 дней после появления полных всходов и различия между вариантами также стали заметны только в этот период.

Укос растений произвели в фазу бутонизации, когда посевы имели максимальную высоту - 80,2... 111,3 см, при этом рост растений прямо пропорционально изменялся с уровнем азотфиксирующей активности бобово-ризобиального симбиоза. Дисперсионный анализ показал достоверность данных различий.

После укоса, при высоте среза 15 см, растения несколько отрасли и перед уходом в зиму высота по вариантам колебалась в пределах 21...26 см.

На второй год пользования посевами отрастание растений начиналось примерно во второй декаде апреля, при этом высота растений была на уровне 18... 19 см. Максимальная высота растений в наших опытах отмечалась к фазе бутонизации (1 укос) второго года жизни растений и достигала 120 см в варианте с наиболее активной азотфиксирующей деятельностью растений. Превышение над контролем достигало примерно 25 см.

После первого укоса динамика роста растений имела схожую тенденцию, только с несколько меньшей амплитудой колебаний. Так, ко второму укосу максимальная высота растений на четвертом варианте составила 107,7 см, а на контрольном варианте - 79,4 см. Эти показатели на 12... 15 см меньше показателей первого укоса.

Динамика площади листьев. Общий ход динамики формирования ассимиляционной поверхности листьев у донника желтого можно охарактеризовать как медленное нарастание площади листьев до фазы стеблевания и активный прирост листовой поверхности от фазы стеблевания и до укосной спелости. Эта закономерность отмечена во все годы опытов.

Растения контрольного варианта отличились наименьшей площадью листовой поверхности во все годы исследований и фазы роста, из-за недостаточной обеспеченности элементами минерального питания, а также биологически связанными формами азота.

К укосной спелости (фаза бутонизации) растения всех вариантов формировали максимальную площадь листьев. Так, в естественных посевах первого года жизни, она составила 29,7...32,4 тыс.м2/га. Применение фосфорных удобрений в этот же год увеличивало этот показатель на 7,2...7,7, а оптимизация борного питания - ещё 4,8...6,4 тыс.м2/га. Максимальная площадь листьев формировалась в варианте с наибольшим симбиотическим аппаратом (Р +В + инокуляция) и составила 46,2...49,3 тыс.м2/га, что на 52...56 % выше показателей контрольного варианта и на 7...9 % лучше варианта с использованием только макро- и микроудобрений.

Площадь ассимиляционной поверхности на посевах второго года жизни незначительно уступает показателям года посева. Это объясняется снижением доли листьев в биомассе, что происходит с возрастом растений.

Весной, в фазу отрастания, площадь листьев была менее 1 га и составляла 0,87...0,91 га. Наращивание фотоассимиляционной поверхности шло так же, как и в

первый год жизни растений - медленное формирование листьев до фазы стеблевания и активный прирост их к фазе ветвления и бутонизации.

Формирование листовой поверхности ко второму укосу имеет ту же тенденцию, что и в первом укосе, однако, максимальная площадь листьев к фазе бутонизации уступает показателям первого укоса примерно на 7... 10 %, достигая при этом 27,1 ...43,6 тыс.м2/га в различные годы исследований.

Кривая площади листьев за вегетацию и годы пользования посевами донника желтого имеет синусоидальный вид с максимальной амплитудой в первый укос первого года жизни растений. В последующие укосы (на второй год жизни растений) амплитуда колебаний незначительно уменьшается.

Для более полной характеристики объемов фотосинтеза мы рассчитали показатель ФП (фотосинтетический потенциал) (рис. 6).

(Щ Год посева

Контроль Р Р + В Р+В+инок.

Рис. 6 - Фотосинтетический потенциал посевов донника в разные годы жизни в зависимости от условий минерального питания (среднее за 2001 ...2003 гг.)

Согласно проведенным расчетам, в первый год жизни посевы донника на контрольном варианте, в среднем за годы опытов, сформировали фотосинтетический потенциал в объеме 1664 тыс.м2/га. Улучшение фосфорного питания позволило увеличить ФП до 1830 тыс.м2/га, а дополнительное применение бора-до 1940 тыс.м2/га. На фоне этих удобрений активизация симбиотической азотфиксации путем инокуляции семян ризоторфином позволила получить 1992 тыс.м2/га листовой поверхности, что на 24 % больше контроля.

На второй год жизни растений фотосинтетический потенциал посевов несколько больше, чем у посевов первого года, хотя по показателю площади листьев мы отмечали обратную закономерность. При этом превышение фотосинтетического потенциала по всем вариантам находится в диапазоне 5... 11 %. Это объясняется тем, что продолжительность вегетационного периода растений на второй год жизни примерно на один

месяц дольше первого.

Диапазон фотосинтетического потенциала на второй год пользования посевами составил 1822. ..2097 тыс.м2/га, увеличиваясь по мере улучшения режима минерального питания и активизации деятельности симбиотического аппарата. При этом, максимальный уровень ФП отмечен при использовании предпосевной инокуляции семян ризотор-фином (штамм 425а) на фоне оптимальной обеспеченности фосфором и бором.

Сравнивая симбиотическую и фотосинтетическую деятельности посевов донника желтого можно отметить, что эти показатели изменяются прямо пропорционально друг другу. Воздействуя на активность симбиотического аппарата, мы оказываем непосредственное влияние и на фотосинтетическую деятельность растений.

Динамика накопления сухого вещества, ЧПФ. В год посева растения контрольного варианта накапливали к фазе бутонизации 4470...5230 кг/га абсолютно сухого вещества. При этом, надземная масса в общей биомассе растений достигала 80% и более. Облиственность растений также была высока и составляла более 50 %.

Оптимизация фосфорного питания позволила сформировать посевам донника 5580...6340 кг/га абсолютно сухого вещества, что на 21,2...24,8 % больше, чем в естественных чистых посевах донника. Применение борных удобрений на фоне фосфорных, в год посева, увеличило накопление сухого вещества на 29...31 %. При этом, эффект от использования только бора составил 4,2...9,8 %.

Максимальное накопление сухого вещества в год посева было отмечено в варианте с наиболее активной азотфиксирующей деятельностью растений и составило 6110...7440 кг/га. Эффект от предпосевной инокуляции семян вирулентным активным штаммом ризобий достиг 7,5... 11,2 %.

В ходе изучения накопления сухого вещества растениями донника, нами отмечено, что соотношение биомассы листьев и стеблей по годам жизни примерно равно 1:1с небольшим перевесом листьев в год посева, и перевесом стеблей на второй год жизни растений. На долю корней в общей биомассе растения приходится около 20 %.

Обобщенные данные за весь период исследований и за все укосы по накоплению сухого вещества органами растений к укосной спелости показывают, что в среднем за один укос растения контрольного варианта формировали около 4 т/га сухого вещества. Оптимизация фосфорного питания увеличивала этот показатель на 700 кг/га или в среднем на 18,5 %. Применение фосфорных и борных удобрений в сумме дало прибавку около 10 ц/га или 27 %. Максимальное накопление сухого вещества - около 5,5 т/га в среднем за один укос, формировали посевы донника желтого с инокуляцией семян на фоне фосфорных и борных удобрений. Эффект от инокуляции семян составил 8,7 %, а от инокуляции на фоне оптимизации минерального питания - 37,9 %.

Зная фотосинтетический потенциал и накопление сухого вещества посевами, мы рассчитали чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) (табл. 4).

В год посева отмечены наименьшие показатели ЧПФ и по вариантам опыта они находились в диапазоне 2,69...3,73 г/м2-сутки. Оптимизация условий для симбиотиче-ской азотфиксации повышала величину ЧПФ на 0,32...0,59 г/м2-сутки, увеличиваясь по мере лучшей обеспеченности растений биологически связанным азотом.

На второй год пользования посевами величина чистой продуктивности фотосинтеза несколько увеличилась и составила 3,33...5,12 г/м2-сутки. При этом, следует отметить, что во втором укосе ЧПФ выше, чем в первом. В среднем за вегетацию в 2002 году величина ЧПФ находилась в диапазоне 4,33...5,00 г/м2-сутки, в 2003 году -3,50. ..4,27 г/м2-сутки.

Таблица 4 - Чистая продуктивность фотосинтеза донника желтого в зависимости

от условий минерального питания (г/м'-сутки).

Год Укос Контроль Р Р + В Р + В + инок.

Год посева

2001 1 3,14 3,46 3,53 3,73

2002 1 2,69 3,05 2,98 3,07

Второй год жизни

2002 1 4,22 4,58 4,61 4,87

2 4,43 4,68 4,70 5,12

Среднее за вегетацию 4,33 4,63 4,65 5,00

2003 1 3,33 3,82 3,98 4,16

2 3,67 4,17 4,30 4,39

Среднее за вегетацию 3,50 4,00 4,14 4,27

Урожай сена. Следствием активных процессов фотосинтеза и азотфиксации должен быть высокий урожай, что и подтвердили результаты наших исследований (табл. 5).

Самый высокий урожай сена в среднем за один укос был получен в год посева донника желтого и составил в 2001 году 4,73...6,79 т/га, в 2002 году - соответственно 4,10...5,55 т/га. При этом оптимизация факторов среды достоверно повышает урожай сена. Так, доведение содержания подвижного фосфора в почве до повышенного, способствует получению около 1 т/га прибавки, что больше контроля на 22...24 %.

Таблица 5 - Урожай сена донника желтого в зависимости от условий питания, т/га.

Год Укос Контроль Р Р + В Р+В+инок. НСР05

Год посева

2001 1 укос 4,73 5,80 6,27 6,79 0,23

2002 1 укос 4,10 5,11 5,31 5,55 0,20

Второй год жизни

2002 1 укос 3,84 4,38 4,67 5,17 0,18

2 укос 2,85 3,11 3,31 3,77 0,13

Всего: 6,69 7,49 7,97 8,94

2003 1 укос 3,07 3,67 4,03 4,38 0,15

2 укос 2,34 2,83 3,06 3,25 0,12

Всего: 5,41 6,50 7,09 7,63

За 4 опыто-лет: 20,93 24,89 26,64 28,91

Применение борных удобрений позволило дополнительно получить в год посева 0,20...0,47 т/га сена, а предпосевная инокуляция на фоне оптимизации фосфорного и борного питания увеличила урожай до 5,55...6,79 т/га, при этом прибавка в сравнении с контрольным вариантом достигла 35...43%.

На второй год пользования посевами было получено по 2 укоса. Следует также отметить, что второй укос во всех вариантах несколько уступал показателям первого укоса в тот же год, что объясняется особенностями биологии многолетних бобовых трав.

Естественные чистые посевы донника желтого на второй год пользования дают 5,41...6,69 т/га сена. Применение фосфорных удобрений увеличивает урожайность до 6,50...7,49 т/га, а внесение фосфорных удобрений совместно с борными - до 7,09... 7,97 т/га.

Максимальный положительный эффект на урожай сена донника желтого оказала

инокуляция семян ризоторфином на фоне оптимизации режима фосфорного и борного питания. В 2002 году за вегетацию здесь было получено около 9 т/га сена или на 33,6 % больше чем в естественных посевах донника.

В среднем в первый год жизни растений посевы донника желтого формируют наибольший урожай -4,4...6,2 т/га сена.

На второй год пользования урожай посевов донника несколько снижается, однако, в результате полученных 2 укосов продуктивность донника на второй год выше и достигает 6,0. ..8,3 т/га в среднем за годы исследований.

Накопление корневых и пожнивных остатков посевами донника желтого. В контрольном варианте, в конце второго года пользования после уборки посевов донника желтого, в поле осталось 1,25... 1,53 т/га корневых и пожнивных остатков в пересчете на абсолютно сухое вещество или 5,4...6,7 т/га сырой массы (рис. 7).

Р+В+инок. Р + В Р

Контроль

¡áSlШ«

- / /

т/га

-г

Т-1-1-1-1-1-1-1-г

1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1

Рас. 7 - Количество послеуборочных остатков (т/га АСВ), оставляемых донником желтым в конце второго года пользования (2001 ...2003 гг.)

Оптимизация фосфорного питания, повышая общую продуктивность растений донника, увеличила массу корней и пожнивных остатков до 1,47... 1,75 т/га (АСВ). Дополнительное внесение борных удобрений ещё увеличило этот показатель еще на 0,11... 0,24 т/га.

Максимальная масса корней и пожнивных остатков, оставленных посевами донника желтого после двух лет использования, в варианте с оптимизацией факторов среды для симбиотической азотфиксации (Р+В+инокуляция) составила 1,73...2,07 т/га в пересчете на сухое вещество, в них содержится около 40 кг азота. Этого азота достаточно для того, чтобы обеспечить прибавку урожая зерна пшеницы 1,3 т/га, учитывая, что 100 кг зерна в среднем выносят около 3 кг азота с гектара.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И КАЧЕСТВО КОРМА

Содержание и накопление азота в растениях донника желтого по укосам и годам жизни. В ходе проведенных исследований нами установлено, что содержание азота в растениях донника желтого прямо зависит от размеров симбиотического аппарата и обеспеченности растений симбиотически фиксированным азотом воздуха. Улучшение

а

азотного питания повышает его концентрацию как в надземных, так и в подземных частях растений (табл. 6).

Таблица 6 - Содержание азота (% АСВ) е вегетативных органах донника желтого в

зависимости от условий питания.

Год Укос Орган растения Контроль Р Р + В Р + В + инокуляция

Год посева

2001 1 Листья 3,52 3,58 3.60 3,73

Стебли 2,02 2,19 2.21 2,32

Корни 2,02 2,31 2,32 2,39

2002 1 Листья 3,54 3,61 3,72 3,76

Стебли 2,12 2,23 2.28 2,34

Корни 1,84 2,10 2,14 2,22

Второй год жизни

2002 1 Листья 3,44 3,52 3,58 3,61

Стебли 1,87 1,96 2,07 2,16

Корни 1,85 1,93 2,01 2,14

2 Листья 3,49 3,58 3,66 3,73

Стебли 1,95 1.99 2.08 2,13

Корни 1,95 2,06 2,05 2,17

2003 1 Листья 3,40 3,43 3.49 3,61

Стебли 1.94 2,03 2.11 2,23

Корни 1.74 1,86 1,89 1,99

2 Листья 3,36 3,41 3,52 3,59

Стебли 2,09 2,18 2,25 2,35

Корни 1,76 1,94 1,98 2,05

Контрольный вариант отличался сравнительно меньшей концентрацией азота во всех органах растений во все годы исследований. По мере активизации симбиотической деятельности его концентрация повышалась: в варианте с внесением фосфорных удобрений - до 3,58...3,61%, в варианте с фосфорными и борными удобрениями - до 3,60...3,72% и в лучшем варианте с предпосевной инокуляцией семян на фоне макро- и микроудобрений - до 3,73... 3,76%.

Сравнивая растения первого и второго годов жизни можно отметить, что с возрастом растений концентрация азота во всех органах несколько снижается. Это обусловлено, на наш взгляд, биологическими особенностями донника желтого.

Накопление азота посевами донника желтого является функцией накопления абсолютно сухого вещества и содержания в нем данного элемента.

Как показывают результаты наших исследований, за один укос в посевах донника желтого накапливается 68,3...217,9 кг/га азота, увеличиваясь по мере улучшения обеспеченности растений биологически связанным азотом воздуха.

Наибольшее количество азота накапливается в листьях, что связано с большей концентрацией в них этого элемента. В общей массе накопленного азота на долю листьев приходится более половины, на долю стеблей примерно 1/3 часть, и меньше всего азота накапливается в корневой системе - около 1/5 от общей массы (рис. 8).

Контроль

+В+ИНОК.

Рис. 8 - Накопление азота различными органами растений донника желтого к укосной спелости, кг/га (в среднем за 2001 ...2003 г.г.).

В ходе изучения динамики содержания и накопления азота в органах растений донника желтого нами установлено, что его концентрация увеличивается с улучшением условий для симбиотической азотфиксации и лучшей обеспеченности растений биологически связанным азотом: от 3,36...3,54% до 3,59. ..3,76% в листьях, от 1,87. ..2,12% до 2,13...2,35% в стеблях и от 1,74...2,02 до 1,99...2,39% в корнях. С возрастом растений содержание азота во всех органах снижается. Максимальное количество азота было накоплено посевами в варианте с предпосевной инокуляцией семян ризоторфином на фоне и макро- и микроудобрений, где превышение над контрольным вариантом было существенным и достигало 46,2. ..58,0% в разные годы.

Качество корма. Качественные характеристики многолетних бобовых трав определяются биохимическим составом получаемого из них корма и, в частности, содержанием сырого белка, безазотистых экстрактивных веществ, клетчатки, жира, а также зольных элементов в сене (табл. 7).

Таблица 7 - Кормовые достоинства сена донника желтого в зависимости от условий

выращивания, % ЛСК (в среднем за 2001... 2003 гг.)

Показатели Контроль Р Р + В Р + В + инокул.

Сырой белок 17,31 17,59 17,62 18,16

БЭВ 38,12 38,09 37,92 37,54

Клетчатка 24,52 23,94 23,82 23,27

Жир 1,92 1.90 1,91 1,86

Зола 10,23 10,45 10,76 11,17

Результаты наших исследований показывают, что содержание сырого белка повышается с улучшением условий для бобоворизобиального симбиоза и обеспеченности растений азотом. Так, в контрольном варианте, растения менее обеспеченные азотом, отличались меньшей концентрацией сырого белка в сене, и наоборот, растения, лучше

обеспеченные биологически связанным азотом в четвертом варианте, отличались большей концентрацией сырого белка. При этом, предпосевная инокуляция семян ризоторфином на фоне фосфорных и борных удобрений повышает содержание белка на 0,85 % в сравнении с контрольным вариантом.

Содержание безазотистых экстрактивных веществ, клетчатки и жира имеет обратную закономерность, то есть их концентрация несколько снижается с увеличением содержания белка. Содержание золы имеет ту же тенденцию, что и сырой белок, то есть увеличивается по мере улучшения режима минерального питания. В среднем за годы опытов содержание золы возросло с 10,23% в контрольном варианте до 11,17% в варианте «Р+В+инокуляция».

Для характеристики питательной ценности корма в современной науке - кормление сельскохозяйственных животных, используют сведения о содержании в нем валовой энергии (табл. 8).

Таблица 8 - Количество валовой энергии, полученной с урожаем сена донника желто-

го в зависимости от условий выращивания, ГДж/га.

Год Укос Контроль Р Р + В Р + В + инокул.

Год посева

2001 1 укос 47,48 58,12 62,84 68,03

2002 1 укос 41,39 51,68 53,78 56,21

Второй год жизни

2002 1 укос 40,87 46,64 49,63 54,93

2 укос 29,84 32,57 34,75 39,60

Всего: 70,71 79,21 84,38 94,53

2003 1 укос 31,77 37,94 41,65 45,25

2 укос 25,14 30,32 32,88 34,84

Всего: 56,91 68,26 74,53 80,09

За 4 опыто-лет: 216,49 257,27 275,53 298,86

Расчеты, проведенные на основе биохимического состава корма, показали, что в контрольном варианте в год посева было получен о 41,39...47,48 ГДж/га энергии, на второй год жизни растений в каждом укосе было собрано по 25,14.. .40,87 ГДж/га энергии.

Активизация симбиотической деятельности заметно повышала энергосодержание урожая. Так в сумме за 4 опытных лет в варианте с применением фосфорных удобрений было получено на 41 ГДж/га больше энергии, а в варианте с использованием борных удобрений на фоне фосфорных - на 59 ГДж/га больше энергии, чем в контроле.

Лучшая обеспеченность биологически связанным азотом и, как следствие, максимальная продуктивность посевов донника желтого, соответственно привели и к максимальному энергосодержанию урожая. За годы исследований здесь было получено с урожаем донника желтого 298,86 ГДж/га энергии, что в 1,4 раза выше соответствующих показателей контрольного варианта, на 16% больше показателей варианта с внесением фосфорных удобрений и на 8% превосходит показатели варианта совместного применения макро- и микроудобрений.

Максимальное потребление и вынос азота 1 т сена. Потребление азота по годам жизни растений и в различные годы опытов колебалось незначительно и находилось в пределах 28,8...32,1 кг/т сена. С увеличением продуктивности посевов отмечается и некоторое увеличение потребления азота растениями в среднем на 2,7...2,9 кг/т сена. С возрастом (второй год жизни растений) отмечается некоторое снижение потребления азота посевами (табл. 9).

Таблица 9 - Количество азота в пожнивных и корневых остатках донника желтого

(в сред, за 2001 ... 2003 гг.), кг/га

Год Укос Контроль: . ш ; V ? + В'' ■ Р+1В + инокуляция

Год посева 5,2 7,2 7,6 8,6

Второй год жизни 1 4,7 5,8 6,5 7,5

2 14,1 17,4 18,9 21,6

В корнях 24,0 30,4 33,0 37,7

В стерне 2,5 3,0 3,3 3,8

Всего 26,5 33,4 36,3 41,5

Вынос азота с урожаем донника колебался в диапазоне 23,0...26,5 кг/т сена и составлял в пределах 80... 85 % от максимального потребления этого элемента посевами.

Максимальное количество корневых и пожнивных остатков и азота было оставлено в почве после уборки посевов донника желтого в варианте с интенсивной азотфикса-цией - при улучшении фосфорного, борного питания и предпосевной инокуляции семян ризоторфином. С корневыми и пожнивными остатками в среднем на одном гектаре было оставлено около 41 кг/га азота или на 56 % больше, чем в контрольном варианте.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ДОННИКА ЖЕЛТОГО

Наиболее приемлемым методом анализа кормопроизводства является биоэнергетическая оценка производства кормов, где используется универсальный энергетический показатель - отношение аккумулированной в продукции энергии к затраченной на ее получение.

В сумме за 2 года пользования посевами донника желтого в контрольном варианте было получено с урожаем 168,49 ГДж с каждого гектара. Оптимизация режима минерального питания и активизация симбиотической деятельности повысили энергосодержание в урожае до 232,81 ГДж/га или на 38,2% в сравнении с контрольными посевами.

Самые низкие показатели энергетической эффективности были отмечены в контрольном варианте. Чистый энергетический доход за два года пользования посевом составил 123,07 ГДж/га. Коэффициенты энергетической эффективности и биоэнергетические коэффициенты здесь также были самыми низкими - 2,97...3,97. Энергетическая себестоимость продукции была самой высокой - 3,96 ГДж/т сена и 20,03 ГДж/т белка.

Учитывая, что энергоемкость минеральных азотных удобрений составляет 80 МДж на 1 кг действующего вещества, мы рассчитали экономию энергии за счет биологической азотфиксации, которая по вариантам опыта колебалась от 14,3 до 31,3 ГДж/га в сумме за всё время пользования посевами. Объемы азотфиксации в контрольном варианте также были самыми низкими и составили в сумме за два года 178,8 кг/га. Экономия энергии при этом за счет биологической фиксации азота атмосферы достигла 14,3 ГДж/га или в среднем по 7,15 ГДж/га ежегодно (табл. 10).

В варианте с применением фосфорных удобрений чистый энергетический доход составил 157,28 ГДж/га, что более чем на 34 ГДж больше показателей контрольного варианта. Коэффициенты энергетической эффективности и биоэнергетические коэффициенты выросли до 3,64 и 4,64 соответственно. Энергетическая себестоимость сена и белка снизились в среднем на 12... 13%. Экономия энергии за счет симбиотической азотфиксации выросла на 5,82 ГДж/га.

3

3

Таблица 10- Энергетическая оценка приемов возделывания донника желтого (сред-

ние данные за 2001...2003 гг.)

Показатели Контроль Р Р + В Р + В + инокуляция

1. Затрачено энергии, ГДж/га 41,46 43,17 43,83 44,33

2. Урожай сена за 2 года, т/га 10,47 12,45 13,32 14,46

3. Сбор белка за 2 года, т/га 2,07 2,49 2,67 2,99

4. Получено энергии, ГДж/га 168,49 200,45 214,52 232,81

5. ЧЭД, ГДж/га 123,07 157,28 170,69 188,48

6. КЭЭ (5:1) 2,97 3,64 3,89 4,25

1. БЭК (5:1) 3,97 4,64 4,89 5,25

8. Энерг. себестоимость, ГДж/т: сена 3,96 3,47 3,29 3,07

белка 20,03 17,34 16,42 14,83

9. Азотфиксация за 2 года, кг/га 178,8 251,5 302,9 391,3

10. Экономия энергии за счет Ы-фиксации, ГДж/га: за 2 г. в ср. за 1 г. 14,30 7,15 20,12 10,06 24,23 12,12 31,30 15,65

Внесение борных удобрений увеличило доход ещё на 13,4 ГДж/га. Максимальная же прибыль получена в последнем варианте при предпосевной инокуляции семян - 232,81 ГДж/га, что на 64,32 ГДж лучше естественных посевов донника. В этом же варианте коэффициент энергетической эффективности и биоэнергетический коэффициент достигают максимальных значений, соответственно 4,25 и 5,25. Энергетическая себестоимость продукции снизилась до 3,07 ГДж/т сена и 14,83 ГДж/т белка. Экономия энергии за счет симбиотической азотфиксации в этом варианте была максимальной и достигла 31,3 ГДж/га или в среднем в год 15,65 ГДж/га.

ВЫВОДЫ

1. Наиболее конкурентоспособным и приспособленным к экологическим условиям предгорной зоны РСО-Алания является ризоторфин - штамм 425а. Инокуляция семян перед посевом этим штаммом на фоне оптимальной обеспеченности фосфором и бором способствует формированию максимального симбиотического аппарата -АСП достигает 33,6 тыс. кг-сут./га.

2. Удельная активность симбиоза и количество фиксированного азота воздуха в решающей степени зависят от обеспеченности растений элементами минерального питания и присутствия в почве вирулентного активного штамма ризобий. При оптимизации указанных условий в предгорной зоне РСО-Алания объемы азотфиксации достигают 265 кг/га азота воздуха.

3. Доля участия азота воздуха в питании растений донника в значительной степени зависит от условий для активного бобоворизобиального симбиоза: при оптимизации режима фосфорного и борного питания, а также инокуляции семян активным штаммом ризобий доля азота воздуха в питании растений донника достигает 85 %.

4. Оптимизация факторов среды для максимальной симбиотической активности бобоворизобиального симбиоза сокращает межфазные периоды донника желтого и наступление укосной спелости посевов на 5...7 дней, и увеличивает высоту растений к фазе бутонизации - на 15...25 см.

5. Накопление сухого вещества отдельными органами и целым растением донника желтого зависит от обеспеченности растений биологически фиксированным азотом. Активизация симбиотической деятельности посевов позволяет растениям накапливать в среднем на 37,9 % больше сухого вещества, чем в естественных посевах донника. Диапазон ЧПФ в зависимости от условий питания и годов жизни растений находился здесь в пределах 2,7...5,1 г/м2-сутки.

6. Наибольший урожай сена формируется при интенсивной симбиотической азотфиксации. Продуктивность растений при этом может увеличиваться до 9 т/га, или на 33,6 % превышает показатели контрольного варианта.

7. Максимальное количество корневых и пожнивных остатков и азота остается в почве после уборки посевов донника желтого в варианте с наиболее интенсивной азотфиксацией, в среднем на одном гектаре было около 41 кг/га азота или на 56 % больше, чем в почве контрольного варианта.

8. Концентрация азота в органах растений увеличивается также с улучшением условий для симбиотической азотфиксации и лучшей обеспеченности растений биологически связанным азотом: от 3,36...3,54% до 3,59...3,76% в листьях, от 1,87...2,12% до 2,13...2,35% в стеблях и от 1,74...2,02 до 1,99...2,39% в корнях. С возрастом растений содержание азота во всех органах снижается.

9. С улучшением условий для симбиотической азотфиксации и обеспеченности растений азотом повышается содержание сырого белка и золы; при этом содержание БЭВ, клетчатки и жира несколько снижается. Энергосодержание урожая также повышается с активизацией биологической азотфиксации и может достигать 94,53 ГДж/га.

10. Максимальное потребление азота 1 т сена в зависимости от условий выращивания изменяется в диапазоне 28,8...32,1 кг, вынос азота 1 т сена составил 23,0...26,5 кг в зависимости от активности симбиоза, а фосфора значительно меньше, в пределах: максимальное потребление - 5,52. ..5,87 и вынос - 4,14. ..4,32 кг/т сена соответственно. По мере улучшения условий бобоворизобиального симбиоза эти показатели снижаются.

11. Лучшие показатели энергетической эфективности технологических приемов возделывания донника были при оптимизации фосфорного и борного питания, инокуляции семян ризоторфином: максимальная прибыль - 232,81 ГДж/га, что на 64,32 ГДж лучше естественных посевов донника; коэффициент энергетической эффективности и биоэнергетический коэффициент достигают максимальных значений, соответственно 4,25 и 5,25; энергетическая себестоимость продукции снизилась до 3,07 ГДж/т сена и 14,83 ГДж/т белка; экономия энергии за счет симбиотической азотфиксации в этом варианте была максимальной и достигла 31,3 ГДж/га или в среднем в год 15,65 ГДж/га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для получения урожая сена донника желтого порядка 9 т/га и фиксации азота атмосферы до 265 кг/га в предгорной зоне РСО-Алания на черноземах карбонатных необходимо довести содержание подвижного фосфора и бора до повышенного (Р45В2), перед посевом семена обязательно инокулировать ризоторфином - штаммом 425а в количестве 300 г на гектарную норму семян.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Алборова П.А. Оценка дикорастущих форм донника желтого в горных условиях / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев, А.Х. Хасигов // Экология и безопасность горных территорий: материалы X региональной научной конференции. - Владикавказ: Горский ГАУ, 1997.-С. 36.

2. Алборова П.А. Влияние цеолитсодержащих глин на энергию прорастания донника желтого / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Матер, научно-производственной межвузовской конференции ГГАУ по итогам НИР 1996 г. - Владикавказ: ГТАУ, 1997. - С. 47.

3. Алборова П.В. Возможности донника желтого и биологизация земледелия / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Горные и склоновые земли России. Пути предотвращения деградации и восстановления их плодородия: матер. 1 Всероссийской научно- практич. конференции; Владикавказ, 20-25 апреля 1998. -Владикавказ, 1998. -С. 130...131.

4. Алборова П.В. Донник желтый как восстановитель плодородия почв / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения: материалы Всероссийской научной конференции. - Москва, 1998 - Т. 1.

5. Алборова П.В. Биологические особенности донника желтого / П.В. Алборова // Материалы конференции по итогам НИР за 1998 г. - Владикавказ, Северо-Осетинское отделение Русского ботанического общества, 1999. - С. 10... 11.

6. Алборова П.В. Кормовая ценность донника желтого / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Материалы конференции по итогам НИР за 1998 г. - Владикавказ, СевероОсетинское отделение Русского ботанического общества, 1999. - С. 11...12.

7. Алборова П.В. Донник желтый - интродуцируемая культура РСО-Алания / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев, З.А. Цгоева // Эколого-популяционный анализ кормовых растений и естественной флоры, интродукция и использование: матер. IX Между-нар. симпозиума по новым кормовым растениям. - Сыктывкар, 1999. - С. 228...229.

8. Алборова П.В. Использование донника для повышения плодородия горных земель / П.В. Алборова, А.Х. Козырев, А.Т. Фарниев // Биолого-экологические особенности ландшафтного земледелия в горах и предгорьях Северного Кавказа: материалы региональной конференции ученых. - Владикавказ, 2000. - С. 110...112.

9. Алборова П.В. Экологическая ценность донника желтого / П.В. Алборова, Р.Г. Бай-сангуров // Материалы I студенческой экологической конференции; экологический клуб «Флора» 24. ..25 января 2002 г. - Владикавказ, 2002. С. 41. ..42.

10. Алборова П.В. Донник желтый как фактор повышающий плодородие склоновых земель / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Информационный листок СевероОсетинского ЦНТИ. - № 68-022-02. - Владикавказ, 2002.

11. Способ инокуляции семян бобовых трав / С.А. Бекузарова, А.Т. Фарниев, П.В. Алборова и др. // Патент РФ № 2188531. - Б. № 25. - М., 2002.

12. Алборова П.В. Влияние сроков посева на урожай донника желтого / П.В. Алборова, С.Б. Тибилов // Материалы I студенческой экологической конференции; экологический клуб «Флора» 24. ..25 января 2002 г. - Владикавказ, 2002. С. 43. ..44.

13. Алборова П.В. Роль различных клубеньковых бактерий в накоплении азота растениями донника желтого / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Вопросы экологии и воспроизводство фитоценозов в РСО-А: матер, межвуз. науч. конференции. - Владикавказ, Северо-Осетинское отд. Русского ботанического общества, 2002. - С. 59...60.

14. Алборова П.В. Эффективность местных штаммов клубеньковых бактерий донника / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Вопросы экологии и воспроизводство фитоценозов в РСО-Алания: материалы межвузовской научной конференции. - Владикавказ, Севе-ро-Осетинское отделение Русского ботанического общества, 2002. - С. 60...62.

15. Алборова П.В. Донник желтый - экологически ценная культура / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Экологическая безопасность Юга России: материалы I региональной конференции студентов и молодых ученых, посвящ. 100-летию со дня рождения проф. А.Б. Саламова; 9-10 апреля 2002 г. - Владикавказ: ГГАУ, 2002. - С. 37. ..38.

16. Алборова П.В. Накопление биомассы растениями донника в условиях горной зоны РСО-Алания / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев, А.Б. Гагкуев, В.В. Бирагова // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: материалы I Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Владикавказ, Издательство «Горский Госагроуниверситет», 2005. - С. 111.

17. Алборова П.В. Экологические приемы возделывания донника желтого / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев //Студенческая наука - экологии России: Материалы У1 Северо-Кавказской региональной конференции СКГМИ, посвящ. 75-летию Север.-Кавк.ГМИ. - Владикавказ , 2006. - С. 123... 125.

18. Алборова П.В. Продуктивность посевов донника желтого в зависимости от активности симбиоза / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев, З.И. Гутиева // Вестник МАНЭБ. Т. 13, № 3. - Санкт-Петербург, 2008. - С. 137...140.

19. Алборова П.В. Влияние биопрепаратов на устойчивость донника желтого к болезням / П.В. Алборова, Д.К. Ханаева, А.Х. Козырев // Научное обеспечение устойчивого развития АПК горных и предгорных территорий: Материалы Межд. Науч,-практ. конференции, посвящ. 90-летию Горского ГАУ, 21-22 октября 2008 г. -Владикавказ, 2008. - С. 35...37.

20. Алборова П.В. Накопление корневых и пожнивных остатков посевом донника желтого в степной зоне РСО-Алания / П.В. Алборова, А.Х. Козырев, Д.И. Мамиев // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: материалы V Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 90-летию агрономического факультета Горского ГАУ. - Владикавказ, Издательство «Горский Госагроуниверситет», 2009. - С. 131... 133.

21. Алборова П.В. Влияние различных штаммов ризоторфина на формирование сим-биотического аппарата донника желтого / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев, А.Х. Козырев, З.К. Назарова // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: материалы VI Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Владикавказ, Издательство «Горский ГАУ», 2010. - С. 91...94.

22. Алборова П.В. Фотосинтетическая деятельность посевов донника желтого в условиях лесостепной зоны РСО-Алания / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих инновационных технологий: труды Всероссийской научно-практич. конференции, посвященной 80-летию со дня рождения Засл. деятеля науки РФ профессора И.Д. Тменова (9-10 февраля 2010). -Владикавказ: «Горский ГАУ», 2010. -С. 255...257.

23. Алборова П.В. Симбиотическая деятельность посевов донника желтого в зависимости от уровня минерального питания / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев // Известия Горского ГАУ. Том 47, часть 1. - Владикавказ: Изд. ФГОУ ВПО «Горский ГАУ», 2010.-С. 11...13.

24. Алборова П.В. Формирование симбиотического аппарата донника желтого в зависимости от условий выращивания /П.В. Алборова, А.Х. Козырев, А.Т. Фарниев // Экология и жизнь: сборник статей XVIII Международной научно-практической конференции, апрель 2010 г. - Пенза: АННОО «Приволжский Дом знаний», 2010.-С. 134...137.

25. Алборова П.В. Продуктивность донника желтого в зависимости от уровня минерального питания / П.В. Алборова, А.Т. Фарниев И Известия Горского ГАУ. Том 48, часть 2. - Владикавказ: Изд. «Горский ГАУ», 2011. - С. 36...39.

Подписано в печать 24. 02. 2012 г.

_Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 74_

362040, Владикавказ, ул. Кирова, 37. Типография ФГБОУ ВПО «Горский госагроуниверситет»

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Алборова, Полина Владимировна, Владикавказ

61 12-6/336

ФГБОУ ВПО

«ГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

АЛБОРОВА ПОЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

АЗОТФИКСИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ ДОННИКА ЖЕЛТОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ РСО-АЛАНИЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук профессор А.Т. Фарниев

Владикавказ - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение......................................................................................................................................3

Глава I СИМБИОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ДОННИКА ЖЕЛТОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ

УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ (обзор литературы)........................6

1.1. Биологические особенности донника, распространение

и использование......................................................................................................................6

1.2. Биологическая продуктивность и качество корма

в зависимости от условий питания........................................................................11

1.3. Агротехнические основы получения высоких урожаев донника 15

1.4. Условия активного бобоворизобиального симбиоза..........................22

Заключение по обзору........................................................................................................................28

Глава II МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ .... 31

2.1. Почвенно-климатические условия........................................................................31

2.2. Методика проведения исследований..................................................................37

Глава III АКТИВНОСТЬ ЗАВОДСКИХ ШТАММОВ РИЗОБИЙ............41

Заключение по главе..............................................................................................................................-5/

Глава IV СИМБИОТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОСЕВОВ

ДОННИКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ............................................................................................52

4.1. Динамика формирования симбиотического аппарата................................52

4.2. Удельная активность симбиоза и количество фиксированного азота воздуха......................................................................................................................................................................64

4.3. Доля участия азота воздуха в питании растений................................................68

Заключение по главе..............................................................................................................................77

Глава V ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОСЕВОВ

ДОННИКА................................................................................................................................72

5.1. Рост и развитие растений................................................................................................73

5.2. Динамика площади листьев, ФП............................................................................79

5.3. Динамика накопления сухого вещества, ЧПФ..........................................84

5.4. Урожай сена в зависимости от условий питания....................................89

5.5. Накопление корневых и пожнивных остатков в конце пользования посевом..........................................................................................................................92

Заключение по главе..............................................................................................................................94

Глава VI ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И КАЧЕСТВО КОРМА....................95

6.1. Динамика содержания и накопления азота в растениях

донника желтого по укосам и годам жизни..................................................96

6.2. Качество корма........................................................................................................................101

6.3. Максимальное потребление и вынос азота 1 т сена..............................104

Заключение по главе..............................................................................................................................107

Глава VII ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИЕМОВ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ДОННИКА ЖЕЛТОГО..........................................108

Выводы..........................................................................................................................................ИЗ

Предложения производству....................................................................................115

Список использованной литературы............................................................116

Приложения..............................................................................................................................129

ВВЕДЕНИЕ

Основным источником получения кормов в РСО-Алания является полевое кормопроизводство, площади которого резко снизились в последние годы, что привело к дефициту высококачественных кормов.

Решение задачи по обеспечению высокобелковыми кормами животноводства возможно за счет расширения посевов и повышения урожайности

многолетних трав.

Наиболее распространенны в полевом кормопроизводстве РСО-Алания клевер и люцерна. Однако высокие требования к плодородию почв побуждают к необходимости изучения и внедрения в производство более широкого ассортимента многолетних бобовых трав, таких как донник желтый, донник белый. Это позволит в значительной степени улучшить состояние окружающей среды, протеиновую ценность кормов, сохранить и повысить плодородие почв.

Следовательно, одним из неиспользуемых резервов полевого кормопроизводства в РСО-Алания является культура донника желтого. Это высокоурожайная бобовая культура, не уступающая по питательности люцерне и клеверу.

Донник желтый достаточно солевыносливая засухоустойчивая бобовая культура нейтральных и щелочных почв. В условиях карбонатных черноземов при периодическом остром дефиците влаги она может стать одной из наиболее продуктивных многолетних бобовых трав, выращиваемых на сенаж и сено. Потенциальная азотфиксирующая активность её на богаре достигает 200 кг/га и более, а урожай сена - 10 т/га в год. Однако в РСО-Алания урожай сена остается на уровне 2.. .3 т/га, а симбиотическая фиксация азота донника практически не изучена.

Изучение динамики формирования и активности симбиотического ап-

парата донника желтого в зависимости от режима минерального питания и метеорологических условий года, динамики накопления сухого вещества и формирования урожая является актуальной задачей сельскохозяйственной науки.

В связи с этим целью наших исследований является изучение динамики формирования и активности симбиотического аппарата, динамики накопления сухого вещества и формирования урожая донника желтого в зависимости от режима минерального питания.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в предгорной зоне Северного Кавказа изучены формирование и активность симбиотического аппарата, фотосинтетическая деятельность и формирование урожая донника желтого в зависимости от активности симбиоза.

Практическая значимость. Реализация результатов исследований -предпосевная инокуляция семян ризоторфином на фоне оптимизации фосфорного и борного питания, позволит повысить симбиотическую азотфикса-цию до 200 кг/га в год и урожай сена до 9 т/га без орошения на карбонатных

черноземах Предкавказья.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских симпозиумах и научно-практических конференциях (1999...2010): «Эколого-популяционный анализ кормовых растений и естественной флоры, интродукция и использование» - Сыктывкар, 1999; «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве XXI века» - Владикавказ, 2000; «Биолого-экологические особенности ландшафтного земледелия в горах и предгорьях Северного Кавказа» - Владикавказ, 2000; «Экологическая безопасность Юга России» - Владикавказ, 2002; «Научное обеспечение устойчивого развития АПК горных и предгорных территорий» - Владикавказ, 2008; «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» - Владикавказ, 2005-2010; юбилейная научно-

практическая конференция, посвященная 80-летию профессора Тменова И.Д. - Владикавказ, 2010; научно-практической конференции, посвященной 65-летию Победы в ВОВ - Волгоград, 2010; «Экология и жизнь» - Пенза, 2010, ежегодных научно-практических конференциях сотрудников Горского ГАУ по итогам НИР за прошедший год, 2000...2011 г.г. и мн. др. и обсуждены на совместном совещании кафедр агрономического факультета. Всего опубликовано 39 работ, в том числе 23 по теме диссертации, из которых! - в рекомендованных ВАК изданиях.

В решении отдельных вопросов в разные годы принимали участие сотрудники отдела селекции и семеноводства многолетних трав СевероКавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства, в частности, доктор с.-х. наук, профессор Бекузарова С.А., за что выражаю им искреннюю благодарность.

I. СИМБИОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ

ДОННИКА ЖЕЛТОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ

ПИТАНИЯ (обзор литературы)

1.1. Биологические особенности донника, распространение и использование

Растение донника известно издавна. Он растет на всех континентах. Первое ботаническое описание донника сделано Морисоном в 1680 году. Первичной областью распространения рода донника является древнее Средиземноморье. В древности в Китае, Средиземноморье его использовали на зеленое удобрение, а арабы в пустыне - на корм. В природе широко распространен в европейской части России, на севере - вплоть до Кольского полуострова, в Крыму, Сибири, Средней Азии, Казахстане, Закарпатье, на Кавказе поднимается до 2000...2200 метров над уровнем моря. Встречается на лугах, включая и солонцовые, залежах, пустырях, на полях как сорное, на межах, у дорог (Медведев П.Ф., Сметанников А.Н., 1981).

Латинское название донника МеНЫш - «Медовое». Это двулетнее бобовое растение. Из донников, распространенных в нашей стране, чаще встречаются донник белый и донник желтый.

В масштабе планеты существуют различные виды донника: донник желтый, донник белый, донник особый, донник пашенный, донник индийский, донник бороздчатый, донник итальянский, донник неаполитанский, донник маленький, редко - донник душистый.

Многие исследователи отмечали положительное влияние культуры донника на плодородие почвы. Так, профессор А.Т. Кирсанов после поездки в США в 1927 году писал: «Как правило, можно сказать, что где имелась культура донника, там и пшеница была в хорошем состоянии. Фермеры в один голос заявляли, что, заведя эту культуру, они получили прекрасные пастбища, особенно для овец, очистили поля от сорняков и резко повысили урожаи последующих культур. Донник, говорили они, задерживает развитие

осота, который затем истаптывается овцами».

В некоторых западных губерниях России, в Прибалтике, Белоруссии в первой половине XIX века были попытки возделывания донника на корм, зеленое удобрение, волокно, как медонос. В СССР по внедрению его в культуру очень многое сделал Н.А, Мелешко. Посевы донника в широкой практике сельского хозяйства нашей страны появились с 1930 года. Однако примерно через пять лет площади посевов донника необоснованно резко сократились. В числе основных причин, приводящих к неудачам, отмечено нарушение агротехники. Считая донник неприхотливой культурой, его высевали на самых худших, плохо обработанных участках. Нарушались норма высева, сроки сева и уборки. Основная ценность его как кормовой культуры - использование для пастбищного содержания скота, заготовки силоса, сенажа и сенной муки. В основном же использовали его на сено, причем убирали в недопустимо поздние сроки. Сено получалось грубым и низкого качества.

И в настоящее время посевы донника в стране очень ограничены. Он не получил широкого распространения из-за незнания приемов агротехники, а также должного представления о кумарине, придающего корму горьковатый вкус. Животные достаточно быстро привыкают к запаху кумарина и охотно поедают донник на пастбище, а также в виде сена и силоса (Кузнецова А.Г., 1967).

Своевременно убранный, доброкачественно заготовленный донниковый корм позволяет продуктивно содержать скот без зернофуража. К тому же, зеленую массу донника, в отличие от однолетних трав, до середины лета можно убирать на корм дважды.

По мнению Голобородько С.П. и Морозова Р.В. (1989), основной причиной из-за которой доннику уделяется мало внимания, - это отсутствие высокоурожайных районированных сортов с низким содержанием кумарина. Наиболее ценным кормом из донника является сенаж и силос, особенно в смеси с кукурузой. В связи с тем, что большая часть кумарина у всех видов

донника образуется в период цветения, скашивать его для заготовки сенажа и силоса необходимо до появления цветочных почек.

Малому распространению донника способствуют и его недостатки -грубость стеблей и осыпаемость листьев при сушке (Жиглинская Е.А., 1965).

Донник - высокоурожайная, богатая протеином кормовая культура. По питательности он равноценен люцерне, клеверу, а по содержанию протеина, фосфора, кальция часто превосходит их (Медведев П.Ф., 1948; Сарыдин М.М., 1958; Томмэ М.Ф., 1964; Ошаров И.И., 1978; Артюков Н.В., 1970, 1972, 1973; Левин А.Б., 1985; Суворов В.В., 1950; Халлер Э.К. 1959, 1984).

Возможности донника очень широки. Это, прежде всего, хорошее пастбищное растение. Может использоваться с начала весны до поздней осени (Артюков Н.В., 1972; Масалимов Т.М., Нурмухамедов Н.М., 1984; Степанов А.Ф. и др., 1986). При выращивании на зеленый корм обеспечивает гарантированно высокий урожай раннего корма с хорошим качеством (Левин А.Б., 1985; Костенко П., 1986; Масалимов Т.М., 1988).

Самый распространенный способ использования этой культуры на корм в виде донникового сена (Киселев В., 1968). Средний урожай сена 12...20 ц/га на бедных каштановых почвах (Молоканов В., 1969; Захаров П.Ф., 1985; Подгорный П.И., 1957).

При двухсменном использовании со скашиванием первого укоса на повышенном срезе питательная ценность донникового сена не уступала люцерновому (Косолапова А.И., 1982).

Укос, проведенный в фазу бутонизации, качественно отличается от второго укоса. Зеленая масса более питательная и сочная, стебли толстые, но не грубые. Хорошее сено получается при скашивании в фазу бутонизации (Мелехова Ю. и др., 1970).

Высоким кормовым качеством обладает донниковый силос: большое содержание белка, витаминов, каротина, минеральных солей. При силосовании листья сохраняются полностью, а стебли размягчаются и охотно поеда-

ются животными (Величко П.К., 1969).

Для успешного силосования Артюков Н.В. (1973) рекомендует убирать донник в фазу полного цветения, когда в зеленой массе достаточно сахара. Можно силосовать донник в смеси с другими хорошо силосуемыми травами (Сизова A.B., 1962; Томмэ М.Ф., 1964).

В донниково-подсолнечниковом силосе жира втрое больше, чем в кукурузном (Томе М.Ф., 1964).

Донниковый сенаж - высокопитательный корм: 1 кг содержит 0,3 к. ед., 15 мг каротина, 15 % протеина, 89 % молочной кислоты от общего количества органических кислот. Массу необходимо подвяливать до влажности 55 %, но лучше закладывать на сенаж с корня с добавлением резки соломы или сена (Артюков Н.В., 1972).

При закладке донника на сенаж листья донника сохраняются полностью, протеин и каротин разрушаются меньше, чем при силосовании. Все это делает перспективным его использование с этой целью. На сенаж его закладывают до цветения.

Зеленый незагрубевший донник, который убирают с высокоурожайных, хорошо удобренных участков, а также донниковый сенаж охотно поедается свиньями. Травяная мука из донника богата каротином и поэтому особенно ценна, при кормлении кур - значительно повышается яйценоскость. Хорошо донник поедается и овцами. В овцесовхозе «Мишутинский» Красноярского края средний вес тушки овцы, пасшейся на доннике, был на 40 % выше веса тушек овец, которых пасли на естественных лугах и пастбищах (Мелешко М.А., 1934).

В одном из опытов от овец, которым скармливали донник, получили шерсти на 11 % больше, чем от контрольных, хотя рационы обеих групп были выровнены по питательности и содержанию протеина (Карпова О.С. и др., 1964). При скармливании донника молодняку крупного рогатого скота среднесуточный привес достигает 882 г.

По данным Суворова В.В. (1962), донник второго года жизни содержал кумарина: в 4 часа - 0,15 %, в 12 - 0,37, в 16 - 0,29 и в 20 часов - 0,24 %. В процессе развития листья донника белого содержали кумарина: до бутонизации - 0,57 %, в бутонизацию - 1,01, в начале цветения - 1,09, в фазе зеленых бобов - 1,13 %.

Установлено, что кумарин благотворно влияет на процесс пищеварения у жвачных животных. Ядовит для животных дикумарин, образующийся из кумарина при гниении кормов (Сарыдин М.М., 1958).

В литературе приводятся сведения об антисептическом и противоглистном действии кумарина (Кузнецов А.Г., 1967).

Доказана необоснованность мнения о вредном влиянии донника на химический состав, физические свойства, вкус и цвет молока. Приготовленное из этого молока масло хранилось дольше (Мелешко H.A., 1934). Знаменитый швейцарский сыр «Грюйгер» обязан своим ароматом желтому доннику.

Таким образом, донник - ценная сельскохозяйственная культура, обладающая рядом полезных качеств. Однако слабая изученность этой культуры препятствует ее широкому распространению в Северной Осетии.

1.2. Биологическая продуктивность донника желтого в зависимости от условий питания

Донник, как и другие бобовые травы по белковой продуктивности превосходит все кормовые культуры. Для получения высоких и стабильных урожаев необходимо улучшать условия произрастания.

Донник зимостоек, засухоустойчив, нетребователен к почвенному плодородию, но и не переносит кислых и излишне переувлажненных почв. Он лучше растет на карбонатных хорошо дренированных суглинистых, супесчаных и песчаных почвах, его возделывание во