Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Азотфиксирующая деятельность, урожайность и качество семян сортов кормовых бобов и гороха в зависимости от макро- и микроудобрений в лесостепи ЦЧР

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Азотфиксирующая деятельность, урожайность и качество семян сортов кормовых бобов и гороха в зависимости от макро- и микроудобрений в лесостепи ЦЧР"

На правах рукописи

005552307

Михалев Игорь Владимирович

АЗОГФИКСИРУЮЩАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН СОРТОВ КОРМОВЫХ БОБОВ И ГОРОХА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МАКРО- И МИКРОУДОБРЕНИЙ В ЛЕСОСТЕПИ ЦЧР

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

11 СЕН 2014

Воронеж-2014 г.

005552307

Работа выполнена на кафедре растениеводства, кормопроизводства и агротехнологий ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» в 2011-2013 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

кафедры растениеводства, кормопроизводства и агротехнологий Столяров Олег Валерьевич (ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ) Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Наумкин Виктор Николаевич (ФГБОУ ВПО Белгородская ГСХА) кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора по общим вопросам Поликарпов Владимир Леонидович (ГНУ Воронежский НИИСХ Россельхозакадемии) Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт сахарной свеклы и сахара им. А .Л. Мазлумова (ВНИИСС) Защита диссертации состоится «8» октября 2014 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.03 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1, ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, ауд. 268. тел./факс: 8(473)253-86-51; Е-таЛ:Ыо1оа201 l@rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ и на сайте www.vsau.ru, с авторефератом - на сайтах: ВАК Министерства образования и науки РФ - https//www■ vak2.ed.gov.ru и ВГАУ — www.vsau.ru

Автореферат размещен на сайтах «5 августа» 2014 г. Ученый секретарь диссертационного совета доктор с.-х. наук

Т.Г. Ващенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы обусловлена проблемой обеспечения животноводства кормовым белком. Несбалансированность рационов по энергетической и протеиновой питательности приводит к перерасходу кормов на 20-50%, увеличению дефицита зернофуража в стране.

Изучением кормовых бобов в ЦЧР занимались в Воронежском ГАУ Т.П. Пичугина (2004 г.), О.В. Столяров (2005 г.), И.В. Мягков (2005 г.), С.Д. Реб-рин (2009 г.). Сегодня возделыванием кормовых бобов успешно занимаются в ряде хозяйств ЦЧР, но площадь их пока незначительна.

Традиционной зернобобовой культурой в ЦЧР является горох посевной, урожайность которого нестабильна. Изучением гороха занимались в Воронежском ГАУ В.А. Федотов (1965 г.), Г.В. Коренев, В.Е. Сафонов (1992 г.), И.Н. Иванова (2009 г.), Д.В. Жбанов (2011 г.).

Одним из резервов повышения активной азотфиксации, урожайности и белковой продуктивности этих зернобобовых культур является применение различных видов и доз удобрений для оптимизации их минерального питания.

Цель исследований — выявить оптимальные параметры питания бактериальными, макро- и микроудобрениями растений кормовых бобов и гороха для активного развития бобово-ризобиапьного симбиоза, повышения урожайности и качества семян.

Задачи исследований:

1. Изучить особенности роста, ассимиляционной деятельности, формирования симбиотического аппарата и активность азотфиксации кормовых бобов и гороха в зависимости от минерального питания.

2. Выявить влияние бактериальных, макро- и микроудобрений на продуктивность и качество семян кормовых бобов и гороха.

3. Сравнить кормовые бобы и горох по изучаемым факторам.

4. Провести экономическую и биоэнергетическую оценку изученных аг-роприёмов возделывания кормовых бобов и гороха.

Научная новизна. Впервые на выщелоченном черноземе в условиях лесостепи Центрально-Черноземного региона установлены закономерности комплексного влияния разных видов и доз удобрений на рост, развитие, симбиоти-ческую и фотосинтетическую деятельность, активность бобово-ризобиального симбиоза, величину урожая семян кормовых бобов и гороха и его качество. Разработаны эффективные элементы агротехнологии возделывания кормовых бобов и гороха, позволяющие значительно повысить продуктивность данных зернобобовых культур.

Предложены оптимальные дозы вносимого в основной прием полного минерального удобрения - диаммофоски, применение совместно с ней бобового (для кормовых бобов) и горохового (для гороха) ризоторфина и комплексного удобрения Агромастер, обеспечивающих увеличение урожайности и улучшение качества семян кормовых бобов и гороха, позволяющих получать стабильные урожаи данных культур в условиях региона.

Показано, что растения кормовых бобов (сорт Орлецкие) и гороха (сорт Фокор) увеличивали активность формирования и функционирования симбио-тического аппарата при совместной обработке семян ризоторфином (300 г на гектарную норму семян) и комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т). Инокуляция семян соответствующим для культуры штаммом ризобий (для кормовых бобов - штамм 96, для гороха - штамм 245) в сочетании с макро- и микроудобрениями способствовала значительному увеличению числа и массы активных клубеньков на корнях растений и содержания в них легоглобина.

При введении в технологию возделывания кормовых бобов и гороха таких агроприемов, как инокуляция семян в сочетании с макро- и микроудобрениями вполне возможно получение в зоне неустойчивого увлажнения ЦЧР экономически и энергетически оправданного уровня их урожайности. При этом была выявлена тесная корреляционная связь между урожайностью, ростом растений кормовых бобов и гороха, показателями их фотосинтетической и сим-биотической деятельности.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретически обоснована и экспериментально доказана целесообразность возделывания в лесостепи ЦЧР кормовых бобов и гороха с применением минерального удобрения диам-мофоски (N2(^52^52), комплексного удобрения Агромастер (3 кг/т) и бактериального препарата ризоторфина (300 г на гектарную норму семян), позволяющих получать на выщелоченном черноземе ЦЧР стабильно высокие урожаи семян и наибольшие сборы белка при высокой экономической и биоэнергетической эффективности. Применительно к проблематике диссертации результативно использован комплекс изучаемых минеральных удобрений и биопрепаратов в посевах кормовых бобов и гороха, который способствует лучшей активности фотосинтеза и бобово-ризобиального симбиоза, росту урожайности, улучшает качество растениеводческой продукции.

Изложены особенности прохождения межфазных периодов и нарастания надземной массы кормовых бобов и гороха, накопления ими сухого вещества, динамики содержания легоглобина в клубеньках в зависимости от изучаемых агроприемов и агрометеорологических условий.

Раскрыты особенности формирования симбиотических аппаратов у кормовых бобов и гороха, которые обеспечивают оптимальное азотное питание растений в течение всего периода вегетации с использованием только «стартовых» доз минерального азота. Изучено влияние макро-, микро- и бактериальных удобрений на фотосинтетическую деятельность и симбиотическую активность кормовых бобов и гороха.

Предложены рекомендации по совершенствованию технологий возделывания кормовых бобов и гороха в условиях лесостепи ЦЧР, которые могут обеспечить повышение урожайности этих культур на 38,0 и 30,5%, при увеличении сбора белка с гектара соответственно в 1,6 и 1,3 раза.

Практическая значимость рекомендаций автора подтверждается результатами производственной проверки, проведенной в сельскохозяйственном предприятии ЗАО «Юдановские просторы» Бобровского района Воронежской области. Первое внедрение — возделывание гороха на площади 40 га с внесени-

ем основного удобрения в дозе ИгсАгК^г и обработкой семян гороховым ризо-торфином (штамм 245, 300 г на гектарную норму семян), комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т) обеспечило получение чистого дохода с 1 га 10510 руб., а уровень рентабельности при этом составил 123,2%. Второе внедрение - возделывание кормовых бобов на площади 15 га с внесением основного удобрения в дозе Игс^К^ и обработкой семян бобовым ризоторфином (штамм 96, 300 г на гектарную норму семян), комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т) обеспечило получение чистого дохода с 1 га 13 796 руб., при рентабельности 111,3%. Созданы модели технологий возделывания кормовых бобов и гороха, способствующие увеличению и стабилизации производства высокобелкового зерна. Они также могут быть эффективно использованы на сельскохозяйственных предприятиях, расположенных в аналогичных почвенно-климатических условиях региона.

Представленные данные могут найти применение при подготовке рекомендаций по технологии возделывания кормовых бобов и гороха, а также возможно их использование в учебных курсах и пособиях по растениеводству и кормопроизводству.

Достоверность полученных результатов подтверждается достаточно большим количеством наблюдений и учетов в полевых опытах, результатами лабораторных анализов, а также критериями их статистической обработки и положительными результатами при внедрении в производство.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Внесение основного минерального удобрения в дозе Игс^К^ в сочетании с обработкой семян бобовым ризоторфином и комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т) наиболее эффективно влияет на показатели роста, фотосинтетической деятельности растений, способствует лучшей активности бобово-ризобиального симбиоза, повышая урожайность и качество кормовых бобов, и является экономически (уровень рентабельности - 80,0%) и энергетически эффективным (биоэнергетический КПД —3,1).

2. Внесение полного минерального удобрения в дозе ^оРзгКзг в сочетании с обработкой семян гороховым ризоторфином и Агромастером (3 кг/т) способствует лучшему росту и развитию, активности бобово-ризобиального симбиоза, повышая тем самым урожайность и качество семян гороха при высоком уровне экономической (уровень рентабельности - 95,9%) и энергетической эффективности (биоэнергетический КПД - 2,3).

3. Сравнительная оценка лучших вариантов изучаемых культур показала, что кормовые бобы формируют более развитый симбиотический аппарат, чем горох, и поэтому способны активнее фиксировать атмосферный азот; тем не менее, существенных преимуществ между ними по урожайности и сбору белка не выявлено.

Апробация работы. Основные положения диссертации отражены в отчетах по НИР за 2011-2013 годы исследований, доложены и одобрены на заседаниях кафедры растениеводства, кормопроизводства и агротехнологий Воронежского ГАУ, на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского ГАУ в 2012-2014 гг., изложены в научных статьях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять научных статей, в том числе три в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.

Личный вклад. Автор диссертационной работы участвовал в разработке программы и схемы исследований, выборе и разработке методов работы, лично проводил полевые опыты, биометрический и химический анализ образцов, математическую обработку полученных данных. Обобщил экспериментальные исследования, изложил их в диссертации, автореферате и научных публикациях. Доля его участия в исследованиях - более 90%.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 223 страницах, включает 37 таблиц, 9 рисунков и 53 приложения, состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 238 наименований, в т.ч. иностранных — 21.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты были проведены в 2011-2013 гг. на полях КФХ «Михалев В.Н.» Каширского района Воронежской области.

Почва опытного участка - чернозём выщелоченный с содержанием гумуса 5-7%, рН солевой вытяжки - 6,4-6,8, сумма поглощенных оснований - от 20,7 до 22,1 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности почв основаниями - 8688%; содержание подвижного фосфора - 7,1-8,5 мг на 100 г почвы, обменного калия - 9,0-10,5 мг на 100 г почвы (по Чирикову).

Во все годы исследований средняя температура воздуха за весенне-летний период была выше среднемноголетней, наиболее теплым был 2012 год (отклонение +2,4 °С). Менее благоприятным для кормовых бобов и гороха был 2013 год, что связано с высоким температурным режимом в мае и апреле.

Объекты исследований: сорт кормовых бобов - Орлецкие, сорт гороха -Фокор. Предшественник в опытах — озимая пшеница. Основная обработка почвы - обычная зябь. Под вспашку (25-27 см) вносили диаммофоску в дозах, предусмотренных схемой опыта. Весной проводили боронование, перед посевом - культивацию на глубину 6-8 см. Способ посева - обычный рядовой. Норма высева гороха — 1,0 млн шт./га, кормовых бобов — 0,8 млн шт./га всхожих семян. В день посева семена обрабатывали соответствующим ризоторфином и комплексным удобрением Агромастер (Ы - 18, Р2О5- 18, К20 — 18, MgO — 3, В -0,02, Бе - 0,07, Мп - 0,03, Ъл - 0,01, Си - 0,005, Мо - 0,001), согласно схемам опытов. Уборку проводили комбайном, оборудованным для поделяночного учета урожая. Урожай семян пересчитывали на 14% влажность и 100% чистоту.

Были проведены два полевых опыта.

Опыт №1. Влияние бактериальных и минеральных удобрений на рост, фотосинтетическую деятельность, симбиотическую активность, урожайность и качество семян кормовых бобов. Изучали влияние разных видов удобрений на развитие, урожайность и качество семян кормовых бобов.

Опыт двухфакторный: фактор А - дозы основного удобрения, фактор В -обработка семян ризоторфином (300 г/га) и Агромастером (3 кг/т).

Фактор А включал четыре варианта:

1. Без удобрений (контроль); 2. Л'¡оР2/^-26 (1 ц/га диаммофоски); 3. М2(>Р52К52(2 ц/га диаммофоски); 4. КзоР78К78{Ъ ц/га диаммофоски).

Фактор В включал четыре варианта:

1. Без обработки (контроль); 2. Инокуляция семян (И); 3. Обработка семян Агромастером (Ам); 4. Ризоторфин + Агромастер (И+Ам).

Опыт №2. Влияние бактериальных и минеральных удобрений на рост, симбиотическую активность, урожайность и качество семян гороха.

Схема и методика опыта №2 были такие же, как в опыте №1.

Схемы опытов, включающие по16 вариантов в трехкратной повторности, приведены в таблицах. Учетная площадь делянки - 40 м2.

Фенологические наблюдения, биометрический анализ растительных образцов, определение густоты стояния растений, количества и массы азотфикси-рующих клубеньков и активного симбиотического потенциала проводили по методикам Г.С. Посыпанова. Высоту растений, площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза определяли по Ничипо-ровичу, гумус - по методу. Тюрина (вариант ЦИНАО), гидролитическую кислотность - по Каппену, сумму активных оснований - по Каппену-Гильковичу, степень насыщенности оснований - расчётным методом, подвижные формы фосфора и калия - по Чирикову в модификации ЦИНАО. Определение общего белкового азота осуществляли по Къельдалю (ГОСТ 13496.4-84). Содержание белка в семенах устанавливали расчётным путём (содержание общего азота умножали на коэффициент 6,25). Содержание жира определяли по Сокслету (ГОСТ 13469.1585), сухое вещество - весовым методом, массу 1000 семян - по ГОСТу 10842-76. Анализ структуры урожая выполняли по пробным снопам, отобранным с каждой делянки (площадки по 0,25 м2).

Расчет экономической и энергетической эффективности изучаемых аг-роприемов проводили соответственно по технологической карте. Математическую обработку результатов исследования выполняли согласно Б.А. Доспехову методом дисперсионного анализа на персональном компьютере.

ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН И УДОБРЕНИЙ НА РОСТ, АССИМИЛЯЦИОННУЮ, АЗОТФИКСИРУЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН КОРМОВЫХ БОБОВ

Макро- и микроудобрения в сочетании с инокуляцией семян существенно влияли на нарастание надземной массы кормовых бобов, начиная с фазы ветвления, когда растения начинали более интенсивно потреблять элементы питания из почвы. Наибольшая высота растений во все периоды вегетации была отмечена на вариантах ^оРтзКтз+И+Ам и ИгсЛг^г+И+Ам. Так, в период ветвление-цветение среднесуточный прирост растений на этих вариантах составил 2,0 и 1,8 см, что больше, чем на контроле, соответственно на 11,1 и 10%.

Наиболее развитый ассимиляционный аппарат у растений кормовых бобов в наших исследованиях был в фазе образования бобов (табл. 1).

Таблица 1 - Показатели фотосинтетической деятельности кормовых бобов в зависимости от инокуляции семян и применения удобрений, 2011-2013 гг.

Площадь листовой Фотосинтегический Чистая продуктивность

поверхности, потенциал, фотосинтеза,

о Вариант тыс. м2/га тыс. м X дн./га г/м2 в сутки

образование налив образование налив образование налив

бобов семян бобов семян бобов семян

г Контроль 46,6 38,1 646,6 791,9 6,8 7,6

«о о Инокуляция (И) 49,2 41,3 687,4 832,1 7,3 7,9

РЭ ю" Агромастер (Ам) 48,2 40,5 652,8 828,3 7,0 7,9

>-> И+Ам 50,8 41,8 719,4 848,7 7,5 8,2

чО Контроль 48,1 39,5 681,0 774,6 7,4 7,5

Инокуляция (И) 51,5 43,0 728,7 868,8 7,6 7,7

% Агромастер (Ам) 50,0 41,7 689,0 842,8 7,4 7,4

И+Ам 54,7 43,4 743,2 947,2 7,7 7,9

Я Контроль 52,6 41,4 732,1 864,6 7,4 7,7

Инокуляция (И) 57,3 44,0 805,1 981,3 7,8 7,9

си о Агромастер (Ам) 54,2 43,2 769,7 914,5 7,5 7,6

г И+Ам 57,2 45,1 796,3 972,2 8,0 8,1

00 Контроль 50,8 43,1 748,7 877,6 7,7 7,7

Инокуляция (И) 57,8 46,8 830,3 977,2 8,1 7,9

Агромастер (Ам) 54,9 44,8 797,2 962,2 7,9 7,7

2 И+Ам 59,2 47,8 855,5 1036,9 8,2 8,0

На вариантах с обработкой семян ризоторфином площадь листовой поверхности у кормовых бобов в фазе образования бобов увеличивалась на 5,6% по срав-

нению с контролем, на 3,4% - с обработкой семян Агромастером, с внесением в основной прием ЫюРгбКгб, N2(^52^52, К30Р78К78 - соответственно на 3,2; 12,9 и 9,0%. Обработка семян ризоторфином и Агромастером на фоне ЫзоР78К78 обусловила формирование наибольшей ассимиляционной поверхности - 59,2 тыс. м2/га, что на 27% больше контроля. Несколько меньшей (57,2 тыс. м2/га) площадь листьев была на аналогичных вариантах с фоном Ь'гоРзгКзг-

Максимальные значения фотосинтетического потенциала были отмечены в фазе налива семян. На вариантах с ризоторфином и обработкой Агромастером на фоне №оР5гК52 увеличение ФП в фазе налива семян по сравнению с контрольным вариантом составило 22,8%, а с фоном К30Р78К78 - 30,9%.

Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) увеличивалась до фазы налива семян, особенно на вариантах с инокуляцией семян и в сочетании с возрастающими дозами основного удобрения. Так, уже в фазе 5-6 листьев культуры превышение ЧПФ при использовании инокуляции составило 4,6 г/м2 в сутки, или 11,6%, но наибольшие ее значения были на вариантах Ы2оР52К-52+И+Ам, Ы3оР78К78+И+Ам - соответственно 8,0 и 8,2 г/м2 в сутки.

Число и масса активных клубеньков на корнях кормовых бобов достигали наибольших значений в фазе образования бобов. Максимальными они были на вариантах Ыгс^гК^г+И+Ам, ЫзоР78К78+И+Ам и составили 32,9 и 33,9 шт., или 0,65 и 0,70 г на растение. Это на 9,3 и 12,6% больше их числа и на 20,3 и 29,6% больше их массы, сформированных на контрольных вариантах.

Влияние ризоторфина на содержание легоглобина в клубеньках было хорошо заметным (рис. 1).

Рисунок 1 - Динамика содержания легоглобина в клубеньках кормовых бобов в разные фазы роста на лучших и на контрольном вариантах

Наибольшее содержание легоглобина было отмечено на вариантах Ы2оР52К52+И+Ам, ЫзоРт8К78+И+Ам в фазе образования бобов - 15,0 и 15,5 мг в 1 г сырых клубеньков.

Наибольшая урожайность кормовых бобов была получена в 2012 г. — от 2,13 до 2,75 т/га. Этому способствовали умеренные температуры и достаточное количество доступной влаги. Погодные условия 2011 и 2013 гг. способствовали формированию урожайности на уровне средних значений: соответственно - от 1,62 до 2,15 т/га и от 1,22 до 2,38 т/га (табл. 2).

Таблица 2 - Урожайность кормовых бобов в зависимости от инокуляции семян

и удобрений, т/га

_ Урожайность, т/га

о е Вариант 2011 год 2012 год 2013 год средняя за 2011-2013 гг.

( Контроль 1,62 2,13 1,22 1,66

м О- 32 ИНОКУЛЯЦИЯ (И) 1,85 2,38 1.64 1.96

а о 5 Агромастер (Ам) 1,69 2,25 1,48 1,81

р-. И+Ам 1,87 2.39 1.70 1,99

Я Контроль 1,69 2,19 1,51 1.80

X О Инокуляция (И) 1,90 2,46 1,77 2,04

ао Агромастер (Ам) 1,76 2,30 1,59 1,88

И+Ам 1,88 2,59 1,93 2,13

Я Контроль 1,73 2,35 1,65 1,91

^ Инокуляция (И) 1,94 2,54 2,04 2,17

а. о Агромастер (Ам) 1,82 2,51 1,88 2,07

И+Ам 2,01 2,60 2,26 2,29

£ Контроль 1,83 2,46 1,84 2,04

Инокуляция (И) 2,11 2,67 2,27 2,35

о. о Агромастер (Ам) 1,94 2,59 2,03 2,19

2 И+Ам 2,15 2,75 2,38 2,43

НСР05 АВ 0,06 0,10 0,08 -

НСР05 А (ЫРК) 0,03 0,05 0,04 -

НСР05 В (И,Ам) 0,05 0,07 0,06 -

Высокоэффективной оказалась обработка семян ризоторфином, которая обеспечивала прибавки на всех фонах макроудобрений от 14,5 до 18,7%. Так, на фоне удобрений ИюРгбКгб она составила 0,24 т/га, на фоне 1\т2оР52К52 - 0,26 и на фоне Ы3оР78К78 - 0,31 т/га.

Варианты с обработкой семян ризоторфином и Агромастером, на фонах разных доз удобрений, значительно превышали контрольный вариант. Так, на фоне М30Р78К78 превышение составило 46,4% (на 0,77 т/га), на фоне Ы2оР52К52 -

38,0% (на 0,63 т/га), на фоне ЫюРгвКгв - 28,3% (на 0,47 т/га) и на неудобренном ; фоне - 19,9% (на 0,33 т/га).

Вариант И+Ам на фоне ^оР78К78 обеспечивал получение семян кормовых бобов с наибольшим содержанием белка - 28,1%, аналогичный вариант на фоне N20?52^52 также характеризовался высокой белковостью семян - 27,4%, I что превышало величину данного показателя качества семян на абсолютном : контроле соответственно на 18,6 и 15,6% (рис. 2).

;

I )

1

Рисунок 2 - Сбор белка в урожае семян кормовых бобов на лучших вариантах в сравнении с контролем

Дозы удобрений ЫгсАгК^ и ^оР78К78 способствовали увеличению сбора белка с гектара относительно неудобренного фона соответственно на 22,4 и 32,1%. Вариант И+Ам увеличивал сбор белка с гектара на 30,8%. Наибольшие сборы белка с гектара (628 и 683 кг/га) отмечены при комплексном применении ризоторфина, Агромастера и минеральных удобрений (N2(^52^2 и

78К78).

Корреляционный анализ выявил тесную положительную связь урожайности кормовых бобов с высотой растений (г = 0,9839), площадью листьев (г = 0,9848), фотосинтетическим потенциалом (г = 0,9308), числом и массой активных клубеньков на корнях растений (соответственно г = 0,9087 и г = 0,9179), величиной активного симбиотического потенциала (г = 0,9242).

Сбор белка, кг/га 700 -62«-1НЗ -

600 — 500 -400 -300 -200 — 100 -- в:

контроль И+Ам Ш0Р26К26 Ы20Р52К52 Ы30Р78К78 +И+Ам +И+Ам +И+Ам

ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН И УДОБРЕНИЙ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ, АЗОТФИКСИРУЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН ГОРОХА

На вариантах с обработкой семян ризоторфином и Агромастером четко прослеживалось увеличение высоты растений во все фенофазы. Так, в фазе бутонизации на данном варианте растения были на 5,4 см (6,9%) выше, чем на контрольном варианте. В фазе созревания более высокостебельными (на 8 и 12 см, то есть на 10 и 15% больше, чем в контроле) были растения гороха при комплексном применении ризоторфина, Агромастера и минеральных удобрений (Н20Р52К52 и ЫзоРтвКтв) (рис. 3).

Высота, см

90 80 70 60 50 40 30 20 10

5-6 листьев

бутонизация цветение

образование налив семян бобов

•• контроль — N10P26K26 +И+Ам -N20P52K52 +И+Ам -N30P78K78 +И+Ам

Рисунок 3 - Динамика высоты растений гороха на контрольном и на лучших вариантах

Установлено, что основным фактором, определяющим накопление сухого вещества растениями гороха, оказалось основное удобрение. Так, уже в фазе 5-6 листьев фон удобрений N30P78K-78 увеличивал сбор сухого вещества на 17,1-22,7%, фон N20P52K52- на 11,3-14,9% по вариантам опыта. Наибольшая масса сухого вещества в растениях гороха (277 г/м2 и 262 г/м2) была в фазе налива семян при комплексном применении ризоторфина, Агромастера и минеральных удобрений (N30P78K78+M+Am и Ы20Р52К52+И+Ам).

Симбиотический аппарат лучше был развит на вариантах N20P52K.52+H+Am и N30P78K78+H+Am, где число клубеньков на корнях гороха в фазе бутонизации достигало 26,9 и 28,0 шт., а их масса составляла 0,143 и 0,140 г.

Содержание легоглобина при неблагоприятных погодных условиях увеличивалось лишь до фазы бутонизации, а в фазе цветения концентрация легоглобина начала уменьшаться, когда легоглобин стал превращаться в холегло-бин (при отмирании клубеньков). Тем не менее, на вариантах М2оР52К52+И+Ам и Ы30Р78К78+И+Ам концентрация легоглобина в фазе бутонизации растений увеличивалась соответственно до 2,02 и 2,03 мг/г сырых клубеньков, что на 32,3 и 33,6% больше, чем на контрольном варианте (табл. 3).

Таблица 3 — Число и масса активных клубеньков на корнях гороха и содержание в них легоглобина в зависимости от инокуляции семян и применения удобрений, 2011-2013 гг.

Фон Вариант Число активных клубеньков, шт. на 1 растении Масса активных клубеньков, г на 1 растении Содержание легоглобина, мг/г сырых клубеньков

5-6 листьев бутонизация цветение 5-6 листьев бутонизация цветение 5-6 листьев бутонизация цветение

Без удобрений Контроль 12,5 17,8 13,2 0,061 0,092 0,073 1,10 1,52 1,33

Инокуляция(И) 16,3 23,4 18,7 0,080 0,115 0,093 1,37 1,71 1,63

Агромастер (Ам) 11,7 16,6 13,3 0,065 0,097 0,075 1,11 1,55 1,37

И+Ам 17,3 24,5 19,2 0,091 0,117 0,097 1,40 1,74 1,62

»о ГЧ и о <N Он О z Контроль 13,7 18,9 13,6 0,080 0,095 0,084 1,14 1.57 1,45

Инокуляция(И) 17,3 24,7 19,7 0,095 0,124 0,099 1,48 1,82 1,75

Агромастер (Ам) 13,3 17,6 15,1 0,096 0,105 0,091 1,19 1,61 1,53

И+Ам 18,2 25,7 20,8 0,098 0,134 0,102 1,52 1,92 1,78

ГЧ ь2 (N Он о 2 Контроль 15,0 19,6 14,2 0,077 0,100 0,085 1,18 1,68 1,54

Инокуляция (И) 19,0 26,0 20,4 0,097 0,123 0,105 1,62 1,94 1,83

Агромастер (Ам) 15,3 19,2 16,0 0,097 0,110 0,096 1,24 1,81 1,62

И+Ам 20,4 26,9 21,7 0,110 0,143 0,110 1,70 2,02 1,86

£ CU о Контроль 15,7 20,2 15,1 0,092 0,098 0,094 1,24 1,75 1,59

Инокуляция(И) 20,7 26,7 21,8 0,103 0,135 0,104 1,71 2,01 2,41

Агромастер (Ам) 15,9 21,0 17,2 0,097 0,119 0,097 1,34 1,84 1,74

И+Ам 21,7 28,0 23,7 0,112 0,140 0,125 1,83 2,03 1,91

HCPoj АВ 0,600,98 0,841,14 0,701,04 0,0060,009 0,0080,010 0,0070,008 0,040,07 0,050,07 0,040,08

НСРо5 A (NPK) 0,300,49 0,420,57 0,350,52 0,0030045 0,0040,005 0,00370,004 0,020,04 0,020,04 0,020,04

НСРоз В (И,Ам) 0,510,81 0,680,95 0,570,76 0,0040,007 0,0060,008 0,0050,007 0,030,05 0,040,06 0,030,06

В повышении урожайности гороха наибольшее влияние имело основное минеральное удобрение. При внесении ИюРгбКгб урожайность гороха увеличивалась на 0,12 т/га, двойная доза удобрений СМ2оР52К52) обеспечивала прибавку

урожайности в размере 0,18 т/га, а тройная (МзоР78К78) - обусловила прибавку 0,28 т/га.

Значительные прибавки урожая также были получены при использовании ризоторфина, урожайность увеличивалась на 0,28 т/га, или на 12,6% относительно контрольного варианта; на фоне ^оРгвК» - на 0,3 т/га, или на 12,8%; на фоне Н2оР52К52 - на 0,37 т/га, или на 15,4%; на фоне ЫзоРув^в - на 0,39 т/га, или на 15,5%. При обработке семян только Агромастером урожайность повышалась на 0,08 т/га относительно контроля, а Агромастером и ризоторфином -она увеличивалась на 0,34 т/га. Ризоторфин в сравнении с Агромастером был более эффективным, он повышал урожай на 0,20 т/га на неудобренном фоне, на 0,14; 0,19; 0,24 т/га - на разноудобренных фонах (табл. 4).

Таблица 4 -Урожайность гороха в зависимости от инокуляции семян

и применения удобрений, т/га

Вариант Урожайность, т/га

е 2011 г. 2012 г. 2013 г. средняя

« Контроль 1,87 2,68 2,14 2,23

3 Инокуляция (И) 2.01 3.12 2.39 2,51

О о. на «о Агромастер (Ам) 1,93 2.82 2,19 2.31

о ч И+Ам 2,05 3,19 2,46 2,57

Контроль 1,93 2,86 2.25 2,35

и Инокуляция (И) 2,16 3,21 2,58 2,65

Си Агромастер (Ам) 1,98 3,10 2,45 2.51

Ж И+Ам 2,15 3,27 2,72 2,71

сч Контроль 1,92 2,92 2,40 2,41

Инокуляция (И) 2,19 3,33 2,83 2,78

оГ Агромастер (Ам) 2,08 3,07 2,61 2,59

Ж И+Ам 2,25 3,52 2,96 2,91

¡5 Контроль 1,97 3.08 2,47 2.51

Ы Инокуляция (И) 2,29 3,47 2,95 2,90

си Агромастер (Ам) 2,06 3,31 2,60 2.66

2 И+Ам 2,36 3,61 3,10 3,02

НСР05 АВ 0,04 0,08 0,06 -

НСР05 А (ИРК) 0,02 0,04 0,03 -

НСР05 В (И,Ам) 0,04 0,04 0,05 -

Самая высокая урожайность была получена на вариантах с хорошо развитым бобово-ризобиальным аппаратом. Так, в среднем за 3 года варианты с обработкой семян ризоторфином и Агромастером на разноудобренных фонах пре-

вышали абсолютный контроль соответственно: по фону Ы3оР78К.78 - на 0,79 т/га (35,4%); ЫгоРзгКзг - на 0,68 т/га (30,5%); Н10Р26К26 - на 0,48 т/га (21,5%) и по неудобренному фону - на 0,34 т/га (15,2%). Проявилась четкая закономерность -эффективность обработки семян ризоторфином и Агромастером увеличивалась по мере возрастания доз удобрений.

При внесении минеральных удобрений содержание белка незначительно снижалось, но урожайность гороха при этом увеличивалась (от 5,3 до 12,6%). На неудобренном фоне белка в семенах содержалось 20,8%, а на фонах ЫгоРзгКзг и М3оР78К78 - 20,7 и 20,4%. Большее накопление белка в семенах гороха обеспечивали варианты с применением ризоторфина - белковость повышалась до 21,7%. Наибольший процент белка в семенах гороха был на варианте «ри-зоторфин + Агромастер» - 22,3% (на 4,3% больше в сравнении с контролем).

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ КОРМОВЫХ БОБОВ И ГОРОХА

Показатели бобово-ризобиального симбиоза кормовых бобов и гороха на лучших вариантах и на абсолютном контроле различались существенно: кормовые бобы образовывали активных клубеньков больше на 23,1-28,7%.

Кормовые бобы формировали клубеньки большего размера, и соответственно большей массы (рис. 4).

Рисунок 4 - Число активных клубеньков на корнях кормовых бобов и гороха на контрольном и лучших вариантах

Например, на варианте ЫгоРвгК^г+И+Ам масса активных клубеньков на корнях кормовых бобов была в 4,5 раза больше, чем на таком же варианте у го-

роха. По содержанию легоглобина в клубеньках горох также уступал кормовым бобам: у кормовых бобов его было от 11,3 до 15,7 мг/г сырых клубеньков, а у гороха - лишь от 1,52 до 2,05 мг/г сырых клубеньков. Горох, несмотря на менее продуктивную азотфиксацию, чем кормовые бобы, за годы исследований показал сопоставимый с ними уровень биологической урожайности. Однако замечено, что кормовые бобы отличались несколько лучшей отзывчивостью на макро-, микро- и бактериальные удобрения. Так, на контрольном варианте биологическая урожайность гороха в среднем за три года составила 2,73 т/га, на лучших вариантах ЫгоРзгКзг+И+Ам и К30Р78К78+И+Ам - соответственно 3,36 и 3,44 т/га; а у кормовых бобов - соответственно 2,54 т/га, 3,62 т/га и 3,84 т/га (рис. 5).

в2011 г. 32012 г. «2013 г. »2011-2013 гг.

Рисунок 5 - Биологическая урожайность кормовых бобов и гороха по годам исследований на контрольном и лучших вариантах

Горох на варианте И+Ам имел большее число семян в бобе (на 0,6 шт.) и лучшую выживаемость растений (на 17,5%). Кормовые бобы сформировали большее число бобов на одном растении (на 0,8 шт.), с большей массой 1000 шт. семян (на 147,8 г), но их биологическая урожайность в сравнении с горохом была практически одинаковой из-за меньшего числа сохранившихся ко времени уборки растений. Так, на вариантах И+Ам биологическая урожайность кормовых бобов и гороха составила соответственно 3,05 и 3,12 т/га (табл. 5).

Таблица 5 - Элементы структуры урожайности кормовых бобов и гороха

на вариантах с обработкой семян ризоторфином и Агромастером, 2011-2013 гг.

Элементы структуры урожайности Кормовые бобы Горох

Число бобов на растении, шт. 5,2 4,4

Число семян в бобе, шт. 3,1 3,7

Число семян на растении, шт. 16.2 16,2

Масса 1000 семян, г 387,2 239,4

Масса семян на растении, г 6,3 3,9

Биологическая урожайность, т/га 3,05 3,12

Практический интерес представляет сравнение белковой продуктивно-

сти изучаемых культур (табл. 6).

Таблица 6 - Сбор белка в урожае семян кормовых бобов и гороха

в зависимости от инокуляции семян и применения удобрений, 2011-2013 гг.

Фон удобрений Вариант Содержите белка, % Сбор белка, кг/га

кормовые бобы горох кормовые бобы горох

Без удобрений Контроль 23,7 20,8 388,7 460,5

Инокуляция(И) 25,4 21,7 495,0 539,8

Агромастер (Ам) 23,7 20,8 424,0 476,5

И+Ам 25,7 22,0 509,0 561,1

МюР2бК26 Контроль 24,2 20,6 433,3 479,0

Инокуляция(И) 25,8 21,9 526,3 574,9

Агромастер (Ам) 24,6 21,1 462,7 525,3

И+Ам 26,3 21,5 561,0 580,6

К2оР52К52 Контроль 24,9 20,7 476,3 498,6

Инокуляция(И) 26.8 21,5 583,7 597,6

Агромастер (Ам) 25,0 20,8 519,0 536,2

И+Ам 27,4 21,4 628,0 617,7

^оР78К78 Контроль 25,2 20,4 514,0 509,6

Инокуляция(И) 27,6 20.8 649,0 602,0

Агромастер (Ам) 25,7 20,3 561,3 537,6

И+Ач 28,1 20,9 683,3 631,0

Сбор белка в урожае семян гороха на абсолютном контроле был несколько больше, чем у кормовых бобов (соответственно 460,5 и 388,7 кг/га). Однако, на хорошо удобренных вариантах кормовые бобы обеспечивали больший сбор белка, чем горох. Так, у кормовых бобов на вариантах ТЪоРяКи+И+Ам и ЫзоР78К78+И+Ам он был больше на 239 и 294 т/га в сравнении с контрольным вариантом, а у гороха на аналогичных вариантах - на 157 и 170 кг/га. Сбор белка с урожаем семян кормовых бобов и гороха на варианте К20Р52К52+И+Ам составил соответственно 628 и 617,7 кг/га, а на варианте ^0Р78К78+И+Ам больше соответственно на 55,3 и 13,3 кг/га.

Кормовые бобы и горох в опыте показали практически равный уровень биологической урожайности, также они имели близкий выход белка с единицы площади. Поэтому в целях диверсификации рисков недобора белка в урожае продовольственных и кормовых культур необходимо иметь в посевах как горох, так и кормовые бобы.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗУЧАЕМЫХ АГРОПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КОРМОВЫХ БОБОВ И ГОРОХА

Получение высокого урожая кормовых бобов и гороха с эффективными экономическими и энергетическими показателями в наших исследованиях обеспечивали варианты с применением полного минерального удобрения (N20P52K52) совместно с обработкой семян ризоторфином (300 г на гектарную норму семян) и комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т семян).

Высокий уровень рентабельности (80%) и биоэнергетический КПД (3,1) отмечены в посевах кормовых бобов при использовании ризоторфина и Агро-мастера на фоне N2&P52K52- Условный чистый доход при этом увеличился на 2248 руб./га относительно контроля, а энергетические затраты были относительно невелики (3587 мДж/га) при значительно большей дополнительно полученной энергии в прибавке урожая (11204 мДж/га).

В посевах гороха высокие уровень рентабельности (95,9%) и биоэнергетический КПД (2,3) тоже были получены при обработке семян ризоторфином и Аг-ромастером на том же фоне минеральных удобрений. При этом величина условного чистого дохода увеличивалась на 708 руб./га относительно контроля, энергетические затраты были сравнительно небольшими (5131 мДж/га) при значительной величине дополнительной энергии в прибавке урожая гороха (12029 мДж/га).

Проведение экономического анализа и биоэнергетической оценки изучаемых агроприемов при возделывании кормовых бобов и гороха показало, что рациональное применение в лесостепи ЦЧР бактериальных и минеральных удобрений - основного в дозе N20P52K52 и Агромастера (3 кг/т) при обработке семян обеспечивало высокую окупаемость материальных и энергетических затрат.

21

ВЫВОДЫ

1. Высота растений кормовых бобов, площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза, а также накопление сухого вещества были лучшими на фонах удобрений К^оР^К^г и ^оР78К78 в комплексе с обработкой семян бобовым ризоторфином и удобрением Агромастер.

2. Лучшее формирование и функционирование симбиотического аппарата у кормовых бобов наблюдалось на вариантах с инокуляцией семян ризоторфином и комплексным удобрением Агромастер (И+Ам) на фонах удобрений Ы20Р52К52 и ЫзоР78К.78. Так, в фазе образования бобов число клубеньков на вариантах Ы20Р52К52+И+Ам и Ы3оР78К78+И+Ам увеличивалось относительно контроля на 10 и 11 шт./раст., а их масса - на 0,3 и 0,35 г/раст., содержание в них легоглобина возрастало соответственно на 3,5 и 4,0 мг/г сырых клубеньков.

3. Обработка семян кормовых бобов активным штаммом ризобий и комплексным удобрением Агромастер при возделывании их на фонах минеральных удобрений ИгоРбгКзг и Ы30Р78К78 обуславливала лучшее формирование элементов продуктивности растений. В результате повышались урожайность бобов соответственно до 2,29 и 2,43 т/га (на 38 и 46,4%) и сбор белка с единицы площади - до 628 и 683,3 кг/га (на 61,4 и 75,6%).

4. Улучшение режима питания гороха при обработке семян гороховым ризоторфином и комплексным удобрением Агромастер в сочетании с основным удобрением в дозах ^сД^К^ и НзоР78К78 положительно сказалось на его ростовых и ассимиляционных процессах. Высота растений и воздушно-сухая масса каждого растеши к фазе созревания увеличивались на варианте ЫзоР^К^+И+Ам на 15,3 и 12,1%, незначительно уступал вариант ^(Лг^г+И+Ам, на котором данные показатели составили соответственно 10,0 и 7,5%.

5. Лучшие показатели симбиотической деятельности у гороха: число активных клубеньков в фазе бутонизации (26,9-28 шт./раст.), их масса (143140 мг/раст.), содержание в них легоглобина (2,02-2,03 мг/г сырых клубеньков) были на вариантах с совместной обработкой семян инокулянтом и Агромасте-ром (И+Ам) на агрофонах Ы2оР52К52 и ИзоРу^в.

6. Посевы гороха на фонах N21^52^52 и ^'зоРтзКтз с применением иноку-лянта и Агромастера лучше формировали элементы продуктивности растений: большее число бобов, число и массу семян с одного растения, массу 1000 семян и формировали большую биологическую урожайность.

7. Оптимальное сочетание минеральных и бактериальных удобрений при выращивании гороха обеспечивало достоверное повышение его урожайности. Наибольшая урожайность гороха (2,91 и 3,02 т/га) была получена на вариантах И+Ам на фонах удобрений Ы2оР52К52 и Н3оР78К78 - соответственно. При этом обеспечивался максимальный сбор белка с урожаем — соответственно 617,7 и 631 кг/га.

8. Кормовые бобы и горох в опыте показали почти равный уровень биологической урожайности, и сбор белка с единицы площади. Поэтому в целях уменьшения рисков недобора белка в урожае продовольственных и кормовых культур необходимо иметь в посевах, как горох, так и кормовые бобы.

9. Получение высокого урожая кормовых бобов (2,29 т/га) и гороха (2,91 т/га) с хорошими экономическими (уровень рентабельности - 80 и 95,9%) и энергетическими (биоэнергетический КПД 3,1 и 2,3) показателями обеспечивает применение полного минерального удобрения (ЫгоРбгКэг) совместно с обработкой семян ризоторфином (300 г на гектарную норму семян) и комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т семян).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Кормовые бобы в лесостепи ЦЧР целесообразно возделывать с применением обработки семян бобовым ризоторфином и Агромастером (3 кг/т) на фоне удобрений М20Р52К52-

2. Для получения высоких урожаев семян гороха необходимо семена перед посевом обрабатывать гороховым ризоторфином и комплексным удобрением Агромастер (3 кг/т) с внесением минеральных удобрений Игс^К^-

3.Для получения более устойчивых урожаев зернобобовых культур в лесостепи ЦЧР необходимо высевать и кормовые бобы, и горох, имеющие сопоставимый уровень урожайности.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК

1. Михалев, И.В. Интенсивность азотфиксации и урожайность кормовых бобов при разных вариантах питания растений [текст] / И.В. Михалев, О.В. Столяров //Кормопроизводство,-2014.-№ 1.-С. 23-26.

2. Столяров, О.В. Влияние инокуляции семян, макро- и микроудобрений на азотфиксирующую деятельность и урожайность гороха [текст] / О.В. Столяров, И.В. Михалев // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. -2013. — № 3. - С. 22-25.

3. Столяров, О.В. Отзывчивость гороха на применение удобрений и инокуляцию семян [текст] / О.В. Столяров, И.В. Михалев // Аграрная наука. -2014.-№ 1.-С. 21-23.

В аналитических сборниках и материалах конференций

4. Столяров, О.В. Симбиотическая активность и урожайность кормовых бобов в зависимости от минерального питания [текст] / О.В. Столяров, Т.П. Шмойлова, И.В. Михалев // Совершенствование технологий производства зерновых, кормовых и технических культур в ЦЧР: сборник научных трудов, посвященных 75-летию профессора В.А. Федотова. - Воронеж, 2011. - 241 с.

5. Михалев, И.В. Отзывчивость кормовых бобов на разный уровень внесения макро- и микроудобрений в лесостепи ЦЧР [текст]/ И.В. Михалев, О.В. Столяров // Глинковские чтения: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию факультета агрономии, агрохимии и экологии. - Часть 1. - Воронеж, 2013. - 257 с.

Подписано в печать 4.08.2014. Формат 60x84 '/i6 Бумага кн.-журн. Печать офсетная. П.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №10373

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Типография ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1