Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ ГОРОХА И КОРМОВЫХ БОБОВ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ИХ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫМ АЗОТОМ (ОПЫТЫ С 15N)

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ ГОРОХА И КОРМОВЫХ БОБОВ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ИХ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫМ АЗОТОМ (ОПЫТЫ С 15N)"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ДЕМЬЯНОВА Татьяна Александровна

АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ ГОРОХА И КОРМОВЫХ БОБОВ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ИХ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫМ АЗОТОМ (опыты с

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1980

^ - I ^—,

*— ^ / \ /

• 'О /,- -.-____4 - ■ / —- / ■

- у/ с/ /

Диссертация выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — профессор, доктор биологических наук Б. А. Ягодин.

Официальные оппоненты: член-корреспондент ВАСХНИЛ, доктор сельскохозяйственных наук Д. А. Кореньков, доктор биологических наук, профессор М. М. Гукова.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания.

Защита диссертации состоится 22 декабря 1980 г. в 14 час 30 мин на заседании Специализированного совета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦН Б ТСХА.

Автореферат разослан 21 ноября 1980 г.

Ученый секретарь Специализированного совета —

кандидат биологических наук А, Дорожкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В постановлении XXV съезда КПСС по проекту ЦК КПСС «Основные направления развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы» 3 марта 1976 г. отмечается необходимость расширения посевов бобовых культур. Выращивание бобовых дает возможность, с одной стороны, пополнить ресурсы пищевого л кормового белка более дешевым способом без расходования или с небольшим расходом технического азота за счет их способности к фиксации азота атмосферы; с другой стороны.— улучшить баланс почв тем количеством азота, которое остается в корневых и послеукосных остатках бобовых растений.

Увеличение производства белка для удовлетворения потребностей растущего населения планеты по всеобщему признанию является одной'из наиболее актуальных проблем современности.

Важнейшим фактором в повышении урожайности бобовых культур является применение научно-обоснованных норм всех элементов питания, в том числе и азота.

Однако вопрос о целесообразности внесения технического азота под бобовые культуры далек от окончательного решения, В литературе до сих пор нет единого мнения о целесообразности применения минерального азота под бобовые и его оптимальных нормах, позволяющих получать максимальную продуктивность этих культур и не снижающих их способности к фиксации азота атмосферы. Остаются недостаточно изученными особенности усвоения бобовыми азота из различных источников в зависимости от уровня обеспеченности минеральным азотом и его влияние на эффективность симбиоза с клубеньковыми бактериями. До сих пор окончательно не решен вопрос рационального сочетания биологического и технического азота в севообороте с бобовыми для повышения его продуктивности.

Цель исследования. Целью данной работы явилось изучение влияния различного уровня обеспеченности минеральным

Цвятр. паута Шл отш 1

Им«. в?д. Леша шш). над. ни. В. А. Тиниршв*

азотом на формирование урожая и размеры фиксации азота атмосферы горохом и кормовыми бобами, культурами, значительно различающимися по биологическим особенностям.

Основное внимание в ходе исследований было уделено решению следующих вопросов:

1) поискам оптимальных норм минерального азота под бобовые, ис подавляющих а то же время' способности этих растений к продуктивной фиксации азота атмосферы,

2) изучению взаимосвязи уровней минерального азота и процессов формирования урожаев кормовых бобов и гороха,

3) выяснению действия различных норм азотных удобрений на общее накопление азота бобовыми растениями н баланс внесенного азота,

4) определению размеров использования горохом и кормовыми бобами азота из почвы, удобрений и атмосферы в зависимости от уровня обеспеченности минеральным азотом,

5) выяснению влияния различных уровней азотного пн* тания на продуктивность азотфиксацин.

Научная новизна работы. Научная значимость результатов исследований состоит в том, что впервые для серых лесных почв различной степени окультуренностн, в одном из основных районов возделывания зернобобовых культур с применением стабильного изотопа азота в условиях вегетационных и микрополевых опытов обоснованы оптимальные нормы азотных удобрений под горох и кормовые бобы. Установлены коэффициенты использования растениями азота удобрений при различных нормах его внесения. Применение двух методов исследования азотного питания бобовых куль-тур:—меченных 15М азотных удобрений и метода, сравнения с небобовыми культурами позволило определить размеры потребления кормовыми бобами н горохом азота из различных источников; использование азота почвы и минеральных удобрений, а также размеры фиксации азота атмосферы в различные фазы вегетации в зависимости от уровня обеспеченности растений азотом удобрений.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. На серой лесной почве двух уровней плодородия в Орловской области в микрополевых и вегетационных опытах определены оптимальные нормы минеральных азотных удобрений под горох к кормовые бобы, существенно не подавляющие их способности к фиксации азота атмосферы. Полученные автором экспериментальные данные об коэффициентах использования горохом и кормовыми бобами азота удобрений, н размерах усвоения азота из отдельных источников использованы ЦИНАО для составления рекомендаций по рациональному

А

применению научно-обоснованных норм азотных удобрений в севооборотах с бобовыми для повышения их продуктивности.

Апробация-работы. Результаты исследований докладывались на конференции молодых ученых ТСХЛ в 1979 году, на IV Всесоюзном координационном научно-методическом совещании «Применение стабильного изотопа ~1SN в нсследова-ниях-по земледелию» в Тбилиси (1979 г.) и опубликованы в трех научных статьях.

Объем работы. Диссертация изложена на 169 страницах машинописного текста, включая 10 рисунков и 37 таблиц. Вспомогательный материал диссертации представлен в 32 приложениях. Список использованной литературы включает 160 наименований, в том числе 50 иностранных работ.

Условия и методика проведения исследований. Для решения поставленных задач в 1977—1979 гг. было проведено 4 вегетационных опыта п песчаной культуре на Агрохимической опытной станции ТСХЛ им, Д. Н. Прянишникова, 6 вегетационных опытов в почвенной культуре и 10 мнкрополевых опытов во ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (г. Орел). В вегетационных опытах {песчаная культура) в качестве объектов исследований были использованы горох (сорт Нсм-чиновский-766) и кормовые бобы (сорт Херц Фрей). Для выращивания растений применялись пластмассовые сосуды, вмещающие 6 кг песка. Повторность опытов восьмикратная, В песчаной культуре использовалась питательная смесь Ринькиса (1972), разработанная специально для бобовых культур с нашей корректировкой по микроэлементам. Азот в виде общемеченной ,5N аммиачной селитры (15ХН4|5М03) с исходным обогащением — 2 ат.% в 1977 г. вносили в трех нормах (мг на 1 кг ■ песка)—I — 50, II—100 и III—200; в 1978 г, в четырех нормах: 1 — 25, II — 50, III —100 и IV —200.

Вегетационные опыты (почвенная культура) во ВЕШИ зернобобовых и крупяных культур (г. Орел) проводили с горохом (сорт Уладовский 303) и кормовыми бобами (сорт Уладовские фиолетовые). Для сравнения по аналогичным схемам в тех же условиях выращивались небобовые .культуры— овес (сорт Астор) и гречиха (сорт Скороспелая-81). В качестве азотных удобрений использовалась меченная аммиачная селитра (i5NH4I5N03) с исходным обогащением равным 19,5ат,%, На фосфорно-калнйном фоне (РгэоКмо мг/кг абсолютно сухой почвы) испытывались нормы азота; I—20, II — 50, III — 100 и IV — 200 м г N/кг почвы. В вегетационных опытах (почвенная культура) применялись пластмассовые сосуды емкостью 4 кг абсолютно сухой почвы. Для набивки сосудов использовался пахотный слой серой лесной почвы

Агрохимическая характеристика почв (вегетациотше и м икр оно левые опыты)

Азот

№ опыта £ > к о$ Гидролитическая кислотность М ЦН ? о * * О и ж ¡о Гумус по Тюрину, % юГ Н 6 о 3 55 о. я й * ® Чы) РгС* по ■Кнрса-| нову КгО по Кирсанову

и в Ж 301 о йщ с ч "О « X £ з Си Ч в мг-экв на 100 г почвы в 3 мг на 100 г почвы

Вегетационные опыты № 5. 6, 7, 8, 9, 10 . . '. . . . 1978 1979 почва I 4.90 4,03 21,0 3,80 0,15 7,8 12,0 9,1

Микрополевые опыты № 1, 3, 5,7,9 ........ . 1978 1979 почва I

Микрополевые опыты Кг 2, 4,6, в, 10 . . ....... 1978 1979 почва И 5,30 3,40 22,3 5,65 0.20 16,6 16,7 10,7

с участка полевого опыта. Повторность опытов шестикратная.

Микрополевые опыты с теми же культурами, кроме овса, проводились в металлических сосудах без дна, площадью 0,05 мг, емкостью 10 кг абсолютно сухой почвы. Сосуды уста* навливались в поле, на участке полевого опыта на глубину 20 см.

Опыты проводились на серой лесной среднесуглинистой почве 2-х уровней плодородия. Азот в виде меченного l5N сульфата .аммония исходного обогащения 19,8 ат.% вносился в следующих нормах: 1—30, II —75, III — 150, IV —300 кг/га на. фосфор но* калийном фоне (РзооКзоо кг/га). Повторность мнкрополевых опытов шестикратная.

Во всех опытах перед посевом семена бобовых обрабатывали активными штаммами соответствующих клубеньковых бактерий.

Агрохимическая характеристика почв, использованных при проведении вегетационных и мнкрополевых опытов, пред* ставлена в таблице 1,

В течение вегетации определялось использование растениями азота удобрений и размеры фиксации ими азота атмосферы. Определение в растениях содержания общего и белкового азота проводили методом озоления; общий азот по Кьельдалю, белковый— по методу Барнштейна.. Анализ изотопного состава проводился на масс-спектрометре ЛШ-1305. Определение размеров фиксации азота атмосферы горохом н кормовыми бобами в условиях песчаных культур проводилось с учетом использования ими азота семян и установленных размеров усвоения растениями азота из удобрений (при , помощи изотопной методики). Потребление инокулированны-мк растениями гороха и кормовых бобов азота из почвы в условиях мнкрополевых и вегетационных (почвенная культура) опытов рассчитывали двумя методами — методом сравнения с небобовыми-культурами (овес или. гречиха), а также по коэффициенту Хопкинсз-Питерса.

Математическую обработку урожайных данных проводили методом дисперсионного анализа.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Взаимосвязь уровней минерального азота и процессов формирования урожаев гороха и кормовых бобов

Исследования, проведенные в вегетзционных опытах с песчаной культурой, показали; что урожай гороха и кормовых бобов тесно связан с нормой внесенного азотного удобрения. Из анализа данных, приведенных в таблице 2, можно сделать

Влияние различных уровней азотного литания на рост и формирование урожая растений гороха и кормовых бобов -

(в г воздушно-сухого вещества /сосуд)

t- »¡Й s Ч (i еи . 5.я (-• в! Jzi с/ гл щ m = я с Цветение Образование бобов Полная спелость

надз. масса корш. всего надз. масса корни всего зерно солома корки всего

Вегетационный опыт № I, 1977 г.— горох

1—0 14,9 3.2 18,1 19.3 3.6 22,9 7,1 29.9 3,8

II—SO 11,7 2.3 14,0 21,8 4.0 25,8 11,9 27,6 4.1

Ш-100 16.4 3.5 19.9 31.8 4.3 36,1 П.1 27,0 45

IV—200 9,5 2,0 11,5 17,7 3.5 21,2 5,2 14,7 3,9

НСР*и —2,03 Вегетационный опыт .Nä 3, 1978 г. — горох

1-0 11,8 1.1 12,9 25,2 1,5 26.7 Н.6 18.9 1,8 33,3

II—25 16,0 2,0 18.0 3Q.2 2,3 32,5 20,0 22.7 2,8 45,5

III-50 159 2.0 17,9 28,7 2,0 25,7 16,S 23,7 2.4 42.0

IV—100 15,4 2,2 15,6 35.9 2.6 38.5 15.Э 24,4 2.6 43.0

V—200 17,5 2.4 20,0 36,4 2,6 39,0 17,3 26,2 2,7 46,2

НСРЛи — 2,39

Вегетационный опыт ЛЬ 2, 1977 г- — кормовые бобы

1-0 7.8 7.8 15.7 5,2 20,9 11,6 19.3 fi.2 37,1

П—50 12.6 — 12,6 20,1 6,4 26,5 13,1 17,6 8.2 38.9

III—100 10,2 — 10,2 18.6 5.8 24,4 16.1 22,0 6.0 44,1

IV—200 6,1 — 6,1 13,0 4,0 I7„0 10.» 14,8 6.1 31,8

11СР«,в— 1,70

Вегетационный опыт № 4, 1678 г. — кормовые бобы

1-0 G.3 2,6 8.9 П.4

11—25 10,0 4.5 Ii5 20.3

III—50 13.1 4.9 18,0 29,7

IV—100 17,5 5.2 22,7 30.6

V—200. 17,2 3,4 20,6 37„0

4,1 15.5 8.3 14.4 5,1 27,8

5.2 25,5 15,8 24.5 9,5 49,8

8,3 38.0 16,0 26.6 8.7 51.3

7„t 37,7 16.3 34.8 11,9 63.0

6,7 43,7 18,0 35.9 7,6 61,5

НСР».« — 1,67

вывод; что растения как гороха, так и кормовых бобов, выращенные без минерального азота, отставали в росте, особенно в первые периоды. Однако не все уровни минерального азота одинаково-влияли на накопление сухого вещества растениями. Так, в фазу образования бобов внесение азота под горох в нормах 50 и 100 мг/кг песка в 1977 г. и 25 мг/кг песка в 1978 г, вызывало увеличение накопления сухого вешества растениями по сравнению с контролем. Повышение нормы азота до 200 мг/кг песка не приводило к существенному увеличению накопления сухого вещества горохом в эту фазу по сравнению с предыдущими нормами азота, а в 1977 г. даже несколько снижало его. При уборке максимальный урожай зерна гороха был получен при внесении минимальных норм азота — 50 мг/кг песка в 1977 г. и 25 мг/кг песка в 1978 г. В варианте с внесением 200 мг М/кг песка в оба года этот показатель был заметно ниже, чем в оптимальных вариантах, а в 1977 г. уменьшилась и общая масса растений.

С увеличением нормы минерального азота отношение зерна к соломе изменялось в сторону увеличения доли последней.

Кормовые бобы, как видно из таблицы 2, также лучше развивались при внесении в среду минеральных соедннений. азота, чем только за счет фиксированного азота в безазотном варианте, причем влияние минерального азота на развитие растений зависело от применяемой нормы. Так, норма азота 200 мг/кг песка в 1977 г. оказывала ингибируюшее действие на кормовые бобы во все фазы роста. К моменту уборки наибольшее накопление сухого вешества — зерна н соломы наблюдалось при норме азота 100 мг/кг песка. В условиях вегетационного опыта 1978 г. не выявлено угнетающего действия повышенных норм азота на формирование урожая кормовых бобов. Наибольшее накопление сухого вещества у растении отмечалось в фазу полной спелости при внесении максимальных норм азота (100 и 200 мг/кг песка)—более чем в 2 раза выше, чем на контроле.

В таблице 3 приведены данные, характеризующие влияние различных норм минерального азота на урожай гороха и кормовых бобов в условиях микрополевых опытов на серой лесной среднесуглинистой почве, различающейся по степени плодородия. На менее окультуренной почве (микрополевой опыт .Ув-1, почва 1) внесение минимальной нормы азота (30 кг/га) не оказало существенного влияния как на урожай зерна, так и на урожай соломы гороха. Оптимальной нормой азотного удобрения на этой почве под горох явилась— 75 кг М/га. В этом случае наблюдалось достоверное повышение урожая зерна гороха, как по сравнению с фоном, так н с другими нормами азотного удобрения. На более окульту-

Влияние различных норм минерального азота на урожай гороха. м кормовых Лобов в мккрополевых опытах 1978 года (в г воздушно-сухого вещества на сосуд)

Норма минераль- о ' к о, * о о & к о. о а Й о 0 1 £ о - 5- 5з . & © 1_ а; о

ного азота, кг/га ГО о и> со о СО

опыт I — горох опыт № 2 — горох

I—контроль без

удобренни 25,6 46,9 1.8 74.3 28,1 37,5 1.5 67.1

И—фон Р^Кзоо 26.0 39,7 2,6 69,2 26.8 33,4 3.7 63,9

III — фон-Ь^ы 26.8 33.4 2,6 67.8 27.0" 50,0 2.6 79,6

IV— фон+Г^ 33.0 44,6 4,4 82.0 27,5 38,2 2.3 68,0

V — фон-)-N11» 28,3 48,1 3,9 ваз 27.8 36,6 3,3 67,7

VI — фон+Ызло 17.8 .39,5 3,7 61,0 212 42,4 5.0 68,6

НСРо,»-, 4,66 2,70

Опыт № 3 — кормовые бобы

Опыт Л1 4 — кормовые бобы

I—контроль бе! удоСреннй И—фон Р^оКэоо Ш—фон+Ми

V—фон+.Ч'цо VI—фон+N'^<1 НСРе,»5

52.6 105.6 15,7 173,9 59,5 89,7 24.2 173.4

56,8 94.2 19.8 170,8 57,5 103.7 16.7 177.9

74,9 96.3 18.3 189.5 63.2 83.3 20.5 172,0

74.2 89,4 20.0 183.6 80,5 96,8 28.0 206.3

73,3 91,.9 22,8 188.0 76,7 93,9 27.6 198,2

72.9 90,8 19.6 183.3 77,4 100,5 20,0 197,3

7.64 8,10 ;

ренной почве II (микрополевой опыт Ла 2) внесение минеральных азотных удобрений не приводило к достоверному повышению урожая зерна гороха. Внесение в полевых условиях максимальной нормы азота (300 кг/га) значительно снижало урожай гороха по сравнению со всеми вариантами на обоих почвах. Для растении кормовых бобов (табл. 3) на менее окультуренной почве I наиболее эффективной оказалась норма азота—30 кг/га, а на более окультуренной (микрополевой опыт № 4, почва II) — 75 кг М/га.

Аналогичные результаты были получены и в микрополевых опытах с горохом и кормовыми бобами в 1979 г. ' При проведении наших опытов было уделено внимание выяснению действия различных норм азота на качество урожая бобовых, в частности, на содержание в нем белковых веществ. Следует отметить, что общий сбор белка растениями гороха и кормовых бобов в вегетационных опытах возрастал, в основном, за счет увеличения урожая зерна и соломы этих культур в соответствующих вариантах.

,В условиях микрополевых опытов с горохом'показано,,что 8 .

содержание белка в зерне гороха при .внесении различных норм минерального азота изменялось по вариантам в различной степени в зависимости от плодородия почвы. Так, на менее окультуренной почве I внесение фосфорно-калийных к увеличение нормы азотных удобрений повышало относительное содержание белка в зерне гороха, но при максимальной норме азота, вследствие снижения уровня урожая, общий сбор белка падал. Содержание белка в зерне гороха на более плодородной почве II и в зерне кормовых бобов на любой почве практически не зависело в условиях мнкрополевых опытов от нормы азотных удобрений. Общий сбор белка в этом случзе возрастал пропорционально уровню урожая.

2. Коэффициенты использования и баланс в почве азота:удобрений -

Из данных таблицы 4 видно, что растения гороха н кормовых бобов с самого начала вегетации использовали азот минеральных удобрений, при увеличении нормы азота во все фазы развития повышались абсолютные размеры усвоения растениями азота из минеральных удобрений.

Конечные коэффициенты использования азота удобрений у гороха зависели от'его нормы и составили при внесении миннмальной нормы 91!%, по следующим от 77 до 63%, а при внесении максимальной нормы около 40% от внесенного азота, Коэффициенты использования азота удобрений кормовыми бобами, хотя и не так четко, как в опытах с горохом, зависели от их нормы и снижались при ее увеличении. Так, например, в"1978 г. они уменьшались от 84 до 45% от внесенного азота.

Коэффициенты использования азота минеральных удобрений при внесении их средних норм 50—100 мг Ы/кг почвы на серой лесной почве {вегетационные опыты) были практически одинаковыми у всех культур, как у бобовых, так и у зерновых (овес и гречиха) и составили 40-^45%. По мере увеличения нормы минеральных азотных удобрений у гороха коэффициенты их использования снижались с 54 до 34%, а у кормовых бобов не изменялись н находились на уровне 40% от внесенного азота.

В условиях мнкрополевых опытов {табл. 5) горох использовал азот удобрений примерно на 50—60%, причем степень усвоения азота минеральных удобрений горохом не зависела от нормы внесенного азота и от исходного плодородия почвы.

Коэффициенты использования азота удобрений у кормовых бобов в отличие от гороха зависели от нормы азота и плодородия почвы. Так, при увеличении нормы азотных удобре-

Влияние кормы азотных удобрений на коэффициенты использования азота удобрений горохом н кормовыми бобами (вегетационные опыты, песчаная культура)

Горох Кормовые бобы

. 2 * цветение образование бобов полная спелость цветение. образование бобов полная спелость

Ч 2 s Я n S с 2« £ к о? мг/сосуд % от внесенного м г/сосуд % от внесенного чг/со-суд % от внесенного иг/сосуд % от внесенного м г/сосуд % от внесенного М г/сосуд % от внесенного

» 1977 год

1-50 11-100 1 (1-200 120 242 278 40 40 23 121 375 393 40 63 39 219 426 475 73 71 40 1978 год 89,2 168 132 30 28 И ' 136 236 295 45 39 25 132 342 549 44 57 46

1-25 II—50 III-IOO IV—200 115 138 22Э 335 77 46 38 30 129 164 298 460 86 55 50 38 137 232 376 479 91 77 63 40 58,2 145 294 306 39 48 • 49 31 101 189 267 537 67 63 44 45 126 201 281 546 84 67 47 45

Влияние нормы азотных удобрений на коэффициенты использования и баланс внесенного азота под горохом и кормовыми бобами в условиях микрополевых опытов {опыты № I, 2, 3, 4)

Норма мине- Горох — почва 1 Кормовые бобы — почва I

использовано закрепление потери использовано закрепление потерн

рального N. кг/га м г/сосуд % от внесенного мг/со* суд % от внесенного м г /сосуд % от внесенного мг/со -суд % от внесенного мг/со-суд % от внесен^ «ого мг/со-суд % от внесенного

1-30 11-75 III—150 IV—300 53,8 146 235 742 54 58 47 74 26,0 70,0 133 140 27 32 27 15 19,6 24,1 132 111 19 10 26 11 55,7 ПО 276 701 5S 48 55 70 26,0 93,2 120 120 27 37 24 12 17,7 38,0 104 179 17 15 21 18

Горох — почва 11 Кормовые бобы — почва И

1-30 11-75 III—150 IV—300 42,7 93,4 384 564 43 37 76 56 35,4 53,2 88 248 45 22 18 25 21,0 1(4,4 28 188 22 41 ,5 74,5 105 276 345 75 42 55 35 17,7 53,2 160 105 18 21 32 20 7,8 91,3 04,1 460 7 37 13 45

' нни па менее плодородной почве коэффициенты использования возрастали, а на более плодородной, наоборот, снижались.'

Показано, что в вегетацнонных опытах баланс азота удобрений под горохом и кормовыми бобами был близок к закреплению н потерям под зерновыми культурами (овсом и гречихой), то есть половина неиспользованного азота расстеннямн закреплялась в почве, а другую половину составляли потерн— 20—28% от;внесенного (таблица не приводится).

В условиях мнкрополевых опытов баланс азота удобрений под бобовыми; как уже упоминалось, отличался от вегетационных опытов несколько большими коэффициентами использования; примерно 20—30% внесенного азота закреплялось в почве, а 15—20% составляли его непроизводительные потери (табл.5).

3, Использование горохом и кормовыми-бобами: азота

из воздуха, удобрений и почвы в.зависимости от уровня: обеспеченности минеральным. азотом¡.

Показано (табл. 6), что горох с начала вегетации использовал азот минеральных удобрений, абсолютные .размеры потребления меченого минерального азота возрастали по мере увеличения его нормы. Азот удобрений использовался горохом вплоть до полной спелости зерна. По мерс возрастания нормы азотных удобрений происходило четкое увеличение относительного содержания в общем выносе азота горохом меченого азота удобрений во все фазы развития растений. Как видно из таблицы 6, горох к фазе цветения обладал активной азотфиксирующей системой, так, в 1977 и 1978 гг. к этой фазе растения усвоили из атмосферы на контроле почти 369 н 343 мг М/сосуд, что составляло половину фиксированного азота, найденного в этом же варианте в фазу полной спелости. Внесение минерального азота приводило к снижению абсолютных и относительных размеров фиксации азота атмосферы горохом во все фазы развития растений, причем степень подавления этого процесса зависела от нормы минерального азота. В результате подавления процесса азотф и к-сашш при увеличении нормы минеральных удобрений заметно снижалась доля фиксированного азота в общем выносе этого элемента растениями-гороха и растения псе больше переходили па питание связанным азотом. Так, в 1977 году доля фиксированного азота снижалась с 90% на контроле до 33% при внесении 100 мг М/кг песка к практически до 0 при внесении максимальной нормы азота (200 мг/кг песка).

Установлено (табл. 7), что кормовые бобы в условиях песчаных культур существенно отличались от гороха продук-12

Влияние норн минеральных азотных удобрений на использование горохом азота из различных источников

Сь S i Использование растениями азота

S jtя ч 2 S ? ■ g.&.s а е = « <= ■ д s я , та ч О ьЮ Ж Я Ж мг/сосуд % от выноса

всего из семян из удобрений из атмосферы из ссмяи из удобрений из атмосферы

1977 (вегетационный опыт Ni ]) Цветение

1-0 447 78 0 369 17 • 0 83

II—50 379 78 120 181 21 32 47

III—100 491 78 242 172 16 49 35

IV—200 371 78 278 '5 21 75 4

| Образован te бобов

1-0 648 78 0 570 12 0 88

II-50 602 78 121' 403 13 20 67

Ш—JOO 662 78 Э75 209 12 57 31

IV—200 483 78 393 12 16 81 ' 3

Полная с пел ость

1-0 798 78 0 720 10 0 90

II—50 857 78 219 560 10 25 65

Ш-100 753 78 426 249 10 57 33

JV-200 565 78 475 I о 14 84 2

1978 (вегетацион ный опыт № 3)

Цветение

1-0 412 69 0 343 17 0 83

II—25 577 69 115 394 12 20 63

III—СО 547. 69 133 340 13 25 62

IV-100 508 69 229 210 14 45 41

V—200 621 69 335 197 II 57 32

< )бракован ie бобов

1—0 598 69 0 529 11 0 89

II—25 •710 69 129 511 10 18 72

Ш—50 666 69 164 433 10 25 СЗ

IV—100 796 69 298 429 9 37 54

V—200 828 69 460 299 8 56 36

Полная спелость

1-0 768 69 0 719 9 0 91

II—25 1029 69 137 82Э 7 13 80

III—50 864 69 232 563 8 27 60

IV—100 896 69 376 451 8 42 50

V—200 856 69 479 Ж 8 56 36 1

■ Таблица 7 Влияние различных норм минеральных азотных удобрений ; на использование корчовымн бобами азота из различных источников -

(V

S ¿

■sa

г s " н

<71 tí

a Sg Й

Исполюозлние растениями азота

mt/cocvj % от выноса

из из удоб- из ат- из и! удоб- из ат-

семя» рений мосферы семян рений мосферы

1977 (вегетационный опыт № 2) Цветение

1-0 24Г) 79 0 166 32 0 (Й

П-50 3S8 79 89.2 Х20 20 23 57

Ш-100 330 79 163 82 24 51 25

IV- 200 2CS 79 132 57 29 49 22

< )бразован! *е бобов

1-0 549 79 0 470 14 0 86

11-00 621' 79 136 406 13 22 65

Ш-1С0 063 79 236 253 14 42 44

IV—2Ü0 ' 473 79 392 105 16 С2 22

Полная с i ел ость

1-0 844 79 0 763 9 0 91

п-оо 974 79 132 763 8 14 78

IM-1C0 10ЯГ> 79 342 G6Ó 7 33 61

IV-200 802 79 549 174 10 68 22

1978 (вегетационный опыт 4) Цветение -

1-0 239 60 0 179 25 0 75

П —25 262 60 58 1+4 23 22 55

111-50 462 60 ' 145 257 13 • 31 06

IV—100 607 60 29» 253 10 48 42

V—200 осо 60 366 134 и 63 24

1 )бразован «е бобов ■

1-0 339 60 0 279 18 0 S2

11—25 626 60 101 465 10 16 74

III-00 872 60 1« 623 7 22 71

IV-100 741 60 267 414 8 36 06

V—2С0 995 60 037 ЗМ 6 04 40

Полная с 1елость

1-0 732 60 0 672 8 0 92

II-25 <349 60 126 1163 5 9 86

III—50 I3&3 60 201 1122 4 15 81

IV—100 1472 60 231 1132 4 19 77

V—200 1339 60 346 733 5 40 55

тнвностью, а также интенсивностью процесса фиксации атмосферного азота в течение вегетации. Если горох (табл. 6) к фазе образования бобов фиксировал основную массу азота атмосферы, найденного в растениях при полной спелости, то у кормовых бобов (табл. 7) основное количество азота атмосферы было фиксировано в последние фазы развития (образование бобов — полная, спелость).

Симбнотнческая азотфиксирующая система кормовых бобов оказалась менее чувствительной к наличию в среде минерального азота, чем у гороха. Хотя, при увеличении нормы азотных удобрений доля фиксированного азота в общем выносе этого элемента несколько снижалась по сравнению с контролем, абсолютная продуктивность азотфиксацниво всех вариантах, кроме внесения максимальной нормы азота (200 мг/кг песка), была выше, чем на контроле. Значительное подавление процесса азотфиксации у кормовых бобов при внесении 200 мг Ы/кг песка наблюдалось только в 1977 году (табл. 7).

Следующим этапом наших исследований явилось изучение влияния различных норм минерального азота на азотное питание бобовых из различных источников в условиях почвенных культур.

Данные по использованию горохом азота (семян, удобрений, почвы и атмосферы) представлены в таблице 8. Можно отметить, что на обоих испытанных почвах азот минеральных удобрений составлял небольшой удельный вес в общем выносе этого элемента растениями гороха, который увеличивался по мере возрастания нормы минерального азота.

Количество азота, фиксированное рзстениямн гороха в пределах испытанных концентраций минерального азота, изменялось в зависимости от содержания доступных соединений азота в питательной среде. Если на фоне фиксация азота атмосферы составила 1737 мг/сосуд (почва I) н 1344 мг/сосуд (почва И), то при максимальной норме азота только 408 и 371 мг/сосуд соответственно. Относительно общего количества азота в растениях доля азота, усвоенного из воздуха, уменьшалась при этом от 72 до 19% (почва I) и от 64 до 18% (почва II).

, Показано (табл. 8), что проявление тормозящего действия минерального азота на симбиотическую фиксацию, гороха выражено менее резко, чем при выращивании бобовых на песке. Даже при значительном повышении нормы минерального азота до 300 кг/га симбиотическая азотфнксация полностью не подавлялась. Использование азота почвы растениями гороха на обеих почвах возрастало по мере увеличения нормы минерального азота, причем на почве более высокого

Влияние корм минеральных азотных удобрений на использование горохом ' азота из различных источников (микрополевие опит и № 1,2,' для сравнения использована гречиха)

Норма минерального азота, кг/га

Использование азота растениями

«г/сосуд

всего

Н1 из удоб- из атмос-

семян рения феры

из почки

в % от общего виноса

семена

удобрения

атмосфера

почва

Опыт № 1, полная спелость, почва I

I — контроль без удобрений И —фон-РК . .

III — фоя+Км . .

IV — фон+N7$ . . V — фои-Нми .

VI — фон+N100 .

I —контроль без удобрений 11 — фон-РК ... Ш—.фои-НЫ» . , , IV—фон+Ии , . . V— фон+К|5о . . ■ VI — фон -{-N»00 ^ . .

2112 100 1525 487 .5 72 23

2110 100 — 1737 579 4 72 21

2201. 100 53,8 1403 044 4 2 *С4 30

2511 100 146 1639 620 4 С С5 25

2337 100 • 235 1115 887 4 10 48 38

2210 100 742 Ш ЭСО 4 34 19 43

Опыт К 2 полная спелость, почва II

1805 100 _ 1178 527 5 05 30

2093 100 — 1344 649 5 64 3!

1765 100 42,7 £81 742 С 3 50 41

1030 100 93.4 708 729 6 б 43 45

2300 100 384 813 1072 4 1С 31 46

2045 100 504 371' 1010 5 28 18 49

Влияние норм минеральных азотных удобрений на использование кормовыми бобами азота из различных источников

{микрополевые опыты № 3, 4; для сравнения использована гречиха)

Использовано азота растениями

Норма минерального азота, кг/га мг/сосуд % от общего выноса

всего из семян из удобрений из атмосферы из почвы семена удобрения атмосфера почва'

Опыт № 3, полная спелость, почва I

I— контроль без удобрений И —фон-РК

III — фон+N50 . .

IV — фон+Ыя . ,

V—фоп+Иив , ,

VI-фо1Н-Ы«о . .

I—контроль без удобрений

И-фон-РК , III — фон+Nw , 1У-фои+Лм . V —фон-fKjw VI — фон+N300 ,

4310 196 4127 487 4 86 10

4720 -; 196 — 3945 579 4 — 84 12

5644 196 55,7 4748 644 3 1 84 12

5382 196 119 4441 626 4 2 82 12

5631 106 276 4272 878 3 5 76 15

5064 196 701 3207 960 ■ 4 14 63 19

Опыт JA 4, полная спелость, почва II

5294 196 4571 527 4 86 10

5098 196 _ 42153 649 4 — 83 13

5246 196 74,5 4233 742 4 1 81 14

5502 196 105 4472 729 4 2 81 13

5720 1% 270 4176 1072 3 6' 73 18

5906 196 668 4032 1010 3 11 68 18

плодородия в абсолютных н относительных величинах размеры использования растениями гороха азота нз почвы были выше.

Данные об использовании кормовыми бобами азота из различных источников в условиях микрополсвых опытов представлены в таблице 9. Показано, что растения не теряли способности к фиксации атмосферного азота ни при одном из испытанных уровней минерального азота. В отличие от гороха, абсолютные размеры азотфиксашш при внесешш минерального азота были даже выше, чем в контрольном варианте на почве I и приблизительно на одном уровне с фоном на почве II.

Для кормовых бобов характерна более высокая продуктивность азотфиксашш, чем у гороха. Относительная доля фиксированного азота у кормовых бобов несколько снижается при увеличении нормы минерального азота, но фиксированный азот даже в варианте с максимальной нормой 300 кг М/га составлял значительную величину, около 65% от общего выноса, что значительно выше, чем в аналогичных вариантах с горохом.

Результаты микрополсвых опытов показали, что растения гороха и кормовых бобов, инокулированные активными расами клубеньковых бактерий, способны усваивать атмосферный азот и при внесении повышенных норм азотных удобрений.

Выводы.

1. Влияние различных норм минерального азота на урожай и размеры снмбпотической фиксации бобовых культур зависит как от норм азота, так и от биологических особенностей культуры.

2. Оптимальной нормой минерального азота для растений: гороха в условиях песчаных культур является норма азота 25 мг/кг песка. Оптимальной нормой азота для кормовых бобов является — 100 мг/кг песка.

3. В условиях микрополевого опытана менее окультуренной серой лесной почве лучшей нормой азота под горох явилась 75 кг/га. На более окультуренной почве внесение минерального азота не оказало влияния на урожай зерна гороха. Увеличение нормы азота до 300 кг/га на обеих почвах приводило к снижению урожая гороха,

4. При выращивании кормовых бобов наиболее эффективной нормой на менее окультуренной почве оказалась норма 30 кг М/га, а на более окультуренной — 75 кг *Ч/га.

5- На относительное содержание белка тип азотного пита-

ния (снмбиотрофное, смешанное) существенного влияния не оказывал.

6. Коэффициенты использования азота минеральных удобрений горохом н кормовыми бобами в вегетационных опытах {песчаная культура) при минимальных нормах азота достигали 70—90% к снижались при увеличении нормы, причем у гороха в значительно большей степени.

7. Баланс внесенного в серую лесную почву азота удобрений при выращивании гороха и кормовых бобов в вегетационных условиях был близок к балансу под зерновыми культурами (овес и гречиха), то есть половина неиспользованного растениями азота оставалось в почве, а другую половину составляли потери.

8. В условиях микрополсвых опытов баланс азота удобрений под зернобобовыми культурами отличался от результатов вегетационных опытов несколько большим закреплением в почве (20—30%) и меньшими непроизводительными потерями (15—20% от внесенного азота). Четкой зависимости баланса азота удобрений в серой лесной почве от нормы азота и плодородия почвы установлено не было.

9. Применение меченных азотных удобрений и использование метода сравнения с небобовой культурой позволило установить, что при увеличении нормы азота существенно изменяется участие отдельных источников азотного питания бобовых культур в формировании их урожая во все фазы развития растений.

10. Повышение норм минерального азота заметно снижало размеры симбиотической фиксации обеими опытными культурами азота атмосферы. Причем, во всех опытах степени подавления процесса фиксации атмосферного азота у гороха была выражена более отчетливо, чем у кормовых бобов. Однако полного подавления процесса ни в одном случае, кроме вегетационного опыта с горохом в песчаной культуре при норме 200 мг Г1/кг песка, отмечено не было.

11. Азотфиксирующая система кормовых бобов оказалась более устойчивой к наличию в среде минеральных соединений азота. Даже при внесении максимальных норм азотных удобрений в условиях микрополсвых опытов фиксированный азот атмосферы составлял около 60% от общего выноса N растениями по сравнению с 18—19% у гороха в аналогичных вариантах.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Ягодин Б. А., Демьянова Т. Л., Верниченко И, В. Азотное питание гороха и кормовых бобов при различной их обеспеченности минеральным азотом. В кн.: «Применение ста-

Сильного изотопа ~|5М в исследованиях по земледелию (IV Всесоюзное координационное научно-методическое совещание) — Тбилиси, 1979, с. 101.

2. Ягодин Б. А„ Демьянова Т. А,.Верниченко И- В. Влияние минерального азота на формирование урожая и азотфик-сацию у гороха и кормовых бобов. — Известия ТСХА, 1980, вып. 1, с. 62—70. ,

3. Демьянова Т. А. Формирование урожая и азотфиксация кормовых бобов и гороха в зависимости, от уровня обеспеченности азотом. Доклады ТСХЛ, 1980, вып. 258, с. 34—38.

Л 52225 18/1Х—80 г. Объем I1/* п. л. Заказ 2383. Тираж 100

Типография .Московской с.-х. академии им. К, А, Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44