Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Азотное питание и продуктивность зернобобовых культур в Предгорной зоне Северного Кавказа

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Азотное питание и продуктивность зернобобовых культур в Предгорной зоне Северного Кавказа"



/

На яралах рукописи

Кашукоев Мурат Владимирович

АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность 06.01.04- "Агрохимия"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва 1998

Работа выполнена в Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии в течение 1989-1998 гг.

Научный консультант доктор сельскохозяйственных наук

профессор А.А.Завалин.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук

профессор В.Е.Явтушенко, доктор сельскохозяйственых наук профессор Н.П.Кузнецов, доктор сельскохозяйственных наук М.Н.Новиков.

Ведущее предприятие Центральный институт агрохимического

обслуживания сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится о апреля 1998 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 120.05.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте информатизации агрономии и экологии (ВНИР "Агроэкоинформ").

Адрес: 143013, Московская область, Одинцовский район, пос. Немчи-новка -I, ул. Агрохимиков, дом 6, ВНИИ "Агроэкоинформ".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 3 марта 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С.Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В структуре посевных площадей КБР бобовые культуры занимают около 10% пахотных земель, а низкая их продуктивность обусловлена недостаточной обеспеченностью растений фосфором и микроэлементами, неустойчивой влагообеспеченностью во всех вертикальных зонах и, как следствие, низкой активностью симбиотической азотфиксации.

Продуктивность агробиоценозов определяется в первую очередь наличием в почве доступного растениям азота. На протяжении эпох симбиотиче-ские, свободноживущие и ассоциативные диазотрофы ключали азот воздуха в биологический круговорот естественных фитоценозов. Проблема биологической фиксации атмосферного азота является одной из актуальных в современном земледелии. Общество тратит поистине огромные усилия на раскрытие узловых вопросов в этой области, ибо перспективы их решения тесным образом связаны с такими координальными проблемами, стоящими перед человечеством, как полноценное питание, энергетический кризис и охрана окружающей среды. Резкое сокращения применения в сельском хозяйстве минеральных и органических удобрений вызывает неуклонное падение содержания гумуса в почвах за счет его минерализации и обрекает сельскохозяйственные культуры на азотное голодание, падение урожаев и снижение его качества. В этой связи дополнительным источником питания растений является азот биологический, фиксированный клубеньковыми бактериями на бобовых культурах, размеры которого в зависимости от типа почвы, вида культур и технологии их возделывания могут составлять от 50 до 260 кг/га в год. Для повышения роли бобовых культур в снабжении растений азотом и улучшении баланса гумуса и азота в почве необходимо создать оптимальные условия для функционирования азотфиксирующей системы. В "экономике" природы процессам биологической фиксации азота принадлежит исключительная роль, которая по значению вполне равноценна процессу фотосинтеза.

Для повышения роли биологического азота в питании бобовых растений необходимо создание оптимального уровня содержания в почве макро- и микроэлементов, достаточная обеспеченность растений влагой, интродукция вирулентных штаммов клубеньковых бактерий.

Цепь и задачи исследований. Цель работы заключается в обосновании закономерностей азотного питания растений, обеспечивающих повышение роли биологического азота в ландшафтном земледелии, получение устойчивых урожаев зернобобовых культур хорошего качества и сохранении плодородия почвы. Для этого предусматривалось решение следующих задач:

1.Выявить роль обеспеченности почвы подвижными формами фосфатов в симбиотической азотфиксации и продуктивности растений сои и гороха.

2.Установить влияние борного и молибденового удобрений в формировании продуктивности и симбиотической активности зернобобовых культур.

3.Определить оптимальный уровень влажности почвы для функционирования агробиоценоза.

4.Исследовать действие орошения на формирование урожайности и азотное питание растений сои.

5.Для интродукции сои в регион выявить вирулентный штамм клубеньковых бактерий, обеспечивающий максимальную азотфиксацию и увеличение роли биологического азота в формировании продуктивности бобовых растений.

6.Дать оценку комплексного применения под зернобобовые культуры макро- и микроудобрений и ризоторфина в формировании величины и качества урожая, роли биологического азота в питании растений.

7.0ценить роль органического вещества и азота бобовых в земледелии Кабардино-Балкарской Республики, их вклад в плодородие почвы и потребность в азотном удобрении последующих культур.

Научная новизна. Заключается в комплексной оценке влияния агрохимических, биологических и технологических приемов воздействия на рост и развитие растений в динамических условиях внешней среды. Обосновано воздействие фосфатного фона почвы, наличие в питательной среде микроэлементов на формирование симбиотического и фотоассимиляционного аппарата сои и гороха, выявлено оптимальное значение содержания подвижного фосфора в почве, установлен показатель влажности почвы при которых формируется максимальная продуктивность и качество зерна сои и гороха и реализуется потенциальная азотфиксация бобовых. Обоснована роль микроэлементов бора и молибдена для бобовых культур, возделываемых на Северном Кавказе. При интродукции сои в регионе установлена необходимость инокуляции семян вирулентным штаммом клубеньковых бактерий. Теоретически обоснованы для региона коэффициенты азотфиксации, нормативы содержания азота в урожаях и пожнивно-корневых остатках, их роль в балансе органического вещества и азота в земледелии.

Выявленные закономерности функционирования агробиоценозов служат теоретической основой для регулирования условий азотного питания растений и повышения роли биологического азота в земледелии Северного Кавказа.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований выявлены оптимальные значения содержания подвижного фосфора в почве, установлена необходимость использования под сою и горох микроэлементов бора и молибдена. Для активного функционирования симбиотической

системы и увеличения доли биологического азота в питании растений выявлен фирулентный штамм клубеньковых бактерий. Определен оптимальный уровень влажности почвы, при котором в наибольшей степени реализуется потенциальная продуктивность зернобобовых культур. На основании многолетних исследований определен для условий региона коэффициент азотфик-сации, нормативы содержания азота в урожаях и пожнивно-корневых остатках зернобобовых культур, которые являются нормативной базой при расчетах баланса органического вещества и азота в земледелии. Выявленные нормативы затрат элементов питания на получение единицы продукции, в том числе азота воздуха и азота почвы, коэффициенты использования элементов питания из почвы и удобрений могут быть применены для расчета доз удобрений на планируемый урожай зернобобовых в регионе.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1 .Закономерность азотного питания сои и гороха в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором.

2. Действие борного и молибденового микроудобрений на формирование симбиотческой системы растений и продуктивность сои и гороха.

3. Обоснование оптимальной влажности почвы для функционирования бо-бово-ризобиального симбиоза и роли орошения в формировании величины и качества урожайности сои.

4. Азотное питание, симбиотическая деятельность, продуктивность и качество зерна при использовании инокулянтов, обоснование вирулентного штамма диазотрофов.

5. Комплексная оценка применения макро- и микроудобрений и инокуляции в снмбиотической азотфиксации и формировании продуктивности зернобобовых культур.

6. Нормативы содержания азота в урожаях, пожнивно-корневых остатках, коэффициенты азотфиксации и использования растениями элементов питания.

7. Вклад органического вещества и азота зернобобовых в плодородие почвы региона.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на конференциях СОИСАФ (Калуга, 1989,1991,1993, Москва, 1996), совещаниях участников географической сети опытов с удобрениями (Москва, 1996,1998), конференции Микробиология почвы (С-Петер-бург,1998), конференции Агрохимия на пороге 21 века (Москва, 1998), на

межвузовских и внугривузовских научных конференциях (Нальчик, 19911997).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 28 работ, в том числе монография "Азотное питание и продуктивность зернобобовых в предгорной зоне Северного Кавказа", М.:Агроконсалг,1997, 168 с.(10.8 п.л.), 3 учебных пособия, среди них "Значение бобовых и симбиотического азота в земледелии", 1996, 33 с. (2,25 п.л.), 2 научно-методические рекомендации.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 408 страницах машинописного текста, состоит из введения, 9 глав, выводов и практически?! предложений, содержит 127 таблиц, 3 рисунка, 31 приложение. Список цитируемой литературы включает 370 источников,в том числе 70 на иностранных языках.

В разные годы в проведении исследований принимали учатие Жеруков Б.Х., Ханиев М.Х., Унежнв М.Х., Бжеумыхов B.C., Шалов Т.Б., Токбаев М.М, и другие, за что автор выражает глубокую благодарность.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены на предкавказком выщелоченном черноземе в учебно-опытном хозяйстве КБГ'СХА, вегетационном домике Академии и Базовом хозяйстве Академии, расположенном в Урванском районе Кабардино-Балкарской Республики. Агрохимическая характеристика 0-30 см пахотного слоя почвы во все годы проведения исследований была примерно одинаковой: реакция среды близкая к нейтральной (рНлгс/- 6.4-6.8), содержание подвижного фосфора (по Мачигину) низкое (10.8-13.5 мг/кг), содержание подвижного калия (по Мачигину) в Учебно-опытном хозяйстве- среднее (260278 мг/кг) , в Базовом хозяйстве- повышенное (370-390). В целом по КБР почв с очень низким и низким содержание подвижного фосфора около 28%. калия со средним-18%, повышенным более 1/3. Опытные участки в целом соответствуют по обеспеченности основными элементами минерального питания значительной территории Республики (Кеферов, Фиапшев, 1977) По степени обеспеченности почв подвижным бором и молибденом исследуемая почва относится к низкообеспеченной для зернобобовых культур (СобачкинД993).

Климат региона исследований умеренно континентальный, теплый. Сумма активных температур за вегетационный период составляет 2900-3 ЮОоС Увлажнение умеренное, гидротермический коэффициент равен 1,1-1.3. Е

среднем за год выпадает около 500 мм осадков, за вегетационный период 350-420 мм. В предгорной зоне, в отличие от степной, осадки выпадают более неравномерно и интенсивно. В отдельные годы во вторую половину вегетации в раде лет может ощущаться недостаток влаги, что увеличивает потребность растений в орошении (Унежев,1997). Метеорологические показатели в годы проведения исследований в целом соответствовали зональным особенностям, хотя в отдельные годы и вегетационные периоды количество осадков и среднесуточная температура воздуха несколько отличались от среднемноголетних значений, что, естественно, оказало определенное воздействие на рост и развитие растений сои и гороха.

Полевые и вегетационные опыты проведены с районированными сортами зернобобовых культур: соя- сорт Пламя, горох- сорт Неосыпающийся 1. Схемы полевых и вегетационных опытов приведены в соответствующих главах. Агротехника возделывания культур общепринятая и соответствовала зональной (Кеферов,1982; Гурфов и др., 1982). Посев сои широкорядный с междурядиями 60 см, норма высева 320 тыс.всхожих семян на гектар, в опыте с орошением 270 тыс./га. Сорняки в посеве сои уничтожались вручную. Посев гороха проводился рядковым способом, норма высева 1.2 млн.всхожих семян на 1 га. Семена перед посевом обрабатывались молибденово-кислым аммонием в дозе 50 г на гектарную норму семян и инокулировались соответствующим штаммом ризобий. Предшественник обеих культур кукуруза на зерно. Фосфорное удобрение- двойной суперфосфат вносили в соответствии со схемой опыта под зяблевую вспашку, азотное- аммиачную селитру в предпосевную культивацию. Борное удобрение в форме борного суперфосфата или борной кислоты использовали согласно схемы опыта. Площадь посевной делянки 75 кв.м, учетной 50 кв.м, повторность четырехкратная, размещение вариантов- рендомизированное. Учет урожая зерна сплошной, урожайность зерна приводили к 100% чистоте и стандартной 14% влажности.

Вегетационные опыты проводились в сосудах Митчерлиха с отверстием в дне для сбора воды в поддон. Методика закладки и проведения вегетационных опытов соответствовала рекомендациям (Журбицкий, 1968). В сосуд, объемом 6 кг почвы по трафарету высаживалось требуемое количество растений, повторность шестикратная.

В соответствии с программой исследований в течении вегетации проводили фенологические наблюдения, отбор проб растений для определения накопления биомассы растений, ее химического состава. Исследовалась динамика формирования симбиотического аппарата, содержание леггемоглобина в клубеньках, количество фиксированного азота воздуха, рост и развитие растений, величина и структура урожая. Опреде-

лялись показатели качества урожая, потребление и вынос основных элементов питания растениями.

Все перечисленные наблюдения и исследования выполнялись в соответствии с общепринятыми методами, используемыми в агрохимических и фи-зиолого-биохимических работах.

Поступление органического вещества в почву рассчитано по методике ВИУА (Трепачев, 1990,1991); статистический анализ результатов опытов выполнен методом дисперсионного анализа по программе Stat.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.Раль обеспеченности почвы подвижными фосфатами в симбиотиче-ской азотфиксации и продуктивности гороха и сои

В вегетационном опыте на предкавказком выщелоченном черноземе установлен оптимальный уровень содержания подвижного фосфора, равный 20 - 25 мг/кг почвы. Максимальное количество клубеньков, в том числе активных, формируется на корнях гороха при содержании подвижного фосфора в почве 20 мг/кг, на корнях сои - 20 - 25мг/кг. В этом случае клубеньки имеют большую массу и значительная их часть функционирует до созревания зерна. Повышение содержания подвижного фосфора до 35 мг/кг почвы не увеличивает количество и массу клубеньков на корнях гороха и сои (табл. 1). В результате усиления функционирования азотфиксирующей системы сои и гороха повышается обеспеченность растений азотом: возрастает концентрации этого элемента в вегетативных (листья и стебли), генеративных ( створки и зерно ) и подземных органах (корни и клубеньки). При этом возрастает площадь листьев гороха в 2 - 2.9 раза, сои в 1.7 - 2.2 раза. В вегетационннм опыте вследствие улучшения условий для азотфиксации и фотосинтеза возрастает зерновая продуктивность гороха в 2.4 раза, сои - в 2.3 раза(табл. 1), в биологическом урожае повышается доля зерна. Изменение зерновой продуктивности гороха и сои происходит за счет увеличения количества бобов на 1 растение, в результате этого улучшается озерненность каждого растения и боба. При этом растение имеет более развитую вегетативную массу и массу корней, вследствие чего возрастает масса зерна с 1 растения у гороха с 2.6 до б.Зг, у сои с 3.8 до 8.8 г или в 2.2-2.4 раза. Улучшение фосфатного питания способствуют получению более выполненного зерна, азот транспортируется в надземные органы и используется на синтез белка (табл. 1).

Таблица 1. Влияние обеспеченности почвы подвижным фосфором на развитие клубеньков па корнях растений и продуктивность сои и гороха. Среднее по 2 вегетационным опытам

Показатель Содержание Р205, мг/кг

15 20 25 35 15 20 25 35

Соя Горох

Клубеньков, шт/сосуд 74 381 528 467 17 106 130 154

в т. автивных 25 243 276 302 0 24 24 26

Масса сырых клубеньков,г/с 1,71 5,72 6,21 6,93 1,21 1,00 1,01 1,08

в т.ч.активных 0,15 3,60 4,73 4,98 , 0 0,20 0,21 0,22

Урожайность зерна, г/сосуд 30,4 68,3 70,0 70,3 21,5 49,0 51,5 50,5

Содержание белка, % 34,4 40,0 40,1 40,3 18,2 23,3 23,9 24,0

В условиях полевого опыта при повышении фосфатного фона почвы с 11 до 19 мг/кг за счет применения Р-удобрения зерновая продуктивность сои возрастает с 2.37 до 2.87 т/га, гороха с 2.65 до 3.34 т/га (Табл. 2). При этом каждый кг Р205 дает дополнительно 5.6 и 7.7 кг зерна.

Таблица 2. Зерновая продуктивность сои и гороха в зависимости от

содержания подвижного фосфора в почве

Показатель Содержание РЮ5,мг/кг 1990г. 1991 г. 1992г. Среднее

Соя

Урожайность 11 2,33 2,24 2,53 2,37

зерна, т.га

19 2,70 2,76 3,16 2,87

К хоз. 11 0,45 0,42 0,46 0,44

19 0,48 0,48 0,49 0,48

Горох

Урожайность 11 2,66 2,74 2,54 2,65

зерна, т/га

19 3,20 3,66 3,15 3,34

К ХОЗ. 11 0,58 0,55 0,54 0,56

19 0.60 0.63 0,59 0,61

Для зерна, р,% Соя 5,1 4,0 4,7 4,5

Горох 4,8 ЗД 4,1 4,1

НСР, т/га Соя 0,28 0,48 0,39

0,37

Горох 0,31 0,44 0,51

0,48

Улучшение фосфатного питания бобовых растений способствует формированию в биологическом урожае большей доли зерна. В период вегетации изменение уровня обеспеченности почвы подвижными формами фосфатов способствуют интенсивному накоплению сухого вещества растений, эта закономерность начинает проявляться с фаз бутонизации сои и стеблевания гороха и сохраняется до полной спелости зерна. Растения, выращиваемые на почве, среднеобеспеченной подвижными формами фосфора, формируют более развитый фототоассимиляционный аппарат: это начинает проявляться в фазе активного роста растений и сохраняется до начала созревания зерна. Лучшие условия фосфорного питания способствует возрастанию фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза посевов.

Уровень содержания подвижного фосфора в почве является определяющим в образовании массы клубеньков на корнях бобовых культур. Действие фосфатного фона на развитие клубеньков начинает проявляться при наступлении фаз активного роста растений сои и гороха. В эти фазы за счет улучшения фосфатного фона почвы масса клубеньков возрастает на корнях сои в 1.35 - 1.36 раз, на корнях гороха в 1.61 - 1.87 раза, при этом большая их часть находится в активном состоянии, это обеспечивает возрастание общего и активного симбиотического потенциалов посевов в 1.45 - 1.48 раза у сои и в 1.82 - 1.94 раза у гороха. При этом удельная активность симбиоза составляет 6.3 у сои и 11.0 г/кг в сутки у гороха. Она возрастает в благоприятные годы для формирования фотосинтетического потенциала растений и в этих условиях фиксируются максимальное количество симбиотического азота. Вследствие биологических особенностей растений посевами сои фиксируются в 1.5 - 2.0 раза больше азота, чем посевами гороха. При оптимальном фосфатном фоне почвы количество фиксированного азота воздуха посевами сои составляет 135 кг/га, гороха - 85 кг/га, что на 44 и 41 кг/га больше, чем при низкой обеспеченности. Улучшение обеспеченности почвы подвижными формами фосфора активизирует симбиотическую азотфикса-цию в клубеньках. В результате чего в них в 1.3 - 1.4 раза возрастает концентрация азота, благодаря чему растения лучше обеспечиваются этим элементом питания: 1.25 - 1.35 раза возрастает поступление азота. Благодаря лучшей обеспеченности растений азотом, повышается белковость зерна сои с 33.2 до 34.3%, зерна гороха с 20.6 до 23.8%. При этом большая часть азота реутилизируется из вегетативной массы в зерно.

Коэффициент азотфиксации зависит от вида культуры, условий года и степени обеспеченности почвы подвижными формами фосфора. В годы благоприятные для азотфиксации его значение возрастает. Растения сои большую часть азота потребляют из воздуха. Независимо от условий года, улучшение фосфатного фона почвы с низкой до средней степени

способствует возрастанию коэффициента азотфиксации с 0.53 до 0.64 у сои и с 0.39 до 0.56 у гороха.

Затраты азота на формирование 1 т зерна с соответствующим количеством побочной продукции при изменении фосфатного фона повышается с 71 до 73 кг/т у сои и с 43 до 45 кг/т у гороха. При этом в общих затратах азота при улучшении фосфатного фона снижается количество почвенного азота и возрастает доля азота атмосферы.

2.Действие борного и молибденового микроудобрений на продуктивность и симбиотическую активность сои и гороха

В вегетативном опыте на выщелоченном прадкавказком черноземе, содержащем перед закладкой 0.3 - 0.5 мг/кг подвижного бора и 0.2 - 0.3 мг/кг почвы подвижного молибдена, борное и молибденовое удобрения внесенные как раздельно, так и совместно увеличивают ассимиляционную поверхность сои и гороха, при этом на 18% Возрастает сырая масса листьев от молибдена, на 12% от бора и на 32% от совместного их использования т.е. наблюдается эффект их взаимодействия. Микроэлементы обеспечивают образование на корнях бобовых растений большего количества клубеньков, значительная их часть находится в активном состоянии. Клубеньки имеют большую массу, при этом максимальное значение этого показателя было при совместном использовании В и Мо. При использовании микроэлементов более активно функционируют клубеньки, в результате чего в них возрастает содержание азота. Вследствие усиления фиксации азота воздуха возрастает концентрация общего азота в корнях, вегетативной массе и в зерне. Максимальное потребление азота клубеньками происходит при внесении бора, несколько меньше -молибдена. В фазу активного функционирования клубеньков при использовании двух микроэлементов проявляется положительный эффект их взаимодействия. Улучшение условий для азотфиксации в клубеньках способствует высокому потреблению азота корнями и вегетативной массой растений.

В результатах лучшей обеспеченности растений азотом создаются предпосылки для формирования более высокой зерновой продуктивности растений: сбор зерна сои возрастает, главным образом, от микроэлемента бор, при совместном использовании бора и молибдена положительного эффекта взаимодействия не происходит, ровно как и не возрастает она от молибде-на(табл.З). Борное и молибденовое удобрение увеличивают по сравнению с фоном сбор зерна гороха, при совместном использовании двух микроэлементов имеет место положительный эффект взаимодействия. От микроэлементов увеличивается белковость зерна сои и гороха, больше белка накапливается под влиянием бора, действие молибдена несколько уступает ему.

При использовании двух микроэлементов белковость зерна сои была такой же, как при внесении одного бора.

Таблица 3. Влияние микроэлементов на продуктивность растений в вегетационном опыте. Среднее за 2 года

Вариант Зерно, г/сосуд Солома, г/сосуд Содержание е зерне белка,Н

соя горох соя горох соя горох

Контроль В 64 74 47 52 102 117 108 118 36,0 40,9 23,0 25,5

Мо 69 51 113 111 39,7 24,5

В+Мо 73 55 128 112 40,9 26,6

Р,% 2,9 2,4

НСР, г/сос 4,9 2,2

В полевом опыте при количестве осадков и среднесуточной температуре воздуха близким к среднемноголетним значениям, использование под сою бора способствовало возрастанию площади листовой поверхности посевов (табл.4), действие Мо на площадь листьев было слабым или отсутствовало совсем. Применение под сою двух микроудобрений В+ Мо увеличило площадь листьев сои по сравнению с контролем во все фазы активного роста, но размеры ее были, практически такими же, как и при удобрении бором. Использование под горох бора, также как и у сои увеличивает площадь листовой поверхности, действие

Таблица 4. Влияние микроудобрений на сою и горох. Среднее за 19901993гг.

Урожайность АСП посева, Б листьев в фазу Коэффициент

Вариант зерна, т/га кг.дней/га образования бо- азотфихсации

бов, тыс.га.м/га

СОЯ горох СОЯ горох СОЯ горох СОЯ горох

Контроль 2,77 3,20 9211 3473 30,8 34,1 0,38 0,41

В 30,0 3,52 12940 5098 37,5 38,1 0,47 0,51

Мо 2,79 3,19 9438 3596 31,5 34,6 0,36 0,42

В+Мо 3,8 3,61 13643 5554 38,8 38,4 0,48 0,54

Р,% 3,2 3,0

НСР, т/га 0,20 0,28

молибдена выражено в меньшей степени. В большинстве случаев на этой культуре проявляется положительный эффект взаимодействия бора и молибдена. Вследствие более развитой листовой поверхности под действием бо-

ра интенсивнее накапливается сухая масса растений. Положительного эффекта от молибдена на этот показатель не отмечено, как при раздельном, так и совместном применении с бором.

Борное удобрение увеличивает фотосинтетический потенциал посевов сои на 19%, гороха на 12%, эффективность молибдена низкая. Однако при совместном использовании бора и молибдена отмечается взаимодействие этих микроэлементов, в результате чего ФСП посевов достигает 3075 тыс. кв.м/га в сутки у сои и 1544 - у гороха. Микроудобрения увеличивают чистую продуктивность фотосинтеза сои и не изменяют его у гороха. Развитие фотосинтетического потенциала тесным образом связано с симбиотической активностью растений. Максимальное развитие симбиотического аппарата сои и гороха происходит в фазу цветения - полного налива зерна. Обработка семян бором способствует увеличению массы клубеньков на корнях сои и гороха, действие молибдена на этот показатель выражено слабо, однако при совместном использовании его с бором наблюдается положительный эффект их взаимодействия. Активный симбиотический потенциал от борного удобрения увеличивается у сои на 40%, у гороха - на 46% (табл.4). От молибдена значение этого показателя имеет тенденцию к увеличению. При использовании под зернобобовые культуры двух микроудобрений отмечен положительный эффект их взаимодействия, в результате чего АСП по сравнению с контролем увеличивается на 48% у посева сои и на 69% у посева гороха. Благодаря лучшему развитию и функционированию клубеньков на корнях сои и гороха за счет применения бора и бора + молибден, о чем свидетельствует повышение концентрации в них азота, растения лучше обеспечены азотом, главным образом листья, где происходит синтез органического вещества. Действие микроэлементов на концентрацию азота в вегетативных органах сои и гороха проявляется только в фазы активного функционирования фотоассимиляционного и симбиотического аппаратов. К фазе созревания положительное влияние бора и молибдена на содержание азота в вегетативных органах ослабевает.

Вследствие лучших условий для функционирования бобово -ризобиального симбиоза при использовании бора растениями сои и гороха накапливаются азота на 11 - 18% больше по сравнению с фоном, от молибдена существенного увеличения потребления азота растениями не приходит. При совместном использовании двух микроэлементов вынос азота растениями имеет те же величины, что и при внесении одного бора. Положительное действие бора на потребление азота растениями проявляется при наступлении фаз активного функционирования фотоассимиляционного и симбиотического аппаратов и сохраняется до полной спелости зерна. Общее потребление растениями азота в эту фазу возрастает по сравнению с неудобренным фоном

соей с 200 до 225-229 кг/га, гороха со 138 до 162-170 кг/га или соответственно 13 - 15% и 17 - 23 %. Микроэлемент бор способствует увеличению количества фиксированного азота воздуха соей с 75 до 105 кг/га или на 40%, горохом соответственно, с 57 до 83 кг/га или на 46%. Положительного действия одного молибдена не установлено. Действие двух микроэлементов ( В + Мо ) на размеры фиксации атмосферного азота, практически, такое же, как одного В. За счет применения микроэлемента бора или совместно бора и молибдена на 10 - 13% возрастает коэффициент азотфиксации и достигает значений 0.47-0.48 у сои и 0.51-0.54у гороха (табл.4).

Вследствие благоприятных условий для функционирования симбиотиче-ского и фотосинтетического аппаратов растений при применении бора зерновая продуктивность (табл.4) сои возрастает на 0.23 т/га, гороха на 0.32 т/га, положительное влияние молибдена не установлено. При использовании двух микроэлементов В + Мо дополнительный сбор зерна сои увеличивается на 0.31 т/га, гороха на 0.41 т/га. На обеих культурах обработка семян смесью двух микроэлементов, и на горохе одним бором способствовала возрастанию в биологическом урожае доли зерна, свидетельствующая об улучшении до-нарно - акцепторных отношений между вегетативными и генеративными органами.

При обработке семян микроэлементами бором в зерне сои и гороха возрастает содержание сырого белка и повышается его сбор с 1 га. Совместного применение бора и молибдена способствует формированию зерна с максимальной белковостью и получению наивысшего сбора белка (1303 кг/га у сои и 957 кг/га у гороха ) с единицы площади. От микроудобрений повышаются общие затраты азота на формирование 1 т зерна: на 2 - 3 кг/т у сои и на 1 - 4 кг/т у гороха, наибольшее положительное влияние характерно для бора. Наряду с этим, микроэлементы (В и В + Мо ) способствуют возрастанию в общих затратах количества азота воздуха: с 27 до 35 кг/т зерна сои и с 17 до 23 - 25 кг/т зерна гороха или в среднем на 8 кг/т.

3. Влияние влажности почвы на симбиотическую активность и продуктивность сои и гороха

Условия увлажнения существенным образом воздействуют на все жизненные функции организма растений (табл.5).Снижение влажности почвы до 35% ПВ резко угнетает образование клубеньков на корнях сои и гороха, а к фазе полного налива зерна клубеньки прекращают функционирование. При предполивной влажности почвы 65% ПВ формируется максимальная масса клубеньков. Максимальная биологическая и зерновая продуктивность

зернобобовых культур формируется при создании влажности почвы на уровне 65% ПВ, в структуре урожая возрастает доля зерна. При выращивании растений при дефиците влажности 35% ПВ на 1/3 снижается урожайность сои и гороха, одновременно уменьшается продуктивность корней, а у гороха* хозяйственный коэффициент. При дефиците влаги тормозится рост растений, в 2.5-3 раза уменьшается площадь листьев и как результат этого падает интенсивность фотосинтеза. При оптимальном увлажнении (65% ПВ) создаются благоприятные условия для функционирования симбиоза клубеньковая бактерия-высшее растение и получения высокой продуктивности последнего. В этом случае образуется наибольшее количество бобов и зерен на одно растение, возрастает масса зерна с 1 растения и формируются более выполненное зерно.

Таблица 5. Действие различных уровней влагообеспеченности на росте-ния сои. Среднее за 1993-1994 гг., вегетационный опыт

Влажность почвы, % ПВ

Показатель 30 65 80

Масса клубеньков, г./сосуд: всего 0,13 2,41 2,98

активных 0 1,00 0,94

Масса зерна, г/сосуд 18,7 58,0 58,0

Количество биомассы на 1 кв.дм.листьев,г 9,2 11,8 11,8

Содержание азота в зерне, % 5,66 6,62 6,64

Потреблено азота урожаем, мг/сосуд 1166 6130 6175

Условия увлажнения существенно влияют на содержание и накопление азота растениями. При дефиците влагообеспеченности резко снижается концентрация N во всех органах растений вследствие торможения процессов азотфиксации и фотосинтеза. В результате этого в 4-5 раз снижается накопление азота в растениях, задерживается его реутилизация из вегетативных органов в зерно. При оптимальном увлажнении (65% ПВ) накопление азота растениями достигает максимальных величин, при этом 71% у сои и 82% у гороха поглощенного растениями азота локализуется в зерне.

4. Роль орошения в формировании продуктивности сои

Орошение сои в год с недостатком атмосферных осадков в 7.3 раза повышает массу клубеньков на корнях сои в фазу образования бобов и в 6 раз в фазу полного налива зерна, при этом возрастает активный симбиотический потенциал увеличивается количество фиксированного азота воздуха. Регули-

рование условий увлажнения обеспечивает формирование максимальной площади листьев. В результате активного функционирования симбиотиче-ского и фстгосинтетического потенциалов от орошения зерновая продуктивность сои (табл.6) увеличивается на 1.36 т/га. В годы с количеством осадков, близким к среднемноголетнему значению, повышение продуктивности сои от орошения меньше и составляет 0.18- 0.68 т/га.

Таблица 6. Продуктивность сои в зависимости от орошения посева

Показатель Урожайность зерна, т.га Масса 100 зернен, г Содержание белка в зерне, % Содержание жира в зерне, % Коэффициент азотфиксации 1990 г. 1991г. 1993г.

б.ор. I о рощ. б.ор. орош. б.ор. орош.

1,86 166 35,5 19,0 0,22 3,22 195 45,1 17Д 0,69 2,48 177 41.5 17.6 0,38 3,16 183 43,1 17,4 0,51 2,62 180 41,4 17,6 0,35 2,80 181 42,4 17,6 0,39

Улучшение водообеспеченности растений способствует повышению доли сим биотического азота в формировании продуктивности сои, наиболее четко это выражено в год с резким недостатком осадков (69%), в годы с умеренным количеством осадков доля биологического азота меньше (40-50%). Вследствие создания благоприятных условий для фотосинтетической и сим-биогаческой активности посевов сои при орошении, обеспечиваются лучшие снабжение растений азотом: повышается концентрация N в клубеньках в 1.5-1.7 раза, в листьях в 1.1 - 1.3 раза. В результате этого на 2 - 10% возрастает содержание белка в зерне и его сбор с 926 до 1334 кг/га или в 1.44 раза, при этом в год с резким недостатком атмосферных осадков сбор белка от орошения увеличивается в 2.2 раза.

В условиях недостаточного атмосферного увлажнения орошение посевов сои на 45% повышает максимальное потребление растениями азота и 24% отчуждение его с урожаем, при умеренном увлажнении эти показатели имеет лишь тенденцию к возрастанию. В среднем за 3 года от орошения максимальное потребление азота в фазу полного налива зерна возросло с 92 до 106 кг/т или на 15%. Орошаемые растения на 10% больше выносят азота на 1 т зерна. Без орошения из 71 кг/т азота, отчужденного с урожаем, 32% приходится на фиксированный микроорганизмами и 68% составляет почвенный. При орошении вследствие улучшения условий для азотфиксации в отчуждаемом с урожаем азота (78 кг/т) 53% составляет азот симбиотический и 47% почвенный. Затраты фосфора на единицу зерна с соответствующим количеством побочной продукции мало зависят от условий года и составляют

0.3 кг/т. Потребление калия на формирование единицы зерна от орошения юзрастает на 20%. К уборке из-за возвращения калия в почву с корневыми наделениями и с опадом листьев 1 т зерна с соответствующим количеством оломы, не зависимо от условий года, выносится 25-26 кг калия.

5.Вляние инокуляции семян на формирование продуктивности сои

Инокуляция семян в вегетационном опыте (табл.6) увеличивает количе-тво клубеньков на корнях по сравнению с контролем, достигающее от штам-1а 6346 от 4.9 раза, 626а -4.0 раза и штамма 607- 3.6 раза. Одновременно повышается масса сырых клубеньков соответственно в 23.5, в 18.2 и в 13.4 >аза. При инокуляции сои ризотрофином на основе штамма 6346 растения юрмируют максимальную лиственную поверхность, увеличение к фону со-тавляет 44%, эффективность других штаммов ниже и достигает 29% от 607 и 9% от 626а. В результате активного функционирования симбиотического и ютоассимялиционного аппаратов при инокуляции семян растения накапли-ают большее количество сухого вещества: увеличение достигает 50% по лтамму 6346, 11% по штамму 607 и 3% по штамму 626а. За счет инокуляции итаммом 6346 в общем

аблица 6. Роль различных штаммов клубеньковых бактерий в формирова нии продуктивности сои. Среднее по двум вегетационным опытам

Показатель Инокуляция штаммами

Без ин. 626а 6346 607

Клубеньков, шт/растение: всего 13 52 64 47

активных 12 46 57 42

Масса сырых клубеньков, г/раст. : всего 0,12 1,61 2,82 2,18

активных 0,11 1,46 2,55 2,06

Сухая масса растений, г/сосуд: всего 196,7 225,3 294,3 248,4

зерно 63,7 77,2 96,2 84,8

солома 112,6 121,3 164,4 135,3

корни 20,6 26,7 33,6 27,7

Фиксировано азота воздуха, г/сосуд - 1,97 5,46 2,62

Содержание в зерне белка, % 38,8 42,3 45,4 41,9

5иологическом урожае сформировалось максимальное количество зерна, а рибавка к неинокулированному фону достигала 51%. От менее вирулентных ггаммов 607 и 626а прибавки в этом случае составляют 33 и 21%. Наряду с величением зерновой продуктивности инокуляция увеличивает массу соло

увеличением зерновой продуктивности инокуляция увеличивает массу соломы и корней, при этом наиболее вирулентным был штамм 6346. Этот штамм в большей степени чем другие обеспечивал повышение концентрации азота в корнях, соломе и зерне, соответственно в 1.18, 1.54 и в 1.97 раза. В результате лучшего развития растений при инокуляции семян штаммом 6346 потребление азота возрастает корнями более чем в 2 раза, зерном в 1.78 раза и соломой в 1.93 раза. Эффективность других штаммов на потребление азота менее значима. Во всех случаях значительная доля выноса азота (0.60-0.64) приходится на зерно. Максимальное количество азота воздуха 5.46 г/сосуд растения усваивают при использовании штамма 6346, по штамму 607- 2.62 г/сосуд и 1.97 г/сосуд от штамма 626а. В этом случае значительно ниже была удельная активность азотфиксации ( 1202 - 1224 мг N/r клубеньков). При использовании штамма 6346 количество фиксированного азота 1 г клубеньков возрастало до 1936 мг N или в 1.6 раза по сравнению с менее вирулентными штаммами.

В полевом опыте действие штамма ризобий 6346 начинает проявляться с фазы первого тройчатого листа и сохраняется до начала созревания зерна (табл.7). Он увеличивает количество и массу клубеньков на корнях сои по сравнению со спонтанным фоном в фазы первого тройчатого листа в 5 раз, бутонизации в 6 - 7 раз, в фазу цветения в 4 - 4.1 раза, образование бобов -3.7 раза, в фазу полного налива зерна в 4 - 5 раз. В период снижения активности симбиотического аппарата ( начало созревания зерна ) от нитрогини-зации общее количество клубеньков увеличивается в 3.9 раза, активных в 3.8 раза, а их масса соответственно в 3.9 раза и 5.2 раза. Интродуцированный штамм ризобий 6346 наибольшую активность проявляют в начале и в конце вегетации растений.

Вследствие лучшего развития клубеньков возрастает значение активного симбиотического потенциала посевов в зависимости от условий года в 3.06.5 раз или в 4.1 раза в среднем за годы исследований. При возрастании симбиотического потенциала посевов за счет инокуляции семян, практически во все фазы развития растений, в 1.2 - 1.3 раза повышается площадь листьев сои.

Инокулированные растения, вследствие активного функционирования симбиотического и фотоассимиляционного аппаратов, интенсивно накапливают сухую массу. Различия между инокулированными и неинокулирован-ными растениями в зависимости от фазы онтогенеза составляют 0.6 - 0.9 т/га, при этом более значимые величины характерны для начальных фаз роста сои.

Таблица 7. Влияние инокуляции вирулентным штаммом ризобий на азотов питание и продуктивность сои, среднее за 1993-1995 гг.

Показатель Инокуляция

О 1 6346

Сырая масса клубеньков в фазу цветения, кг/га 32 129

Активный симбиотический потен, кг.сут/га 3183 13149

Содержание азота в фазу цветения, % : листья 2,62 3,03

вегетативная масса 2,46 2,68

клубеньки 3,03 4,88

Урожайность зерна, т/га (НСР=0,20) 2,43 2,82

Содержание в зерне белка,% 35,6 38,5

Вирулентный штамм ризобиума, увеличивая активность азотфиксации, способствует возрастанию концентрации азота в клубеньках сои в фазу цветения в 1.61 раз, в фазу образования бобов в 1.64 и полного налива зерна - в 1.37 раза. За счет усиления в клубеньках азотфиксации, повышается обеспеченность растений азотом. В листьях инокулированных растений содержится азота на 0.20% больше в фазу первого тройчатого листа, на 0.41 - 0.50% в фазы цветение и полный налив зерна. Из-за недостаточного развитого сим-биотического аппарата в фазу первого тройчатого листа различия в концентрации азота в вегетативной массе между ииокулированными и контрольными вариантами невелики. В последующие фазы роста растений, вследствие возрастания процессов азотфиксации, улучшается обеспеченность сои азотом, о чем свидетельствует возрастание в 1.09 - 1.16 раз концентрации этого элемента в вегетативной массе.

За счет нитрогинизации семян растениями сой возрастает потребление азота растениями в течении всей вегетации. Инокуляция семян вирулентным штаммом ризобий достоверно с 2.43 до 2.82 т/га повышает зерновую продуктивность сои, при этом доля зерна в общебиологическом урожае достигает 61%. Наряду с возрастанием зерновой продуктивности, повышается сбор соломы, в среднем за три года это увеличение составляет 0.21 т/га.

Вследствие лучшей обеспеченности растений азотом при использовании симбиотических диазотрофов, в зерне сои с 35.6 до 38.3% или в 1.08 раза возрастает накопление сырого белка. Поскольку накопление белка в зерне тесным образом связано с содержанием жира, инокуляция семян снижала его концентрацию с 18.2 до 17.5%. Содержание фосфора в зерне и соломе сои не изменялось, а калия имело слабую тенденцию к возрастанию при использо-

вании инокулянта. Масса 1000 зерен за счет инокуляции семян имела слабун тенденцию к возрастанию.

За счет инокуляции семян вирулентным штаммом ризобий 6346 в ре зультате увеличения продуктивности сои и повышения концентрации азота i зерне и в соломе вынос N возрастает со 157 до 196 кг/га, фосфора с 24.6 д< 29.3 кг/га и калия с 51.6 до 66.8 кг/га. Вследствие увеличения белковосп зерна и содержания азота в соломе инокуляция семян способствует повыше нию с 65 до 70 кг затрат азота на получение 1 т зерна, затраты фосфора н< изменяются (10.1 - 10.4 кг/т ), а калия несколько ( с 21.2 до 23.7 кг/т ) уве личиваелгся.

При инокуляции семян активным ризобиальным штаммом посевом coi дополнительно фиксируется 40 кг/га азота воздуха.

6. Оценка комплексного применения макро- и микроудобрений и инокуляции в формировании продуктивности зернобобовых культур

Положительное действие инокуляции на развитие клубеньков на корня) связано с улучшением фосфорного питания растений. Применение под сок молибденового удобрения практически не изменяет массу клубеньков h¡ корнях сои, а на горохе несколько увеличивает ее. Во все фазы онтогенез« сои и гороха борное удобрение способствует развитию большой массь клубней по сравнению с фоном Р+ инокуляция.

Внесение под сою азотного удобрения снижает продолжительность об щего симбиоза в среднем за 3 года на 11 дней и на 14 дней - активного, ; гороха- общего в зависимости от года на 16-30 дней, активного на 18 - 3( дней. Практически во все фазы роста масса клубеньков на корнях расте ний, удобрявщихся азотом была меньше, чем на фоне без удобрений. Пр1 этом более чем в два раза снижается значение общего и симбиотического по тенциалов (табл. 8).

Улучшение условий жизнедеятельности растений увеличивает количестве фиксируемого азота воздуха посевами сои с 66 до 110-147 кг/га, посевами го роха с 22 до 32 - 45 кг/га. Максимальная фиксация азота характерна для п< Улучшение условий жизнедеятельности растений увеличивает количестве фиксируемого азота воздуха посевами сои с 66 до 110 -147 кг/га, посевасе вов, выращиваемых на фоне фосфорного и борного удобрения или Р+В+М< и при инокуляции семян ризоторфином. Внесение N- удобрения резко (до 4< кг/га у сои и 14 кг/га у гороха) снижает фиксацию азота воздуха.

Зерновая продуктивность сои увеличивается от использования фосфорного- и микроудобрений и на фоне инокуляции семян. Внесение под сою N45 хотя и увеличивает сбор зерна по сравнению с контролем, но размеры его были такими же, как при внесении Р-удобрения и инокуляции семян, или

Таблица 8. Влияние минеральных удобрений и инокуляции на продуктивность азотфиксирующую способность зернобобовых культур. Среднее за 3 года

Вариант Урожайность Содержание в Активный СП, Фиксировано

зерна, т.га зерне белка, % кг.дней/га азота, кг/га

соя горох соя горох соя горох соя горох

Контроль 1,70 2,40 38,0 24,7 7409 1600 66 22

Р+инокуляция 2,25 2,57 41,5 25,2 11361 2729 110 32

Р+Мо+инокул. 2,39 2,94 41,6 25,4 11944 3357 117 39

Р+В+инокуляц. 2,54 3,13 42,2 26,1 13973 3841 138 44

Р+В+Мо+инок. 2,64 3,30 42,5 26,3 15089 3967 147 45

Р+В+Мо+ин.+И 2,31 2,81 39,0 24,5 4620 1063 46 14

Р,% 2,9 6,9

НСР, т/га 0,21 0,28

1^1- удобрение снижает положительную роль микроэлементов. Достоверного повышения урожайности зерна гороха от Р-удобрения и инокуляции не получено, применение на этом фоне молибденового и борного микроудобрений обеспечивало достоверное возрастание ею продуктивности. При совместном использовании бора и молибдена на фоне Р+инокуляция отмечается тенденция к возрастанию его продуктивности. Дополнительное внесение азотного удобрения снижает зерновую продуктивность гороха.

Улучшение условий функционирования симбиотического и фотосинтетического аппаратов сои и гороха за счет применения фосфорного, молибденового и борного удобрений, а так же инокуляции семян вирулентным штаммом микроорганизмов способствует некоторому возрастанию доли зерна в общебиологическом урожае. При ухудшении условий для симбиотичской азот-фиксации (применение азотного удобрения под бобовые культуры) уменьшается доля зерна и повышается доля соломы.

При благоприятных условиях азотфиксации за счет использования инокуляции семян и применения макро- и микроэлементов белковость зерна сои возрастает на 3.5 - 4.5%, гороха- на 0.5-1.6%, азотное удобрение снижает ее. Условия выращивания слабо отразились на накоплении в зерне фосфора и

калия. В зерне сои несколько больше накапливалось фосфора в 1990 г. (0.7 0.8%), в другие годы его было меньше (0.5-0.6%). Зерно гороха, независим! от условий года, содержало 0.40-0.47% фосфора. Содержание калия в зерн сои составляет около 0.8-1.0%, гороха - 0.9 -1.0%.

В фазу активного функционирования ассимиляционного аппарата у луч шение условий для азотфиксации способствует повышению обеспеченносп листьев азотом, при этом в фазу цветения сои максимальное значение кон центрации азота были при внесении двух микроэлементов. Благодаря боле активному функционированию азотфиксации в клубеньках гороха при вне сении Р-Мо-В-удобрений в листьях возрастает содержание азота в цветение 2.28 до 2.61%, в фазу роста бобов - с 2.20 до 2.51%, в полный налив зер на с 1.53 до 1.92 и в созревание зерна с 0.82 до 1.31%. Максимальное потреб ление азота растениями сои и гороха в фазу роста бобов и налива зерн; происходит при использовании на фоне фосфорного удобрения микроэле мента бора и бора + молибден и инокуляции при наступлении фазы полноп налива зерна, в это время растения в максимальной степени использую фиксируемый азот и различия в его потреблении наиболее значимы. В пол ную спелость зерна максимальное потребление азота достигало соей 21! кг/га и гороха - 169 кг/га при внесении трех элементов питания, что 50 и 3< кг/га больше, чем на контроле. Внесение азотного удобрения резко снижае вынос азота горохом, у сои это снижение выражено в меньшей степени.

Коэффициент азотфиксации определяется условиями питания растений без инокуляции он наименьший 0.39 у сои и 0.16 у гороха. Применение Р удобрения и ризоторфина повышает его до 0.51 у сои и до 0.22 у гороха. Пр1 использовании микроэлементов коэффициент азотфиксации возрастает д< 0.54 - 0.61 у сои и до 0.26 - 0.28 у гороха. Азотное удобрение способствуй резкому снижению коэффициента азотфиксации у обеих культур и размерь которого меньше контроля в 2 раза для сои и в 1.5 раза для горюха.

Общие затраты азота на формирование урожая мало зависят от услови* минерального питания растений и составляют 70- 83 кг на 1 т зерна сои и 48 51 кг/т гороха. При создании оптимальных условий для азотфиксации 3J счет инокуляции семян, внесения фосфорного удобрения и микроэлемен тов в структуре затрат азота с 30 (контроль) до 41-50 кг/т у сои и с i (контроль) до 11 - 14 кг/т у гороха возрастает количество азота воздуха Максимальное количество биологического азота воздуха ( 50 кг у сои и 14 ю у гороха) используется на формирование зерна при внесении бора и бора н молибден на оптимальном фосфатном фоне и при инокуляции семян ризо торфином. Резко снижается доля биологического азота в общих его затрата:

на получение 1 т зерна в случае внесения азотного удобрения: до 15 кг у сои и до 5 кг у гороха.

Коэффициенты использования элементов питания из почвы. Использование соей запасов легкогидролизируемого азота почвы составляет 17 - 20%, при этом с улучшением условий для азотфиксации имеется тенденция к возрастанию с 17 до 20%, гороха соответственно с 23 до 27%. Коэффициент использования подвижного фосфора почвы для сои составляет 36%, гороха 23 - 26%, с улучшением условий для азотфиксации у гороха он имеет тенденцию к некоторому возрастанию. Использование растениями подвижного калия в предкавказком черноземе невилико и достигает для сои 5.48.5%, для гороха - 4.4-5.7%. Создание благоприятных условий для азотфиксации обеспечивает повышает использование К20 почвы на 2.5 - 3.0% соей и на 0.5 -1.0% горохом.

Количество органического вещества пожнивно-корневых остатков, поступающего в почву после уборки зернобобовых культур, возрастает при улучшении условий для азотфиксации: сои с 2.83 до 4.25 т/га, гороха с 3.86 до 5.31 т/га, максимальное значение получено при использовании под бобовые культуры фосфорного удобрения, микроэлементов бора и молибдена и инокулировании семян и близкое к нему при исключении молибдена. При внесении азотного удобрения снижается количество пожнивно-корневых остатков. Минимальное количество общего азота остается в почве после уборки неудобряемых культур. В случае создания оптимальных условий для азотфиксации его количество возрастает до 50 - 53 кг/га для сои и 65-70 кг/га для гороха. С растительными остатками сои, выращиваемой при оптимальных условиях, в почве остается от 27 - 32 кг/га биологического азота, гороха соответственно 17-19 кг/га. При неблагоприятных условиях для симбиоза (недостаточное фосфорное питание, отсутствие микроэлементов и инокуляции, или использование азотного удобрения ) количество биологического азота, оставляемого после уборки зернобобовых культур снижается более чем в два раза.

Энергетическая себестоимость белка сои вдвое ниже белка гороха. Наименьшая энергетическая себестоимость белка гороха и сои получены при оптимальных условиях симбиоза и наиболее активной биологической азот-фиксацей, а наибольшая при внесении азотного удобрения. Применение бора и молибдена на фоне инокуляции семян и лучшей обеспеченности фосфором способствует получению максимальной энергии с урожаем основной и побочной продукции сои и гороха и наибольшей окупаемость затрат на ее производство.

7. Органическое вещество и азот зернобобовых в земледелии Кабардино-Балкарской Республики: вклад в плодородие и потребность в удобрении последующих культур

При среднегодовой продуктивности сои 1.1 т/га и гороха 2.62 т/га и пс севных площадях соответственно 1 тыс.га и 6.5 тыс.га за 1992-1997 год] урожаем зернобобовых культур в КБР потреблялось 859.5 т азота в год, том числе 398,6 т симбиотического азота, в почве после уборки оставалос 342.5 т общего и 158.4 т симбиотического азота. При прогнозируемой 2000 году оптимальной структуре посевных площадей соя может быть разме

Таблица 9. Величины потребления общего и симбиотического азота урожаем зернобобовых культур и поступление в почву азота с растительными остатками, т

' Культура 1992-1997 гг. 2000 г.

N общ. N биол. N общ. N биол.

! Азот в урожаях

Соя* 78,3 39,2 736,5 412,4

Горох* 781,2 359.4 4234.3 2328,9

Азот в растительных остатках

Соя 21,6 10,8 201,2 112,7

Горох 320,9 147,6 1738,8 956,3

Азот в фитомассе бобовых

Соя 99,7 50,0 937,7 525,1

Горох 1102,1 507,0 5973,1 3285,2

Всего 1201,8 557,0 6910,8 3810,3

* Примечание- с учетом соломы

щена на 5 тыс.га, горох на 30 тыс.га и зерновая продуктивность реально воз расти соответственно до 2.0 и 3.0 т/га абсолютные размеры потреблен« азота к 2000 году могут возрасти до 4970.8 т общего и 2741.3 т биологиче ского азота. При этом в почве после уборки сои и гороха может быть накол лено 1940 т общего и 1069 т симбиотического азота, доля биологического о суммарного потребления составит 55%. Соотношение между количество» азота, отчужденного с урожаем и оставленного в почве различается для раз новидовых бобовых культур: соей выносится в 3.62 раза больше азота, че» остается в почве, горохом соответственно в 2.43 раза.

сферы или 46% от общего, к 2000 году может произойти его увеличение до 3810.3 т, что составит 55% от общего. Количество симбиотического азота при возделывании гороха достигало в 1992-1997 гг. 91%, а к 2000 г. составит 86% от суммы азота, фиксируемого ведущими зернобобовыми культурами (соя и горох) в регионе.

При существующем уровне урожайности сои 1.1 т/га и гороха 2.62 т/га после уборки сои в почве остается 1.77 т/га органического вещества, после гороха - 4.22 т/га. При прогнозируемой урожайности сои 2 т/га количество пожнивно- корневых остатков может возрасти до 3.22 т/га и до 4.83 т/га после гороха при зерновой продуктивности 3 т/га. Пожнивно-корневые остатки гороха будет компенсировать минерализацию гумуса (0.97 т/га), а после сои минерализация останется превалирующий над гумификацией (0.64 т/га).

Количество сухого органического вещества (табл.10), поступившего в почву после уборки обеих зернобобовых культур в среднем за 1992-1997гг.

Таблица 10. Поступление в почву органического вещества пожнивпо-

корневых остатков

Культура 1992-1997 гг. 2000 г.

Соя Горох Зернобобовые т/га тыс. т т/га тыс.т

1,77 4,22 1,77 27,43 29,20 3,22 4,83 16,4 144,9 161,0

Таблица 11. Нормативы содержания общего азота и коэффициенты азотфиксации в урожаях и растительных остатках зернобобовых культур

Культура 1992-1997 гг. 2000 г.

N общ. Кф N общ. Кф

Соя, зерно солома Горох, зерно солома Соя Горох 6,10 1,22 3,90 1,27 В 1,22 1,17 В урожаях 0,50 0,50 0,46 0,46 растительных ост 0,50 0,46 6,30 1,25 4,00 1,20 атка 1,25 1,20 0,56 0,56 0,55 0,55 0,56 0,55

составило 29.2 тыс. т, что эквивалентно 146 тыс. т подстилочного навоза, к 2000 г. соответственно 161 и 805 тыс. тонн. Используя полученные нормативы (табл.11) оценен вклад азота пожнивно-корневых остатков зернобобовых культур в формирование урожайности зерна одной из ведущих зерновых культур. Учитывая, что на формирование 1 ц зерна с соломой растенш озимой пшеницы потребляют 3.0 кг азота, прибавка урожая за счет азота органического вещества сои, оставляемого в почве в настоящее время составляет 1.87 ц/га, в том числе за счет симбиотического 0.93 ц/га. При прогнозируемом увеличении продуктивности сои с пожнивно-корневыми остатками (3.2 т/га) в почву поступит 40.2 кг/га общего и 22.5 кг/га симбиотического азота, который обеспечит прибавку урожайности зерна озимой пшеницы 3.5 ц/га за счет общего и 1.95 ц/га- симбиотического. При существующей урожайности гороха в почву поступало 4.22 т/га органического вещества, содержащего 49.4 кг/га общего и 22.7 кг/га симбиотического азота. За счез этого прибавка урожайности зерна озимой пшеницы составляла 4.3 ц/га oí общего и 2.0 ц/га - симбиотического азота. При увеличении к 2000 год) урожайности и азотфиксирующей способности гороха азот органическогс вещества, оставляемый в почве, обеспечит дополнительное получение 5 ц/ге зерна, в том числе 2.8 ц/га за счет симбиотического. В среднем за 1992-1991 гг. за счет общего азота, оставляемого в почве пожнивно-корневыми остатками зернобобовых культур, получено в КБР 2939 т зерна, в том числе 1371 тонны за счет симбиотического.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Увеличение содержания подвижного фосфора с 11 до 20-25 мг/кг (пс Мачигину) в предкавказком выщелоченном черноземе создает оптимальны« условия для формирования количества и массы клубеньков на корнях сои * гороха. В результате этого усиливается фиксация азота воздуха улучшаете? обеспеченность растений азотом.

2.При создании оптимальной обеспеченности почвы подвижным фосфо ром в контролируемых условиях вегетационного опыта зерновая продуктивность сои возрастает в 2.3 раза, гороха- в 2.4 раза, усиливает« транспорт азота в надземные органы и повышается накопление белка в зер не.

3.Использование под зернобобовые культуры фосфорного удобренш обеспечивает возрастание зерновой продуктивности сои с 2.37 до 2.87 т/га гороха с 2.65 до 3.34 т/га, при этом каждый кг Р205 дает дополнительно соот ветственно 5.6 и 7.7 кг зерна. Вследствие лучшей обеспеченности растенш

азотом при создании оптимального фосфатного фона почвы (18-20мг/кг) возрастает белковость зерна сои и гороха.

4.При исходном содержании подвижного Р205 11 мг/кг почвы внесение фосфорного удобрения под зернобобовые культуры способствует более интенсивному формированию фотоассимиляционного и симбиотического аппаратов растений, в результате этого быстрыми темпами формируется биомасса растений и улучшается обеспеченности их азотом.

5.При оптимальном содержании подвижного фосфора в почве (20 мг/кг) посевом сои фиксируется 135 кг/га азота воздуха, посевом гороха- 85 кг/га, что на 44 и 41 кг/га больше, чем при низком содержании Р205. Коэффициент азотфиксации возрастает с 0.53 до 0.64 у сои и с 0.39 до 0.56 у гороха.

6.Вследствие улучшения обеспеченности растений микроэлементами бором и молибденом на корнях сои и гороха образуется большее количество и масса клубеньков, повышается фиксация азота в клубеньках. В результате этого улучшается обеспеченность растений азотом, что создает предпосылки для формирования более высокой зерновой продуктивности сои и горюха и накопления в зерне белка.

7.В контролируемых условиях вегетационного опыта сбор зерна сои возрастает, главным образом, от микроэлемента бор, от молибдена и совместного использования двух микроэлементов роста зерновой продуктивности сои не происходит. Борное и молибденовое микроудобрения, внесенные как раздельно, так и совместно, способствуют росту продуктивности гороха.

8.Внесение борного и молибденового микроудобрений под зернобобовые культуры на предкавказком выщелоченном черноземе, содержащем 0.3-0.5 мг/кг подвижного бора и 0.2-0.3 мг/кг подвижного молибдена, улучшает в фазы активного роста формирование площади листьев и функционирование симбиотического аппарата на корнях растений. От борного удобрения увеличивается активный симбиотический потенциал у сои на 40%, у гороха на 46%, от молибдена этот показатель изменяется существенно меньше- на 2.53.5%. От двух элементов ЛСП возрастает по сравнению с контролем на 48% у сои и на 69% у гороха.

9.Под действием микроэлемента бор увеличивается количество фиксированного азота воздуха посевом сои с 75 до 105 кг/га (40%), посевом гороха с 57 до 83 кг/га (46%). Действие молибдена на этот показатель отсутствует. Положительная роль двух микроэлементов равноценна одному бору. За счет применения микроэлемента бора и бора+молибден на 10-13% повышается коэффициент азотфиксации у обеих культур.

Ю.Вследствте лучшего различия и функционирования клубеньков на корнях сои и гороха за счет борного и борного+молибденового микроудобрений возрастает обеспеченность растений азотом в фазы активного роста, что

способствует более интенсивному накоплению биомассы сои и гороха. Пр благоприятных условиях функционирования симбиотического и фотоаса миляционного аппаратов растений зерновая продуктивность сои повышаете от бора на 0.23 т/га, гороха на 0.32 т/га. Увеличения сбора зерна от моли< дена не получено. При внесении двух микроэлементов сбор зерна сои возра тает по отношению к контролю на 0.31 т/га, гороха- на 0.41 т/га.

11 .Содержание белка в зерне сои и гороха повышается от борного и бо| ного+молибденового микроудобрений. При бинарном применении микр< элементов под зернобобовые формируется зерно с максимальной белков< стью и в этом случае получение наибольший сбора белка с единицы площ; ди (1303 кг/га у сои и 957 кг/га у гороха).

12.Недостаток влаги в почве резко угнетает формирование и функци< нирование фотоассимиляционного и симбиотического аппаратов зернобоб< вых культур, растения испытывают недостаток азота, что приводит к сш жению на 1/3 их продуктивности. Оптимальные усусловия для формирован!: урожая складываются при влажности почвы 65% ПВ. В этом случае актив! функционирует азотфиксирующая система и создаются оптимальные усл< вия снабжения растений азотом.

13.Орошение сои в годы с недостаточным количеством атмосферных ocaJ ков в 6-7 раз повышает массу клубеньков на корнях, значительно увеличив) ется активный симбиотический потенциал и количество фиксированно1 азота воздуха. В результате улучшения снабжения растений азотом форм! руется максимальная площадь листьев, зерновая продуктивность сои возра< тает от орошения на 1.36 т/га. В годы с количеством осадков, близким среднемноголетнему значению, урожайность зерна сои от орошения повь шается на 0.18-0.68 т/га. Орошение увеличивает белковость зерна сои в зав! симости от года на 2-10%, сбор белка с 926 до 1334 кг/га или в 1.44 раза, в год с резким недостатком атмосферных осадков- в 2.2 раза.

14.Улучшение водообеспеченности растений изменяет долю биологич! ского азота в формировании урожайности сои, наиболее выражено это пр резком недостатке атмосферных осадков (69%), в годы с умеренным их кол! чеством его доля составляет 40-50% от общего.

15.Для сои, выращиваемой в условиях Северного Кавказа, выявлен вир; лентный штамм клубеньковых бактерий- 6346, который более, чем друг* штаммы увеличивает образование и развитие на корнях клубеньков, чт приводит к усилению азотфиксации в агробиоценозе, улучшению снабжен* растений азотом и повышению их зерновой продуктивности.

16.Инокуляция семян сои вирулентным штаммом клубеньковых бакт рий 6346 в полевых условиях увеличивает количество и массу клубеньке на корнях в зависимости от фазы онтогенеза растений в 3.7-7 раз. В резул

тате этого в зависимости от условий года возрастает в 3-6.5 раз активный симбиотический потенциал посева сои. За счет инокуляции посевом сои дополнительно фиксируется 40 кг/га азота воздуха. Вследствие улучшения обеспеченности растений азотом более интенсивными темпами накапливается биомасса растений, достоверно с 2.43 до 2.82 т/га возрастает зерновая продуктивность и белковость зерна с 35.6 до 38.3%, при этом в общем биологическом урожае доля зерна достигает 61%.

17.Азотное удобрение снижает продолжительность активного симбиоза у посева сои в среднем на две недели, у гороха на 18-30 дней, более чем в два раза уменьшается значение общего и симбиотического потенциалов. Азот удобрений ингибирует положительную роль инокуляции и улучшение условий фосфорного питания растений и микроэлементами. Это приводит к резкому снижению фиксации азота воздуха и переходу на автотрофный тип азотного питания растений. Оптимальные условия для азотфиксации и реализации потенциальной продуктивности зернобобовых культур создаются при посеве инокулированными семенами, достаточном содержании в почве подвижного фосфора и обеспеченности растений бором и молибденом.

18.Количество органического вещества пожнивно-корневых остатков, поступающего в почву после уборки зернобобовых культур при оптимальных условиях для азотфиксации достигает 4.25 т/га у сои и 5.31 т/га у гороха, с ними поступает в почву соответственно 27-32 и 17-19 кг/га биологического азота. При неблагоприятных условиях для функционирования агробиоценоза (недостаточная обеспеченность фосфором и микроэлементами, отсутствие вирулентных штаммов клубеньковых бактерий, внесение под бобовые азотных удобрений) количество биологического азота, поступающего в почву, снижается более чем в два раза.

19.При современном уровне продуктивности зернобобовых культур в КБР после уборки сои в почве остается 1.77 т/га органического вещества, после гороха-4.22 т/га. При прогнозируемой на перспективу урожайности сои 2 т/га и гороха 3 т/га количество пожнивно-корневых остатков возрастет до 3.22 и 4.83 т/га соответственно. Пожнивно-корневые остатки гороха будут компенсировать минерализацию гумуса в почве, а после сои она останется превалирующей над гумификацией.

20.Энергетическая себестоимость белка сои вдвое ниже белка гороха. Наименьшая энергетическая себестоимость белка зернобобовых культур получена при оптимальных условиях симбиоза, а наибольшая при внесении азотного удобрения. Применение бора и молибдена на фоне инокуляции и оптимальной обеспеченности фосфором способствуют получению максимальной энергии с урожаем основной и побочной продукции сои и гороха и наибольшей окупаемости затрат на ее производство.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1.Для реализации потенциальной зерновой продуктивности сои- 2 т/га гороха- 3 т/га в условиях Северного Кавказа целесообразно размещение пек вов на среднеобеспеченных подвижным фосфором почвах, при низком с держании Р205 необходимо внесение фосфорных удобрений.

2.В целях активизации симбиотической активности посевов зернобобов! культур необходима предпосевная инокуляция семян вирулентными шта мами клубеньковых бактерий, использование борного микроудобрения, при низком содержании в почве подвижного молибдена- применение М удобрения.

Слисок работ

опубликованных по теме диссертации

1.Князев Б.М.,Жеруков Б.М.,Асанов Б.И.,Кашукоев М.В. Рекомендации л технологии возделывания сои в колхозах и совхозах Кабардино Балкарею АССР,Нальчик, 1990, 18с.

2.Посыпанов Г.С., Жеруков Б.Х., Кашукоев М.В. Диапазон оптималыи влажности почвы и обеспеченности подвижным фосфором сои и гороха д реализации их потенциальной симбиотической активности, урожайности белковой продуктивности/ЛГезисы докладов Третьей Международной конф ренции СОИСАФ.Калуга, 1993,с. 9-10.

3.Посыпанов Г.С., Жеруков Б.Х.,Кашукоев М.В. Симбиотическая активност и урожайность семян сои и гороха в условиях Предгорной зоны Северного Кавказа. Известия ТСХА,вып.1,1994, с. 15-16.

4.Ханиев М.Х., Кашукоев М.В., Жеруков Б.Х.Тсхнология производства продуктов растениеводства.Учебное пособие.Нальчик, 1993,12с.

5.Ханиев М.Х.,Кашукоев М.В.Вопросы и задания по биологической фиксации азота. Учебное пособие.Нальчик, 1993,36с.

6. Кашукоев М.В. Фотосинтетическая деятельность, урожайность и белковая продуктивность сои и гороха в зависимости от активности симбиоза. Авто-реф.дис...канд.с.х.наук, М., 1994,19с.

7.Посыпанов Г.С., Кашукоев М.В..Жеруков Б.Х. Обоснование параметров о] тималышй обеспеченности гороха и сои водой, фосфором, бором и молибде

3 1

ном для активной симбиотической азотфиксации//Известия МСХА,1994, вып.З,с.10-11.

8.Кашукоев М.В.,Жеруков М.В.Экологическая и энергетическая оценка использования биологического азота в условиях КБР//Сборник научных трудов, Нальчик, 1994, с.22-24.

9.Кашукое М.В. Фотосинтеггичесая деятельность урожайность и белковая продуктивность посевов сои и гороха в зависимости от активности симбио-заУ/Сборник научных трудов, Нальчик, 1994, с. 17-19.

Ю.Кашукоев М.В. Фотосинтетическая деятельность, урожайность и белковая продуктивность посевного гороха в зависимости от активности симбиоза в условиях предгорной зоны КБР// Сборник научных трудов, Пальчик, 1995, с.14-17

11.Кашукоев М.В., Жеруков Б.Х. Обоснование фактических и возможных объемов биологической фиксации азота в Северо-Кавказком регионе //Сборник научных трудов, Нальчик, 1996, с. 13-14.

12.Кашукоев М.В., Жеруков Б.Х. Фотосинтетическая деятельность, урожайность и белковая продуктивность сои и гороха в зависимости от активности симбиозаЛБиологический азот в растениеводстве, М.,МСХА,1996, с.138-139.

13.Жеруков Б.Х., Кашукоев М.В. Влияние подсева многолетних трав на урожайность фитоценозов и качество корма в условиях предгорной зоны Северного Кавказа//Биологический азот в растениеводстве.Москва-Калуга, 1996, с.17-18.

14.Кашукоев М.В. и др. Комплексная система защиты посевов сои от сорняков, вредителей и болезней. Нальчик: КБГСХА, 1995,54с.

15.Бжеумыхов B.C., Кашукоев М.В. Азотфиксирующая активность люцерны в зависимости от влажности почвы, активности штамма ризобий и обеспеченности элементами питания//Сборник трудов научно-практической конференции. Нальчик, 1996, с.4-8.

16.Кашукоев М.В. Значение бобовых и симбиотического азота в земледелии. Учебное пособие. Нальчик: КБГСХА, 1996,33с.

17.Токбаев М.М., Посыпанов Г.С., Кашукоев М.В. Урожайность и белковая продуктивность вики посевнойц на выщелоченных черноземах Предкавказья// Сборник научных трудов, Нальчик,1997, с. 10-12.

18.Бжеумыхов B.C., Кашукоев М.В. Влияние фосфорно-калийного питания, микроэлементов и инокуляции на накопление азота посевами сои и люцерны// Сборник научных трудов КБГСХА, вып. 3, 1997, с.15-17.

19.К«'Шукоев M.B. Азотное питание и продуктивность зернобобовых в предгорной зоне Северного Кавказа.М.:Агроконсалт, 1997, 168с.

20..3авалин A.A., Кашукоев М.В.Энергетическая эффективность возделывания зернобобовых культур на Северном Кавказе//Труды Международной научно-технической конференции "Энергоснабжение в сельском хозяйстве".М..ВИЭСХ, 1998,с. 122-123.

21. Кашукоев М.В. Продуктивность сои в зависимости от ороше-ния//Бюллетень ВИУА №111, М.,1998, с.22-23.

22. Кашукоев М.В. Влияние микроэлементов бора и молибдена на сорю и горох// Там же, с.27-28.

.Кашукоев М.В. Продуктивность зернобобовых в зависимости от фосфатного фона// Там же, с.29-30.

24. Кашукоев М.В. Роль бора и молибдена при внесении под сою и горох// Там же, с. 80-81.

25. Кашукоев М.В. Влияние фосфорного удобрения на продуктивность и симбиотическую активность сои и гороха// Там же, с.87-88.

2б.3авалин A.A., Кашукоев М.В. Эффективность и конкурентная способносп штаммов ризобий сои на предкавказком выщелоченном черноземе// Микробиология почвы и земледелие. С.-Петербург, 1998, с. 58-59.

27. Кашукоев М.В. Азотное питание сои при инокуляции вирулентным штаммом ризобий// Микробиология почвы и земледелие. С.-Петербург, 1998.

28.Завалин A.A., Кашукоев М.В. Органическое вещество и азот бобовых в земледелии Кабардино-Балкарской республики: вклад в плодородие и потребность в азотном удобрении озимой пшеницы// Материалы совещения гес графической сети опытов с удобрениями. М.,РАСХН,1998, с. 1Ъ V- /35".

Издаюльская лицензия 062762 oi 21.06.93г. Подписано м печам, 3.03.98г. Форма! 60x84 1/8 bwiaia офсетная. Печам, офеемшя. Глрпшура Тайме. Псчашых лисит 2.0. Тираж 100. Заказ6 .

< )Mic4aiaiio с орт ииал-макаа Пизнес-Цсн ipa "ЛгроконсалГ МП "Ai ponpoi росе" 11 1621. Москва. K-62I. Оренбургская 15.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Кашукоев, Мурат Владимирович, Нальчик

V ' oê

.....0 >~,jp.................

t

Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия

/

Кашукоев Мурат Владимирович

АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность 06.01.04-агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант доктор сельскохозяйственных наук профессор Завалин А.А.

Нальчик 1998

Содержание

Введение.................................................6

Глава 1. Значение бобовых и симбиотического азота в земледелии ...................................................8

1.1. Значение биологического азота, размеры фиксации атмосферного азота............................................... 8

1.2. О механизме биологического связывания молекулярного азота ......................................................................................16

1.3. Роль инокуляции в функционировании бобово-ризоби-ального симбиоза сои и гороха................................ 19

1.4. Факторы определяющие активность бобово-ризобиаль-

ного симбиоза................................................ 23

1.5. Агрохимическая и экологическая оценка бобовых

культур..................................................____36

Заключение...................................................50

Глава 2. Почвенно-климатические условия проведения

опытов и методика исследований...............................53

Глава 3. Роль обеспеченности почвы подвижными фосфатами в симбиотичеекой азотфиксации и продуктивности растений гороха и сои........................................ 60

3.1. Обоснование оптимальной обеспеченности растений подвижным фосфором...........................................60

3.2. Влияние фосфорных удобрений на продуктивность и

симбиотическую деятельность посевов сои и гороха._____....... 80

3.2.1. Формирование продуктивности зернобобовых культур

в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором.____80

3.2.2. Изменение симбиотической деятельности растений

сои и гороха в зависимости от содержания подвижного

фосфора в предкавказком черноземе............................89

3.2.3. Влияние степени обеспеченности почвы подвижным

фосфором на транслокацию азота в растениях...................98

Заключение................................................. .111

Глава 4. Роль борного и молибденового удобрений в формировании продуктивности и симбиотической активности сои и гороха................................................ 116

4.1. Действие бора и молибдена на сою и горох в контролируемых условиях выращивания............................... 116

4.2. Действие борного и молибденового микроудобрений на формирование урожайности сои и гороха.......................134

4.2.1. Влияние бора и молибдена на показатели фотосинтетической деятельности посевов сои и гороха................135

4.2.2. Влияние бора и молибдена на симбиотическую деятельность посевов и потребление азота растениями............146

4.2.3. Зерновая продуктивность сои и гороха в зависимости от использования микроудобрений.......................165

Заключение.................................................. 171 \

Глава 5. Влияние влажности почвы на симбиотическую активность и продуктивность сои и гороха..............................177

5.1. Симбиотическая деятельность растений в зависимости

от влажности почвы........................................... 177

5.2. Фотосинтетическая деятельность растений в зависимости от влажности почвы....................................182

5.3. Содержание и потребление азота растениями сои и гороха..................................................... .193

Заключение..................................................197

Глава 6. Роль орошения в формировании продуктивности сои...................................................199

6.1. Влияние орошения на показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности посева.......................199

6.2. Содержание и.потребление элементов питания ранениями в зависимости от орошения сои...................................206

Заключение..................................................217

Глава 7. Влияние инокуляции семян на формирование продуктивности сои..........................................219

7.1. ¡Эффективность и конкурентная способность штаммов ризобий сои.................................................220

7.2. Влияние инокуляции семян на продуктивность посева

сои.........................................................229

Заключение.................................................. 244

Глава 8. Роль комплексного применения макро- и микроэлементов и ризоторфина в формировании продуктивности сои и гороха.......................................... 249

8.1. Симбиотическая деятельность посевов сои и гороха.......249

8.2. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность посевов сои и гороха........................................ 258

8.3. Азотное питание растений..........................____.268

8.4. Затраты на формирование и коэффициенты использования элементов питания...................................... .281

8.5.Потребление общего и симбиотического азота урожаями зернобобовых культур и поступление его с органическим веществом в почву........................................... 285

8.6. Энергетическая оценка эффективности создания опти-

- я -

Глава 9. Органическое вещество и азот бобовых в земледелий Кабардино-Балкарской Республики: вклад в плодородие и потребность в азотном удобрении последующих культур,..............................................,. 300

Заключение,......................................— ................,309

Основные выводы....................................... .312

Практические предложения............................... 317

Литература.............................................318

Приложения.............................................355

ВВЕДЕНИЕ

Продуктивность агробиоценозов определяется в первую очередь наличием в почве доступного растениям азота. На протяжении эпох симбиотические, свободноживущие и ассоциативные диазотрофы включали азот воздуха б биологический круговорот естественных фитоценозе®. Проблема биологической фиксации атмосферного азота является одной из актуальных в современном земледелии. Общество тратит поистине огромные усилия на раскрытие узловых вопросов в этой области, ибо перспективы их решения тесным образом связаны с такими координальными проблемами, стоящими перед человечеством, как полноценное питание, энергетический кризис и охрана окружающей среды. Резкое сокращения применения в сельском хозяйстве минеральных и органических удобрений вызывает неуклонное падение содержания гумуса в почвах за счет его минерализации и обрекает сельскохозяйственные культуры на азотное голодание, падение урожаев и снижение его качества. В этой связи дополнительным источником питания растений является азот биологический, фиксированный клубеньковыми бактериями на бобовых культурах, размеры которого в зависимости от типа почвы, вида культур и технологии их возделывания могут составлять от 50 до 250 кг/га в год. Для повышения роли бобовых культур в снабжении растений азотом и улучшении баланса гумуса и азота в почве необходимо создание оптимальных условий для функционирования азотфиксирующей системы. Интерес к этой проблеме в последнее время значительно возрос в связи с полной безвредностью процесса биологической фиксации азота для человека и окружающей среды и относительно небольшими затратами энергии на активизацию микроорганизмов, осуществляющих азотфиксацию. В "экономи-

_ _

I

кем природы процессам биологической фиксации азота принадлежит исключительная роль, которая по значению вполне равноценна процессу фотосинтеза,

Для повышения роли биологического азота в питании бобовых растений в конкретных почвенно-климатических условиях необходимо создание оптимального уровня содержания в почве макро- и микроэлементов, достаточная обеспеченность растений влагой, интродукция вирулентных штаммов клубеньковых бактерий. Регулирование минерального питания растений в динамических условиях внешней среды обеспечивает повышение продуктивности зернобобовых на Северном Кавказе, увеличивает их роль в сохранении плодородия почвы.

Глава1. Значение бобовых и симбиотичеекого азота в

земледелии

( аналитический обзор литературы )

1.1 Значение. биологического азот, размеры фиксации ашосферного азот.

Биологическая фиксация атмосферного азота в общепланетарном масштабе является по существу одним из основных источников пополнения запасов почвенного азота в процессе почвообразования, т.к. именно в результате деятельности микроорганизмов-азотнакопителей в первичном субстрате появились соединения азота в органической форме ( Адерихин, Щеглов, 1982, Садыков, 1989 ). Если пополнение и динамика усвояемых форм фосфора, калия и других зольных элементов минерального питания растений происходит только за счет технологической или иной переработки минерального сырья, то азотный фонд почвы формируется посредством вовлечения в биологический круговорот атмосферного азота техническим или биологическим путем ( Брей, 1986 ).

Среди зерновых бобовых культур горох в нашей стране занимает ведущее место как по посевным площадям, так и по сбору зерна. Посевы его достигают 65° северной широты и занимают площадь более 6 млн.га. Наибльшие площади его сосредоточены в Среднем Поволжье, в Западной Сибири, в центральных районах нечерноземной зоны; значительные площади он занимает в центральных черноземных областях и на Северном Кавказе. Горох возделывается как продовольственная культура, зерно гороха содержит 26% белка, отличается хорошей

разваримостью и высокими вкусовыми качествами.

По данным ФАО (1991) мировая площадь посева гороха в 1990 г составила 8,5 млн. га. Он широко возделывается в Западной Европе, в Китае,* в Канаде, США, Австралии. Производство гороха в мире в 1990 г. составило 14,5 млн. т, в том числе в бывшем СССР-6 млн. т, в КНР-4 млн. т. В странах Европы он занимает около 400 тыс. га, урожайность семян составляет около 2.6 т/га.

Однако потребности в зерне этой культуры намного превосходят объемы фактического производства и задача сельскохозяйственной науки состоит в том, чтобы обосновать технологические приемы, обеспечивающие повышение урожайности гороха.

Соя - ведущая в мире зерновая бобовая культура. Благодаря высокому содержанию белка в зерне-до 52% и жира-до 27%, а также сбалансированности белка по аминокислотному составу, и за счет этого, высокой его переваримости, она заняла лидирующие место среди высокоценных кормовых культур ( Майсурян, 1962, Посыпанов, 1970). Шрот и жмых соевых семян стал незаменимым ингредиентом концентрированных кормов, особенно для моногастричных животных и птиц.

Зерно сои издревле используется и как продукты питания; в Китае из них готовят соевое молоко, творог, сыр и десятки других продуктов питания. Масло сои обладает хорошими вкусовыми и кулинарными свойствами, а также широко используется в технических целях ( Вавилов, Посыпанов, 1983 ).

Мировое производство зерна сои постоянно растет и в 1990 г. оно превысило 115 млн. т. Посевная площадь составила более 62 млн. га. а урожайность-1.85 т/га.

Главным производителем сои в мире являются США, где соя ос-

новная белковая и масличная культура. За счет соевого шрота США стали мировыми монополистом экспорта кормового белка. В странах Северной и Южной Америки сосредоточено более 85% мирового сбора зерна сои.

В Китае соя занимает более 8 млн. га. В России плопщи посева сои очень невилики-около 0.8 млн.га с урожайностью 1 т зерна с гектара. Производство сои в нашей стране в десятки раз ниже потребности. Основные площади ее сосредоточены на Дальнем Востоке, где она занимает в структуре посевных площадей до 40-45%, т.е. увеличение площадей посева ее здесь практически невозможно ( Вавилов, Посыпанов, 1983 ).

В последнее время соя получает широкое распространение на орошаемых землях Нижнего Поволжья, Ставропольском, Краснодарском краях и на Северном Кавказе ( Пенчуков, 1984, Вавилов, Посыпанов, 1983 ). Однако более быстрое расширение площадей под сою в этих районах, по мнению Г.С.Посыпанова (1996) сдерживается двумя основными причинами в выращивании традиционных для региона культур ( сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, пшеница, плодовые и ягодные культуры ) и недостаточной изученностью вопросов сортовой агротехники сои для конкретных экологических условий.

По данным М.Ф. Пенчукова и др, (1984), в Ставропольском крае соя занимает около 50 тыс. га, примерно на такой же площади ее высевают в Ростовской области и в республиках Северного Кавказа.

Доля азота и формировании урожая зерна в среднем по Российской Федерации составляет: озимой пшеницы 27.8-62,9%, ячменя 34.4-53.2%, корнеплодов сахарной свевды 25.9-44.4% ( Державин, 1988 ). В лесостепной и степной зонах распространения черно-

- и -

земных почв за счет азота формируется в среднем за севооборот 62% совокупной растениеводческой продукции. При этом доля фосфора достигает 32 и калия около 5% ( Лапко и др, 1988 ).

Значимость азота, как биофильного элемента, выражается в том, что в общем объеме производства минеральных удобрений азотные занимают первое место и их количество больше, чем фосфорных и калийных вместе взятых ( Петербургский, 1988 ). Этот факт объясняется значительно большими прибавками урожая возделываемых культур от азотных удобрений.

В современных условиях наметилась тенденция к поиску новых, альтернативных способов введения сельскохозяйственного производства на основе энерго- и ресурсосберегающих технологий, изменения структуры посевных площадей с целью биологизации земледелия ( Ми-неев и др, 1993, Ладонин,1996 ). Агротехническая нагрузка на ароэкосистему слагается в основном из затрат на минеральные удобрения и горюче-смазочные материалы, при этом в общих затратах при возделывании зерновых их доля достигает 71, пропашных культур 92%.Отмеченные затраты на 73-77% состоят из расходов на приобретение и применение азотных удобрений при всем том, что в натуральном выражении доля их в общем объеме вносимых удобрений находится в пределах 50% ( Еулаткин, Ларионов, 1993 ). Учитывая сложившуюся ситуацию по применению азотных удобрений в странах Западной Европы ставится задача определения минимально допустимых доз в экономическом и экологическом отношении (Ргщ:з1;пег,1987).

Эта проблема особо остро стоит и в нашей стране. Вот почему при анализе развития агрохимических исследований и обоснований приоритетных направления развития науки на период до 2010 года В.Ф.Ульянов и Р.А.Афанасьев (1989) предпочтение отдают разработке

теории и методов моделирования почвенного плодородия в целях его расширенного воспроизводства при активном управлении почвенными и продукционными процессами. Поставленную задачу невозможно решить без учета вклада биологического азота в плодородие почвы и повышение продуктивности агробиоценоза.

По данным ФАО ( FAO soils, 1982) вклад биологического азота в мировое сельское хозяйство в двое превосходит размеры применения химических азотных удобрений.

По Н.И.Черепкову (1985) общее количество фиксированного в мире азота составляет 130 млн.т., а производство технического азота не превышало 60-70 млн.т. В пределах границ бывшего СССР посевы бобовых культур накапливали в своей биомаисе около 2.3 млн. т. фиксированного атмосферного азота, Е.П.Старченков (1989) приводит цифру порядке 6.5-7 млн.т в год.

Симбиоз клубеньковых бактерий, обладающих способностью вовлекать в биологический круговорот азот и атмосферы, отмечен на корневой системе бобовых растений.

Семейство бобовых ( Leguminosue ) является одной из самых многочисленных групп высших растений, насчитывающих более 1300 видов (Симаров, Тихонович, 1985), но только около 400 видов из них располагает высокоэффективным бобово-ризобиальным комплексом, способны оказьтать влияние на азотный пищевой режим агробиоценоза (Емцев, 1980).

Действие бобовых растений ( особенно многолетних трав ) на показатели плодородия почвы не ограничиваются улучшением азотного питания. Они увеличивают количество почвенного органического вещества, улучшают физические свойства почвы, очищает почву от сорняков, предотвращает эрозионные процессы (Каджюлис, 1977).

Исследованиями установлено, что при благоприятных условиях люцерна вовлекает в биологический круговорот за один год 200-400 кг/га атмосферного азота, клевер 150-160 кг, горох 86-100 кг/га, при этом 2/3 этого количества накапливается в надземной массе, а одна треть закрепляется корневой системой растений ( Мишустин, Шильникова, 1968, Михновский,1970, Езбучик, Чеканова, 1972, Пей-ве, 1976, Мишустин, 1979, Мишустин, Черепков, 1979, Карагуйшиева, 1981, Шильникова, Серова, 1983, Шумный, и др.,1991, Посыпанов 1996, ТшЬгиБ,1977, Мо1сЗег,1977, Не1сЬе1,1984 ).

Потребляемый бобовыми растениями азот в зависимости от культуры условий ее возделывания, основной своей частью представлен молекулярным азотом воздуха. По данным И.Г.Захарценко и др. (1968,1970) доля фиксированного азота в горохе колеблется от 30 до 56.7%,клевере 75-901, вике 40-74 %. А.Т.Грицук (1975) приводит коэффициенты азотфиксации для клевера 0.72, Е.Г.Минеев и др. (1993)-0.7.

Люцерена по Е.П.Трепачеву, З.К.Спивак (1976) способна накапливать в своей биомассе до 73-89% атмосферного азота, что в сумме за три года жизни составляет 612 кг с гектара посевов. По мнению В.Г.Минеева и др. (1993) люцерна фиксирует до 80% азота из воздуха от общей величины его потребления, горох и вика до 60%. В.С.Чумак и др. (1993) считают, что доля симбиотического азота в горохе составляет 40% от общего выноса его растениями.

При расчете баланса питательных веществ в севооборотах с цел�