Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изменение симбиотической активности и урожайности козлятника восточногов зависимости от параметров основных факторов среды

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Изменение симбиотической активности и урожайности козлятника восточногов зависимости от параметров основных факторов среды"

На правах рукописи

ТАЗ И НА Наталья Георгиевна

ИЗМЕНЕНИЕ СИМБИОТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И УРОЖАЙНОСТИ КОЗЛЯТНИКА ВОСТОЧНОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ

Специальность 06.01.09 — растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1996

Диссертационная работа выполнена в Московской орден? Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохо зяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — заслуженный деятель паукг; Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук профессор Г. С. Посыпанов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. С. Никляев; кандидат биологических наук, ст. научный сотрудник Н. П. Крылова.

Ведущее предприятие — 'Всероссийским научно-исследовательский институт кормов им. В. Р. Вильямса.

Защита диссертации состоит-ся . . апреля 1996 г. в 14 часов в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева на заседании диссертационного совета К 120.35.07.

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан . . . марта 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета—

кандидат с.-х. наук

В. Н. Мельников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность темы исследований. Козлятник восточный в Центральной Нечерноземной зоне дает высокие урожаи, сена, более 10 т/га, в течение 10. ..13 лет. Однако он только интродуцируется в этой зоне, и многие вопросы изучены недостаточно. В частности, не определен диапазон оптимальной рНС0Л _ почвы и влагообеспеченнос-ти, не обоснованы нижние пределы оптимальной обеспеченности фосфором, калием; не выявлена эффективность применения бора и ь^либ-дена в зависимости от рН почвы; не подобраны наиболее активные штаммы ризобий. Решение этих вопросов представляет теоретический и практический интерес.

Цель исследований. Определить оптимальные пара»,гетры основных факторов среды, при которых реализуется максимальная симбиотичес-кая фиксация азота воздуха, урожайность и белковая продуктивность козлятника восточного в условиях Нечерноземной зоны Российской Федерации.

В задачи исследований входило:

1. Изучить .динамику массы клубеньков и содержания леггемог-лобина за вегетации и в онтогенезе/

2. Изучить динамику накопления сухого вещества надземной и корневой массы.

3. Выявить оптимальные параметры рН^,, обеспеченности почвы фосфором, калием, бором и молибденом для развития максимального активного симбиотического аппарата. .

4. Подобрать наиболее конкурентоспособные и активные штаммы Р. яа^ае и изучить их влияние на массу активных клубеньков и уровень симбиотической азотфиксации.

5. Выявить наличие связи между величиной симбиотического аппарата и концентрацией леггемоглобина с, количеством фиксированного азота воздуха.

6. Выявить потенциальную азотфиксирующую способность козлятника восточного в полевых условиях.

' 7. Изучить динамику содержания азота, фосфора и калия в отдельных органах растений.

8. Выявить связь активности симбиоза с урожаем вегетативной массы и ее качество.

Научная новизна. Впервые в условиях Центрального Нечерноземья на дерново-подзолистой средиесуглинистой почве определен нижний порог оптимальной рН почвы, обеспеченности подвижным фосфором и,обменным калием, диапазон оптимальной влажности почвы.

подсЗраны наиболее активные штаммы ризобий для максимальной сим-биотической азотфиксации, урожайности и белковой продуктивности козлятника восточного.

Практическая ценность результатов исследований заключается в том, что использование рекомендуемых приемов позволит при естественной влагообеспеченности ежегодно в среднем получать около 13 т/га высокобелкового сена без затрат азотных удобрений. За счёт симбиотической азотфиксации экономить более 0,8 т/га азотных удобрений.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены всеми опубликованных работах. Результаты исследований доЛОжены на научных конференциях ТСХА (1982...1991 гг.), на 2 Всесоюзном семинаре по новым кормовым культурам (Москва, ВДНХ, 19S6), на семинаре молодых ученых "Кормовые растительные ресурсы - резерв интенсификации кормопроизводства". (Москва, ВДНХ, 1988), на первой, второй и третьей' Всесоюзных конференциях ССИСАФ (КЗ) ТСХА, Калуга, 1990, 1991 и 1993), на Y11 Всесоюзном симпозиуме по новым кормовым растениям (Сыктывкар, 1990), на первом Всесоюзном научно-производственном семинаре "Козлятник восточный - проблемы возделывания и использования" (Челябинск, 1991), на VI11 Всероссийском симпозиуме•по новым кормовым растениям (Сыктывкар, 1993),' на VII Европейском симпозиуме по биологической азотфиксации (Саратов, 1993).

Объём работы. Диссертация изложена на 181 странице машинописного текста, включает 33 таблицы,, 1Г рисунков, 25 приложений.

Список литературы состоит из .150 наименований, в том числе 2Q.- на иностранных языках.

В процессе исследований оказывали методическую и практическую помощь канд. с. -х. наук старший научный сотрудник Т. П. Кобозева, канд. с.-х.' наук доцент Л. А. Буханова и научный сотрудник В.Н.Мельников, за что выражаю им искреннюю благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе - "Урожайность и белковая продуктивность козлятника восточного в зависимости от величины и активности симбио-тического аппарата" (Обзор, литературы) изложено современное состояние вопроса, отмечены кормовые достоинства этой. культуры, а также роль биологического азота в питании бобовых культур, условия активного симбиоза, связь активности симбиоза с фо'рмированж и величиной урожая, методы определения количества фиксированного азота воздуха, указаны вопросы, требующие уточнения и дальнейшего

изучения. В соответствии с вышеизложенным поставлены цель и задачи исследований.

Во второй главе - "Место, условия и методика исследований" даны сведения • о том, что лабораторный, вегетационные и полевые опыты проводились в течение 6 лет (с 1986 по 1991 гг.) с козлятником восточным Galega oriental is Lara, сорта Гале в лаборатории растениеводства TCXÁ. Почва опытных участков дерново-подзолистая, среднесуглинистая, содержание гумуса 2, 0%, со средним содержанием азота и калия и повышенным - фосфора, pHCOÍ 5,8. ..6, i. В вегетационных опытах использовали почву с низким содержанием гумуса -1,1... 1,3%, подвижного фосфора, обменного калия, бора и молибдена, рНС0Л 4, 4...5,5, с последующим доведением до оптимальных параметров в соответствии с задачами опыта, изменяя только изучаемый фактор. Метеорологические условия в годы исследований: 1936 и 1990 гг. были в целом оптимальными для роста и развития козлятника восточного; 1987 г. был благоприятным для растений 2 года жизни и менее благоприятным - для растений 1 года аизни из-за неравномерности выпадения осадков; 1988 и 1989 гг. - были жаркими и сухими.

С целью подбора наиболее активных и вирулентных штаммов Rhi-zobium galegae в Нечерноземной зоне нами были запокены полевые опыты - в 1985 году по следующей схеме; 3 - контроль (без инокуляции); 2 - штамм 25-5 (Ленинградская обл.); 3 - штамм 26-8 (Ленинградская обл.); 4 - итамм 26-10 (Ленинградская обл.); 5-штамм 27-7 (Ленинградская обл.); 6 - штамм 27-9 (Ленинградская обл.); 7 - штамм ff-740 (Эстонская ССР); 8 - штамм W-10 (Латвийская ССР); в 1987 году: 3 - контроль (без инокуляции!; 2 - штамп 121 (Белорусская ССР); 3 - штамм 127 (Белорусская ССР); 4 - штамм W-10 (Латвийская ССР); 5 - штамм 25-8 -(Ленинградская обл.); 6 -штамм 27-7 (Ленинградская обл.); 7 - штамм 27-9 (Ленинградская обл.); 8 - штамм К-9 (Орджоникидзе); 9 - штамм 26-8 (Ленинградская обл.); 10 - штамм W-740 (Эстонская ССР).

Штаммы, предоставленные нам институтом микробиологии Санкт-Петербурга, были выделены из различных местных популяций. Расме-г.зние ваоиантов рендомизированное, площадь делянки 45 м2, ловтор-ность четырехкратная. Норма высева - 5 илн. всхожих семян на 1 га (мездурядья - 15 см). Лабораторная всхожесть семян в 1986 г. составила 62%. В 19В7 г. - 80%; масса 3000 семян - 7,9 г и 6,5 г. Агротехника в опыте общепринятая.

' В течение каждого вегетационного периода мы определяли влаж-

ность почвы, соответствующую 100% предельной полевой влагоемкости (ПЛВ), а такие влажность пахотного слоя почвы 0...10 и 10...20 см через 10... 55 дней весовым методом.

Биометрический анализ растительных проб в год посева проводили при появлении клубеньков - в Фазу стеблевания, в середине августа и в конце вегетации перед уходом в зиму; во второй и последующие годы - весной при отрастании и стеблевании; перед.1 укосом; в фазу стеблевания после отрастания;, перед 2 укосом. Для учёта массы корней и симбиотичёского аппарата выкапывали монолиты по 0,05 ыг. Определяли высоту растений, число растений и стеблей; массу листьев, стеблей и корней; площадь листьев - методом высечек ; содержаний сухого вещества, отбирали пробы- на химический анализ. Концентрацию Лб в клубеньках определяли методом Федорова (Посыпанов Г.С., 1991). Все наблюдения и учёты проводили по общепринятым методикам (Посыпано? Г. С., 1991).

В третьей главе - "Параметры основных факторов среды, оптимальные для высокоактивного бобоворизобиального симбиоза" - определяли нормы расхода СаС03 для сдвига рН почвы на заданную величину (лабораторный опыт), а также оптимальные параметры рН почвы, содержания в ней подвижных форм KgO, Рг05, В и Mo (вегетационные опыты).

Для обоснования норм расхода СаС03 с целью.получения заданного уровня рНС0Л почвы был проведен опыт с различными нормами внесения известкового удобрения (табл. 1).

Общая нейтрализующая способность йзвестгавого удобрения равнялась 93%. Почва тщательно перемешивалась с доломитовой мукой.

,. Чем больший порог кислотности необходимо преодолеть, тем большую норму CaCOj требуется внести. Если, начиная с рН^ 4,7 для сдвига рНдол, на 0,1 единицы надо внести 0,4 т/га CaC03j то для дальнейшего уменьшения кислотности - 0, б... 0,7 т/га, а затем - 1,5... 1,7 т/га.

Для сдвига рНсод. на 0,1 дерново-подзолистой среднесуглинис-той почвы в среднем необходимо 0,5. ..0.7 т/га СаС03.

Для определения диапазона оптимальной' реакции почвенного раствора, в котором реализуется потенциальная активность симбио-тической азотфиксации козлятншеа восточного, проведен • следующий опыт: 1 - рНС0Л 4,4 (контроль); 5,0; 5,5; 6,0; 6.5. Почва произвесткована за полтора месяца до посева по методике, изложение выше; были внесены фосфорно-калийные удобрения до высокой обеспеченности ими'почвы. Повторность вегетационных опытов четырехкрат-

ная.

Таблица 3

Изменение рНСОЛ почвы через 13 и 30 дней при внесении различных норм доломитовой муки

Внесено Внесено доломитовой муки, СаС03, т/га т/га РНсо». üPHcoii. Расход СаС03 (т/га) для сдвига рНсо*. на 0,1

через Í3 дней через 30 дней

0 0 4,73 4,79 - -

4,027 3, 76 5, 64 5, 73 0, 94 0, 400

4,916 4, 59 5, 82 5, 92 1.13 0.40С

7, 047 6, 58 6,11 6,18 1,39 0,473

9,968 . 9. 31 6,27 6, 35 "1,56 ' 0, 597

11,392 10, 63 6, 32 6,39 1,60 0,664

17,013 15, 88 6, 45 6,53 1,74 0,9Í3

22, 633 21,13 6, 64 6, 57 1,78 3,187 -

28,293 26, 41 6, 70 6, 61 1,82 1,453

33, 949 33,69 . 6, 70 6, 65 1,86 3.704

Установлено, что при рНс0Л. 4,4 было самое слабое развитие симбиотического аппарата (263 активных клубеньков/сосуд), при этом доля активных клубеньков не превышала 55% (табл. 2). При кислотности 5,0 и 5,5 показатели симбиотической активности приближались к показателям вариантов с нейтральной реакцией среды, хотя симбиоз был ослаблен. Наибольший симбиотический аппарат был сформирован при pHc0f. 8,0 и выше. Нейтрализация почвы выше уровня 6,0 практически не изменяла показател! л количества и массы клубеньков.

Наилучшие показатели фотосинтетической деятельности растений отмечены также при рНс01 6,0. Содержание азота и накопление его растениями было максимальным при рНс0Д. 6,5. Повышение кислотности на каждые Ó, 5 единицы достоверно снижало накопление сухого вещества и площадь листьев. При. pHC0J,. 4, i было наибольшее содержание клетчатки в листьях. Vv .

Для обоснования оптимальной' - ьбесйбченности козлятника под-ьижным фосфором был проведен, следующий опыт: 1 - 30 мг Рг05 на кг почвы; 2 - 80; 3 - 120; 4 -' 180: 5 - более 200 мг/кг почвы (табл. 3). С улучшением режима фосфорного питания повышалось число и масса клубеньков,' содержание леггемоглобина, площадь листьев и накопление сухого бещества, достигая максимума при содержании 180 иг PgOs на кг почвы. . "-'„

^ Таблица 2

Влияние уровня рНс0Л почвы на показатели симбиотической и фотосинтетической- деятельности козлятника восточного 1 года жизни

Показатель РНсод. |

м 5,0 5,5 6,0 >6,0 ]

Масса клубеньков на

сосуд, г, всего 0,83 1,58 1, 82 2, 50 2, 29

в т. ч. активных 0,51. 1,44 1,64 2, 49 2.19

Масса АСВ (НСР05-1,10),

г/сосуд 14,49 18. 60 20,12 21-, 24 - 21,61

Площадь листьеа,

дм2/сосуд 13, В 15,0 18,2 21,9 22,1

Содержание N, % АСВ

в листьях 2,19 2, 39 2, 58 2/42 2,85

в стеблях 1,37 1,38 1,44 1,38 1,42

в корнях 1,78 1,64 1,54 1,51 3,81

.Накопление N на сосуд.

мг 267 351 338 401 465

Сырой белок, % АСВ

б листьях 13,7 14,9 16,1 15,1 ■17,8

в стеблях 0,6 8,6 9,0 8,6 8,9 i

Таблица 3 Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность козлятника восточного в зависимости от обеспеченности почвы Рг05

Показатель Рг05, мг/кг почвы j

30 / 80 120 180 >200 {

Масса клубеньков на

сосуд, г 2,03 2,21 2, 89 4,14 3, 09

в т.ч. активных 1,58 1,78 2,19 3, 25 2,64 .

Содержание Лб, мг/г

еырых клубеньков 3.69 1,66 1.82 1.90 1,97

Масса АСВ (НСР05-8,69),

г/сосуд 65,04 74,09 76,44 78, 31 79,07

Площадь листьев.

дм2/сосуд 44 47 49 49 . 48

Накопление N на сосуд,

мг 1 1756 2059 2149 2159 2346

. С увеличением норм фосфорных удобрений увеличивалось содержание азота и фосфора в корнях, кальция - в листьях, магния - о листьях, стеблях, и уменьшалось содержание калия и кальция в стеблях и корнях за счет перераспределения одновалентных и двухвалентных катионов в корневой и надземной массе.

Улучшение фосфорного питания способствовало большему накоплению корневой массы, чем надземной. При этом уменьшалось содержание клетчатки в листьях и стеблях.

Следовательно, козлятник восточный требователен к уровню фосфорного питания и уже в первый год жизни способен максимально фиксировать азот воздуха лишь при высокой обеспеченнности почвы фосфором (180 мл и более Р205 на кг почвы). .

Для определения нижней границы оптимальной обеспеченности почвы калием изучали следующие уровни: 1 - 40 мг Кк0 на кгчпочвы; 2-60; 3-70; 4 - 80; 5-90; 6 - 100; 7 - 120; 8 - 160 и 9 -200 мг Кг 0 на кг почзы. В таблице 4 представлены данные только пяти вариантов.

Таблица 4

Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность козлятника восточного в зависимости от обеспеченности почвы КгО

Показатель кго, мг/кг почвы

40 70 90 160 200

Масса клубеньков на -

сосуд, г 2,40 3, 76 . 6,41 6,59 7,45

в т.ч. активных 1,45 2,47 5, 45 5,85 6, 59

Содержание Лб (НСР05=1,5)

мг/г сырых клубеньков 1.18 0,93 1,75 2,68* 2,82*

Масса АСВ (НСР05=8,22),

г/сосуд 51,17 58,32 " 68,77* 75,19* 75, 64*

Площадь листьев

(НСРО5»2,07), дм'/сосуд 34, 6 35,3 47,4* 48, 4* 49,2*

Накопление N на сосуд, мг

листьями 280 320 413 452 452

стеблями 93 85 95 101 113

корнями 826 1050 1112 1251 1294

Всего 1197 1456 1620 1804 1859 1

Результаты опытов показали, что с улучшением калийного питания с низкого до среднего уровня, количество и масса активных клубеньков, площадь листьев, накопление сухого вещества и азота

рез-;о возрастали. Дальнейшее повышение содержания калия до высокого уровня незначительно увеличивала показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности растений.

Наибольшее содержание Лб в клубеньках отмечалось лишь при повышенном и высоком содержании (160 и 200 ыг К20 на кг почвы) обменного калия, при этом количество фиксированного азота воздуха возрастало на 600... 660 мг/сосуд. Наибольшим содержание азота и калия в растениях было при 160...200 мг КгО на кг почвы.

Нижним порогом оптимальной обеспеченности почвы калием для козлятника восточного первого года жизни является 90 мг Кг0 на кг почвы, максимальная его продуктивность и большая активнЬсть сим-биотической азо1-фиксации возможна лишь, при высоком и повышенном уровне калийного питания. Внесение калийных удобрений способствует увеличению содержания азота, калия и незначительно - кальция в растениях; снижению содержания.магния в листьях и в меньшей степени - в корнях.'

Для активного бобовориэобиального симбиоза необходима достаточная обеспеченность почвы микроэлементами, в первую очередь бором и молибденом. Вегетационный опыт проведен при различных уровнях рНс^л, (5,0 ; 5,5 ; 6,0) по схеме: 1 - контроль; 2 - бор; 3 -бор + молибден (табл. 5).

Таблица 5

Эффективность применения бсра и молибдена при различных уровнях рНсол почвы

Вариант РНсо*. ------------ % активных клубеньков Масса клубеньков, г/сосуд Масса 100 клубеньков Масса АСВ. г на сосуд Площадь листьев дм' на сосуд

Всего в т.ч. активных

Контроль 5,0 79 2,16 1.72 200 16. 57 20,7

5.5 . 81 2,41 1,94 235 16,88 18,4

6,0 90 3,30 2,97 310 26,08 28,3

Бор 5,0 80 1.82 1,45 181 17,87 19,2 '

5,5 91 2,09 2,16 . 234 20.22 23,9

6,0 95 2, 47 2.33 237 19,98 25,7

Бор + Мо 5,0 96 3, 42 3.29 193 25,86 30,3

5,5 95 5,40 5,10 239 26,90 32,3

6,0 84 3.50 2,95 199 20,05 24,6

I

Результаты опыта показали, что при рНс0Л. 5,0 внесение бор-но-молибденовых удобрений повышало массу активных клубеньков в

1,9 раза, ш.ощадь листьев - в 1,5 и массу растений - в 1, О раза, при рНС0Л_ 5, 5 - массу активных клубеньков в 2.6, площадь листьев в 1,8 раза, массу растений - в 1,6 раза, а при рНс0Л. G. 0 они оказались неэффективными.

В четвертой главе - "Формирование и активность симбиотичес-когс аппарата козлятника восточного в зависимости от использования различных штаммов клубеньковых бактерий" изучены: динам;:»-:;, влажности почзы в пахотном слое, динамика количества и массы клубеньков, общий и активный симоиотический потенциал, удельная активность симбиоза и количество фиксированного азота воздуха, динамика содержания леггемоглобина (Лб) в клубеньках и связь его с удельной активность» симбиоза.

Одним из главных условий бобоворизобиального симбиоза является наличие в почве специфичного вирулентного и активного штамма' клубеньковых бактерий. Подбор наиболее активных штаммов является важной задачей при возделывании козлятника восточного в новых районах. В полевых опытах изучали 11 штаммов R. galegae. Инокуляция семян ьтаммами 27-9 в W-740 увеличивала в год посева количество клубеньков на 5.. .29% и массу - на 7.. .21%. Во второй год жизьи к первому укосу количество активных клубеньков составило 160. ..-Л2 млн./га массой 521...1262 кг/га; ко второму - 347...208 млн. клубеньков массой 312...392 кг/га. На третий год жизни масса активных клубеньков возрастала в 1,2. ..4,5 раза к перьоыу укосу'и в 1,3...2,0 раза ко второму укосу. Актирный симбиотический потенциал за вегетацию достигал 53 и 51 тыс. ед. при средних значениях 31 и 28 тыс. ед., что в 1,7. ..1,9 раза больше, чем в контроле. Содержание леггемоглобина повышалось на 52... 53% к первому уко^у и на 66... 73% - ко второму.

Величина УАС козлятника восточного была наибольшей (С, 7... 6,8 мг/г сырых клубеньков' сутки) в год посева. На второй и третий годы жизни она, как правило, снижалась до 2. .. 5 мг/г' сутки.

Максимальное количество азота воздуха, 154 кг/га к первому и 70 кг/га - ко второму укосу, козлятник восточный фиксировал при использовании штамма W-740 на второй год жизни. При образовании клубеньков за счёт спонтанных штаммов этот показатель'снижался в 1,6... 1,9 раза.

В пятой главе - "Фотосинтетическая деятельность поссбов в зависимости от активности штаммов ризобий" приведены данные по росту и развитию растений, динамике площади листьев, ФСП и ЧПФ, накоплению сухого вещества, урожаю сена козлятника восточного по

укосам и годам жизни.

В год посева растения козлятника зосточного достигали высоты 29... 39 си в зависимости от влагообеспеченности. Площадь листьев составляла 23... 35 тыс. ыг/га, ФСП 1224... 1935 тыс. м2'дней/га, накопление сухого зещсства посевами - 1,6, ..4,2 т/га, причем масса корней составляла 45... 47% от общей массы, ЧПФ 1,3.,. 2,2 г/ыг ■ сутки.

Во второй и последующие годы жизни отрастание козлятника начинается раньше клевера лугового и люцерны, и его укосная спелость наступает через 30... 40 дней после отрастания - в первой декаде июня. Второй укос проводили в конце азгуста-начале сентября. Максимальная высота растений бывает перед первым укосом - 100 си и выше, а отавы - составляет около 50% от первого укоса.

Г/стота стеблей находилась в пределах 0,8... 2, 9 млн. /га и в большей степени зависела от влажности почвы, а ко второму укосу, как правило, на 30. ..60% бь'ла больше, чем к первому.

Максимальная площадь листьев - 60. ..105 тыс. м£/га, бывает к первому укосу, ко второму она составляет 63...81% от первого. Соответственно урожай сена - 5,1... 6,4 т/га и 3,4... 5,9 т/га (табл. 6, 7).

Таблица 6

Урожай сена (т/га) козлятника восточного по укосам и годам жизни при использовании различных штаммов ризобии. 1986...1990 гг.

Гсд жизни, укос Посев 198В г. Посев 1987 г.

спон. 27-9 W-740 НСРоя спон. 27-9 W-74Q НС" 5

1 год жизни 3,74 4,48 4,89 - ' 0,87 1,21 1.18 -

2 год жизни,

1 укос 5,03 5,83 6, 66 0, 98 3, 68 4,35 4,96 0, 77

2 укос 5,02 7,00 7,12 0, 69 3, 39 4, 33 4,92 -

За вегетацию 11,00 12, 83 13,78 1,18 7,07 8, 68 9, 88 1,27

3 год жизни.

1 укос 7,53 9, 22 8.86 0,77 6. 45 6,26 7, 80 0,88

2 укос 3,75 4, 46 4, 76 - 4,75 5,07 5,22 -

За вегетацию 11,28 13,63 13,62 1,06 11,20 11,33 13,02 1,04,

4 год жизни.

1 укос 6, 54 6, 53 . 6, 90 - 5,69 6,61 6,58 0/64

2 укос 3. 70 4,26 4,06 - 5,79 6,42 6,72 0,54

За вегетацию 10,24 10,79 10,96 - 11,48 13,03 ,13,30 0,83

Инокуляция семян активным штаммом ризобий W-740 увеличивает

высоту растений на 2... 5 см, площадь листьев на 7... 21%, ОСП ка 6. ..30%, накопление сухого вещества на 12. ..13%. Аналогичную эффективность проявил штамм 27-9. Близкими к нему оказались штаммы 26-8, 26-10, 27-7. Из 11 изучениях штаммов за 8 опыто-лет все штаммы, кроме К-9 (Орджоникидзе), дали достоверное увеличение урожая сена по сравнению со спонтанным штаммом ризобий.

Использование наиболее активных и вирулентных штаммов повышало урожай сэна в сумме за четыре года на 7... 19% (посев 1986 г.) и на 8...22% (посев 1987 г.).

Таблица 7

Урожай сена (т/га) козлятника восточного за Еегетациа при использовании различных штаммов ризобий. 1986...IPSO гг.

|Штамм 1 г.жизни 2 г. жизни 3 г. жизни 4 г. жизни Бсс го

1986 1987 1987 1938 1988 1S89 1989 1990 1SGG-1 ii^n.i | 1 зиз * по А «Ю 19 7- SO

Спон. 3. 74 0.87 33,00 7,07 3 3,28 33,20 10,24 33. 48 ои, 30, 02

25-5 4, 40 - 12,75 - 13, 32 - 10,40 - 40,86

26-8 3, 93 0. 98 31,33 8.57 32, 83 32.39 30. 86 33,28 33, 30 35. г> ' OS

26-10 4, 09 - 33,54 - 13, 60 - 10, 87 - 42,30

27-7 4, 43 0,82 3 3,89 8, 63 12, 63 32,03 30, 90 32,3 3 39. 35 33, г^ о t

27-9 4, 46 1,21 12, 83 8, 68 13,68 11,32 10,79 33,04 41,76 34, лч

W-740 4, 88 1,18 33. 79 9, 88 33,62 13,02 30, 96 3 3, 29 43, 34 37, 38

W-10 4, 48 0,86 10,93 7,78 12, 72 11,68 30,74 13,50 38,85 33, oZ

123 0, 87 - 7, 69 - 12, 22 - 12, 52 - оо. 33

127 1,01 - 7,30 - 11,90 ■ - 12, 49 - 33, 39

25-8 0, 95 - 8, 06 - 13,89 - 12, 92 - JJ, п t О J

К-9 1,03 - 7, 84 - 3 3,42 - 12,27 - 57

НСР05 I - 1,18 1,27 1,06 1,04 - 0,83 2, 47 2, 21

Наибольшей урожайностью и лучшей конкурентноспособностью за все годы исследований обладали шташы 26-8, 26-10, 27-7, 27-9 и \f-740.

В иестой главе - "Химический состав и питательная ценность корма в зависимости от активности симбиоза" даны сведения об • изменении содержания и накопления азота, фосфора, калия, СаО, МеО ь отдельных органах козлятника восточного па годам жизни и за вегетацию; источниках азота в питании растений по учосам и годам жизни; массе сухого вещестза и азота, остасляемых козлятником восточным в печве; химическом составе и питательной ценности корма в ^зависимости от активности штаммов Ба^ае, укоса и года жизни.

Использование наиболее активных шташов повышало содержание азота, особенно в листьях, в период весеннего отрастания: во 2 год жизни с 3, 87... 4, 81 до 6,25... 6,38Х. В третий год жизни в контроле было 3, 55... 5,52%, а в вариантах с инокуляцией - 5,15... 6,56%; к концу вегетации различия сглаживались.

Содержание азота в стеблях и корнях меньше различалось в зависимости от активности итамма, но различия в активности штаммов появлялись на протяжении четырёх лет. На содержание фосфора активность штамма ризобий не оказывала влияния, а содержание кальция и магния в листьях повышалось к концу вегетации второго и третьего лет жизни растений.

В соответствии с повышением содержания азота в органах растений увеличивалось накопление этого элемента: за 6 опыто-лет - с 1335 до 1694 кг/га или на 27% (табл. 8). Различия в накоплении

Таблица 8

Накопление азота растениями козлятника восточного в зависимости от активности штаммов ризобий, кг/га. 1986...1989 гг.

Год жизни, укос Посев 1986 г. Посев 1987 г.

спон. 27-9 W-740 спон. .27-9 W-740

1 год жизни 123 149 136 46 65 61

2 год жизни, 1 укос 143 211 223 122 153 180

2 укос 173 208 206 125 130 138

За вегетацию 316 419 429 247 283 318

3 год йизни, 1 укос 145 243 . 234 136 168 199

2 укос . 162 150 150 160 175 167

За вегетацию 307 393 384 296 343 366

I__—,—-—____——I

фосфора и калия, кальция и магния были обусловлены, в основном, различиями в количестве биомассы и составили соответственно 14% и 19%, 25 и 32%. ■ ■

При инокуляции семян штаммом 27-9 содержание белка в надземной массе бьшо несколько выше или равно содержанию его при инокуляции штампом У/—740 и на 1... 4% выше, чем при спонтанной инокуляции; сбор белка увеличивался на 278... 668 кг/га. При этом насколько повышалось содержание калия, кальция и магния, а фосфора оставалось на том же уровне. Обеспеченность 1 корм.ед. сырым белком возрастала в среднем за 6 опыто-лет с 153 до 164 г, содержание в 1 кг АСВ энергетических кормовых единиц - с 9,7 до 10,0. Сбор кормобелковых единиц за 3 года возрастал с 18,6 до 23,9...24,1 т/га. Инокуляция активными штаммами не изменяла дру-

гие показатели качества корма (табл. 9).

Таблица 9

Химический состав и питательная ценность козлятника восточного 2 года жизни в зависимости от актизности штамма ризобий. 3387 г.

Показатель 1 укос 2 укос 1

спон. 27-9 W-740 спон. 27-Э V f / г\ 1 ff"*/¿и |

Содержание, % АСВ: белка* 36,1 20,9 19,8 17,0 18,0 18,6

золы 30,0 10,8 10,0 7,9 7,4 с? г*г 1 , !

клетчатки 29 29 30 30 29 29

БЭВ 33 33 33 34 * о* 34

Сбор белка, кг/га 714 1161 1384 887 нос 3070

На 1 кг корма фосфора, г 5, 5 5,6 5,4 3. з 3,3 j, 7

калия, г 21,9 23,5 23.3 7,2 7,7 9, 5

кальция, г 9,3 8,9 8, 7 32,7 .32,8 33. 9

магния, г 4,4 4,5 4.1 5, 4 6,3 7,3

корм. ед. 0,57 0,61 0. 6С 0, 59 0, 59 0, 59

ЭКЭ 9,45 10, 23 30,03 9, 55 9, 77 9, 87

На 1 корм. ед., г

сырого белка 141 171 165 144. 152 158

калий

А ЙГЧ 1,75 3,82 0,40 0,40 0, 45

отношение — — 1,60

кальций + ыагиий | ......'.....;

Доля участия симбиотически фиксированного азота воздуха в питании растений зависела от величины и активности симбиотьчсско-го аппарата. На второй и третий годы жизни растений в вариантах с инокуляцией в среднем она возрастала на 10...34%, достигая 71%.

Инокуляция активным штаммом погашала накопление сухого вещества корневой массы с 5,28 до 5,95 т/га, при этом киличестзо оставляемого в почве азота возросло с 112 до 12S кг/га (на 14%).

В седьмой главе - "Энергетическая оценка возделывания козлятника восточного ' с использованием штаммов ризобий" приведены расчеты энергозатрат и энергоокупаемости их урожаем. Энергозатраты на инокуляцию активным шташэм окупаются энергосодержанием прибавки уро:яая 5100 раз. При этом чистый энергетический доход возрастает на 114,5 ГДж/га, коэффициент энергетической эффективности и биоэнергетический коэффициент повышаются на 21% и 20%, энергетическая себестоимость сена снижается на 20% и белка - на 24%. j

- н -

выводы

1. В условиях Центрального района Нечернозёмной зоны на дер-нооо-подзолистой среднесуглинистой почве при средней обеспеченности почвы обменным калием, бором, молибденом и легкогидоолизуе-мым азотом, повышенной - подвижным фосфором, содержании гумуса 2%, рНС0Д, 6,0, естественной влагообеспеченности и инокуляции ак-тивнкм штаммом ризобий, козлятник восточный формирует урожай сена г^ 3 года пользования 38,5 т/га.

2. Одним кз лимитирующих симбиоз факторов является реакция почвенного раствора. Наилучшие показатели симбиотической и фотосинтетической активности растений были отмочены при рНС0Л не никое 6,0. Повышение кислотности до рНсол. 4,4 снижало величину сим-биотического аппарата почти в 5 раз, площадь листьев и накопление сухого вещества в 1,5 раза.

3. Эффективность применения борных и молибденовых удобрений зависела от уровня рН почвы При рНссл 5,0 внесение борно-молиб-деновых удобрений повышало массу акт-.сных клубеньков в 1,9 раза, площадь листьев - в 1,5 и массу растений - в 1,6 раза. При рНсол. 5, 5 борные и борно-молибденовые удобрения увеличивали массу активных клубеньков соответственно в 1,1 и 2, 6 раза, а при рНпол. 6,0 оказались неэффективными.

4. Нижним порогом оптимальной обеспеченности почвы подвижным фосфором оказалось повышенное его содержание - 180 ¡>;г Рг05 на кг почвы. При повышении содержания фосфора с низкого, 30 мг/кг, до высокого уровня, возрастало: содержание Лб в клубеньках на масса активных клубеньков на 67%,. площадь листьев на 11%, накопление сухого вещества на 22%, содержание азота, капин и золы в стеблях и корнях, кальция - в листьях, магния - во всех органах растений; накопление азота в корнях в 1,5 раза, а в целом растении - на 34%, содержание сырого белка в стеблях - в 1,4 раза, а в листьях - уменьшалось в 1,2 раза.

5. Нижним порогом оптимальной обеспеченности почвы обменным калием для козлятника восточного является 160 мг Кг 0 на кг почвы. При возрастании содержания калия в почве с низкого - 40 мг/кг -до повышенного увеличивалось содержание леггемоглобина в клубеньках в 2, 4 раза, количество активных клубеньков - в 2,8 и масса, их •

- в 4,5 раза, площадь листьев - в 1,4, накопление сухого вещества

- в 1,5 раза, содержание сырого белка на 1,3%, а клетчатки - снижалось на 2%.

6. В год посева к концу вегетации в контрольном варианте

сформировалось 51...88 млн/га клубеньков массой 127...1GG кг/га. Во второй и последующие годы жизни кривая массы активных клубеньков имеет синусоидальный вид с затухающей амплитудой колебания к концу вегетации и максимумом перед первым укосом - до 1200 кг/га. АСП за вегетацию первого года жизни составлял 6...В, второго -17. ..53 и третьего года - 9. ..24 тыс.' кг'дней/га и в большой степени зависел от влагообеспеченности вегетационного периода.

7. Из 11 штаммов, выделенных из местных популяций Кавказа, Прибалтики, Белоруссии, Ленинградской обл., наиболее активными оказались Vf-740 и 27-9. Предпосевная инокуляция семян этими штаммами увеличивала массу активных клубеньков к первому укосу второго года жизни - в 1,2. ..4, 5 раза, содержание леггьмоглобина - на 52...53"; активный симбиотический потенциал за вегетацию - в 1,7...1, 9 раза, количество фиксированного азота воздуха - в 1,6. ..1,9 раза; доля биологического азота в питании растений в среднем - на 10...142, достигая 71%; содержание азота г листьях в период весеннего отрастания с 3, S7... 4, 81 до 6,25... G. Зой; при этом несколько повышалось содержание калия, кальция и магния, а фосфора оставалось на том же уровне. Накопление азота посевами за 6 опыто-лет возрастало с 1335 до 1694 кг/га или на 27%, сбор белка на 2093 кг/га или на ЗОЙ; обеспеченность 1 корм. ед. сь:ркм белком в среднем за 6 опыто-лет - с 153 до 104 г; содержание б 1 кг АСВ энергетических кормовых единиц ~ с 9,7 до 10,0; сбор карма-белковых единиц за 3 года - с 18,6 до 24,1 т/га.

8. В соответствии с повышением содержания азота в органах растений возрастали площадь листьев на 7.. .23%, ФСП на С.. . накопление сухого вещества на 12... 23%: суммарный урочсай сена за 8 опыто-лет - с 66,9 до 80,7 т/га; количества корневых и пожнивных остатков на второй год жизни - с 5,3 до 6,0 т/га, количество оставляемого в почве азота - с 112 до 123 кг/га или на 14%. Различия в активности штаммов наблюдались на протяжении четырёх лет. Аналогичную эффективность проявили штаммы 26-8, 26-10, 27-7. Из 11 изученных штаммов за 8 опыто-лет все штаммы, кроме K-S, дали достоверное увеличение урожая села по сравнений со спонтанным штаммом ризобии.

9. Энергозатраты на инокуляцию активным штаммом окупаются энергосодержанием прибавки урожая 5100 раз. При этом чистьш энергетический доход возрастает на 114,5 ГДж/га, коэффициент энергетической эффективности и биоэнергетический коэффициент повышаются на 21% и 20%, энергетическая себестоимость'сена снижается на 20%

и белка - на 24%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. Для получения урожая сена козлятника восточного в среднем 13 т/га б условиях Центрального района Нечернозбмной зоны на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве при естественной влагоо-беспеченносги необходимо: рНС0Л, почвы не гаме 6,0, содержание подзитого фосфора не ншс 130, обменного калия - 360 мг/кг почвы, семена перед посевом инокулировать активным штаммом Rhizobium galegae.

2. Предпочтительнее проводить инокуляцию штаммами W-740 и 27-9. Б отсутствие их целесообразно семена инокулировать штаммами 26-3, ?6-30, 27-7, которые также обеспечивают устойчивое повышение продуктивности этой культуры.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ

I. Скоблина В.И., Тазина Н.Г. Применение гербицидов на посевах козлятника восточного // Земледелие. - 1935. - № 8. - С. 35...36. 2. Приемы возделысания козлятника восточного / Скоблина В.К., Тазина Н.Г., Бурова Н.Ю. и др. // Кормопроизводство. -1987. - № 7. - С. 35... 36. 3. Посыпанов Г. С., Скоблина В. И., Тазина Н. Г. Особенности формирования симбиотического аппарата козлятника зоеючного // Зколого-популяционньй анализ кормовых растений естественной флоры, интродукция и использование: Тезисы докл. VII Всесоюзного симпозиума по новым кормовым растениям. -Сыктывкар, 3990. С. 356... 157. 4. Посыпансв Г. С., Тазина Н.Г. Урожайность и белковая продуктивность козлятника восточного в „а-зисимости от активности симбиотического аппарата // Биологический 13от: Тезисы докл. 1 Всесоюзной конференции СОИСАФ. - Калуга, КФ ГСХА, 3990. - С. 14... 35. 5. Посыпанов Г. С,, Скоблина В. И., Тази-ia Н. Г. .Формирование симбиотического аппарата козлятника восточ-юго. // Козлятник восточный - проблемы возделызания и использования: Тезисы докл. 3 Всесоюзного научно-производственного семи-ара. - Челябинск, 1991. - С. 21... 22. 6. Посыпанов Г. С., Скобли-а В.И., Тазина Н.Г. Определение оптимальных параметров реакции □чвенного раствора для козлятника восточного // Биологический зот: Тезисы докладов 2 Всесоюзной конференции СОИСАФ. - Калуга, Ь ТСХА, 1Э91. - С. 7. ..8. 7. Посыпанов Г.С., Скоблина В.И., Та-<1на Н.Г., Мельников В.Н. Урожайность козлятника восточного в за-юимости от величины и активности симбиотического аппарата // ;зисы докл. VI11 Всероссийского симпозиума по новым кормовым ютениям. - Сыктывкар, 3993. С. 127... 128.