Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ И АКТИВНОСТЬ АССОЦИАТИВНОЙ И СИМБИОТИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИ В УСЛОВИЯХ ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКОЙ ТУНДРЫ

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ И АКТИВНОСТЬ АССОЦИАТИВНОЙ И СИМБИОТИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИ В УСЛОВИЯХ ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКОЙ ТУНДРЫ"

Л-Х9893

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

На правах рукописи

РОМАНОВ Геннадий Григорьевич

УДК 631.46.581.13 : 631(1.924.61)

ПРОДУКТИВНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ

И АКТИВНОСТЬ АССОЦИАТИВНОЙ И СИМБИОТИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИ В УСЛОВИЯХ ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКОЙ ТУНДР^1

с

Специальность 06.01.09 — растениеводство, 03.00.05 — ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1990

Работа выполнена в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева и в Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения АН СССР.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г. С. Посыпанов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. И. Филатов; кандидат биологических наук, доцент А. Н. Лихачев.

Ведущее предприятие — Сыктывкарский государственный университет имени 50-летия СССР.

Защита диссузтации состоится «<•* . . .

1990 года в часов в Московской сельскохозяйственной

академии имени К. А. Тимирязева

Адрес 127550, Москва, И-550, Тимирязевская ул., 49, сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА

Автореферат разослан «^с?» ___ 1990 г.

Ученый секретарь _ }

специализированного совета — г . )

кандидат сельскохозяйственных ¿-Л^ С

наук

В. И. Скоблина

' (ЖДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теш; В связи. с промышленным развитием Печорского угольного бассейна и ростом населения в этом региона, резко возросла потребность в свежем молока, а следовательно, в кормах местного производства. Поймы рек занимают незначительную площадь. В связи с этим начато освоение мохово-кустарнико-вой тундры. На освоенных площадях выоевают лисохвост луговой ' и мятлик луговой, а также горохо-овсякув смось на зеленую массу и силос. Для сбалансирования злаковых траз гго белку могут быть использованы такие высокобелковые виды как астрагал субарктический, копеечник арктический, клевер лгапиновидный, горошек шпиный и другие бобовые, встречающиеся в этой зоне.

Известно, что бобовые культуры способны фиксировать азот воздуха. Злаковые травы также способны к ассоциативной азот-фиксзцки. Однако исследований по биологической азотфиксации в тундровой зоне крайне мало, а в восточно-европейской тундре эти вопросы ранее но изучались.

Диссертационная работа"выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Московской сельскохозяйственной академии имена К.А.Тимирязева к Института биологии Коми научного центра Уральского отделения АН СССР. ,

• Цель и задачи исследований Цельн исследований было выявить наличие и определить размеры ассоциативной азотфиксации у многолетних трав семейства штлнковых в естественных фатоце-нозах а агроценозах, наличие и активность симбиотической азот-фиксации у дикорастущих видов бобовых трав, вклад биологического азота в формирование фитомассы, срааяитвльнуто продуктивность отдельных видов трав в различных фитоценозах. .

у :<п,-.пчд ие следований входило - определить видовой состав

Г ЦЕНТРАЛЬНАЯ Л , НАУЧмдЯ БИБЛИОТЕКА 1 «млосохоа. академии

и продуктивность сообществ многолетних трав семейств матли-, ковых и бобовых п естественных и искусствошшх фитоценозах; изучить активность ассоциативной азотфинсации у лисохвоста лугового и мятлика лугового, используошх для создания кормо-вих угодий; изучить активность симбиотичоской азотфиксации у дикорастущих видов бобовых трав - у клзвера люшшовидного, астрагала субарктического, копеечника арктического, горошка мышиного, клевера лугового; определять размеры биологической фиксации азота воздуха злаковыми и бобовыми компонентами фи-тоценозов; выявить перспективные дуй использования в селек- . ционном процессе дикорастущие вида бобовых трав, обладающих высокой азотфиксирушей активностью.

Научная новизна. Впервые в условиях восточноевропейской тундры установлено наличие ассоциативной азотфиксации у лирохвоста лугового и мятлика лугового, изучена сезонная динамика нитрогеназной активности и определены размеры биологически фиксированного азота этими видами многолетних трав.

Установлено наличие местных спонтанных штаммов ризобий и активного бобоворизобиального симбиоза у пяти видов бобовых трав. Изучена суточная и.сезонная азотфиксирущ&я активность' этих видов, определено количество симбиотически фиксированного азота воздуха в отдельные периоды развития и за вегетацию.

Практическая ценность результатов исследований. Предложен способ измерения активности биологической фиксации азота воздуха в условиях тундровой зоны (Положительное решение по заявке * 4445990 от 26.04.89; заявл. 22.06.88). Показано, что при разработке системы удобрений злаковых агроценозов размори.ассоциативной фиксации азота воздуха в расчет принимать не следует.. :

Для агроденозов туадровоХ зоны могут бить создана формы бобовых кормовых трав с высокой симбиотической активностью при использовании в качества исхо,иного материала горошка мышиного, копеечника арктического и астрагала субарктического,.а такко адаптированного к местным условиям формы клевера лугового.

Апробация "работы. Результаты исследований долояены и одоб-роны на X Ком: республиканской научной конференции молодых уча- • них в 1987г. (г.Сыктывкар), первой Всесоюзной организационной научно-методической конференции СОИСАФ в 1989г. (г.Калуга), Всесоюзном совещании "Взаимодействие организмов в тундровых экосистемах" в 1989г. (г.Воркута), УП Всесоюзном симпозиуме . по новым кормовым растениям в 1990г. (г.Сыктывкар) и на совместном заседании лабораторий экологии к охраны тундры и луто-ве.адния и'рекультивации института биологии Коми научного центра Уральского отдаления АЛ СОСР. Диссертационная работа рассматривалась на совместном заседании кафедр растениеводства и кормо-' производства Калужского филиала ТСХА, а. также на кафедре' растениеводства Московской сельскохозяйственной академии им.К.А.Тимирязева. По материалам диссертации опубликовано 4 научные работы. ■

Объем работы. Диссертационная работа изложена' на 114 страницах машинописного текста, включает II таблиц, 22 рисунка, 9 фото, 16 таблиц а приложениях. Состоит из 7 глав, выводов и практических рекомендаций. Список литературы включает 138 наименований, в том числе 19 - зарубежных авторов. ' 3 решении отдельных вопросов приникали участие Е.С.Братен-кова, Е.Е.Калзяина* Т.А.Овсова, к.б.н. Л.К.Грунина (институт ■ сГкологии Коми Щ 7рС АН СССР), д.б.н. И.Н.Андреева (ИФР АН СССР), за что автор вырахает им искреннюю благодарность.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

3 глава I'- "Лисохвостно-мнтликовый и бобовый компоненты пойменных и сонных лугов, их продуктивность и взотфиксирумцая активность в условиях восточноевропейской тундры" (обзор литературы) - рассмотрен видовой состав и продуктивность многолотних трав семейств мятликовых и бобовых в естествешшх фптоцонозех и в посевах. Показано отсутствие в литература сведений по биологической азотфиксации и о корневых утолщениях у лисохвоота лугового и у мятлика лугового, а также у бобовых трав для тундровой

• зоны в СССР. Изложены сведения об условиях активного сиыбиоза. Обосновывается необходимость изучения биологической азотфиксации в тундровой зона, определены цель и задачи исследований.

В главе 2 - "Место, условия, объекты и методы исследований"

части

указывается, что исследования проводились на юге европейской тундровой зоны (восточная часть Большоземельской тундры) в Воркутин-ском района Коми АССР, в пойменных травянистых' фитоценозах рр.Вор куты и Безыыянки и на лисохвостно-мдтликовых агроценозах совхозов производственного обьедкношы "Воркутауголь" (участки "й I" и "Прифорыский") в 1986-1988ГГ.

Объекты исследований - лисохвост луговой и мятлик луговой, ■ произрастающие в поймах рек и в агроценозах, клевер лгаиноиндный, астрагал субарктический, копеечник арктический, горошек шинный, клевер луговой, произрастающие в пойыешшх лугах р.Воркуты.

■ Почва пойманных лугов дерновоаллавиалъная с глубиной гумусц-рованного слоя 5-12 см, содержание гумуса около 4;«, легкогидролл-зуекого азота 94, подвижного фосфора 112, обманного калия 97, бора 0,4, молибдена 0,2 мг/кг. почвы, pH сол.6,3.

4 Почва агроценозов тундровая поверхностно-глеавая ди44«рен-

дарованная тор£янисто-порегнойная, содержание органического вещества 9;S, легксгидролизуемого азота 63, подвижного фосфора 250, обменного яалял 233, бора 3,0, молибдена 0,2 мг/кг почвы, Рн сол.6,4-5,0..'

■ Исследования проводились по общепринятым методикам.

Результаты исследований. В главе 3 - "Ботанический состав и продуктивность многолетних трав в естественных фитоиенозах и в посевах" - дается анализ фитоценозов, продуктивности лисохвосте лутопого, мятлика лугового, клевэра люпиновидного ц астрагала субарктического.

В пойменных фитоценозах на участках с преобладанием лисохвоста лугового и мятлика лугового встречено 43 вида растений, а бобозие встречались в основном в одновидовых группировках (твблЛ). Ло срззнекию с мятликом лисохвост встречался чаще, но по максимальному проективному покрытию на отдельных площадках уступал ему. Из бобовых растений наибольшим проективным покрытием отличался копеечник арктический - 45Î. Астрагал субарктический, клевер лшиновидный и горошек мышиный уступали ему на 5, к клевер луговой на 15^. Таким образом, видовой состав пойменных травянистых фатоцэноэов достаточно разнообразен и позволяет отоб -рать вида растений для использования их в кормопроизводстве.

В посевах мятликовых трав зафиксировано 16 видов растений. Максимальное проективное покрытие мятлика - до 100£, а лисохвоста до 60?.

На пойменных фатоценогах лисохвост луговой о фазе выметывания имел более высокие суточные приросты надземной массы, чем . мятлик, соответственно 90 и 81 кг/га. Однако в фазу цветения суточный прирост фигомасои лисохвоста прекратился, а у мятлика воз-

Ботанический состав и проективное покрытие растений {%) й различных фитоцекозах.1985-1988гг.

Ж« | Виды I Естественные I 1 Гитоиеиоэы ! Атроценозы

ЯП ! ! ¡р.Зорку-1 то р.Безымян- 1 ка !

Г • 2 ! 3 4 г 5 1 6

Злаковые растения

I. Лисохвост луговой 25 30 12 60

2. Мятлик луговой 5 35 80 80

3. М.альпийский 10 I - -

4. Кострец безостый 7 . - -

5. Овсяница красная 4 - - -

6. Вейник незамечаемый 5 - - -

Бобовые растения

7. Копеечник арктический а - - -

8. Астрагал субарктический 10 - - -

9. Горошек мышиный 40 - - -

10.Клевер люпиновидный 10 - - -

II.Клевер луговой 30 - -

Разнотравье

12. Тысячелистник обыкно-

венный а I г л I

13. Зубровка душистая 10 - -

14» Горец большой 4 - I

15. Пняма дважды»-перистая 5 - - -

16. Одуванчик 4 - I -

17. Хвощ полевой 5 5 - 12

Мха и лишайники I I I I

Ыортвый покров 100 100 100 100

Примечание: не указано 25 видов на пойменных дугах и II видов в посевах с проективным покрытием па менее \%.

, рос до 203 кг/га. Соответственно урожайность сене лисохвоста составила Т8,5 д/га, а у мятлика лугового 30,4 ц/га,

• При внесении азотных удобрений в норме 90 кг/га урожайность сена этих видов была практически одинаковой: лисохвоста лугового -48,7 ц/га, мятлика лугового - 44 ц/га (рис. I).

Бобовые травы в естественных фитоценозах отличались от злаковых меньшими суточными приростами надземной массы - клевер лю-. пиновидный в 1987г. - 24 кг, а в 1908 - 87 кг/га, у астрагала эти значения были ниже - 12 кг в гозрэый и 52 кг/га во второй год.„ Максимальная урожайность сена у клевора составила 14,6 ц, а у , астрагала 17,4 ц/га (рис. 2),

При заготовке кормов важное значение 1мают густота побегов и высота травостоя. На удобряемых минеральным азотом посевах у более высокорослого лисохвоста лугового количество побегов было в 4-6 раз ниже, а высота травостоя на 20 ем »ыае, чем у мятлика дугового. В естественных ценозах при высота травостоя 45 см количество побегов было несколько ниже* нем в посевах (табл.2).

' Таблица 2

Густота побегов я ях высота » посевах ив естественных фитоценозах. 1987-1988 гг.

Ценоз .' |--ВШИД.......,,....Л П.Л9Р9Д ТЁРТОЙ-

¡Побеги, 1 Высоте, { Побеги, ! Высота," ' {млн/гв { ск { млн/га Г см

Посевы 1937г.

1. Лисохвост луговой 9,6 13 10,7 61

2. Мятлик луговой 44,4 ' 10 67,4 42

Естественный И. 21,6, П 35,4 32

1968г.

I, Лисохвост „луговой . 18,6 16 25.7 62

г. Мятдяя луговой 76,6 12 96,5 41

Естественный а. ■ 29,5 20 42,0 45

Таким образом, продуктивность естественных травянистых фито-цонозов в тундровой зоне зависит от видового состава растоний и' их проективного покрятия, а продуктивность посевов - от внесения минеральных азотных удобрений. Так, максимальная биологическая урожайность сена многолетних матликовых трав в посевах била почти в два раза выше по сравнению с естественными фитоценозаVI!. Бобовые травы в естественных фитоцэнозах менее продуктивны, чом' влаковыэ.

' В главд 4 - "Методы изучения азотфиксирующей активности, растений в.тунцовой зоне" - описывается методика отбора и анализа корневых утолщений у злаковых растений, модификация ацетиленового метода измерения шзтрогеназной активности.

Растительные пробы на анализ отбирались методом локальных проб. Растения выкапывались на глубину 10-12 см| площадь монолита 45-506 см2-, которая определялась конструкцией используемых приборов.

Описана методика анализа корней лисохвоста лугового и мятлика лугового о корневш.ш утолщениями. Средняя масса утолщений расчитана на основе взвешивания 1000 экземпляров у каждого вида растений. В 1986г.. при определение нигрогеназной активности лишайника обнаружены методические погрешности метода колпаков. Экзотермическая реакция получения ацетилена повышает температуру воздуха под колпаком и искажает фактический ход азотфиксации, по сравнению о сосудом, куда вводится ацетилен. Нами модифицирован втот метод и ацетилен вводился в сосуд о температурой окрухаоцвй среды. Для освобождения втилена из почвы в конце экспозиции, мы выдували его из почвы. В диссертации дано изображение сосуда я описана методика его использования. Преимущества предложенной, модификации показаны в таблице 3,

Активность нитрогеназы в зависимости от метода извлечения этилена.

Название растений (Фаза развития ¡Время 1 экспо-¡зиции, \ н ! мкг /1/о/сосуд ! -! в час л ! без вы-! с вы- ! 'дува- 1 лтаом ! Разность, %

Лисохвост луговой цветение 4,0 0,34 0,42 123

Клевер лшиновидный бутониза- 1,0 86,79 134,65 155

ция

Мышиный горочек цветение 0,5 393,12 431,80 199

Копеечник арктический 1,0 1,1В 4,10 341

Клевер луговой первый

тройчатыЗ 0,5 0,00 4,15 415 .

лист

Установлено, что у бобовых растений редукция ацетилена начинается через 5 минут после его введения в соауя (?абл,4).

Таблица 4

Время начала симбиотической езот$иксации . у бобовых растений (мкгЛусосуд), ,

Название растений 1 Минуты

10 ! 5 1 10 ! 15

Мышиный горошек Клевер луговой 0 0 2,9 Х,3 5,6 2,0 9.7 3.8 .

Кроме ассоциативной езотфиксвдяи у злакошх, определена азот-фиксирушая активность циаыобиктеряЯ на почве, мхах, отмерших растительных остатках. При переувлажнении почвы биологическая азотфиксация идет в основном в надземной массе растений, несколько нижа на корнях И отмерши растительных остатках, 3 семой почве, но саязащюЦ с тряпш, активность нитрогэназы ничтожно »ела, -

В главо 5 - "Азотфльсируюдая акглвность аликоьых рисчиний" проана.гаиироиана данные по динамике и^соииативно«: аоогфиксишш лисохвоста и мятлика в естественных флтоценозвх и в лоооъах, рассгогршш функции корневых утол-дений.

Максимальная активность ассоциативной азотфаксашш корродировала о темпами прироста надземной массы растении и погодными условиями вегетационного периода.

В начале вегетащи лисохвост, обладая более высоким, чем мятлик суточным приростом надземных органов, превосходил иго и по активности ассоциативной азотфиксиции. 3 пойменных фитоцоно-зах максимальная нитрогеназная активность лисохвоста в Фа-'У колошения составляла 0,62, а в посе-ах 8,60 мг Л^/и^ ь счтии или соответственна в 3 и 9 раз выше, чем у мятлика в ту же фазу.

Внесение минеральных азотных удобрений на искусственных фитоценозах снижало активность азотфиксации-у лисохвоста до 40-42

раз, а у мятлика практически подавляло во полностью (^ио. 3,4).

почвд

Низкая температура и избыточная алажноСтЕ* снижают нитрох'е-назную активность в пойменных фитоценозах. В 1987г. при температуре 12° и влажности 128« КВ активность нитрогеназы у лисохвоста бы~а вдвое меньше значения максимумов, чем при 16° и 72£ !Ш в 1968г.

В фитоценозах с преобладанием лисохвоста лугового на поименных дугах за сезон фиксируется 50 г, а о преобладанием мятлика лугового - 20 г азота на гектар. В агроценоаах нзотфиксирующия активность повышайгея соответственно в 6 и 7,5 раз.

Списаны результаты учетов корневых утолщений злаковых грав. Установлено, что корневые утолщония растений имевт в основном верйтеновпдцую форму, размеры - 1-о мм в длину и 0,Ь-0,1 кал в диаметре, массу 0,12-0,13 иг. Ло количиегьу «ис & тьчонии ышвга-

цик лисохвост превосходил мятлика, причем у первого вида отмечена тенденция к нарастанию численности утолщений к концу вегетации до 67 тыс.экз/м2, в то время как у второго они встречались редко. (табл.5).

- Таблица 5

Колебания численности корневых утолщений (экз/м2) у злаковых растений в течение вегетации, 1987г.

{______роданид_____

ценозы {начало ве-!выход в !калоше- ¡цветение ! созревание ...........;. __отации 1трубку !нио • ?_;.......,,1,..39РН9Э9й _.

Лисохвост луговой

Пойменные, 0-3740 0-2710 0-12670 0-22780 8440-45170

Сеяные 3840-7440 0-Ш0 Ш0-Ю440 0-24440 9330-67440

\ . • . Мятлик дуговой

Пойменные 0-1843 0-1600 0 0 О

Сеяные - 0 - - 0-574 0-165

В то.же вромя установлена слабая зависимость нитрогеназной активности корней лисохвоста от количества утолщений <ч=0,58) и показано, что в варианте до 100 "клубеньков" увеличение их числа приводило к незначительному усилению азотфиксации (табл.6).

' . Таблица 6

■ Зависимость нитрогеназной.активности корней лисохвоста от количества утолщений (экз/фяакон).

ЯЛ ЯП . Варианты 1 Повторное» 1 1 опытов ! Сырая масса! кошей. г 1 нгД/^г в чао

I. Без утолщений - • 5 • 0,32-2,07 . 0-0,529

2. До 10. . • . 5 : 2,05-3,09 0,051-0,334

3. Яя 100 - 5 1,78-2,13 0,023-0,832

Приведены фотографии внешнего в ада утолщений в натуральную величину я анатомического строения клеток под электронным микро-

окопом. Установлено отсутствие в клетках крахмала и других запасающих веществ. Из микроорганизмов в ряде случаев обнаруживался неидентифицирозанч'.й гриб и его гифы. Роль утолщений требует дальнейшего изучения.

Доля биологического изота в азотном балансе злаковых фито-аенозов несущественна,

В главе 6 - "Азогфиксирупшая активность бобоворизобивльного симбиоза" - представлены данные по симбиотиче'ской азотфиксации клевера лппиновидного» астрагала оубарктйчеокого» копеечника •арктического, горошка мышиного и клевера лугового.

Бобовые, отличаясь от злаковых трав меньшими тешами накопления надземной масоы, обладали значительно более высокой интенсивностью ааотфикоацйи. Симбиотичеокая азотфиксацля начинала проявляться а июне с появлением первых листьев. При температуре верхнего слой Дочёы 7° отмечена круглосуточная фиксация азота воздуха, причем местные виды бобовых трав отличались более высокими значениями нитрогеназной активности, по сравнению о заносным клевером луговым (рис. 5).

С прогревом верхнего слоя почвы до 15-20° активность бобоворизобиального симбиоза стремительно нарастала. Максимального значения она достигла в период бутонизации-начала цветения, у копеечника составляла 410, астрагала - 262, горошка мышиного - 212, клевера - 166, в у заносного клевера дугового 352 мг/Уз/м2.сутки. Наибольшей активностью симбиоза отлачалиоь клавер люшшовидный, хопвачник арктичеокий и вотрагал оубакртический.

Решающими факторами, ограничивающими ¿ктиваооТь бобоворизобивльного симбиоза,являлиоь температура и влажность почвы. Более низшая активность оимбиоза была отмочена при 12-14° и 106-1283 на, а более высокая - при 14-17° а 100-101:1 НВ.

За сезон в одновндовых группировках СоОовыо травы фиксировали: клавер лшиноищаый 17 кг, астрагал субирктичаский 39, копеечник ар "гшвскяй 67, горошек мышнныл 70 и клевер луговой 58 кг Блохи на I га.

' ¡3 глава 7 - "Содержание азота в надземной массе злаковых и бобовых растений" отмечено, что оно прямо зависит от активности биологической азотфиксащш.

Наиболее высокая концентрация азота в растениях была в начале вегетации и к концу вегетации ока снижалась (табл.7).

Таблица 7

Динамика содержания азота (% от воздушно-сухого вещества) в надземной массе многолетних трав.

Вилы 1Выход в труб ИЗ !ку (отраота-!( !ние) ! ыметыванио бутонизац. |Цватение ! Шлодоноше-1ние !

I. Лисохвост луговой 3,4 3,0 2,3 1.7

2. Чятлик луговой 2,4 1.6 1.4 1.0

3. Кловер лшиноведный 4,7 3.1 2.7 2,2

4. Астрагал

субарктический 5,5 4,9 4.3 3,2

Потребление хе азота растениями зависело от вида фитоценоза, вида раотений и погодных условий вегетационного периода (табл.8). Потребление азота лисохвостом было больше со сравнении о мятликом. Отмеченные различия объясняются, по-видимому, лучшей отзывчивостью лисохвоста а посевах на внесение ишшральныг^добрений, а а естественных фитоценозах - большей способностью извлекать азот из почвы. Бобовые растеши по потреблению азота превосходили мятликовые в 1,1-2 раза. Эти различия оОьясняются повышенной биологической

Динамика потребления азота (кг/га) многолетними травами в посевах и в естественных фитоценозах. 1987-1988ГГ.

IВыход в ШымэтываняШветеште ! Плодоношение Виды [трубку !(бутониза-1 I

(<?ш<?тат91шш

Посевы 1987г.

. I. Лисохвост

луговой 13,6 50,4 55,7 38,1

2. Мятлик луговой 26,2 28,2 28,6 31,3 1988г.

1. Лисохвост -

луговой 11,4 70.4 73,1 . 82,8

2. Мятлик дуговой 13,7 35,0 41,6 44,0

Естественные фитоценоза ■ 1967г. .

1. Лисохвост !

луговой 32,0 55,5 41,7 26,3

2. Мятлик дуговой 4,8 16,2 42,6 18,9

3. Астрагал % субарктический 45,6 . 46,5 63,6 55,7

4. Клевер

лшиновидный 27,3 45^3 31,3 20,7

1988г.' , ' !

1. Астрагал ' • субарктический 29,1 44,1 63,6 54,2

2. Клевер

лшиновидный 31,0 26,3 30,0 13,2

аэотфиксацией. Ассоциативная азотфижсация не играла существенной роли з питания растений азотом, а симбиотическая обеспечивала потребности бобовых в этом элементе не менее чем на 60?.

Анализ экономической эффективности кормопроизводства в тундровой зове показал, что использование полевых посевов лозьгашет

в сравнении с естественными фитоценозами чистый доход с I га на 230 рублей. Окупаемость дополнительных латраг составляй! 3,2 рубля на I рубль.

ВЫВОДЫ

1. Продуктивность естественного травянистого фитоценоза в тундровой зоне аависит от видового состава растений и их проективного покрытия. Наибольшей продуктивностью обладают растительные сообщества о преобладанием трав семейства мятликовых. Например, максимальная биологическая урожайность сена лисохвоста дугового сосхавила 18,5 ц, а у мятлика лугового - 30,4 ц/га.

Лри внесении азотных удобрений на искусственных фитоце-нозих продуктивность лисохвоста была выше, чем у мятлика и составила соответственно 48,7 ц о га и 44,0 ц с га.

2. Продуктивность бобовых растений несколько ниже, чем злаковых. Урожайность астрагала субарктического в естественных фи-тоценозах составила а клевера люпиновидного сена с одного га.

3. У злаковых трав установлен факт ассоциативной фиксации азота воздуха и ей видовая специфичность. В фитоценозах с преобладанием лисохвоста дугового на пойменных лугах за сезон фиксируется ЬО г, а о преобладанием мятлика лугового - 20 г азота на гектар. В посевах трав азогфиксирующая активность повышается соответственно в б и 7,5 раз. Азотные удобрения сникают активность ассоциативной азогфиксации у лисохвоста лугового до 40-42 раз, а у мятлика практически подавляют ее полностью.

4. В условиях переувлажнения (влажность почвы 120-140:2 НЗ) наибольшая активность нигрогеназы отмечена в надземной массе, в том чн» ..з а огыериих органах, а при олтдагальаой влажности шиш

100$ НВ - в корневой системе.

5. На корнях лисохвоста лугового и мятлика лугового обнаружены многочисленные» (до 67 тыс.экз/м^) корневые утолщония, причем наибольшее количество отмечено в конце вегетационного периода. В них обнаружен гри и его грифы, функциональное значение утолщений для растений не установлено. В некоторых случаях отмечена слабая связь активности гитрогеназы с количеством утолщений на корнях.

6. Установлена достаточно высокая симбиотическая активность у местных (астрагал субарктический, копеечник арктический, горошек мышиный, клевер лэпиновядный) и заносного (клевер луговой) видов бобовых трэд. За сезон расчетное количество фиксированного азота воздуха составляет у клевера л-опиновидного 17 кг, у -. астрагала субарктического 40, копеечника арктического 67, горошка мышиного 70 и клевера лугового 58 кг/га. Следует отметить, что местные виды начинают фиксировать азот при более низких температурах, чем заносный. При оптимальной температуре симбиотическая фиксация азота идет круглосуточно. ,

7. Основными факторами, ограничивающими интенсивность биологической фиксации азота воздуха в тундровой зоне,являются переувлажнение и низкая напряженность температур.

8. Местные виды бобовых трав могут бить использованы как исходный материал для селекции форм кормовых культур о достаточно высокой симбяотичаской активностью,

Рекомендации производству

I, Пря разработке системы удобрений злаковых ягроцэнозов размера ассоциативной фиксации азота воздуха я расчет принимать не следует,

2..Для агроцаноэов тундровой зоны могут быть созданы формы ' бобовых кормовых траа с высокой сиыбиоткчоокоа активностью при • использовании в качество исходного материала горошка мышиного, копеэчиика арктического и астрагала субарктического, а также адаптированные к мастным уолопиям формы клевера лугового.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Романов Г.Г. К вопросу о симбиотических системах небобовых травянистых растений Большеземельской тундры // X Коми распубл.науч.конф.молод.ученых. - Тез.докл. - Сыктывкар. - 1987, -с.60-69.

2. Груиина.Л.К;, Романов Г.Г., Овсова Т.А., Костяев В.Я. Азотфиксация и накопление азота травянистыми растениями в тундре.-Сыктывкар. - 1989.-16 о. (Сер,препринтов "Научные доклада"

АН СССР, УрО Коми науч.центр.{ вып.205).

3. Азотфиксация и продуктивность фитоценозов тундры /Г.ЕРо-манов, Л.К.Грунина, Е.С.Братенкова, Т.А.Овсова // Взаимодействие организмов в тундровых экосистемах: Матер, Воесоюз. Совещ. - Сыктывкар. -1989. - С.33-34.

4. Романов Г.Г. Азотфикснрупцая активность дикорастущих ' кормовых трав семейства бобовых в тундра // Эколого-популяцион-ный.анализ кормовых растений, естественной флоры,интродукция и использовагав. - Сыктывкар, -1990. - С.162-163.

-

tifia (tejdfmo-сухая massa}

Участок „л/1"

!9

V

20

01-т

mis.:

U- лисок to im; 2а < мипаак.

If SB г.: 1б-лисошст; 26* мят пи к.

Участок „ Ярисрермский * . 4и>о/ритоцемш

июнь ишлк ащст

/гспжтиииш дштцитш

Putf Семннаи динамика надземной ритомпссы.

-и-

Ц/1 а (воздушно еухая масса)

гв

ю

К л Пер люпииоеидтй

---МП

- 13Ш

20

10

июнь ишь август Астрагал субарктический

Рас 2 Сезонная динамика надимной /ритомаавы Мошк (поимо р Воркуты).

-М-

мг Мг/н*» сутки

. ¡o.stOooi)

JL-^z

f-рВоркута, WHi: . 2-р Втшнка, и вн.

EcmtcmfHuuc фитоцеиозы

15, SO (3.07) 2,5i(707)

Участок ,,Nt": 1-ISBls.

Участок „ ПрчфСАмскци J- №бг.

июнь июм шуст , сентябрь

Атценозы

Рис 3. Динамика сезонной активности ассоциативнои ают(риксации лисошста лугоеояа.

ut ¿V, /м'в i чтя и

---р Воркута, mit

р. Безымянна, (9iSi

Еl'mtстенные фитоценоза ^ast(ôoi)

Участок „rti •

--tmt

Участок „ Приверчено J :

---198 M

19вВ»

и юн i июль Q&syem ctutnsápt»

Ai ро u,eno¡u

Рис if Динамика сезонной активности ассоциативной азапфихеациа мятяака луеоюго

-Zi

нг^/*'« час

ОА 0.2

01' ■ ' I I ' ' > ■ 1.1 ■ ' ■ ' ' » » ■» Ьреия суток.у 4 в 11 16 20 ?4 г . . '

Клевер луговеи (?906)

10

■5

О

8 12 ю го и

А строе ал субарптический Начало вееетации

25 20

. , , , 15

12 16 20 Бутонизация Клевер лтиновидный ($.07}

Рис.5-Динамика суточной активности саибтшмескои авот<риксации (\) Шовы* растении е эмиеимосши от температуры почвы на глубине 5(2} и №(з) см.

«

Объем l'/a п л Заказ 26S2 Тираж 100

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

Бесплатно