Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ СОИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АКТИВНОСТИ СИМБИОТИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ АЗОТА ВОЗДУХА И РАЗЛИЧНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫМ АЗОТОМ В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ СОИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АКТИВНОСТИ СИМБИОТИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ АЗОТА ВОЗДУХА И РАЗЛИЧНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫМ АЗОТОМ В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ"

л-¿лш

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи ДЕЛАЕВ Усман Амхатович 1 УДК 631.461.5:63334 (4703)

продуктивность сои в зависимости

от активности симбиотической фиксации азота воздуха и различной обеспеченности минеральным азотом в центральном районе нечерноземной

зоны

Специальность 06.01.09 — растениеводство, 06.01.14 — технические культуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА —1986

!

Работа выполнена на кафедре растениеводства Московской ордена Ленина и ордена'Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

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

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент ВАСХНИЛ В. М. Пенчу-ков, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент И. К. Баранов. ^

Ведущее предприятие — Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрального района Нечерноземной зоны.

Защита диссертации состоится « /? » V"* 198© г.

Т* *

в « » час на заседании Специализированного совета К-120.35.07 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 » реж^а ¿Г£-К 198£» г.

Ученый секретарь Специализированного совета

доктор биологических наук у Е. Крастина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

• Актуальность темьк В решениях XXVI съезда КПСС, и последующих Пленумов ЦК КПСС по вопросам развития сельского хозяйства и агропромышленного комплекса; а также в Продовольственной программе'СССР на период до 1990 г. поставлена задача — улучшить сбалансированность кормов-по белку за счет увеличения производства бобовых культур, в том числе сои.

' В* последние годы, в стране изучаются возможности интродукции сои в новые регионы. Одним из них является Центральный район Нечерноземной зоны. В этом-районе требуют дальнейшего изучения^ вопросы влияния условий-выращивания на симбиотическую азотфиксацию, урожайность и белковую продуктивность сои/ Кроме того, не разработана методика- изучения симбиотической деятельности посевов в полевых условиях, в частности, дальнейшего совершенствования требуют методы определения количества фиксированного азота воздуха, слабо изучены суточный и сезонный ход фиксации азота, связь активности. симбиоза с-концентрацией леггемоглобина, не отработана, методика наиболее часто применяемого висследовани-ях!азотфиксации ацетиленового метода.

■ Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по теме 5 (номер государственной регистрации 81085536 : О/ ЦГ 032) «Изучить особенности агротехники зерновых^и зернобобовых культур в условиях интенсивного земледелия», подраздел I «Разработать приемы;, повышающие активность: симбиотической фиксации азота воздуха ^увеличения продуктивности бобовых культур».

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧШИССЛЕДОВАНИИ

• Целью исследований было определить условия выращивания; при которых, обеспечивается наибольшая .урожайность и белковая продуктивность сои, выявить влияние азотных удобрений, инокуляции №"я'г' штаммом-на; Формиоова-

ЦЕЛТГ'ЛЛЬНАЯ НАУЧНАЯ Б>.ВЯ»10ГСг'А Моок. свльскохол. академии

им. К. А. Тимиряоева Мнв.

ние и активность симбиотического аппарата, рост и развитие растений, урожай и его качество, а также определить возможное количество симбиотически фиксированного азота воздуха бобовыми культурами в полевых условиях и влияние отдельных факторов среды на актуальную активность симбиоза.

В задачи исследований входило:

1. Изучить влияние различных норм минерального азота на активность симбиоза, количество фиксированного азота воздуха и продуктивность культуры сои, а также изменение величины и качества урожая в зависимости от активности симбиоза и условий выращивания.

2. Отработать методику определения нитрогеназношактив-ностн бобовых.культур, сравнить точность наиболее распространенных методов определения количества фиксированного азота воздуха,.установить динамику суточной активности симбиоза и определить связь активности симбиоза с массой активных клубеньков и содержанием- в них леггемоглобина у различных бобовых культур.

Научная новизна. Впервые в полевых условиях Центрального района Нечрноземной зоны изучен» связь активности симбиоза с массой активных клубеньков и концентрацией леггемоглобина в онтогенезе бобовых культур, а также изучено формирование и активность симбиотического аппарата в зависимости от минерального азотного питания. Установлено, что азотные удобрения в средних. (102 кг/га) и высоких (204 кг/га) нормах не повышают урожай семян, снижают количество фиксированного азота воздуха и увеличивают сроки вегетации сои на 11—18 и более дней в зависимости от погодных условий.

Проведено сравнение 4 методов определения количества фиксированного азота воздуха в полевых условиях.. Сходные результаты были получены методами инокуляции и по величине активного симбиотического потенциала и удельной, активности симбиоза.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

Внедрение результатов исследований в хозяйствах Центрального района Нечерноземной зоны при создании благоприятных условий симбиоза позволит получать урожай семян 16 ц/га без применения азотных удобрений. Результаты исследований проверены в опытно-производственном хозяйстве «Подвязье» Рязанской областной государственной сельскохозяйственной опытной станции в 1983—1984 гг. на площади 20 га.

Инокуляция повысила урожай семян сои в 1,4 раза.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 3 опубликованных работах.

Диссертационная работа рассмотрена и одобрена на кафедре растениеводства Московской сельскохозяйственной академии имени К- Л. Тимирязева.

Объем диссертации. Диссертационная работа .изложена-на 142 страницах машинописного текста, включает 36 таблиц, 3 рисунка и 31 таблицу приложений. Список.литературы включает 275 наименований, в том числе 67 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 — «Состояние изученности вопроса и постановка задачи (обзор литературы)» — отражено народнохозяйственное значение сои, рассматриваются условия эффективности симбиоза, особенности азотного питания бобовых культур, обосновывается необходимость изучения роли биологического азота в формировании урожая и белковой продуктивности этих культур в зависимости от условий выращивания. Рассматриваются также методы определения количества фиксированного азота воздуха, преимущества и недостатки каждого из них. Показывается связь активности симбиоза с другими физиологическими процессами, величиной и качеством урожая, определены задачи исследований.

В главе 2 — «Место, условия и методика проведения исследований»— указывается, что опыты проводились с соей Северная 5 на опытных полях зоостанции и лаборатории растениеводства ТСХЛ в 1982—1984 гг. Почва опытных участков дерново-подзолистая среднесуглшшстая, содержание гумуса 2,1%, легкогидролизуемого азота — 5, подвижного фосфора —

10—63, обменного калия— 16—19 мг на 100 г ПОЧВЫ, рНсол--

-6,3-6,4.

Показатели метеорологических условий 1982 и 1984 гг. были близкими к среднемноголетним, а 1983 г. был теплым и засушливым, влажность почвы в отдельные периоды, опускалась до уровня ВРК и ниже, что отрицательно сказалось на формировании симбиотического аппарата и его активности.

Изучали влияние различной обеспеченности минеральным азотом ОМс, N1/2, N0 на фоне инокуляции (И) и без нее (БИ) на формирование и активность симбиотического аппарата, рост, развитие растений, урожай и его качество. Полная норма азотных удобрений (N204 к^/га) рассчитывалась на урожай семян 20 ц/га с учетом естественного плодородия почвы и коэффициентов использования из почвы элементов питания первой культурой.

Схема опыта позволила сравнить эффективность минерального азотного литания (БИйо, БИ.М|/2, Б1Ш|) с симбиотроф-

з

ным (HNo) и смешанным (HNi/2, UNj) типами азотного питания. • ■ • .

Исследования проводили по общепринятым методикам.

Активность нитрогеназы определяли ацетиленовым методом (R. Hardy, 1967), содержание леггемоглобина в клубеньках— на колонках с окисью алюминия, меченого азота — на масс-спектрометре.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В третьей главе — «Симбиотическая деятельность посевов» — представлены данные по уточнению ацетиленового метода в полевых условиях, а также сравнению методов определения количества фиксированного азота воздуха, о связи ни-трогеназной активности с массой активных клубеньков и кон-. ценграцией леггемоглобина, о зависимости активности азот-фиксации от поступления продуктов фотосинтетической деятельности растений, о динамике количества и массы клубеньков, общего и активного симбиотического потенциала и удельной активности симибиоза, усвоению азота воздуха.

Показано, что при исследовании активности азотфиксации ацетиленовым методом место отбора проб воздуха из колпака существенного значения не имеет.

• Не сказывался на результатах отбор проб с предварительным перемешиванием газа в колпаке или при его естественном состоянии.

Инкубация растений в газовой среде с продолжительностью 1,5 и 3 ч не оказывала отрицательного влияния на активность азотфиксации и не влияла на степень ее проявления.

Активность симбиоза в значительной степени зависела от интенсивности фотосинтеза.

Из методов определения количества фиксированного азота наиболее точным является метод инокуляции. В связи с невозможностью применения этого метода в полевых условиях из-за опасности спонтанного заражения корневой системы штаммами клубеньковых бактерий из почвы, для. ориентировочного подсчета размеров фиксации N2 бобовыми культурами рекомендуется метод расчета по активному симбиотическому потенциалу (АСП) и удельной активности симбиоза (УАС).

Показано также, что масса клубеньков определяется ви-; довой специфичностью культуры, периодом онтогенеза и условиями ее выращивания/ Содержание леггемоглобина также обусловливалось биологией вида. Условия среды оказывали на этот показатель большее влияние, чем на массу клубеньков.

• Закономерные изменения суточного хода азотфиксации в зависимости от дня и ночи нами не были выявлены:

• Начало образования клубеньков зависело от условий вы-

ращивания. В 1982 г. в связи с обработкой семян недоброкачественным нитрагином они образовались только в фазу бутонизации. В 1983 г. из-за неблагоприятных условий влажности почвы появление клубеньков затянулось до фазы бутонизации— цветения. Условия 1984 г. были самыми благоприятными за годы наблюдений. Это обусловило образование клубеньков в фазу 2-го тройчатого листа.

Азотные удобрения в нормах 102 (половинная) и 204 (полная) кг/га задерживали как образование клубеньков, так и появление в них леггемоглобина. При этом, чем выше норма минерального азота, тем большей оказывалась задержка. В 1982 г. в варианте с половинной нормой азота клубеньки появились через 7, а в варианте с полной нормой этого элемента — через 9 дней от времени, образования их в варианте без применения азотных удобрений. Появление Лб в клубеньках в вариантах с применением минерального азота задерживалось на 3—4 дня. В вариантах с азотом его появление задерживалось еще на 4 дня.

Таблица !

Динамика массы клубеньков (числитель — активных, знаменатель — всех) в онтогенезе в зависимости от норм азотных удобрений (кг/га), 1982—1984 гг.

Фаза ИМо • да,

1982 г.

22 4 1

Образование бобов . . . 33 21 3

62 42 32

Полный налив семян 48 45 24

1! 83 81 г. 57 30

60 10 2

Налив семян • 60 50 4

Полный наилв семян 61 47 8

102 60 10

1Я 84 г.

3-й тройчатый лист 70 30 24

Бутонизация 204 48 25

367 116 34

Образование бобов . . . 775 232 151

927 391 50

Полный налив семян 612 322 107

\ 1025 416 141

Указанная тенденция имелась и в последующие годы. Общая масса клубеньков в варианте в 1982 г. в фазу полного налива семян составила 81 кг/га, в 1983 г.— 102 кг/га,', из них активных соответственно 48 и 61 кг/га (табл. 1). Половинная и полная нормы азотных удобрений значительно снижали массу клубеньков, в 1984 г. половинная норма снизила ее в 2,5, а полная — в 7,3 раза.

В засушливых условиях 1983 г. масса клубеньков в варианте без азота была в 10 раз ниже, чем при благоприятных условиях.

Симбиотический потенциал зависит от массы клубеньков и продолжительности их функционирования. В наших опытах наибольшие общий и активный симбиотические потенциалы наблюдались в 1984 г. в варианте ИМ0 и составили соответственно 47958—43206 кг--дней/га (табл. 2). В предыдущие 2 года они были значительно ниже.

Таблица 2

Активный (числитель) и общий (знаменатель) симбиотический потенциал сои (кг-дней/га) за вегетацию в зависимости от норм азотных удобрений, 1982—1984 гг.

Год М0 м1/2 N1.

1982 3124 1996 1090

3471 ' 2146 1136

1983 3453 1818 ' 230

3837 2020 257

1984 43206 . 16881 . ■ 5478

47958 • 17962 5863

Внесение азотных.удобрений в нормах 102 и 204 кг/га привело и к снижению активного симбиотического потенциала соответственно в 2,6 и 7,9 раза. .

Удельная активность симбиоза (количество фиксированного азота воздуха I кг сырых клубеньков в сутки) сильно различалась по годам (табл. 3). В 1982 г. в среднем за вегетацию она равнялась 3,5 г азота на 1 кг сырых клубеньков в сутки, в следующем году удельная активность симбиоза была почти в 2 раза больше. Самым минимальныд&йнтот показатель был з 1984 г. и составил 2,3 г М2 на 1 кг сыртах клубеньков в сутки.

Эти колебания, по-видимому, объясняются разным количеством-клубеньков в расчете на 1 растение и, как следствие, разным уровнем снабжения их продуктами фотосинтеза. В первые два года исследований количество клубеньков на растение было незначительным, что обусловило достаточно высокое снабжение их углеводами. В связи с этим удельная актив-

ность азотфиксации единицы массы клубеньков-в эти годы была выше по сравнению^ 1984 г., когда на растение приходилось значительно больше клубеньков.

Таблица 3

Расчет, удельной активности симбиоза-по ДСП и потреблению азота растениями сои за вегетацию, 1982—1984 гг.

Показатель Вариант 1982 г. 198Э г. 1984 г. В среднем.

Максимальное потребле- И 108 112 222 147

ние азота, кг/га Разность, кг/га ... БИ 97 . 88 120 102

— 11 24 102 46

АСП, кг/га-дней И 3124 3453 43206 16594

УАС, г/кг-сутки . — 3,5 6,9 2,3 4,2

По величине активного- симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза рассчитали количество фиксированного азота воздуха, в вариантах с инокуляцией (табл. 4).

По> максимальному потреблению азота и количеству его, усвоенного из воздуха, рассчитали потребление азота из почвы.

Таблица 4

Источники азота для формирования урожая семян сои, 1982—1984 гг.

Вариант

. ' ¡>3

л й-«= «

£ 2 я

5 « в <о

2 ^ к

и а V =

О О О»

я я ч

Источники азота

кг/га:. %

воздух почва удобрение воздух почва удобрение

« « К ю

а о а п -в-Хч V §

«Г

« 5. 5 о"

о О

с> Р1

1982 г.

108 И 97 10 90

138 ' 7 97 34 5 70 25

161: 4 97 60 3 60 37

1983 г.

N.. 112 24 88 21 79

И,я 179 13 88 78 7 44 45

м, 220 2 88 129 1 40 59

1984 г.

N0 22 2 102 120 46 54 _ ,

199 39 г 120 40 20 • 60 20

м, 221 13 120 88 6 54 40

Размеры поступления этого элемента из удобрений определялись, как. разность между общим потреблением, азота, и количеством азота, поступившим из воздуха и почвы.

В 1982 и 1983 гг. потребление азота в варианте ИМо было примерно одинаковым, что объяснялось незначительной долей участия фиксированного азота в общем потреблении этого элемента. .... .....

В 1984 г. количество фиксированного азота воздуха было в 4—9 раз больше, чем в предыдущие годы, и общее потребление этого элемента растениями-оказалось в 2 раза больше. Доля фиксированного азота составила 46%.

Коэффициент использования азота из удобрений в зависимости, от погодных условий колебался по годам от 29 до 76%.

В главе 4 — «Фотосинтетическая деятельность посевов» — проанализированы данные о фенологических наблюдениях, росте и развитии растений,, фотосинтетической деятельности посевов, накоплении сухого вещества и урожайности сои.

По наступлению фаз развития в первой половине вегетационного периода различия между вариантами не отмечались. С фазы налива семян в вариантах с применением минерального азота было отмечено некоторое отставание в развитии растений. При этом половинная норма азотных удобрений увеличивала сроки вегетации на.6—11 дней, а полная норма — на

12—18 дней. .....

Степень изреживаемости растений по годам была различной и зависела от погодных условий, обеспеченности минеральным азотом и густоты стояния.растений-С увеличением нормы азотных удобрений изреживаемость растений возрастала.

Растения, обеспеченные минеральным азотом, были на 2— 3 см выше. Максимальная высота растений отмечалась в фазу наливз семян. ......

Улучшение азотного питания за счет создания благоприятных условий для симбиоза или-внесения азотных удобрений способствует усилению фотосинтетической деятельности посевов. Во все годы исследований и во всех вариантах опыта максимальная площадь листьев наблюдалась в фазу налива семян (табл. 5). С этой фазы она снижалась в вариантах без инокуляции и без азотных удобрений до нуля, а в вариантах с применением азотных удобрений листья оставались зелеными до уборки. Минимальная площадь листьев сформировалась в контроле. При неблагоприятных условиях симбиоза в 1982 и 1983 гг. азотные удобрения повышали площадь листьев, а в 1984 г. при благоприятных условиях азотные удобрения не оказали влияния на этот показатель.

Величина фотосинтетического потенциала находилась а прямой зависимости от площади листьев (табл.- 6).

-Наибольшей'за годы-наблюдений она была в4984 г.,а минимальной— в 1982 г.

Та блица 5

Динамика площади листьев (тыс. м'/га) неинокулированной ■ и инокулированной сои; в зависимости от норм:азотных удобрений,

1982—1984 гг.

Без инокуляции Инокуляция

Фаза N. N. N0 N„2 N.

1982 г.

Бутонизация — начало цветения Образование бобов ... Налив семян .' . 1 Полный налив семян ...

2-й тройчатый лист Бутонизация . . Образование бобов Налив семян Созревание

3-й настоящий лис г

Бутонизация

Цветение

Образование бобов Налив семян . Созревание

5 5 8 •5. „ 6 8

13 14 16 15 16 16

31 34 33 40 39 35

26 27 30 25 30 29

1983 г.

1 . 1 . 1 1 1 1

4 . 6 . 5 5 4 5

13. 2.2 . Л9 22 . 22: 20

26 40 57 36 55 60

— 11 36 3 14 38

1984 г.

2 2 2 2 2 2

10 10 •9 12 10 8

16 17 19 19 15 16

23' 28 33 42 30 38

•34" 36 59 52. 39 44

9' 25 46 50 51 70

'Минимум фотосинтетического потенциала приходился на контроль..Половинная и полная нромы,азотных удобрений" на фоне без инокуляции увеличили этот показатель в среднем за 3 года соответственно на 431 и 1023 тыс. м2» дней/га. В вариТ а б л и ц а б

. Фотосинтетический потенциал посевов сои . (тыс. м5 • дней/га) в зависимости от применения различных норм азотных-удобрений,' 1982—1984 гг,-

Вариант ' 1982 г. 1983 г. 1984 г. В'среднем

' ВШо 1359 922 1653 1311

' БИ^ 1448 1612 2167 1742

БШ„ 1555 2200 3248 2334

И^ . 1518 1393 3425 2052

иы1Д 1640 1652 . . 2969 2187

им, 1565 2376 3709- 2550

• антах: с инокуляцией: фотосинтетический потенциал: был • еще выше. При благоприятных условиях симбиоза в .1984 г. по данному показателю вариант ИМо превосходил все остальные варианты.

Чистая продуктивность фотосинтеза; как по годам,» так и по вариантам различалась незначительно (табл. 7). Определенной закономерности в изменении этого показателя по вариантам не было.

Таблица 7

Показатели фотосинтетической деятельности посевов сои, 1982—1984 гг.

Без инокуляции Инокуляция

Показатели N.. N. N0 N1/2 N.

1982 г.

Максимальная

тыс.: мг/га ФСП, тыс. мг дней/га ЧПФ, г/и3 сутки

площадь листьев,

31 . 1359 5.1

1983 г.

Максимальная

тыс. м2/га ФСП, тыс. мг дней/га , ЧПФ, г/и3 сутки . ,

площадь листьев,

26 922 4,1

1984 г.

34 1448 5,4

40 1612 3,7

Максимальная

тыс. , мг/га ФСП, тыс. м* дней/га ЧПФ,* г/и3 сутки

площадь листьев.

34 1653 4,9

36 2167 ' 4.4

33 1555 4,9

57 2800» 4,3

59 3248 3,6

40 1518 4.4

36 1393 5.4

52 3425 3.4

39 1640 5,0

551652. 5.4

39 2969 3.6

35 1565 5,7

60 2376 3,8

44

3709 3,3

В вариантах без инокуляции, а при неблагоприятных условиях симбиоза и с инокуляцией, азотные удобрения способствовали увеличению накопления сухого вещества. В 1982 г. в фазу полного налива семян в вариантах,без инокуляции половинная и полная нормы азота увеличили накопление сухого вещества соответственно на 7 и 5 ц/га, в 1983 г.— на 14.и 31 ц/га, в 1984 г.— на 27 и 47 ц/га.

Максимальное накопление сухого вещества за годы наблюдений отмечалось в 1984 г., что было обусловлено значительно высокой по сравнению с предыдущими годами величиной сим-биотического аппарата и густотой стояния растений (табл. 8). Наибольшая сухая масса (89 ц/га) в указанном году накоплена в варианте ИМо в фазу созревания. В 1982 г. накопление 10

сухого вещества было существенно ниже (63 ц/га), что являлось'следствием низкой, активности симбиоза и меньшего количества растений на единицу площади. 1983 г. ио этому показателю занимал промежуточное положение.

Таблица 8

Динамика накопления сухого вещества сои (ц/га), 1982—1984 гг.

Фаза развития

о N

ё. 3 о

из : и ta —

1982 г.

Цветение

Образование бобов Налив семян Полный налив семян Полная спелость

2-й тройчатый лист Бутонизация Образование бобов Налив семян Созревание . Полная спелость

7 8 9 7 7 7

18 22 23 23 24 26

39 41 37 47 44 45

48 55 53 49 58 63

• 30 32 35 29 32 40

1983 г.

1 1 1 1 1 1

5 6 5 6 5 5

13 18- 18 20 18 18

54 57. 83 75 84 70

38 52 69 43 49 80

29 36 44 33 38 55

984 г.

4 5 5 6 5 4

11 12 12 17 14 11

23 24 29 32 30 25

69 60 61 70 62 68

73 75 87 86 74 . 80

40 67 87 89 85 86

39 44 42 51 44 47

3-й настоящий лист

Бутонизация

Цветение

Образование бобов Налив семян Созревание . Полная спелость

При создании оптимальных условий для симбиотической азотфиксации соя способна без затрат азотных удобрении сформировать урожай семян до 16 ц/га (табл. 9). При неблагоприятных условиях симбиоза в 1982 и 1983 гг. инокуляция, семян не способствовала, увеличению урожая семян.. Различия между вариантами по этому фактору были в пределах ошибки опыта. В 1984 г. при оптимальных для активной азотфиксации условиях прибавка урожая в варианте HN0 по сравнению с соответствующим вариантом без инокуляции составила 7,3 ц/га. При этом на фоне азотных удобрений эффект от инокуляции не проявлялся вообще. Минеральный азот не приводил к повышению урожая семян, а в ряде случаев даже достоверно снижал его,

Таблица 9

Урожайность и белковая продуктивность сои' (ц/га) в зависимости от ' условий минерального питания, 1982—1984 гг.

Урожайность Сбор белка

Вариант 1932 г. 1933 г- 1984 г. В среднем 1962 г. 1983 г. 1984 г. В среднем

БИМо БИ\'1/2 БИМ, И\'о И N'„2 ИМ, НСР05 11.5 11,8 11.6 10,3 13,2 12,2 1.6 1,3 8.9 7,0 7.7 10.6 7.5 9,2 1.8 1,0 8.4 8,1 9.6 15.7 8.7 8,2 1,1 1.5 9,6 9,0 9.6 12,29,8 9,9 3.5 4.2 4,8 3,4 4.6 5.0 2,9 2.5 3,0 3.7 2,9 3.6 2,7 2.6 3.6 5.2. 3,3 3,2 3.0 3.1 3.8 4,1 . 3,6 3.9

Примечание: а) — инокуляция, б) — азотные удобрения.

Только в 1982 г. азотные удобрения в обеих изучаемых нормах способствовали некоторому увеличению урожая семян.

Очень важным показателем эффективности приемов возделывания сои'является белковая продуктивность.

В 1982 г. азотные удобрения в обеих нормах увеличивали сбор белка во всех вариантах.

' В 1983—1984 гг. минеральный.азот, особенно в половинной норме, способствовал снижению сбора белка, что было обусловлено полеганием растений.

Вместе с тем в среднем за 3 года азотные удобрения на фоне без инокуляции увеличивали белковую продуктивность.

Наибольший сбор белка —5,2 ц/га за годы исследований получен в варианте ИМ0 в 1984 г.

В главе 5 — «Химический состав растений и качество урожая в зависимости от активности симбиоза и типа азотного питания» — отражено влияние изучаемых факторов на относительное содержание элементов питания, динамику их потребления, вынос азота 1 т семян. Содержание азота в отдельных органах растений определяли в течение вегетации во все годы опытов, а фосфора и калия — в 1984 г.

Установлено, что содержание азота в отдельных органах растений существенно изменяется по фазам развития и зависит от уровня азотного питания и величины симбиотического аппарата.

Содержание фосфора в вегетативных органах растений как по вариантам, так и по фазам развития было практически одинаково. Максимальным содержание этого элемента было в семенах и составляло 0,86—0,91%.

Применение азотных удобрений не оказывало заметного влияния и на содержание калия в органах растений.

В варианте с инокуляцией во всех органах растений, за ис-

ключением бобов, содержание этого элемента было выше, чем в контроле. Содержание калия в вегетативных органах с фазы цветения снижалось в связи с оттоком его в репродуктивные органы.

Наибольший интерес для нас представляло содержание в растениях азота. Этот показатель четко коррелировал с величиной и активностью симбиотического аппарата и обеспеченностью растений минеральным азотом.

Так, в 1984 г. в вариантах без инокуляции азотные удобрения повышали содержание азота в органах растений, а на фоне инокуляции уменьшали его или увеличивали незначительно.

Потребление азота растениями сои предопределялось обеспеченностью доступным азотом из почвы и удобрений, а также величиной симбиотического аппарата растений. Этот показатель тесно коррелировал с накоплением отдельными органами сухого вещества и содержанием в них азота. Максимум азота отмечен в фазу налива семян. Во все годы исследований наименьшее потребление азота было в контроле. Пр"1*^лаго-приятных условиях симбиоза азотные удобрения способствовали увеличению потребления азота, а при активном симбиозе не приводили к увеличению потребления этого элемента.

В период формирования и налива сеямн основное количество азота (около 65%) в семена поступило из вегетативных органов и примерно третья часть — из почвы и воздуха.

Вынос азота 1 т семян сои зависел от обеспеченности растений азотом симбиотичеекк фиксированным или минеральным. При повышении нормы азотных удобрений вынос этого элемента увеличивался.

В главе 6 — «Проверка результатов исследований в условиях производства» — приведены результаты апробации экспериментальных данных в опытно-производственном хозяйстве «Подвязье» Рязанской областной государственной сельскохозяйственной опытной станции на площади 20 га за 1983—1984 гг. Изучалось действие инокуляции и полной нормы азотных удобрений на урожайность и белковую продуктивность сои.

Результаты показали, что инокуляция семян при благоприятных условиях симбиоза существенно повышает урожай семян. По этому показателю в 1983 г. вариант с инокуляцией превышал контроль на 22%. Инокуляция и минеральный азот давали примерно одинаковый эффект и в среднем за 2 года превосходили контроль по урожаю семян на 4,5 ц/га, а по содержанию сырого белка и накоплению его на 1 га соответственно в .1,1 и 1,5 раза.

В главе 7 — «Экономическая эффективность симбиотической фиксации азота воздуха» — показано, что при возделывании сои на семена выгоднее создавать оптимальные условия для активного симбиоза, чем переводить ее на минеральный тип

азотного питання. Наибольший условный чистый доход (318 руб/га) был получен в варианте HNo при себестоимости 1 ц семян и 1 ц белка соответственно 14,8 и 44,6 руб., рентабельность составила 137%. Азотные удобрения повышали себестоимость и снижали рентабельность производства сои.

Выводы.

1. На дерново-подзолистых почвах центрального района Нечерноземной зоны, произвесткованных до реакции, близкой к нейтральной, достаточно обеспеченных фосфором и калием при инокуляции семян активным штаммом, за счет симбиотически фиксированного и почвенного азота соя может сформировать урожай семян до 16 ц/га.

2. Азотные удобрения в нормах 102 (половинная) и 204 (полная) кг/га задерживали образование клубеньков на 3— 9 дней а также появление в них леггемоглобина; при благоприятных условиях симбиоза полная норма азота снизила АСГІ в 8 раз и количество фиксированного азота воздуха на 89 кг/га, или в 8 раз. При этом потребление азота в вариантах без азотных удобрений и с полной нормой минерального азота на фоне инокуляции было одинаковы.«.

Кроме того, минеральный азот увеличивал сроки вегетации, посевов: половинная норма на 5—И, полная — на 6—18 дней и усиливал изреживаемость растений в течение вегетационного периода на 5—7% и выше. •

3. Минеральный азот в обеих нормах как на фоне инокули-" ции, так и без нее не повышал урожайность семян и ее белковую продуктивность, а в 19S3 г. на обоих фонах и в 1984 г. на фоне инокуляции достоверно снижал эти показатели.

4. На показатели фотосинтетической деятельности посевов наибольшее влияние оказывали метеорологические условия года и уровень обеспеченности азотом. Наибольшими они были в благоприятном 1984 г. Улучшение азотного питания за счет инокуляции семян увеличивало площадь листьев на 25—40% • и накопление сухого вещества на 20%. При внесении азотных- . удобрений на фоне без инокуляции площадь листьев, накопление сухого вещества и фотосинтетический потенциал посевов возрастали, а на боне инокуляции это увеличение было незначительным.

5. Содержание азота в органах растений сои в онтогенезе было наименьшим в варианте без инокуляции и применения азотных удобрений. Инокуляция семян существенно повысила концентрацию этого элемента, а азотные удобрения в половинной и полной нормах на фоне инокуляции практически не увеличивали этот показатель и значительно повышали содержание азота на фоне без инокуляции. Потребление азота ра-

стениями под влиянием азотных удобрений на фоне инокуляций практически не увеличивалась.

6. При определении активности нитрогеназы ацетиленовым методом в полевых условиях место отбора газа не имеет существенного значения.

Увеличение-продолжительности инкубационного периода с 1,5 до 3 часов, а в некоторых случаях до 21 ч практически не оказывало отрицательного влияния на точность анализа.

7. Удельная активность симбиоза бобовых культур определяется видовой специфичностью, периодом онтогенеза и условиями выращивания, как правило, она бывает тем выше, чем больше концентрация леггемоглобина в клубеньках.

Суточный ход азотфиксации зависит от этих же факторов и его кривая не носит стабильного характера.

8. Из= четырех методов определения количества фиксированного азота воздуха в полевых условиях наиболее объективными является метод инокуляции и метод расчета по величине активного симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза. Метод меченых атомов не позволяет разделить азот фиксированный и почвенный, а метод сравнения с небобовой культурой дает заниженные или завышенные результаты в зависимости от состояния посевов сравниваемых культур.

9. Анализ экономической эффективности изучаемых приемов показал, что создание благоприятных условий для активного симбиоза экономически выгоднее, чем применение средних и больших норм азотных удобрений под сою. В условиях активного симбиоза чистый доход достигал 318 руб/га при себестоимости 1 ц семян и 1ц белка соответственно 14,8 и 44,6 руб., рентабельность составляет 137%.

Рекомендации производству

В условиях Центрального района Нечерноземной зоны для получения семян сои 16 ц/га и сбора белка 520 кг/га и более рекомендуется создавать оптимальные условия для активного симбиоза: известковать почву до рНСОл не ниже 6,3, обеспечить растения фосфором, калием и микроэлементами, ииокули-ровать семена активным штаммом ризобий. При этом применение азотных удобрений нецелесообразно.

; По материалам диссертации опубликованы следующие работы:; . •

1. П о с ы п а н о в Г. С., Д ж а м р о Г. X., К о б з е в а Т: П., М о т о-рина М.В., Федоров В. Ф, Делаев-У.-А., Посыпанова В. Н. Интенсивность фотосинтеза у сои и фасоли в зависимости от величины сим-биотического аппарата,— Изв. ТСХА, 1984, вып. 5, с.19—24. •

2. Посыпанов Г. С., Б уха н ов а Л. А., Дел а ев. У. А., Чернов Б. А., Чернова. В. И. Видовая специфичность многолетних бобовых трав - в' усвоении атмосферного - азота.— Изв. ТСХА, 1985, вып. 5, с." 24—32.

3. Посыпанов. Г. С., Делаев У. А., Р у х а дз е-В. А:, Федоров В. Ф.' Поступление азота в семена сои в. зависимости. от условий выращивания,—Изв.-ТСХА, 1985, вып. 6, с. 42—47.

Л 76376 4/ХН—85 г. Объем 1 п. л. Заказ 3127. Тираж 100

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

Бесплатно