Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Симбиотическая фиксация азота воздуха и продуктивность вики посевной в зависимости от приемов выращивания в условиях предгорной зоны Северного Кавказа

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Симбиотическая фиксация азота воздуха и продуктивность вики посевной в зависимости от приемов выращивания в условиях предгорной зоны Северного Кавказа"

prs од

г 7 fô* к®

На правах рукописи ТОКБАЕВ МУШТАФА МУХАДИНОВИЧ

СИМБИОТИЧЕСКАЯ ФИКСАЦИЯ АЗОТА ВОЗДУХА И ПРОДУКТИВНОСТЬ ВИКИ ПОСЕВНОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность 06.01.09 — Растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1997

Диссертационная работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных паук, профессор Г. С. Посыпанов.

Официальные оппоненты: член-кор. РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. А. Тюльдюков; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент И. К. Баранов.

Ведущее предприятие — НПО «Подмосковье».

Защита диссертации состоится . ^ &¿¿'.ЯЯ, . 1997 г. в 14 часов 30 минут в Московской 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 . ^ , . 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета —

кандидат с.-х. наук

Мельников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Актуальность темы исследований. Максимальное вовлечение азота воздуха в биологический круговорот является одной из важнейших задач сельскохозяйственной науки во всех регионах страны. Однако, в большинстве почвенно-климатических зон, в том числе и в предгорной зоне Северного Кавказа, не определены оптимальные параметры основных фзлгсрс-а среди для потенциал!ной азот^нк-сирующей активности симбиотической системы, урожайности и белковой продуктивности вики посевной. Не изучена динамика формирования симбиотического аппарата этой культуры в зависимости от условий выращивания, связь активности симбиоза с урожайностью и белковой продуктивностью.

Цель исследования. Определить параметры основных факторов среды, оптимальные для активной симбиотической фиксации азота воздуха, наибольшей урожайности и белковой продуктивности вики посевной в условиях предгорной зоны Северного Кавказа.

В аадачи исследований входило: 1. Выявить конкурентоспособность заводских штаммов ризобий со спонтанными штаммами вики посевной. 2. Определить диапазон оптимальной влажности почвы для активной симбиотической азогфиксации. 3. Определить нижний порог оптимальной обеспеченности вики посевной подвижным фосфором. 4. Изучить эффективность применения бора и молибдена при низком содержании их в почве. 5. Изучить динамику формирования симбиотического аппарата вики в зависимости от условий выращивания и определить количество биологически фиксированного азота воздуха за вегетацию вики. 6. Изучить динамику формирования урожая вики при рззной активности симбиоза. 7. Изучить формирование урожая вики посевной в смеси с горчицей белой. 8. Определить энергетическую эффективность изучаемых агротехнических приемов.

Научная новизна. Впервые в условиях выщелоченных черноземов Предкавказья выявлен комплиментарный наиболее активный штамм ризобий 1-42 для вики посевной; определен предполивной порог влажности (около 60 7« 1ШВ) для наиболее активной симбиотической и фотосинтетической деятельности растений; доказана высокая эффективность применения борных удобрений при низкой обеспеченности почеы бором и показана нецелесообразность применения молибдена при среднем содержании его в почЕе; определены фактические объемы биологической фиксации азота воздуха (43...222 кг/га) в зависимости от условий выращивания; изучена динамика формирования и активности симбиотического аппарата, а также динамика фотосинтетической деятельности посевов в зависимости от условий выращивания.

Практическая ценность результатов исследований заключается в в том, что использование рекомендаций в условиях производства позволит повысить урожай семян вики посевной с 11...13 до 30...32 ц/га, урожай зеленой массы вики с 20...25 до 40...48 т/га.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на четвертой и пятой международных конференциях СОИСАО, а также на кафедре растениеводства МСХА, изложены в трех опубликованных работах.

Объем работы. Диссертацг~ изложена на 123 страницах машинописного текста, включает 2 рисунка, 28 таблиц в тексте и 14 в приложении. Список использованной литературы - 179 наименований, в том числе б на иностранных языках.

За методическую помощь при проведении эксперимента автор работы благодарит доктора сельскохозяйственных наук, профессора кафедры растениеводства КБГСХА Б.Х.Жерукога. Е проведении полевых и вегетационных опытов в разные годы оказывали практическую помощь кандидаты сельскохозяйственных наук преподаватели КЕГСХА М.В.Ка-сукоев, Б.С.Ежеумыхов; студенты агрономического факультета КБГСХА М'.X.Тхагапссев, Е.Б.Семенов, М.М.Кантлсков, А.К.Урусов, Е.Е.Кур-косова, за что выражай им искреннюю благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе - "Урожайность вики посевной в зависимости от приемов выращивания" изложено современное состояние изученности вопроса. Освещена кормовая ценность вики посевной, особенности ее биологии и агротехники, показана урожайность и белковая продуктивность культуры; изложены особенности азотного питания вики и условия активного бобоворизобиального симбиоза; описаны методы определения количества симбиотическп фиксированного азота воздуха, фактические и возможные объемы биологической азотфиксации.

Во второй главе - "Объекты, условия и методика исследований" показано, что полевые и вегетационные опыты проведены с викой посевной сорта Орловская - 84 на учебно-опытном поле и межкафедральной научно-исследовательской лаборатории Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии в 1994...1996 гг. ' Почва опытных участков - среднесуглинистый выщелоченный чернозем. Реакция почвенного раствора близкая к нейтральной, обеспеченность подвижным фосфором средняя, обменным калием - высокая, подеижным бором и молибденом соответственно - низкая и средняя.

Метеорологические условия вегетационного периода по годам исследований были различными. 1994 г. характеризуется сравнитесь-

нс равномерными осадками. В 1995 году влажность пахотного слоя почвы периодически опускалась ниже БРК, что существенно снизило урожаи семян вики. В 1996 году в фазу полных всходов 14 мая выпат сильный град, выбивший всходы вики и опыты пришлось перезакладывать, что сдвинуло фазы роста и развития растений на более поздние сроки. Влажность почеы в первой половине вегетации снижалась до 30 Z ППВ, что вызвало резкое угнетение симбногического аппарата, снизило урожай зеленой массы и семян.

Нормы фосфорных удобрений на фоне высокого содержания обменного калия и обязательной инокуляцией заводским штаммом ризобий 1-42, рассчитаны на получение урожая семян 30 ц/га вики посевной. Посев проводили в ранне-весенние сроки с междурядьями 15 см и нормой высева 1.5 млн. всхожих семян на 1 гектар. Глубина заделки семян 2.. .3 см.

Учеты и наблюдения за ростом и развитием растений проводили по методике Г.С.Посыпзнова (1991).

Вегетационные опыты проводили в вегетационных сосудах с поддонами емкостью 6 кг сухой почвы. Почва с рН-ол 6,6, повышенным содержанием подвижного фосфора и обменного калия, высоким содержанием бора и молибдена. Предполпвной порог влажности 60 - 65 Т. ППЕ. Е сосуд высаживали по 10 предварительно пророщенных семян с одинаковой длиной корешков. Проростки обработали инокулянтом и ыолибденово-кислым аммонием. Заделка семян в почву на глубину 2 см. Повторность опыта шестикратная. Учеты проводили в фазу пс "-joro налива семян в среднем ярусе.

В третьей главе - "Приемы оптимизации симбнотнческой и фотосинтетической деятельности вики посевной", определена конкурентоспособность заводских и спонтанных штаммов ризобий, нижний порог оптимальной влажности почвы, эффективность применения бора при низком и молибдена при среднем содержании их в почЕе.

В вегетационных опытах изучали сравнительную активность трех заводских и спонтанных штаммов ризобий. Исследованиями установлено, что наибольшей активностью обладает штамм 1-42. Масса активных клубенызов при инокуляции этим штаммом была на 41% больше чем в контроле и на 14 Z больше, чем при инокуляции штаммом К-145 и на 24 % - штаммом 112а (табл. 1). В этом варианте количество фиксированного азота было больше, чем в контроле на 427 мг/сосуд (на 41 Т.). Растения при инокуляции семян штаммом 1-42 были выше по сравненюо с контролем на 10 см. Достоверно, на 137,, увеличивалась площадь листьев и на Z57. - накопление сухого вещества расте-

ниями. Увеличилось количество генеративных органов - бобов на 7 %, семян на 1 боб на 27 несколько возросла масса 1000 семян.

Таблица 1

Влияние заводских штаммов ризобий на симбиотическуга и фотосинтетическую деятельность еики посевной. 1996 г.

Показатели Сп.шт. 112а К-145 1-42 HCPos

Активных клубеньков, г/сосуд 1.25 1.42 1.54 1.76 0.07

N в растениях, г/сосуд 1045 1131 1205 1472 48.53

Увеличение Мвнксио.. мг/сосу.; - " 86 160 427

Еысота растений, см 75 80 83 . 85

Площадь листьев,»дм2/сосуд 16 18 18 18 1.22|

¡Бобов, штук на 1 растение 5.9 5.8 5.9 6.3 0.42

Семян, штук на 1 боб 3.0 3.3 3.7 3.8

Масса 1000 семян, г 51.0 51.6 52.8 53.5

¡АСЕ, г/сосуд: 34.S0 36.66 38.23 43.52 2.68

| в т.ч. семян 9.07 9.87 10.30 12.85 0.63

Содержание азота во всех органа:-; растений увеличилось по сравнению с контролем: в листьях с 3,48 до 3,63 X, в стеблях - с 1,50 до 1,75X, в семенач - с 4,69 до 5,12.*. При отсутствии этого штамма можно использовать штаммы К-145 и 112а, которые существенно усиливают азотфиксацию по сравнении со спонтанными штаммами.

Для определения нижнего порога оптимальной влажности почвы, при котором растения не испытызаят еодного стресса и не угнетается формирование и активность симбиотического аппарата, был проведен вегетационный опыт по схеме: 1. 40 * ППВ - периодический глубокий дефицит влажности, который нередко бывзет в этой зоне; 2. 50 7. ППВ - предполивной порог влажности с периодическим дефицитом влаги, что, по-видимому, вызовет частичный перевод леггемоглобина в холеглобин и снижение активности нитрогеназы; 3. 60 Z ППВ -предполивной порог влажности близкий к ЕРК; 4. 85 7. ППВ — предполивной порог влажности около середины диапазона оптимальной влажности. .Параметры основных факторов среды были оптимизированы: содержание подвижного фосфора 110 мг/кг почвы по Чирикову, бора 1 и молибдена 0,52 мг на 1 кг почвы, содержание обменного калия в почве составляло 215 мг/кг почвы.

Полив во всех сосудах проводили до 1001 ППВ, пока из сосуда в поддон начинала капать вода. Предполивной порог влажности опре-' делили взвешиванием сосудов. Биометрический анализ растений проводили в фзау полного налта семян.

Результаты опыта показали, что ннжшш порогом оптимальной влажности почеы является 60 2 ППВ (табл. 2). При этом режиме влажности достигают максимума ма^са активных клубеньков, количество фиксированного азота воздуха, накопление азота в растениях, а также показатели фотосинтетичес^сой деятельности - площадь листьев, накопление сухого вещества растением. Наибольшего развития достигает генеративные органы, чпслр бобов на одно растение, семян на 1 боб, масса семян с 1 растения и масса 1000 семян. Повышение предполивного порога влажности до 85 % не улучшает симби-отическую и фотосинтетическую деятельность растений.

Таблица 2

Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность вики в зависимости от предполивного порога влажности почвы (X ППВ)

Показатели ' ППВ * /в НСР05

40 50 60 85

|Активных клубеньков, г/сосуд 0.40 0.88 1.95 1.98 0.06

|N в растениях, мг/сосуд 746 966 1694 1714 '50 |

| Увелтение N,jI1KCItp., мг/сосуд - 220 898 918 1

IПлощадь листьев, дм2/сосуд 11 13 19 19 0.9 |

IАСВ, г/сосуд: 28.5 33.5 46.2 47.6 2.34 |

| в т.ч. семян 7.5 9.8 14.7 14.4 0.80 |

1 Бобов, штук на 1 растение 4.0 4.4 6.0 6.2 0.2 |

Семян, итук на 1 боб 3.9 4.2 4.0 4.1 1

Масса 1000 семян, г 49.4 53.0 57.1 56.8 1

Высота растений, см t 58 63 87 87 1 1

Периодический водный стресс - снижение предполивного порога влажности до 40 снижает массу клубеньков в 5 рзз, накопление азота в растениях - в 2,3 раза, площадь листьев - на 73 X, массу сухого вещества - на 67 %, массу семян с 1 растения - почти в 2 раза. Снижение влажности почеы до 50 7. ППВ уменьшает количество фиксированного азота воздуха в 4 раза и семенную продуктивность растений в 1,5 раза по сравнению с оптимальной влажностью почвы.

• Количество фиксированного азота воздуха определяли методом сравнения с небобовой культурой - с овсом (табл. 3). Водный стресс снизил потребление азота овсом на 8 и 34 2, а викой - на 76 и 128 7.. Если учесть, что овес использовал только минеральные формы азота почвы,- 4о различия в накоплении культурами азота обязаны резкому снижению симбиотической азотфиксации викой при водном стрессе.

Таблица 3

Количество азота воздуха усвоенного викой посевной в зависимости от влажности почвы, мг/сосуд. 1996 г.

Показатели ппв НСР05

40 50 60 85

Усвоено N растениями вики 746 966 1694 1714 50.7

УсЕоено N растениями овса 253 314 333 аз? 15.7

Разность, или Микста- викой 493 652 1356 1377 38.0

При недостатке Сора в почве, в клубеньках бобовых культур слабо формируется сосудистопроводящзя система, симбиоткческий аппарат недостаточно обеспечивается углеводами - энергетическим материалом для связывания атмосферного азота. Молибден является компонентом нитрогенааы, ферментного комплекса, осуществляющего биологическую фиксацию азота воздуха. Недостаток его снимает активность этого процесса или исключает его. Почвы выщелоченных черноземов Северного Кавказа бедны этими микроэлементами. Низкое содержание бора и ниже среднего - молибдена.

Е связи с этим, представляет теоретический и практический интерес изучить эффективность доведения обеспеченности этими микроэлементами до повышенной. Бор вносили в форме боризированного суперфосфата, доведя содержание его с 0,4 до 1,2 мг/кг почвы. Мо-либденово-кислым аммонием обрабатывали семена одновременно с инокуляцией из расчета 50 г соли на гектарную норму'семян.

Таблица 4

Влияние микроэлементов на основные показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности вики посевной. 1996 г.

Показатель Контр. МО В В МО НСР05

Активных клубеньков, г/сосуд 1.48 1.52 1.68 1.90 0.12

N в растениях, мг/сосуд 1238 1314 1435 1560 55

Увеличение Ификс.. мг/сосуд - 66 187 312

Еысота растений, см 78 78 83 85

¡Площадь листьев, дм2/сосуд 17 17 18 18 1

IБобов, штук на 1 растение 5.3 5.3 5.4 5.8 0.3

I Семян, штук на 1 боб 4.0 4.1 4.2 4.2

1 Масса 1000 семян, г 57.1 57.1 58.6 59.2

1АСВ, г/сосуд: 42.84 43.31 45.17 46.56 2.65

|в т.ч. семян 1 12.30 12.40 13.29 14.42 0.78

Исследованиями установлено, что применение одних молибденовых удобрении практически не изменяют показатели симбпотическон и фотосинтетической деятельности растений (табл. 4). Применение одних борных удобрений или совместно с молибденовыми повышают массу активных клубеньков соответственно на 200 и 420 мг на сосуд по сравнению с контролем. Количество фиксированного азота воздуха увеличилось, при внесении одних борных удобрений, на 15 X, а совместно с молибденом - на 25 % или на 187 и 312 мг на сосуд.

Увеличилась площадь листьев, накопление сухого вещества на 9 % и семенная продуктивность растений на 17 X. Возросло количество бобов на 1 растение, семян на 1 боб. Раздельное при-

менение борз и совместно с молибденом повышает накопление азота в растениях на 33 X по сравнению с контролем.

В четвертой главе - "Симбиотическая деятельность посевов вики в зависимости от инокуляции и обеспеченности элементами минерального питания", приведены данные полевых опытов о формировании симбиотического аппарата, удельной активности симбиоза и количестве фиксированного азота воздуха.

Лимитирующим фактором симбиотическои деятельности в этой зоне является влажность почвы. В год с достаточным увлажнением почвы формируется наибольшее количество и масса клубеньков. Инокуляция семян, оптимизация реж1ша минерального питания фосфором и микроэлементами увеличивает количество клубеньков на 30...36 X по сравнению с контролем. Наименьшее количество клубеньков было в засушливом 1996 г., а самое большое - 61 млн/га, в 1995 г.

Инокуляция семян активным штаммом на фоне естественного плодородия почеы повышает массу активных клубеньков на 3...7 X Оптимизация режима фосфорного питания увеличивает ее на 15...23%, а внесение борных удобрений еще на 9...16 X. Молибденовые удобрения мало изменяли этот показатель. Максимальная масса клубеньков во все годы опытов формировалась на фоне инокуляцш, достаточной обеспеченности фосфором, бором и молибденом. В 1994 г. она достигала 402 кг/га, в 1995 г. - 479 кг/га и в 1996 засушливом году -188 кг/га, это больше чем в контроле соответственно на 74, 45 и 135 X. Наибольший АСП вики ео все годы опытов формировался в варианте совместного пршенения бора и молибдена (табл. 5). В 1996 г. в этом варианте он был в 2 раза больше, чем в контроле. В 1995 году, при наиболее благоприятной влажности почвы в течение вегетации АСП достигал 25,2 тыс. кг дней/га или на 42 X больше, чем в контроле.

- й -

Количество фиксированного азота воздуха рассчитывали по величине АСП н удельной активности симбиоза. В контрольном варианте га счет спонтанных штаммов ризобнй в удовлетворительные по влага-обеспеченности годы было фиксировано около 140 кг азота воздуха

. Таблица 5

Количество Фиксированного азота воздуха в зависимости от активности симбиоза. 1994...1996 гг.

Показатель Кант. И1-42 ИР ИРМо НРБ JIFEMO

1694 г.

АСП, тыс.кг1 суток/га со 15.0 18.7 18.7 21.3 21.8

УАС, г/кг-сутки 10.2 10.2 10.2 10.2 10.2 10.2

Мфикс-, кг/га 140 153 191 191 217

1995 Г.

АСП, тыс.кг* суток/га 17.8 18.4 22.9 22.1 24.8 25.2

УАС, г/кг*сутки •ч г» п п 7.7 »"» г» . I п п • / «t гг 1 • •

Нфикс-» кг/га 137 142 176 170 191 195

1996 Г.

АСП, тыс.кг- суток/га 6.1 6.3 7.7 8.8 10.7 11.2

УАС, г/кг*сутки 6.0 6.6 6.6 6.б 6.6 б.6

М«нкс-, кг/га 40 42 51 58 71 1 -±

1___L

на 1 га, в засушливом 1996 г. - всего 40 кг/га. Инокуляция семян повысила азотфпксацига ра 5 и 13 кг/га, оптимизация фосфорного питания ка ионе инокуляции - на 34 и .38 кг/га, применение борных удобрений - на 15 и 26 кг/га. Совместное применение борных и молибденовых удобрений обеспечило наибольшую фиксацию азота воздуха - 195 и 222 кг/га, что больше, чем в контроле на 42 и 59 %.

В пятой главе - "Фотосинтетическая деятельность посевов вики в зависимости от активности симбиоза", изложены сведения о росте и развитии растений вики посевной, формировании фотосиктетическо-го аппарата, накоплении сухого Еешества посевами, урожае и его структуре в зависимости от активности симбиоза.

Инокуляция, уровень фосфорного и борного питания не оказыва-_ ет влияния на наступление и продолжительность фаз развития растений, а также на изреженность посевов. Продолжительность вегетационного периода от всходов до полной спелости 'составляет 90...102 дня в зависимости от метеорологических условий года. t Максимальная площадь листьев отмечана в фазу роста бобов в варианте с оптимизированными условиями минерального питания. В годы с удовлетворительной влагообеспеченностью она достигала

42...45 тыс. м2/га, что на 18...27 % больше, чем в контроле. Инокуляция семян активным штаммом, улучшение фосфорного и борного питания, усиливая активность симбиоза, соответственно увеличивали площадь листьев растений. В засушливом 1936 году из-за низкой влажности почвы з первой половине вегетации площадь листьев до фазы образования бобов оставалась небольшой - 15...18 тыс. м~/га, что резко отрицательно сказалось на урожае семян. В фазу роста бобов прошли дожди и влажность пахотного слоя почвы повысилась до 87 7. ПП8, продолжился активный рост растений. За короткий период площадь листьев увеличилась более, чем в 2 раза, благодаря чему фотосинтетический потенциал посевов в 1996 г. оказался практически одинаковым с другими годами исследований.

При удовлетворительной влажности почвы в течение вегетации оптимизация режима минерального питания повышала накопление сухого Еещества в фазу налива семян на 17...29 7. (табл. 6). В 1996 г. наибольшая сухая масса была сформирована только к фазе, полной спелости семян в нижнем ярусе растения, в то время как в среднем ярусе бобы только образовывались, а верхняя вегетативная почка продолжала рост.

Таблица 6

Максимальная площадь листьев, ССП и накопление АСЕ вики посевной в зависимости от условий выращивания. 1994...1995 гг.

Показатель Годы Конт. И 1-42 ИР ИРМс ИРЗ ИРВМэ ¡НСРС5|

Б листьев, 1994 38.8 33.6 42.6 43.5 45.0 45.4 1,6 |

тыс. м2/га 1995 34.8 34.6 38.1 38.8 40.3 41.7 1,8 |

ССП, млн. м2 1396 36.1 41.5 43.3 44.8 48.6 49.7 1,7 |

1994 2.04 2.04 2.21 2.33 2.37 2.41

•дн/га 1995 1.83 1.83 1.99 2.09 2.12 2.21

1396 1.72 1.97 2.05 2.12 2.31 2.37

АСВ, ц/га 1994 79,4 82,1 93,0 93,0 97,9 101,6 4,6 |

1995 74,6 75,4 81,6 81,2 86,8 87,8 4.1 1

1996 38,7 39,3 41,0 41,4 46,1 47,1 2,2 |

Инокуляция семян активным штаммом ризобий в среднем за 3 года практически не повысила урожай зеленой массы (табл. 7). Оптимизация фосфорного питания увеличила его в среднем на 10 %, а улучшение питания бором и молибденом - на 23 7.. В 1994 г. прибавка урожая зеленой массы составила 10,7 т/га.

Семенная продуктивность вики определяется активностью симби-отической и фотосинтетической деятельности посевов. Наибольший

урожай семян (2,25...2,29 т/га) был в благоприятном по влажности

Таблица 7

Урожаи зеленой массы вики посевной в фазу плодообразования, ц/га. 1994...1996 гг.

Год Конт. И 1-42! 1 ИР ИРМо КРЕ ИРЕМо НСРоб

1994 377 390 442 442 465 483 30

1995 356 359 339 337 414 420 27

1996 187 192 200 202 225 220 14

В среднем 307 314 344 344 368 378

1994 г, когда вика сформировала максимальный симбиотический аппарат, который фиксировал наибольшее количество азота воздуха (табл. 8). В 1995 г. показатели симбпотической и фотосинтетической деятельности посевов были практически аналогичными, урожай семян был близким к предыдущему и составил 2,14...3,08 т/га. В

Таблица 8

Структура урожая семян вики в зависимости от условий ЕыращиЕанпя. "1994... 1996гг.

Показатели Конт. И1-42 • ИР ИРМо ИРВ ИРЕМо НСРон

1994 г

|Бобов, шт/раст. 7.6 7.6 8.3 8.4 9.0 9.1

¡Семян, шт/боб 4.0 4.1 4.6 4.6 4.6 4.5

|Семян, г/раст. 1.49 1.55 1.91 1.93 2.08 2.09 0,11

|Доля семян, X 31 31 '33 32 33 34

ЦООО семян, г 49.1 49.7 50.1 49.9 50.3 51.1

|Урожаи сем. т/га 2.35 2.41 3.01 3.03 3.27 3.29 0,15

1995 г

[Бобов, шт/раст. 8.0 8.3 8.4 8.6 9.1 9.0

|Семян, шт/боб 3.6 3.4 4.2 4,2 4,2 4,2

|Семян, г/раст. 1.38 1.41 1.77 1.82 1.92 1.98 0,05

|Доля семян, 7, 31 31 33 32 33 34

11000 семян, г 48.0 50.0 50.1 50.3 50.2 52.5

|Урожай сем. т/га 2.14 2.19 2.74 2.79 2.98 3.08 0,5

1996 г.

|Урожай сем. т/га|0.57 0.57 0.63 0.63 0.71 0.72 0,06

1996 засушливом году урожай был меньше, чем в 2 предыдущие года в 4,1...4,7 раза.

Улучшение режима минерального питания при благоприятной влажности почеы повышает Есе показатели структуры урожая.

В шестой главе - "Биохимический состав к кормовая ценность растений в зависимости от активности симбиоаа", приведены данные содержания азота в органах растении вики, потребления его посевами, расчеты источников азота в питании растений и з формировании урожая семян, а также дана зоотехническая сценка корма зеленой массы и семян вики.

Содержание азота в органах растений тесно связано с величиной и активностью с;м5иот;:ческага аппарата. В первой толовине вегетации самая высокая концентрация азота - более 5,7 7., бывает в клубеньках, несколько ниже (4,4...4,3 X) а листьях, меньше -(2...2,5 7.) в стеблях и корнях. Во второй половике вегетации содержание азота снижается во всех вегетативных органах. Азот растений концентрируется в семенах, содержание его достигает 4,65 7. на АСБ. Наибольшее количество азота растения вики накапливают к фазе налива семян (табл. 9). От всходов до цветения'53.. .60 7. азота сосредоточено в листьях. С фазы образования бобов и до полного налива семян идет процесс снижения доли азота лп^тьез до 20...23 и накопления его в семенах, в которых сосредоточивается до 57 % от общего количества азота е растениях.

Таблица 9

Динамика потребления азота посевами вики и распределение его по органам в онтогенезе, кг/га. 1994...1995 гг.

Саза, орган Конт. И1-42 ИР ИРМо ИРВ • Л.'ЕМо

1994 г.

|Ветвление I 22.3 24.4 27.9 26. .8 30.9 30. , 5

I Цветение I 54.1 56.7 63.3 62, .7 65.3 67, ,2

| Образование бобов (132.2 137.7 158.6 148. .7 175.9 171. , 4

|Калив семян 1206.2 218.6 259.3 253.0 280.7 289. 1

|Полная спелость 1183.2 189.4 252.4 246. ,1 257.1 263. 8

11995 г. Налив семян 1209.4 211.4 241.6 236. ,3 262.3 265. г» 1

11996 г.Налив семян I 99.6 103.6 114.9 110. 8 129.1 134.0

В условиях недостатка влаги в первой половине вегетации в семенах было только 23 7. азота от общего его накопления, а в листьях и стеблях - более 60 X.

199-4 год

/

2

I

У

Контроль ИР ИРВМО

Рис.1. Доля участия азота воздуха и почвы в питании растений: 1 - почва; 2 - воздух.

Доля участия азота воздуха в питании растений вига! посевной (за 3 года показаны варианты: контроль; ИР; НРВМа на рис.1)

увеличивается с улучшением условии для с:м5поэа и достигает 77 7.. В засушливых условиях она снижается до 40 7, (табл. 10).

Тзблица 10

Источники азота в питании растении вики и овса в зависимости от приемов вырастания, кг/га. 1994... 1995 гг.

¡Источники азота РьМоивес Конт ! HI-421 1 | ИР ИРМо ИРБ ИРЕ.МО

1 1994 Г.

| Общее потребление | 68 206 219 259 253 281 £89

|Из Еоздуха 1 0 140 153 191 191 217 222

|Из почеы | 68 66 66 68 62 64 67

1 * | 100 32 1995 г. 30 26 25 23 231

I Общее потребление | 63 209 211 242 236 262 2661

|Из воздухз 1 0 137 142 176 170 191 195|

|Из почвы, кг/га I 63 пп t 69 66 66 ' 71 711

1 % | 100 34 1995 г. 27 28 °7 271

|Общее потребление | 59 100 104 115 111 129 1341

|Из воздуха 1 0 40 42 51 58 71 74|

|Из почеы, кг/га 1 59 60 62 64 53 58 60|

1 I 100 60 60 56 48 45 451 |

Максимальное потребление азота 1 т семян вики было в диапазоне 95...111 кг, а вынос - 79...92 кг.

Наибольший сбор белка с урожаем зеленей массы вики, более 2 т с гектара, был в 1994 г, а наименьший - 0,9 т/га, в 1995 г. С урожаем семян общий сбор белка в 2 и более раза ниже, чем с урожаем зеленой массы.

В седьмой главе - "Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность вики посевной в чистом виде и в смеси с горчицей", приведены данные о влиянии горчицы на эти показатели. Вика посевная имеет полегающий стебель и ее возделывают в смеси с поддерживающей культурой. Иногда в качестве второго компонента смеси используют горчицу белую. В задачу наших исследований входило изучить взаимовлияние компонентов смеси на продуктивн~сть посева.

Опытами установлено, что в смешанных посевах вики и горчицы количество и масса активных клубеньков на корнях вики снижается на 3...16 7., а азота Еоздуха - на 13 и 21 кг/га, из-за меньшей, густоты рзстений вики. В разреженных посега при лучшей освещенности вики формируется большая масса клубеньков на одно растение,

а в расчете ка гектар показатели оказываются близкими. Площадь листьеЕ вики в смешанны:-: посевах на 11... 13 Z меньше, чем в чистых. Урожаи зеленой массы вики в смеси с горчицей на 25...30 меньше, чем в чистом посеве (табл. 11). Учитывая, что содержание сырогс белка в зеленой массе горчицы ниже, чем в зеленой массе вики, сбор белка с урожаем смешанных посевов также ниже. Урожай семян в смешанных посевах был на уровне чистых посевов вики, однако, в смешанных посевах 10...11 Z составляла горчица, а в засушливых условиях доля гсрчппы в урсжае возрастала до 23 X.

Таблица 11

Урожаи зеленой массы и семян вики посевной в чистом виде и в смеси с госчицей, т.та. 1994... 19S5 гг.

Год опыта Еика Еика + горчица KCPoS в том числе |

Еика i Горчица¡

Зеленая масса

1994 г. 43,3 49.8 3,2 34.2 15.6 |

1995 г. 41.0 1 1 Л **•* . t 3,9 31.3 13.1 |

1996 Г. 16.0 17. С' 1,4 11.7 5.3 !

Б среднем £5.1 37.1 25.7 11.3 |

Семена

1994 Г. | 3.29 3,33 0,17 2.92 0.41 ¡

1995 Г. | 3.0S 3.30 0,14 . 2.78 G.52 I

1996 г. | 0.72 0.76 С',08 0.58 0.18 I

Е среднем I i 2.36 2.46 2.09 0.37 I i

Б смешанных посевах вики и гсрчицы растения вига меньше полегают, однако по показателям симбкотической и фотосинтетической деятельности посевов смешанные посевы не имеют преимущества перед чистыми.

В восьмой главе - "Энергетическая оценка инокуляции, оптимизации фосфорного режима и применения микроудобрений", показано, что применение бора и молибдена на фоне инокуляции семян и лучшей обеспеченности фосфором, обеспечивает максимальное получение энергии с урожаем основной и побочной продукции вики посевной и наибольшую окупаемость затрат на ее производство. Здесь же были наибольшими чистый энергетический доход, коэффициент энергетической эффективности и биоэнергетический коэффициент.

вывода

1. В условиях выщелоченных черноземов Предкавказья инокуляция семян вики посевной заводскими штаммами ризобий увеличивает

массу клубеньков и количество фиксированного агата воздуха. Штамм ригсбий вики 1-42 сказался наиболее активным. В отсутствии этого штамма целесообразно использовать штаммы К-145 и 112а.

2. Для реализации потенциальной симбиотической активности и продуктивности растений вики посевной необходимо поддерживать влажность почвы не ниже влажности разрыва капилляров - около 60 X ППЗ. Повышение предполивного порога влажности до 85 X ППВ не улучшает показателей симбиотической и фотосинтетичесгой деятельности растений. Периодическое снижение его до 40 X ППВ уменьшает количество фиксированного азота воздуха в 2,8 раза и семенную продуктивность растении в 2 раза.

3. Оптимизация фосфорного питания на фоне инокуляции семян повышает количество фиксированного азота воздуха на 20 X,' максимальную площадь листьев на 13 X, накопление сухого вещества и урожай зеленой массы на 10...13 X, урожай семян нз 20 X; потребление азота посевами на 30...41 кг/га; возрастает содержание азота во всех органах растений.

4. При низкой обеспеченности выщелоченных черноземов бором, борные удобрения в норме 2 кг/га, отдельно и совместно с молибденовыми, повышают количество фиксированного азота воздуха на 15 X

- на 25 X, накопление сухого вещества на 9 X, семенную продуктивность растений нз 17 X; содержание азота в семенах 0,5 X по сравнению с контролем. Применение одних молибденовых удобрений при среднем содержании в почве этого элемента нецелесообразно.

5. Создание благоприятных условий для биологической азотфик-сации - инокуляция семян активным штаммом ризобий, доведение содержания фосфора и бора в почве до повышенного, увеличивает площадь листьев на 6...7 тыс. м2/га, урожай зеленой мззсы на 10,3 т/га, накопление сухого Еещества на 24,3 X, урожай семян на 0,83 т/га,.

6. Активизация биологической азотфиксащш повышает содержание азота в вегетативных и генеративных органах в течение Есей. вегетации. В первой половине вегетации самая высокая концентрация азота - более 5,7 X, бывает в клубеньках, несколько ниже (4,4...4,9 X) в листьях, еще меньше - (2...2,5 X) в стеблях и корнях. Ео второй половине вегетации содержание азота снижается во всех вегетативных органах. Азот растений концентрируется в семенах, содержание его достигает 4,65 X на АСВ.

От фазы всходы до фазы цветения наибольшее количество азота

- до 58...60 X, сосредоточено в листьях. С фазы образования бобов

ts до полного налива семян идет процесс снижения доли азота листьев до 20...23 X, и накопления его в семенах, в которых сосредоточивается до 57 " от общего количества азота в растениях.

7. Доля участия азота воздуха в питании растений вики посевной увеличивается с улучшением условий для симбиоза и достигает 77 X. В засушливых условиях она снижается до 40 X.

8. Наибольший сбор белка с урожаем зеленой массы вики - более 2 т с гектара, был при благоприятной влагообеспеченности, в засушливых условиях он снижается в 2,2 раза. Максимальное потребление и вынос азота одной тонной семян вики составляет соответственно 101 и 88 кг.

9. Смешанные посевы вики и горчицы, по показателям симбиоти-ческой и фотосинтетическои деятельности, не имеют преимущества перед чистыми посевами вики.

10. Наибольшее количество энергии с урожаем основной и побочной продукции и наибольшая окупаемость ззтрат на ее производство получены при создании благоприятных условий для активной биологической азотфиксацип. Здесь же были наибольшими чистый энергетический доход, коэффициент энергетической эффективности и биоэнергетический коэффициент.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для реализации потенциальной симбиотической азотфиксации, урожайности и белковой продуктивности вики на выщелоченнах черноземах Предкавказья необходимо семена перед посевом инокулировать штаммом ризобий 1-42, довести уровень обеспеченности подвижным фосфором до 100 мг/кг почвы (по ЧирикоЕу), бором и молибденом до среднего, влажность пахотного слоя почвы поддерживать не ниже влажности разрыва капилляров - около 60 % ППВ.

Список опубликованных работ

1. Токбаев М.М., Керуков Б.Х. Симбиотическая фиксация азота викой посевной на выщелоченных черноземах Предкавказья. /Тез. докл. четвертой Международной конфер. Биологический азот в растениеводстве. - М.: 1996. с. - 105...106.

2. Бжеумыхов B.C., Токбаев М.М. Урожайность и белковая продуктивность люцерны в зависимости от влажности почвы и обеспеченности элементами минерального питания. //Изв. ТСХА. - 1997. -вып. 2. (в печати).

3. Посыпанов Г.С., Токбаев М.М., Керуков Б.Х., Кашукоев М.В. Приемы оптимизации симбиотической и фотосинтетической деятельности вики посевной. //Изв. ТСХА. - 1997. - вып. 2. (в печати).