Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние сортовых особенностей, минеральных удобрений и ризоторфина на урожай и качество семян люпина в условиях юго-западной части ЦЧР

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние сортовых особенностей, минеральных удобрений и ризоторфина на урожай и качество семян люпина в условиях юго-западной части ЦЧР"

На правах рукописи

00501/"^

Мещеряков Олег Дмитриевич

ВЛИЯНИЕ СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ, МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И РИЗОТОРФИНА НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО СЕМЯН ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЦЧР

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 о

Воронеж - 2012

005017099

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Белгородская ГСХА в 2008-2011 гг.

Научный

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Наумкнн Виктор Николаевич (ФГБОУ ВПО Белгородская ГСХА)

Федотов Василий Антонович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ (ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ)

Азаров Борис Фадеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (ФГБОУ ВПО Белгородская ГСХА)

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур» Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится на заседании диссертационного совета Д. 220.010.03 при ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ «30» мая 2012 г. в 10 часов в 268 ауд. по адресу:3 94087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1. Факс (473) 253-86-51, e-mail: biolog2011@rambler.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, с авторефератом - на сайтах: ВАК Министерства образования и науки РФ - www.vak2.ed.gov.ru и ВГАУ -http://www.vsau.ru/science/diss/

Автореферат разослан и размещен на сайтах «30» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор с.-х. наук

руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ващенко Татьяна Григорьевна

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной проблемой современного аграрного производства является полное обеспечение развивающегося животноводства высокобелковыми кормами собственного производства при воспроизводстве почвенного плодородия и экономии энергетических ресурсов. В решении этой проблемы большое значение придается высокопродуктивным зерновым бобовым культурам, к числу которых относится кормовой люпин.

Ранее проведенными исследованиями (Гатаулина Г.Г., Наум-кин В.Н., Наумкина Л.А., Сергеева В.А. и др.) было доказано, что культура белого и узколистного люпина в Орловской, Белгородской и других областях ЦЧР вполне возможна и целесообразна.

Появились новые высокопродуктивные сорта кормового люпина, созданные селекционерами ВНИИ люпина, НИИСХ ЦРНЗ и РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, которые позволяют расширить посевные площади этой ценной высокобелковой культуры и получать высокие урожаи семян в юго-западной части ЦЧР. Реализация потенциала новых сортов люпина возможна только при их адаптации конкретным условиям и при совершенствовании агроприемов их возделывания, особенно таких, как инокуляция семян в сочетании с условиями оптимального питания растений. Однако эти агро-приемы применительно к новым сортам пока не изучены в ЦЧР, что и определяет актуальность наших исследований.

Цель исследований - выявить наиболее адаптивные высокопродуктивные сорта и сортообразцы люпина узколистного и белого, пригодные для возделывания в условиях биологизации земледелия, а также определить влияние факторов внешней среды, инокуляции семян и минерального питания на урожай и качество зерна кормового люпина белого в юго-западной части ЦЧР.

Задачи исследований:

1. Дать сравнительную оценку продуктивности новых сортов и сортообразцов люпина узколистного и белого, наиболее пригодных к почвенно-климатическим условиям ЦЧР.

2. Выявить влияние ризоторфина и минеральных удобрений на формирование симбиотического аппарата и продуктивность растений люпина белого в засушливых условиях юго-западной части ЦЧР.

3. Установить особенности формирования урожая и качества зерна люпина белого при использовании инокуляции семян в комплексе с разными видами и сочетаниями минеральных удобрений.

4. Определить экономическую и биоэнергетическую эффективность основных агроприёмов возделывания люпина белого и узколистного.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях юго-западной части ЦЧР изучены новые сорта и сортообразцы люпина узколистного и белого, выведенные во ВНИИ люпина, выявлены их видовые и сортовые реакции на засушливые метеорологические условия вегетационного периода.. Установлены закономерности влияния инокуляции семян люпиновым ризоторфином, действие видов минеральных удобрений и их сочетаний на рост, развитие и сим-биотическую активность растений люпина белого, на формирование элементов продуктивности и качество урожая, на основе которых определены экономическая и биоэнергетическая эффективность изучаемых агроприёмов.

Практическая значимость работы. В результате проведенного сортоизучения выявлены наиболее адаптивные высокопродуктивные сорта и сортообразцы люпина узколистного и белого для современного земледелия и в качестве источников ценных признаков для селекции.

Для высокоинтенсивного сорта люпина белого Деснянский в засушливых условиях при использовании инокуляции семян люпиновым ризоторфином показана целесообразность применения азотных (N30) удобрений в сочетании с калийными (Кбо), а также азотных (N30) с фосфорно-калийными (РзоКбо) удобрениями.

Производственная проверка, проведенная в ФКХ «Драпа» Орловской области, подтвердила эффективность внесения под люпин узколистный удобрений N30P30K60 совместно с инокуляцией семян. Урожай зерна увеличился на 0,28 т/га, прибыль - на 2370 руб./га. Общий экономический эффектют внедрения составил 36,5 тыс. рублей.

Основиые защищаемые положения:

1. В юго-западной части ЦЧР более урожайными (2,062,72 т/га семян), адаптивными (коэффициент равен 1,0-1,08) и предпочтительными при возделывании являются сорта и сортообразцы люпина белого Дега, Гамма, Дельта и АИФ 5049, СН 1-07, СН 61-06, СН 220-07, а также сорта и сортообразцы люпина узколистного Кристалл, Радужный, Смена и СН 236-03, СН 301-02.

2. Предпосевная обработка семян люпина белого люпиновым ризоторфином (Rhizobium lupine), особенно в комплексе с внесени-

ем разных видов и сочетаний минеральных удобрений, способствует улучшению роста и развития растений, активизации фотосинтетической и азотфиксирующей деятельности растений, повышению урожая зерна до 1,66-2,14 т/га и сбора белка - до 563-747 кг/га.

3. Целесообразность возделывания лучших сортов зернокормо-вого люпина белого и узколистного, особенно при использовании инокуляции семян люпиновым ризоторфином в сочетании с внесением минеральных удобрений, обоснована получением высокой прибыли (от 14,9 до 16,5 тыс.руб./га) при уровне рентабельности 108,6120,2 % и коэффициенте биоэнергетической эффективности 2,02-2,18.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждались на Международных научно-практических конференциях в ФГБОУ ВПО Белгородская ГСХА (2010, 2011 гг.); ФГБОУ ВПО Брянская ГСХА (2011 г.), ФГБОУ ВПО Курская ГСХА (2011 г.); на заседании кафедры селекции, семеноводства и растениеводства, ученом совете агрономического факультета Белгородской ГСХА (2010, 2011, 2012 гг.).

Публикации. По теме исследований опубликовано 11 научных работ, из них три - в изданиях из перечня ВАК.

Личный вклад. Автор диссертационной работы принимал участие в разработке программы, схемы и проведении полевых опытов и лабораторных исследований, обработке и обобщении экспериментальных данных. Доля его участия в исследованиях не менее 80%.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 139 страницах, состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций производству, 33 таблиц, 8 рисунков, 39 приложений. Список литературы включает 197 источников, в том числе 19 - иностранных авторов.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Погодные условия в годы проведения исследований (20082011) были засушливыми и очень засушливыми, Это позволило оценить виды, сорта, сортообразцы люпина на засухоустойчивость, а полученные результаты рекомендовать для внедрения производству и в селекционную практику.

Экспериментальная работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В .Я. Горина», номер государственной регистрации - 01.200.95632.

Почва опытного участка - чернозем типичный, среднемощный, тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое - 4,54% (по Тюрину), рНка - 6,7, содержание легкогидролизуемого азота (по Корнфилду) - 137,2 мг/кг, подвижного фосфора (по Чирикову) -138 мг/кг, обменного калия (по Чирикову) - 126,0 мг/кг почвы.

В программу исследований входило проведение двух полевых опытов:

Опыт № 1: «Сортоизучение люпина узколистного и белого». В опыте изучено 9 сортов и сортообразцов (Lupinus angustifolius L.), 10 сортов и сортообразцов (Lupinus albus L.) зернофуражного направления, полученных из ВНИИ люпина.

Опыт № 2 «Урожай и качество семян люпина белого в зависимости от применения бактериального и разных видов и сочетаний минеральных удобрений». Схема полевого опыта включала следующие варианты: 1. Контроль - без ризоторфина и минеральных удобрений. 2. Инокуляция семян без внесения удобрений (фон). 3. Фон+Кбо. 4. Фон+РзоКбо. 5. Фон+Кз0К^0. 6. Фон+К30Р3оКбо. В опыте № 2 исследовали сорт люпина белого Деснянский, включенный в Госреестр по ЦЧР.

Минеральные удобрения (аммиачная селитра, суперфосфат двойной и хлористый калий) вносили в виде смеси под основную обработку почвы.

Предшественник люпина - яровые зерновые культуры. Агротехника в опытах - общепринятая для ранних зернобобовых культур.

Посев люпина с междурядьями 15 см проводили ручной и зерновой сеялкой СН-16 в оптимальные сроки. Норма высева люпина узколистного - 1,3 млн, белого - 1,1 млн всхожих семян на гектар. Перед посевом семена соответствующих вариантов обрабатывали люпино-вым ризоторфином (штамм 367а) из расчета 200 г препарата на гектарную норму семян.

Почвенный гербицид Гезагард (3,0 л/га) применяли после посева люпина с расходом рабочей жидкости 200 л/га. Урожай убирали поделяночно комбайном Сампо-2010.

Площадь учетных делянок в микрополевом опыте - 1,0 м2, в полевом опыте - Юм2, повторность в опытах четырехкратная. Размещение делянок - систематическое.

В процессе вегетации отмечали даты наступления фенологических фаз, определяли высоту растений и накопление массы сухого вещества - по методике государственного сортоиспытания (1985);

площадь листовой поверхности - путем измерения параметров листовых пластинок по методике Н.С. Купцова, А.И. Синкевич, П.А. Мечковской (1984); фотосинтетический потенциал посева - по методике Кидда, Веста, Бриггса (Ничипорович A.A., 1961); число и массу азотофиксирующих клубеньков - путем выкапывания монолита размером 55x45x15 см с последующим их отмыванием (Посы-панов Г.С., 1991). Структуру урожая анализировали по снопам, отобранным перед уборкой с площадок 1,0 м2 по вариантам опыта; урожай семян учитывали путем обмолота и взвешивания их со всей делянки. Определяли влажность и засоренность семян для пересчета урожайности на 100% чистоту и 14% влажность. Содержание сырого белка рассчитывали путем умножения содержания общего азота на коэффициент 6,25; содержание жира - по Сокслету (ГОСТ 13469.1585); содержание алкалоидов в семенах - йодометрически по A.B. Ве-селовой, Б. А. Шустерман (1967). Исследования выполнены в лаборатории массовых анализов ВНИИ люпина.

Расчет экономической эффективности провели по нормативам и расценкам 2011 года; расчет энергетической эффективности - по методике В. В. Коринец, А. Ф. Козловцева, В. Н. Козенко (1985), математическую обработку - по Б. А. Доспехову (1985).

3. ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКТИВНОСТИ КОРМОВЫХ СОРТОВ И СОРТООБРАЗЦОВ ЛЮПИНА УЗКОЛИСТНОГО

И БЕЛОГО

Величина и качество урожая семян видов люпина сильно зависели как от особенностей сорта, так и от погодных условий. В засушливом 2008 г. и особенно в сильно засушливых 2009 и 2010 гг. оба вида люпина развивались ускоренно. Продолжительность вегетации сортов и сортообразцов люпина узколистного варьировала в 2008 г. от 65 до 86 суток, в 2009 г. - от 61 до 79 суток и в 2010 г. -от 62 до 79 суток, а вегетационный период люпина белого был более, продолжительным, соответственно- 92-97; 86-91 и 85-92 суток. Большая высота растений люпина узколистного в фазе образования бобов была у сортов: Кристалл, Радужный, Смена - 51,652,1 см и сортообразцов СН 236-03, СН 301-02 - 51,3-51,8 см; меньшей - у сорта Вектор - 49,1 см и сортообразца СН 78-07 -47,2 см при НСР05 в 2008 г. -0,92, в 2009 г. - 3,10 и 2010 г. - 1,16 см.

Растения люпина белого имели большую высоту на протяжение всей вегетации. Эти различия между сортами и сортообразцами в фазе образования бобов составили 1,0-3,8 см при НСР05 в 2008 г. -0,53, в 2009 г. - 0,20 и 2010 г. - 0,25. Наибольшую высоту растений имели сорта Гамма и Дельта - 55,5-56,0 см и сортообразцы СН 61-06, СН 220-07 - 56,1-57,0 см, наименьшую - сорт Дега - 54,5см и сор-тообразец СН 571-00 - 53,2см.

Сорта Кристалл, Радужный, Смена, Белозерный 121 и сортообразцы СН 301-02, СН 236-03 люпина узколистного в фазе образования бобов обеспечили в среднем накопление воздушно-сухой массы одного растения 44,0-45,9 г при НСР05 в 2008 г. - 2,40, 2009 г. - 4,10 и 2010 г. - 2,70. Более засухоустойчивые сорта Дега, Гамма, Деснянский и сортообразцы АИФ 5049, СН 220-07 люпина белого в этих негативных условиях создавали большую (воздушно-сухую) массу растений - 52,5-53,6 г при НСР05 в 2008 г. - 0,16, 2009 г. - 0,27 и в 2010 г. - 0,21. В этих условиях вегетации засухоустойчивый сортообразец АИФ 5049 имел максимальную воздушно-сухую массу растения - 53,6 г. Он отличался генетически законченным ростом стебля, а бобы формировались только на главном и укороченных побегах 1 и 2-го порядков.

Изучаемые виды, сорта и сортообразцы люпина отличались по числу и массе азотфиксирующих клубеньков. Растения люпина белого формировали число и массу активных клубеньков значительно больше во все фазы вегетации по сравнению с люпином узколистным. Больше активных клубеньков на корнях растений люпина белого формировали сорта Дега, Дельта и сортообразцы АИФ 5049, СН 1-07, СН 220-07, у которых отмечено от 8,8 до 9,2 шт./ раст. Образование клубеньков у них начиналось и заканчивалось несколько позднее, чем у узколистного люпина, у которого лучшими были сорта: Кристалл, Радужный, Смена, Белозерный 121 и сортообразцы: СН 236-03, СН 301-02. Они имели азотфиксирующих клубеньков по 7,8-8,1 шт./раст.

Максимальная масса азотфиксирующих клубеньков была на корнях растений у люпина белого у сортообразцов АИФ 5049, СН 61-06, СН 1-07 и СН 220-07, а на корнях люпина узколистного -у сортов: Кристалл, Радужный и Смена и сортообразцов: СН 301-02, СН 236-03. В очень засушливые 2009 и 2010 гг. наибольшей массой клубеньков характеризовались у люпина белого сорт Гамма и сор-

тообразец АИФ-5049, у люпина узколистного - сорт Вектор и сор-тообразец СН 236-03.

Погодные условия, морфологические и биологические особенности видов и сортов оказывали сильное влияние на урожайность и адаптивность люпина (табл. 1).

Таблица 1 - Урожайность семян и адаптивность сортов и

сортообразцов люпина белого и узколистного

Сорт, сортообразец Урожайность, т/га Коэффициент адаптивности

2008 г. 2009 г. 2010 г. средняя

Люпин белый

Дега (стандарт) 3,68 2,30 1,86 2,61 1,00

Гамма 3,50 2,09 2,19 2,59 1,00

Дельта 3,81 2,05 2,02 2,62 1,00

Деснянский 3,47 2,18 1,85 2,50 0,95

СН 571-00 2,86 2,01 1,95 2,27 0,87

СН 85-01 3,27 2,14 2,23 2,55 0,98

АИФ 5049 2,89 3,23 2,15 2,76 1,05

СН 61-06 3,90 1,81 2,38 2,72 1,04

СН 1-07 3,70 2,36 2,08 2,71 1,04

СН 220-07 3,87 2,21 2,08 2,72 1,04

В среднем по сортам 3,50 2,24 2,08 2,61 1,00

Индекс условий года 0,89 -0,37 -0,57

НСРп. 0,22 0,30 0,23

Люпин узколистный

Кристалл (стандарт) 2,75 2,05 1,37 2,06 1,04

Радужный 2,67 2,41 1,34 2,14 1,08

Смена 2,65 2,37 1,40 2,12 1,07

Белозерный 121 2,17 2,10 1,39 1,89 0,95

Вектор 1,99 2,13 1,65 1,92 0,97

Сидерат 38 2,13 . 1,98 1,34 1,82 0,92

СН 236-03 2,36 2,37 1,78 2,17 1,10

СН 78-07 1,67 1,54 1,48 1,56 0,79

СН 301-02 2,76 2,34 1,29 2,13 1,08

В среднем по сортам 2,35 2,14 1,45 1,98 1,00

Индекс условий года 0,37 0,16 -0,53

HCPos 0,21 0,30 0,23

Примечание. Коэффициенты адаптивности сортов и сортообразцов и индексы условий года рассчитывали по методике Мироновского НИИ селекции пшеницы (1994 г.)

Сорта и сортообразцы люпина белого в среднем были на 0,63 т/га урожайнее люпина узколистного. Средний урожай семян люпина белого варьировал от 2,27 до 2,76 т/га.

В очень засушливом 2010 г. по урожайности выделились сорт Гамма - 2,19 т/га, а также сортообразцы СН 1-07, СН 220-07, СН 61-06, АИФ 5049 - 2,08-2,38 т/га, что существенно больше, чем у стандартного сорта Дега.

Самая высокая урожайность семян отмечена у сортообразца АИФ 5049 - 2,76 т/га, что на 0,15 т/га выше, чем у стандарта.

Сортообразец АИФ 5049 отличается генетически законченным ростом, формированием бобов только на главном стебле и укороченных побегах 1-го и 2-го порядков, повышенной продуктивностью, устойчивостью к засухе, фузариозу и антракнозу.

В засушливых условиях вегетационных периодов 2008, 2009 и, особенно, 2010 г. у люпина узколистного более урожайными и адаптивными, наряду со стандартом, были сорта Смена и Радужный, а также сортообразцы СН 236-03, СН 301-02, которые формировали довольно хороший урожай семян - от 2,12 до 2,17 т/га, что на 0,06-0,11 т/га больше, чем у стандарта - сорта Кристалл. В 2010 г., отличавшемся большим недобором осадков в критический период роста и развития растений люпина, положительные результаты дали сорт Вектор и сортообразец СН 236-06.

Сорт Вектор отличается колосовидным морфотипом, ультраскороспелостью и быстрым прохождением фаз развития. Именно поэтому при жестокой засухе 2010 года он смог быстро сформировать урожайность, превзойдя стандарт за счет более эффективного использования зимне-весенних запасов влаги. В целом же за три года изучения сорт Вектор уступал по семенной продуктивности как Кристаллу, так и другим сортам узколистного люпина универсального типа использования.

Изученные сорта и сортообразцы люпина (за исключением Сидерата 38, СН 78-07 и СН 571-00) характеризовались высоким (0,95-1,10) коэффициентом адаптивности. Наибольшая адаптивность у люпина узколистного отмечена у сортов Кристалл, Радужный, Смена и сортообразцов СН 236-03, СН 301-02, у люпина белого - у сортообразцов АИФ 5049, СН 61-06, СН 1-07 и СН 220-07, которые превосходили стандартный сорт Дега. Они же характеризовались и высоким продуктивным потенциалом.

Содержание белка в семенах изучаемых видов люпина по годам изменялось незначительно вследствие их вариабельности У сортов и сортообразцов люпина белого содержание белка в семенах было существенно большим (34,7-38,0 %), чем у люпина узколистного - 33,3-34,5 % (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание и сборы белка и жира в семенах у сортов и сортообразцов люпина белого и узколистного (2008-2010 гг.)

Сорт, сортообразец Содержание, % Сбор в урожае семян, кг/га

белок жир белка жира

Люпин белый

Дега (стандарт) 35,3 9,9 921,3 258,4

Гамма 36,4 9,3 942,8 240,9

Дельта 38,0 9,1 995,6 238,4

Деснянский 35,3 8,8 882,5 220,0

СН 571-00 35,3 9,0 801,3 204,3

СН 85-01 34,3 9,1 874,6 232,1

АИФ 5049 37,2 9,2 1026,7 253,9

СН 61-06 37,0 9,2 1006,4 253,9

СН 1-07 35,7 8,9 967,5 241,2

СН 220-07 34,7 8,9 943,8 242,1

В среднем 35,9 9Д 937,0 237,5

Люпин узколистный

Кристалл (стандарт) 33,4 3,8 688,0 78,3

Радужный 34,2 3,7 731,2 79,2

Смена 34,4 3,4 729,3 72,1

Белозерный 121 34,1 3,5 644,5 66,2

Вектор 34,5 4,0 662,4 76,8

Сидерат 38 34,3 3,9 624,3 70,9

СН 236-03 33,8 3,8 733,5 82,5

СН 78-07 33,4 3,4 521,0 53,0

СН 301-02 33,3 3,8 709,3 80,9

В среднем 33,9 3,7 671,5 73,3

Большее содержание в семенах и сбор белка с гектара обеспечили сортообразцы люпина белого АИФ 5049 и СН 61-0,6, а также сорт Дельта.

У узколистного люпина больший сбор белка с урожаем семян обеспечили сорта Радужный - 731,2 кг/га, Смена - 729,3 кг/га и сортообразцы СН 236-03 - 733,5 кг/га и СН 301-02 - 709,3 кг/га. Люпин белый характеризовался большей стабильностью по сбору сырого белка с гектара посева.

Жир в семенах люпина - запасной энергетический материал. Его количество в семенах зависело от вида и погодных условий. Люпин белый содержал жира 8,8-9,9%, что в 2,5-2,6 раза больше по сравнению с люпином узколистным. Наибольшее содержание сырого жира отмечено у сортов Дега - 9,9%, Гамма - 9,3%, сортооб-разцов АИФ 5049 - 9,2%, СН 61-06 - 9,2%, которые обеспечили больший сбор жира (240,9- 258,4 кг/га).

По общей продуктивности, сбору белка и жира с гектара посева сорта и сортообразцы люпина белого в 1,4-1,6 раза превосходили люпин узколистный.

Содержание жира (3,4-4,4%) у сортов и сортообразцов люпина узколистного несколько более высоким было в 2008 г., а меньшим (3,4-3,9%) - в сильно засушливых 2009 и 2010 гг. Среди сортов узколистного люпина в среднем за три года больший сбор жира с гектара посева обеспечил сорт Радужный (79,2 кг/га) и сортообразцы СН 236-03 (82,5 кг/га) и СН 301-02 (80,9 кг/га).

Сборы белка и жира с гектара как белого, так и узколистного люпина прямо зависели от уровня их урожайности, поэтому основное внимание при возделывании зерна кормового люпина следует уделять повышению его урожайности.

Содержание алкалоидов в семенах люпина узколистного и белого было небольшим. Оно слабо зависело от условий года и составило у сортов и сортообразцов люпина узколистного от 0,039 до 0,488% и белого - от 0,058 до 0,417%.

Лучшие показатели экономической эффективности среди изучаемых сортов и сортообразцов люпина белого обеспечили сорта Дега, Гамма, Дельта и сортообразцы АИФ 5049, СН 61-06, СН 1-07, СН 220-07, у которых себестоимость семян составила 5,25-5,27 тыс.руб./т и 5,00-5,19 тыс.руб./т, а прибыль и рентабельность повышались соответственно от 14,95-15,06 до 15,85-16,57 тыс.руб./га и от 108,6-109,4 до 114,9-120,2%.

При возделывании люпина узколистного лучшие по продуктивности сорта Радужный, Смена и сортообразцы СН 236-03 и СН 301-02 давали меньший урожай семян, меньшую прибыль и

уровень рентабельности и были менее выгодны, чем сорта и сорто-образцы люпина белого.

Сорта и сортообразцы люпина белого накапливали обменной энергии в урожае значительно больше узколистного. Ее количество составило у большинства сортов и сортообразцов 37,56-40,02 ГДж/га. Сорта и сортообразцы люпина белого имели более высокий биоэнергетический коэффициент-2,02-2,18.

Лучшим накопление обменной энергии в урожае люпина узколистного было у сортов Радужный - 31,03, Смена - 30,74 ГДж/га и сортообразцов СН 236-03 - 31,47 и СН 301-02 - 30,89 ГДж/га. У них же оказался большим (2,01-2,05) и биоэнергетический коэффициент

4. ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА СЕМЯН

ЛЮПИНА БЕЛОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДОВ УДОБРЕНИЯ

Инокуляция семян в сочетании с минеральными удобрениями Кбо и РзоК^о в засушливых условиях 2010-2011 гг. способствовала сокращению периода вегетации (от всходов до полной спелости) люпина белого на 1-2 суток, а применение Н30К6о и ИзоРзоКбо - удлинению продолжительности вегетационного периода на 2-3 суток по сравнению с контролем.

Высота растений люпина белого в вариантах с инокуляцией семян и внесением минеральных удобрений была больше, чем на контрольных вариантах. В фазах нарастания листьев и ветвления растений люпина это превышение было незначительным и составляло при внесении РзоКбо - соответственно 1,5 и 2,2 см. В последующие фазы действие симбиотического азота и минеральных удобрений усиливалось, и в фазе образования бобов превышение достигало 5,7 см (табл. 3).

В фазе образования бобов уже проявилось положительное влияние симбиотической азотфиксации при инокуляции семян. Высота растений люпина на этом варианте составила 41,6 см, тогда как на контроле - 39,7 см при НСР05 2010 г. - 0,20, 2011 г. - 0,19. Наибольшая высота растений была на вариантах опыта с участием азотных удобрений (ИзоКбо и N зоРзо^бо)- Высота растений на этих вариантах была большей на протяжение всего периода вегетации и составила в фазе образования бобов 47,3 и 49,9 см.

Динамика роста наземной биомассы люпина белого тоже зависела от условий питания.

В жестких условиях вегетации положительное влияние на процессы накопления биомассы также проявилось в вариантах, с улучшенным азотным питанием (инокуляция семян + N зоРзоКво)-

Таблица 3 - Высота и масса воздушно-сухих растений белого люпина в зависимости от инокуляции семян и минеральных удобрений (2010-2011гг.)

Удобрение Средние высота/масса одного растения в зависимости от фазы развития

нарастание листьев ветвление бутонизация цветение образование бобов

Контроль 8,2 0,7 15,9 1,4 24,2 2,4 31,5 9,6 39,7 14,9

Инокуляция семян (фон) м 0,8 16,9 1,6 25,1 2,6 32,5 10,0 41.6 15.7

Фон + К60 М 0,9 17,8 1,8 25,7 2,8 33,4 10,9 45,2 16,7

Фон + РзоКед 9J_ 1,1 18,1 2,0 26,0 3,0 34,2 11,5 45,4 17,1

Фон + ЫзоКбо 10,1 1,1 18,3 2,2 27,9 3,2 35,4 12,7 47,3 18,5

Фон + ЫзоРзоКво 10,3 1,4 19,2 2,4 30,3 3,4 38,3 13,9 49,9 19,1

Примечание. Над чертой - высота растений, см,

под чертой — масса воздушно-сухих растений, г

Масса воздушно-сухих растений на этих фонах составила в фазе цветения 12,7 и 13,9 г и в фазе образования бобов - 18,5 и 19,1 г/раст., что значительно больше, чем на контрольном и фоновом вариантах, соответственно - 9,6 и 14,9 г; 10,0 и 15,7 г.

Площадь листовой поверхности в посевах люпина белого в фазе плодообразования была большей на вариантах с инокуляцией семян и внесением Из0Кбо и КзоРзоКбо - 28,4 и 29,0 тыс. м2/га. На вариантах опыта с инокуляцией семян, но без минерального азота удобрений (Кбо и РзоКбо) площадь листовой поверхности в посевах люпина была меньшей - 22,7 и 24,6 тыс.м2/га. Наименьшая листовая поверхность (19,2 тыс.м2/га) сформировалась на контроле (без инокуляции семян и без удобрений). Улучшение азотного питания растений путем инокуляции семян ризоторфином приводило к увеличению площади листовой поверхности на 1,3 тыс.м2/га, и она составила 20,5 тыс.м2/га.

Фотосинтетический потенциал (ФП) посева в критический период цветение - образование бобов также зависел от инокуляции семян и минеральных удобрений. Посевы люпина белого на вариантах опыта с обработкой семян ризоторфином и внесением минеральных, в том числе удобрений N30K60 и N30P30K 6о формировали заметно больший ФП посева (397,5 и 409,8 тыс. м2 сут./га), чем на других вариантах. Это обусловлено более продолжительным периодом вегетации и большей листовой поверхностью удобренных азотом посевов.

Симбиотический аппарат люпина белого (число и масса клубеньков на растении) играет важную роль в процессе азотфиксации. Наименьшие число и масса клубеньков на корнях люпина белого были во все фазы вегетации на контроле (без инокуляции и удобрений). Заражение семян бактериями Rhizobium lupine штамм 367а увеличивало число клубеньков и их массу на корнях растений даже в условиях почвенной и воздушной засухи. Инокуляция семян усиливалась при внесении минеральных удобрений, число клубеньков и их масса на растении существенно увеличивались (табл. 4).

Таблица 4 - Среднее число (шт.) и масса (г) клубеньков на растении люпина белого в зависимости от инокуляции и минеральных удобрений (2010-2011 гг.)

Удобрение Фенологическая фаза

стеблевание цветение сизый боб

всего активных всего активных всего активных

Контроль 2^0 17,0 ш 17,0 5*5 52,3 5j5 52,3 м 58,0 £0 48,2

Инокуляция семян (фон) 4,0 33,2 М 33,2 ш 61,7 8,0 61,7 11,6 77,6 9*5 60,9

Фон + К6о М 43,2 4J? 43,2 ¡L7 72,9 Ш 72,9 12,3 90,0 11,1 80,2

Фон + РзоКбо 5^3 45,4 5^3 45,4 м 75,6 м 75,6 12,5 94,8 11,0 82,3

ФОН + N30X60 5А 43,9 5J> 43,9 9^5 84,9 ■9J. 84,9 13,0 97,3 11,6 84,9

Фон + ^оРзоКбо 6,2 51,6 62 51,6 10,7 95,7 10,7 95,7 13,5 110,1 11,8 91,9

Примечание. Над чертой - число клубеньков, шт./раст., под чертой - масса клубеньков, мг/раст.

Так, в фазе стеблевания на вариантах с инокуляцией семян и применением минеральных удобрений число активных клубеньков и их масса были в среднем на 1 растение существенно больше и составили при внесении Кб0 - 4,8 шт. и 43,2 мг; N30^0 - 5,5 шт. и 43,9 мг; N 30Р3оК 6о - 6,2 шт. и 51,6 мг, тогда как на абсолютном контроле лишь 2,0 шт. и 17 мг, а на варианте с инокуляцией семян без удобрений - 4,0 шт. и 33,2 мг. Наибольшее число и масса клубеньков, в том числе активных, были в фазе «сизый боб» на вариантах с применением инокуляции семян и удобрений М3оКбо (всего - 13,0, активных - 11,6 шт./раст., масса - 97,3 и 84,9 мг/раст.) и К30Р3оКбо (всего - 13,5, активных - 11,8 шт./раст., масса - 110,1 и 91,9 мг/раст.). Это, вероятно, связано с тем, что минеральные удобрения в условиях засухи устраняли острый дефицит углеводов, повышая фотосинтетическую деятельность растений, что и обусловило лучшее формирование клубеньков на корнях.

Урожайность зернокормового люпина белого при инокуляции составила 1,44 т/га и была на 0,23 т/га, или на 19%, больше контрольного варианта (табл. 5).

Таблица 5 - Урожайность, сбор кормовых единиц, белка и жира в урожае семян люпина белого в зависимости от инокуляции семян и минеральных удобрений

Удобрение Урожайность, т/га Сборе 1 га, 2010-2011 гг.

2010 г. 2011 г. средняя тыс. к. ед. сырой белок, кг сырой жир, кг

Контроль 1,12 1,30 1,21 1,33 392 94

Инокуляция семян (фон) 1,21 1,66 1,44 1,58 477 111

Фон + К6о 1,45 1,87 1,66 1,83 563 136

Фон+РзоК«) 1,47 2,25 1,86 2,05 632 149

Фон+ЫзоКзд 1,74 2,38 2,06 2,27 715 165

Фон+ЫзоРзоКбо 1,78 2,50 2,14 2,35 747 171

НСР05 0,14 0,21 - - - -

Минеральные удобрения в комплексе с инокуляцией семян существенно повышали урожайность люпина, которая составила при внесении Кбо - 1,66 т/га, РзоКео - 1,86 т/га, N30^0 - 2,06 и ИзоРзоКбо - 2,14 т/га. В условиях почвенной и воздушной засухи на

черноземе типичном отмечено существенное повышение урожайности люпина не только от инокуляции семян, но и от внесения удобрений с участием азотных. Это, очевидно, связано с тем, что в условиях засухи оптимальное функционирование бобово-ризо-биального аппарата люпина было подавлено, что и обусловило прибавку урожая зерна при внесении азотных удобрений.

Растения белого люпина, выращенные из инокулированных семян и с использованием минеральных удобрений, в засушливых условиях формировали большее число бобов (5,0-5,6 шт./раст.) и большую массу семян (3,6-4,6 г/раст). На этих вариантах отмечена и большая масса 1000 семян (244-254 г), чем на контрольном и фоновом вариантах. Наибольшее количество бобов и семян формировали растения на вариантах с инокуляцией семян и внесением азотных удобрений (ИзоКбо и ИзоРзоКбо).

Белковость семян люпина белого по годам заметно изменилась. Так, в силыюзасушливом 2010 г. содержание сырого белка в семенах варьировало от 33,0 до 36,1%, а в засушливом 2011 г. - от 31,8 до 33,7%. Наибольшее содержание сырого белка отмечено в вариантах опыта с инокуляцией семян и внесением минеральных удобрений.

Содержание жира в семенах люпина белого варьировало незначительно как по годам исследований, так и по вариантам опыта. В 2010 г. оно колебалось от 7,3 до 8,3%, в 2011г. - от 7,4 до 8,5%.

Алкалоидность семян зернокормового люпина была небольшой и зависела от условий года. Большей она была в очень засушливом 2010 г. - от 0,100 до 0,148%, а в менее засушливом 2011 г. -от 0,083 до 0,88%.

Сбор кормовых единиц и белка в урожае семян люпина белого в среднем за два года был наибольшим на вариантах с инокуляцией семян и внесением минеральных, особенно азотных, удобрений и составил соответственно 1,83-2,35 тыс./га и 563-747 кг/га. На контрольном и фоновом вариантах сбор кормовых единиц и сырого белка был существенно меньше и составил соответственно 1,331,58 тыс./га и 392- 477 кг/га. В засушливые годы азотные удобрения лучше других увеличивали урожай зерна, сбор сырого белка и жира с гектара.

Экономический анализ показал, что инокуляция семян в сочетании с внесением минеральных удобрений обеспечивала наиболее высокую прибыль - 5,24-8,61 тыс.руб./га, в то время как на кон-

трольном варианте без инокуляции семян она составила лишь 1,59 тыс.руб./га. Наибольшие прибыль 8,61 тыс.руб./га и рентабельность 61,2% получены на варианте опыта с инокуляцией семян и внесением минеральных удобрений N30^0, несколько меньшими эти показатели оказались на варианте с ИзоРзоКбо - соответственно 8,29 тыс. руб./га и 54,3%. Повышение урожайности люпина белого на этих вариантах опыта с избытком окупало затраты на применение ризоторфина, азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Биоэнергетическая эффективность инокуляции семян и внесения минеральных удобрений была довольно высокой. На фонах с внесением N30^0 и ^оРзоК6о получены наибольший прирост общей энергии (13,6 и 14,3 ГДж/га) и высокие коэффициенты энергетической эффективности (1,83 и 1,85). При этом на единицу затраченной энергии 16,3-16,8 ГДж/га было произведено урожаем наибольшее количество энергии - 29,9-31,1 ГДж/га.

Таким образом, инокуляция семян и внесение минеральных с участием азотных удобрений позволяет даже в засуху создать достаточно оптимальные условия для симбиотической азотфиксации, роста растений, увеличения зерновой продуктивности, повышения экономической и биоэнергетической эффективности возделывания люпина белого.

ВЫВОДЫ

1. В условиях юго-западной части ЦЧР на фоне воздушной и почвенной засухи на черноземе типичном впервые выявлен широкий диапазон адаптивных реакций сортов и сортообразцов кормового люпина селекции ГНУ ВНИИ люпина Россельхозакадемии и ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, выразившихся в варьировании основных морфологических и биологических признаков, симбиотической активности ризобиального аппарата, колебаний урожайности зернокормового люпина узколистного от 1,56 до 2,17 т/га, коэффициента адаптивности от 0,92 до 1,08 и люпина белого - соответственно от 2,27 до 2,76 т/га и от 0,87 до 1,05.

2. В результате сортоизучения выделены сорта люпина узколистного Кристалл, Радужный, Смена, сортообразцы СН 236-03, СН 30-02 и сорта люпина белого Дега, Дельта, сортообразцы АИФ 5049, СН 6-06, СН 1-07, СН 220-07, которые показали наиболее высокую и устойчивую урожайность (люпина белого - от 2,61

до 2,76, люпина узколистного - от 2,13 до 2,17 т/га). Сорта и сорто-образцы люпина белого обеспечивали более высокую и стабильную урожайность даже в засушливые годы.

3. Высокая адаптивность реакций на урожайность зернокор-мового люпина, в том числе в засушливых условиях, сформировалась на генетическом уровне на основе максимальной фотосинтетической и симбиотической деятельности растений. Наибольшие показатели высоты растений, накопления надземной биомассы, числа и массы активных клубеньков в среднем за 3 года имели сорта люпина белого: Дега, Гамма, Дельта и сортообразцы: АИФ 5049, СН 61-06, СН 1-07, СН 220-07, а также сорта люпина узколистного: Кристалл, Радужный, Смена и сортообразцы: СН 236-03 и СН 301-02.

4. Содержание сырого белка и жира в семенах было наибольшим у сортов и сортообразцов люпина белого - от 34,3 до 38,0 % и от 8,8 до 9,9 % соответственно, при малой их алкалоидное™ - от 0,058 до 0,417 %. Сорта и сортообразцы люпина узколистного характеризовались меньшим содержанием в семенах сырого белка -от 33,3 до 34,5 % и жира - от 3,4 до 4,0 % и меньшим сбором их с гектара посева - в среднем соответственно в 1,4-1,5 и 2,4-2,6 раза.

5. Обработка семян бактериальным препаратом ЯЫгоЫит 1и-рМ штамм 367а в комплексе с внесением минеральных, в том числе азотных, удобрений оказали положительное действие на рост, фотосинтетическую и симбиотическую активность и продуктивность растений люпина белого сорта Деснянский, даже при воздушной и почвенной засухе. Однако в очень сильно засушливых условиях 2010 года инокуляция семян была малоэффективна, что связано с неблагоприятными погодными условиями, которые негативно сказались на деятельности азотфиксирующих клубеньковых бактерий.

6. Бактериальное (ризоторфин) и минеральные удобрения способствовали активизации ростовых процессов, более быстрому нарастанию высоты и надземной биомассы растений люпина белого. Наибольшие высота растений (45,2-49,9 см), их воздушно-сухая масса (16,7-19,1 г/раст.), площадь листовой поверхности (22,729,0 тыс. м2/га) и фотосинтетический потенциал посева (269,4409,8 тыс. м2 -сут./га) отмечены на вариантах опыта с инокуляцией семян и внесением минеральных, в том числе азотных, удобрений (ЫзоКбо и КзоРзоКбо)-

7. Инокуляция семян люпиновым ризоторфином совместно с внесением минеральных удобрений (IQo, РзоКбо, N30K60 и ИзоРзоКбо) увеличивали число активных азотфиксирующих клубеньков в среднем до 11,0-11,8 шт./раст. и массу - до 80,2-91,9 г/раст. по сравнению с контролем (без инокуляции семян) - 48,2 г/раст.

8. Инокуляция семян в сочетании с внесением минеральных удобрений обусловили большее число бобов (5,0-5,6 шт./раст.), большую массу семян (3,6-4,6 г/раст.) и массу 1000 семян (244-254 г) в сравнении с контролем. Максимальное значение этих показателей отмечено на вариантах с инокуляцией семян и внесением N30^0 и N30P30K60 (в 1,3-1,4 раза больше, чем на контрольном варианте).

9. Урожайность люпина белого в сильнозасушливых условиях 2010 г. значительно уменьшилась (на 0,64-0,72 т/га, или 26,928,8 %). Тем не менее более высокой она была при инокуляции семян в комплексе с внесением минеральных удобрений Кбо -1,66 т/га, N30K.60 - 1,86 т/га и особенно N30Kóo - 2,06 т/га и N3oP3oK6o -2,14 т/га. В условиях засухи чётко проявилась закономерность повышения урожайности белого люпина от инокуляции семян и внесения удобрений (на 53,7-76,9 %, в том числе с участием азотных удобрений - 70,2-76,9 % по сравнению с контролем без инокуляции и удобрений).

10. Большим содержанием сырого белка (33,9-34,9 %) и жира (8,0-8,2 %) при малой алкалоидности семян (0,083-0,117 %) отличались посевы белого люпина инокулированными семенами и удобренные минеральными, в том числе азотными, туками. Азотные удобрения в дозе N30 увеличивали содержание сырого белка в семенах на 0,7-0,9 % (по сравнению с РзоКбо), но не влияли на содержание сырого жира. Наибольшие суммарные сборы сырого белка и жира получены при внесении азотных удобрений.

11. Возделывание зернокормового люпина даже в засушливых условиях обеспечивает довольно высокую окупаемость экономических и энергетических затрат у сортов и сортообразцов люпина белого - Дега, Гамма, Дельта, АИФ 5049, СН 61-06, СН 1-07 и СН 220-07 и люпина узколистного - Радужный, Смена, СН 236-03 и СН 301-02. Прибыль и рентабельность производства семян этих сортов и сортообразцов люпина составили соответственно 14,7316,57 тыс. руб./га и 107-120 %, 10,51-11,06 тыс. руб./га и 82-86%. Биоэнергетический коэффициент посева был на уровне соответственно 2,13-2,21 и 2,01-2,05. При возделывании люпина белого ино-

куляция семян и внесение минеральных удобрений обеспечивают получение 5,24-8,61 тыс. руб. прибыли с 1 га и высокую рентабельность производства - 40,2-61,2 %. Биоэнергетический коэффициент посева при этом составил 1,62-1,85. При использовании минеральных, в том числе азотных, удобрений (К30К60 и Н30Р3оК60) получены самые высокие прибыль - 8,61-8,22 руб./га, рентабельность производства- 54,3-61,2% и биоэнергетический коэффициент -1,83-1,85 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В засушливых условиях юго-западной части ЦЧР на чернозёмных почвах для повышения урожайности, сокращения дефицита растительного белка, экономической и биоэнергетической эффективности производства необходимо использовать высокопродуктивные сорта люпина узколистного: Радужный и Смена, люпина белого: Дега, Гамма и Дельта.

В селекционных программах целесообразно использовать лучшие адаптивные сортообразцы: СН 236-03, СН 301-02 люпина узколистного, АИФ 5049, СН 61-06 люпина белого.

2. При возделывании люпина белого для получения высокой урожайности семян (2,0-2,5 т/га) с большим содержанием белка и жира необходимо проводить предпосевную инокуляцию семян лю-пиновым ризоторфином (200 г/га) и вносить в почву минеральные удобрения N30^0 и ИзоРзоК^о-

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Результаты оценки образцов люпина в условиях ЦЧР/ В.Н. На-умкин, Л.А.Наумкина, О.Д.Мещеряков, А.И.Артюхов, М.И. Лукашевич, П. А.Агеева // Кормопроизводство. - 2011. - №6. - С. 24-25.

2. Перспективы возделывания люпина в Центрально-Черноземном регионе / В.Н. Наумкин, Л.А. Наумкина, О.Д. Мещеряков, А.И. Артюхов, М.И. Лукашевич, П.А.Агеева // Земледелие. - 2012. -№1. - С. 27-29.

3. Продуктивность люпина белого в зависимости от инокуляции семян и дозы минеральных удобрений / В.Н. Наумкин, О.Д. Мещеряков, А.А. Муравьёв, А.И. Артюхов, М.И. Лукашевич // Кормопроизводство. -2012. -№ з._ с. 17-19.

В аналитических сборниках и материалах конференции

1. Продуктивность люпина в Центрально-Черноземном регионе / В.Н. Наумкин, JI.A. Наумкина, В.А Сергеева, О.Д.Мещеряков // Бюллетень научных работ. Выпуск 22. - Белгород: Издательство БелГС-ХА, 2010. -С.33-37.

2. Люпин - перспективная кормовая культура/ В.Н. Наумкин, Л.А. Наумкина, О.Д. Мещеряков, A.A. Муравьев // Материалы Международной XIV научно-производственной конференции. - Белгород: Издательство Белгородской ГСХА, 2010. - С.37.

3. Долженко А.П. Люпин - культура 21 века / А.П. Долженко, В.Н. Наумкин, О.Д. Мещеряков // Материалы Международной студенческой конференции. - Белгород: Издательство БелГСХА, 2010. -С.7.

4. Проблемы биологизации земледелия / В.А. Стебаков, A.A. Муравьев, О.Д. Мещеряков, В.Н. Наумкин // Бюллетень научных работ. Выпуск 26. Белгород: Издательство БелГСХА, 2011.-С.53-57.

5. Молчанова A.A. Влияние инокуляции семян и минеральных удобрений на урожайность люпина белого / A.A. Молчанова, О.Д. Мещеряков, A.A. Муравьев // Материалы Международной студенческой конференции - Белгород: Издательство БелГСХА, 2011. - С. 13.

6. Влияние инокуляции семян, микроэлементов и регулятора роста на урожайность люпина белого в условиях Белгородской области /

A.C. Шульпеков, О.Д. Мещеряков, A.A. Муравьев, В.Н. Наумкин, JI.A. Наумкина // Материалы 8 Международной производственной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК». - Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2011. - С. 125-127.

7. Урожайность люпина белого в зависимости от инокуляции семян и минеральных удобрений / О.Д. Мещеряков, A.A. Муравьев,

B.Н. Наумкин, Л.А. Наумкина // Материалы 15 Международной производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их развития». - Белгород, 2011.-С. 44.

8. Урожайность люпина белого в зависимости от инокуляции семян, микроэлементов и регуляторов роста в условиях Белгородской области / A.C. Шульпеков, О.Д. Мещеряков, A.A. Муравьев, В.Н. Наумкин, Л.А. Наумкина // Наука и инновации в сельском хозяйстве: материалы Международной научно-практической конференции. -Курск: Издательство Курской ГСХА, 2011.-С. 237-239.

Подписано в печать 23.04.2012. Формат 60x84",6 Бумага кн.-журн. Печать офсетная. П.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 6068.

Типография ФГБОУ Воронежский ГАУ 394087 Воронеж, ул. Мичурина,!.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Мещеряков, Олег Дмитриевич, Воронеж

61 12-6/448

На правах рукописи

МЕЩЕРЯКОВ ОЛЕГ ДМИТРИЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ СОРТОВЫХ ОСОБЕННОС ТЕЙ, МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И РИЗОТОРФИНА НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО СЕМЯН ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЦЧР

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.Н. Наумкин

Воронеж -2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................4

1. ЛЮПИН И ЕЕО РОЛЬ В ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОРМОПРОИЗВОДСТВА И БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ (обзор литературы) 9

ЕЕ История, состояние и перспективы возделывания люпина............. 9

Е2. Хозяйственное значение люпина............................................. 14

ЕЗ. Морфотипы, особенности роста и развития растений люпина......... 19

1.4. Отношение люпина к экологическим факторам среды.................. 22

1.5. Условия повышения эффективности бобоворизобиального симбиоза люпина.......................................................................... 29

2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................37

2.1. Почвенно-климатические условия Белгородской области 37

2.2. Метеорологические условия в годы проведения исследований 39

2.3. Программа и методика исследований....................................... 42

3. ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКТИВНОСТИ КОРМОВЫХ СОРТОВ

И СОРТОБРАЗЦОВ ЛЮПИНА БЕЛОЕО И УЗКОЛИСТНОГО.......47

3.1. Сравнительное изучение морфологических особенностей

и периодов вегетации сортов и сортобразцов люпина узколистного и белого........................................................................... 48

3.2. Динамика высоты и массы растений люпина узколистного и белого 53

3.3. Формирование симбиотического аппарата на корнях люпина узколистного и белого.......................................................... 61

3.4. Урожай и качество семян сортов и сортообразцов люпина узколистного и белого.......................................................... 66

3.5. Экономическая и энергетическая эффективнос ть сортов

и сортообразцов люпина белого и узколистного.........................72

4. ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВА СЕМЯН ЛЮПИНА БЕЛОЕО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ.... 78

4.1. Динамика высоты и массы растений люпина белого в зависимос ти

от ризоторфина и минеральных удобрений.................................79

4.2. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах люпина белого .. 84

4.3. Роль ризоторфина и минеральных удобрений в формировании симбиотического аппарата люпина белого................................ 89

4.4. Урожайность, элементы ее структуры, качество семян люпина белого............................................................................... 92

4.5. Эффективность изучаемых агротехнических приемов возделывания люпина белого.....................................................................98

ВЫВОДЫ................................................................................ 102

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.............................................. 105

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...............................106

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................ 125

ВВЕДЕНИЕ

На современном этапе развития аграрного производства практически во всех регионах России наиболее актуальными проблемами являются производство растительного белка и воспроизводство плодородия почвы. Уникальные почвенно-климатические условия Центрально-Черноземного региона России, в том числе Белгородской области, и быстро развивающееся на индустриальной основе современное животноводство требуют обеспечения его высокобелковыми кормами при поддержании и воспроизводстве плодородия черноземных почв.

В условиях рыночной экономики в решении этих проблем большое значение отводится зерновым бобовым культурам, в том числе кормовому люпину. Новые адаптивные сорта разных видов люпина не очень требовательны к почвенному плодородию и способны давать стабильные урожаи не на лучших и даже на малоплодородных серых лесных и черноземных почвах разного гранулометрического состава, на которых горох и соя малопродуктивны. По содержанию белка в зерне люпин значительно превосходит горох, вику, бобы, а но качеству и усвояемости его животными практически не уступает сое. Почти полное отсутствие ингибиторов трипсина делает его незаменимой добавкой для получения сбалансированных по белку высокоусвояемых дешевых кормов, что особенно важно при дефиците качественных кормов и соевого шрота.

Люпин, как ценная средообразующая зерновая бобовая культура, способен повлиять на интенсификационные процессы в современном аграрном производстве, которые связаны с переходом на ресурсосберегающие, экологически обоснованные агротехнологии. Люпин - активный азотфиксатор и способен аккумулировать в симбиозе с клубеньковыми бактериями до 200 кг/га экологически безопасного азота. Благодаря специфическим корневым выделениям люпин разлагает находящиеся в почве труднорастворимые фосфаты до усвояемых соединений и тем самым улучшает фосфатный режим почвы. Корневая система люпина белого, проникая в почву до 2 м, поднима-

ет из подпахотных слоев калий и другие макро-, мезо- и микроэлементы и таким образом улучшает питательный режим почвы, выступая в роли биологического мелиоранта. Следовательно, и на малоплодородных смытых почвах можно получать стабильные урожаи люпина. Посевы этой культуры предотвращают развитие эрозии и способствуют восстановлению плодородия почвы.

Актуальность темы. Важной проблемой современного аграрного производства является полное обеспечение развивающегося животноводства высокобелковыми кормами собственного производства при воспроизводстве почвенного плодородия и экономии энергетических ресурсов. В решении этой проблемы большое значение придается высокопродуктивным зерновым бобовым культурам, к числу которых относятся люпин узколистный - Lupi-nus angustifolius L. и люпин белый - Lupinus albus L.

Новые, адаптивные высокопродуктивные сорта люпина, созданные Всероссийским НИИ люпина, НИИСХ ЦРНЗ и РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, позволяют значительно расширить посевные площади этой культуры и в условиях биологизации земледелия получать высокие урожаи семян на территории Центрально-Черноземного региона России. Всестороннее изучение возделывания люпина белого в Брянской, Орловской, Курской областях, наших полевых опытах, проведенных на черноземных почвах Белгородской области, указывает на возможность в ближайшее время успешно возделывать его на зернофураж и в почвенно-климатических условиях ЦентральноЧерноземного региона, получать при благоприятных условиях высокие урожаи зерна люпина - 2,5-3,0 т/га с содержанием белка 30,0-34,0 %, особенно на проблемных по окультуриванию и плодородию почвах, на которых экономически неоправданно возделывать горох и сою.

В этих условиях внедрение кормового люпина в сельскохозяйственных предприятиях региона в значительной степени может быть осуществлено посредством совершенствования технологических приемов, и прежде всего внедрения новых современных сортов, инокуляции семян в сочетании с

условиями рационального питания и разработки на этой основе научно обоснованной адаптивной, экономически и энергетически целесообразной агротехнологии его возделывания. Следует отметить, что влияние инокуляции семян бактериальными препаратами, в частности штаммом Rhizobium lupine 367а, в сочетании с внесением минеральных удобрений на урожайность и качество семян люпина белого в условиях Центрально-Черноземного региона не изучено и является весьма современной и актуальной задачей в решении проблемы увеличения производства растительного белка и воспроизводства плодородия почвы.

Цель исследований - выявить наиболее адаптивные высокопродуктивные сорта и сортообразцы люпина узколистного и белого, пригодные для возделывания в условиях биологизации земледелия, а также определить влияние факторов внешней среды, инокуляции семян и минерального пи тания на урожай и качество зерна кормового люпина белого в юго-западной части ЦЧР.

Задачи исследований:

1. Дать сравнительную оценку продуктивности новых сортов и сорто-образцов люпина узколистного и белого, наиболее пригодных к почвенно-климатическим условиям ЦЧР.

2. Выявить влияние ризоторфина и минеральных удобрений на формирование симбиотического аппарата и продуктивность растений люпина бело«) в засушливых условиях юго-западной части ЦЧР.

3. Установить особенности формирования урожая и качества зерна люпина белого при использовании инокуляции семян в комплексе с разными видами и сочетаниями минеральных удобрений.

4. Определить экономическую и биоэнергетическую эффективность основных агроприёмов возделывания люпина белого и узколистного.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях юго-западной части ЦЧР изучены новые сорта и сортообразцы люпина узколистного и белого, выведенные во ВНИИ люпина, выявлены их видовые и сортовые реак-

ции на засушливые метеорологические условия вегетационного периода. Установлены закономерности влияния инокуляции семян люпиновым ризо-торфином, действие видов минеральных удобрений и их сочетаний на рост, развитие и симбиотическую активность растений люпина белого, на формирование элементов продуктивности и качество урожая, на основе которых определены экономическая и биоэнергетическая эффективность изучаемых агроприемов.

Практическая значимость работы. В результате проведенного сортоизучения выявлены наиболее адаптивные высокопродуктивные сорта и сортообразцы люпина узколистного и белого для современного земледелия и в качестве источников ценных признаков для селекции.

Для высокоинтенсивного сорта люпина белого Деснянский в засушливых условиях при использовании инокуляции семян люпиновым ризоторфи-ном показана целесообразность применения азотных (N30) удобрений в сочетании с калийными (К60), а также азотных (N30) с фосфорно-калийными (РзоК6о) удобрениями.

Производственная проверка, проведенная в ФКХ «Драпа» Орловской области, подтвердила эффективность внесения под люпин узколистный удобрений Ы30РзоК60 совместно с инокуляцией семян. Урожай зерна увеличился на 0,28 т/га, прибыль - на 2370 руб./га. Общий экономический эффект от внедрения составил 36,5 тыс. руб.

Основные защищаемые положения:

1. В юго-западной части ЦЧР более урожайными (2,06-2,72 т/га семян), адаптивными (коэффициент равен 1,0-1,08) и предпочтительными при возделывании являются сорта и сортообразцы люпина белого Дега, Гамма, Дельта и АИФ 5049, СП 1-07, СН 61-06, СП 220-07, а также сорта и сортообразцы люпина узколистного Кристалл, Радужный, Смена и СН 236-03, СН 301-02.

2. Предпосевная обработка семян люпина белого люпиновым ризотор-фином {Rhizobium lupine), особенно в комплексе с внесением разных видов и

сочетаний минеральных удобрений, способствует улучшению роста и развития растений, активизации фотосинтетической и азотфиксирующей деятельности растений, повышению урожая зерна до 1,66-2,14 т/га и сбора белка -до 563-747 кг/га.

3. Целесообразность возделывания лучших сортов зернокормового люпина белого и узколистного, особенно при использовании инокуляции семян люпино-вым ризоторфином в сочетании с внесением минеральных удобрений обоснована получением высокой прибыли (от 14,9 до 16,5 тыс.руб./га) при уровне рентабельности 108,6-120,2 % и коэффициенте биоэнергетической эффективности 2,02-2,18.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях в ФГБОУ ВПО Белгородская ГСХА (2010, 2011 тт.); ФГБОУ ВПО Брянская ГСХА (2011 г.), ФГБОУ ВПО Курская ГСХА (2011 г.); на заседании кафедры селекции, семеноводства и растениеводства, ученом совете агрономического факультета Белгородской ГСХА (2010, 201 1, 2012 гг.).

Публикации. По теме исследований опубликовано 11 научных работ, из них три - в изданиях из перечня ВАК.

Личный вклад. Автор диссертационной работы принимал участие в разработке программы, схемы и проведении полевых опытов и лабораторных исследований, обработке и обобщении экспериментальных данных. Доля его участия в исследованиях не менее 80%.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 124 страницах, состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций производству, 33 таблиц, 8 рисунков, 37 приложений. Список литературы включает 197 источников, в том числе 19 - иностранных авторов.

1. ЛЮГШН И ЕГО РОЛЬ В ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОРМОПРОИЗВОДСТВА

И БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ (обзор литературы)

1.1. История, состояние и перспективы возделывания люпина

Люпин - ценнейшее культурное растение, которое издавна возделыва-лось в странах Древнего мира - Египте, Греции, Римской империи. Использовали его для удобрения полей, а после обезгорчивания и создания малоалкалоидных и безалкалоидных видов и сортов - на кормовые и пищевые цели. История культуры люпина наиболее подробно описана в работах Н.И.Шарапова (1935, 1949), С.Барабацкого (1959), H.A. Майсуряна (1962, 1967, 1972), H.A. Майсуряна, Г.Г. Гатаулиной (1967), И.П.Такунова (1996, 1997, 2005, 2007), Н.С. Купцова, И.П. Такунова (2006), Г.А. Дебелого (2009) и др.

Центром происхождения возделываемых европейских крупносемянных видов люпина - белого, желтого, узколистного (синего) считается Балканский полуостров, откуда он был интродуцирован в страны Средиземноморья (где в диком виде он произрастает до настоящего времени), а затем распространился по другим континентам (Г1.М. Жуковский, 1928). Из Италии люпин попал во все страны, входившие в Римскую империю, во Францию, Германию и др. В странах, расположенных южнее, получил распространение белый люпин, а в северных прибалтийских странах - желтый и узколистный. Большинство ранее распространенных форм узколистного люпина имели синие цветки, поэтому в начале окультуривания узколистный люпин называли синим.

Желтый и узколистный люпин широко возделывали на удобрение в XVIII-XIX веках на бедных песчаных, супесчаных и суглинистых почвах Западной Европы. Из Германии люпин распространился в Польшу, а затем и в Россию.

Первые опыты с люпином в качестве сидерата в России проводил профессор 11.Б. Будин на опытном поле в Новой Александрии (теперь Пулавы, Польша), а затем профессор Богданов в 1885 г. на почвах бывшего Родо-мильского уезда (H.A. Майсурян, А.И. Атабекова, 1974).

В 20-40-е годы XIX века исследования по использованию люпина на зеленое удобрение в больших объемах проводили на песчаных почвах на Житомирской, Черниговской, Минской, Новозыбковской и других опытных станциях (Е.К. Алексеев, 1948). Под руководством академиков Д.Н. Прянишникова, Е.К. Алексеева перед Великой Отечественной войной были развернуты исследования по использованию люпина на сидерацию на суглинистых почвах в ОПХ «Красный маяк» Зонального института зернового хозяйства (Е.К. Алексеев, 1948).

Новый современный этап в использовании этой культуры был начат в 30-х годах XX столетия, благодаря нахождению простых методов сначала качественного, а затем и количественного определения алкалоидов. Используя эти методы, селекционер Зенгбушем (Sengbusch, 1942) в Германии из 1,5 млн проанализированных растений выделил три малоалкалоидных растения узколистного и два желтого люпина, которые можно было использовать на корм и в пищу (Н.И. Шарапов, 1935, 1949).

В Германии Th. Roemer в 1916 году, а затем в России Д. П. Прянишников в 1924 году (Прянишников Д. Н., 1962) впервые высказали идею о возможности решения проблемы безалкалоидное™ люпина селекционным путем. В эти же годы для широкого изучения люпина и проведения селекционной работы с ним организуется ряд опытных станций в зоне супесчаных и песчаных почв. В 1913 году были созданы Беняковская, в 1914 году Полесская и в 1916 году Новозыбковская сельскохозяйственные опытные станции. Первоначально исследования на этих станциях были направлены на изучение люпинов в качестве сидератов. Систематическое изучение агротехники люпина, разработка новых методов его возделывания и приемов семеноводства были начаты первым директором Новозыбковской опытной станции

E.K. Алексеевым еще в 1917 году. Здесь же начиналась в 1923 г. планомерная селекционная работа с люпином, в результате которой был выведен ряд продуктивных сортов узколистного люпина на зеленое удобрение, а затем и на корм.

Линия 411 узколистного люпина под названием Мюнхенберский сладкий синий люпин послужила родительской формой для выведения многих малоалкалоидных кормовых сортов в Дании, Польше, Швеции и других странах. В Швеции от скрещивания этой линии с местным алкалоидным скороспелым сортом был создан кормовой сорт Борре, который получил широкое распространение, а в США и Австралии стал родоначальником многих выдающихся сортов местной селекции.

В бывшем СССР по инициативе Д.Н. Прянишникова в ВИРе были разработаны, отличные от засекреченных немецких, простые методы качественного, а затем и количественного определения алкалоидов. Поиски малоалкалоидных мутантов развернулись на Минской (Я.Н. Свирский, 1940; B.C. Федотов, 1940,1954) и Новозыбковской (H.H. Шарапов, 1949; М.И. Боженова, 1959) опытных станциях. Перед Великой Отечественной войной такие мутанты у желтого и узколистного люп