ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОСЕВА ГОРОХА В УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

На правах рукописи
КОШУКОЕВ АЗАМАТ АСЛАНБИЕВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОСЕВА ГОРОХА В
УСЛОВИЯХ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ
РЕСПУБЛИКИ
06.01.01 – общее земледелие
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Астрахань – 2011
Работа
выполнена
на
ФГБОУ
ВПО
«Кабардино-Балкарская
государственная сельскохозяйственная академия им. В. М. Кокова»
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук, доцент
Ханиева Ирина Мироновна
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
Пилипенко Владимир Николаевич
доктор сельскохозяйственных наук, доцент
Пучков Михаил Юрьевич
Ведущая организация:
Государственное научное учреждение
«Кабардино-Балкарский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии
Защита диссертации состоится «23» декабря 2011 г. на заседании
диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном
университете по адресу: 414056, г. Астрахань, Ул. Татищева, 20А, АГУ,
конференц-зал
Тел./факс: (8512) 49-41-68
e-mail: d212.009.09@aspu.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского
государственного университета
Автореферат разослан «___» ______________ 20__ г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Кандидат биологических наук, доцент
Сорокин А. П.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Актуальность. В республиках Центральной части Северного Кавказа
горох является одним из главных источников кормового белка в
животноводстве, накопления биологического азота в почве, питания для
населения, но уровень его производства на данный момент не достаточен для
потребителей с/х продукции.
В большинстве республик Центральной части Северного Кавказа не
определены параметры основных факторов среды для реализации
потенциальной азотфиксирующей активности симбиотических систем,
урожайности и белковой продуктивности растений гороха. Не изучена
динамика формирования симбиотического аппарата растений гороха в
зависимости от вертикальной зональности, связь активности симбиоза гороха
с их урожайностью и белковой продуктивностью, этим обусловлена
актуальность темы исследований.
Для повышения стабилизации симбиотической фиксации азота
воздуха, урожайности и белковой продуктивности растений гороха
необходимо определить и обеспечить оптимальным режимом питания и
влажности почвы, изучить эффективность применения доз борных и
молибденовых удобрений, а также предпосевной инокуляции семян
заводским штаммом ризобий ризоторфина. В связи с этим разработка
теоретических и практических вопросов формирования высококачественного
урожая, совершенствование технологий возделывания применительно к
почвенно-климатическим зонам гор и предгорий являются актуальными
задачами сельскохозяйственной науки.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных
исследований КБГСХА № 200/2 ГБ-2008.
Цель
исследований.
Определить
оптимальные
параметры
водообеспеченности, содержания в почве фосфора, бора и молибдена для
реализации потенциально заложенной симбиотической азотфиксации,
фотосинтетической активности, урожайности и белковой продуктивности
гороха в экологических условиях предгорной зоны КБР.
В задачи исследований входило:
- определить диапазон оптимальной влагообеспеченности гороха для
максимального развития симбиотического аппарата;
- определить нижнюю границу оптимальной обеспеченности растений
фосфором для реализации потенциальной симбиотической активности и
продуктивности растений;
- выявить наличие видовой специфичности требований растений к
обеспеченности бором и молибденом;
- изучить динамику формирования и активности симбиотического
аппарата гороха в зависимости от условий выращивания;
- определить количество фиксированного азота воздуха горохом в
зависимости от параметров основных факторов среды;
- изучить динамику формирования площади листьев, накопления
сухого вещества надземными и подземными органами растений;
- определить ФП и ЧПФ в зависимости от активности симбиоза;
- изучить динамику содержания азота, фосфора и калия в отдельных
органах растений и потребления этих элементов в онтогенезе;
- определить белковистость семян и белковую продуктивность посевов
гороха в зависимости от активности симбиоза.
- провести анализ экономической эффективности рекомендуемых
приемов увеличения биологической фиксации азота воздуха, урожайности и
белковой продуктивности гороха.
Научная новизна. Впервые в предгорной зоне определены параметры
оптимальной влагообеспеченности и содержания в почве фосфора, а также
видовая специфичность требований гороха к обеспеченности бором и
молибденом; определены фактические объемы биологической фиксации
азота воздуха, урожайность и белковая продуктивность гороха в
экологических условиях Кабардино-Балкарской Республики. Изучена
динамика формирования и активности симбиотического аппарата, динамика
фотосинтетической деятельности посевов, биохимический состав и динамика
потребления элементов питания гороха в зависимости от параметров
основных факторов среды, связь симбиотической и фотосинтетической
деятельности посевов.
Практическая ценность работы. Определены пути увеличения
объема биологической фиксации азота воздуха горохом с 21 до 66 кг/га, что
обеспечивает повышение урожайности семян с 27 до 33 ц/га без затрат
азотных удобрений.
Апробация
работы.
Материалы
диссертационной
работы
докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях
профессорско-преподавательского состава Кабардино-Балкарской ГСХА
(2009-2011 гг.), в журнале « Вестник РАСНХ» (Москва 2011г.№3).
Производственная проверка результатов исследований проведена в
2010-2011 гг на площади 100 га на полях общества с ограниченной
ответственностью «Баксанская МТС» Баксанского района КабардиноБалкарской Республики.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 141 страницах
машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, условий,
объектов и методов исследования, экспериментальной части, выводов и
предложений производству, библиографического списка используемой
литературы, включающего 176 наименовании, в том числе 34 зарубежных
авторов, и 13 приложений. В основной части диссертация содержит 38
таблиц и 3 рисунка.
ГЛАВА I. Урожайность и белковая продуктивность гороха в
заисимости от активности симбиотической деятельности посевов
В данной главе приведен обзор литературы, посвященный изучению
проблем урожайности и белковой продуктивности гороха при
симбиотрофном и автотрофном питании азотот, условиям активного
бобоворизобиального симбиоза гороха, объемам биологической фиксации
азота воздуха, экологической и энергетической оценке использования
биологического азота и экологическому и ресурсосберегающему значению
биологической азотфиксации.
ГЛАВА II. Место, условия и методика исследования
Полевые и вегетационные опыты проведены с горохом сорта Аргон
Кубанской селекции на учебно-опытном поле Кабардино-Балкарской
государственной сельскохозяйственной академии им. В.М. Кокова и на
промышленной базе ООО «Шэрэдж» в 2009-2011 гг.
Почва
опытных
участков
–
чернозем
выщелоченный
тяжелосуглинистный. Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы
по годам исследований приведена в таблице 1.
Таблица 1.
Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы опытных
участков
Метод определения
2009 г 2010 г 2011 г
Показатель
Пахотный слой почвы, см
30
30
30
Гумусовый горизонт, см
Гумус, %
50-60
3,74
6,5
50-60
3,74
6,5
50-60
3,74
6,5
рН сол.
По Тюрину
ЛПУ-1
Содержание, мг/кг
подвижного Р2О5
По Чирикову
82,0
82,4
88,2
обменного К2О
По Чирикову
95,2
95,2
95,8
подвижного В
В водной вытяжке
0,41
0,42
0,41
подвижного Мо
В оксалатной вытяжке
0,32
0,30
0,31
азота лг.
Ионно- селективный
3,08
2,95
3,00
Как видно из таблицы, реакция почвенного раствора нейтральная,
обеспеченность подвижным фосфором низкая, обменным калием –
повышенная, подвижным бором – низкая, молибденом низкая – ближе к
средней.
Опытный участок, где проводилось исследование, расположен в
предгорной зоне КБР.
Природно-климатические условия предгорной зоны приводились в
соответствии с материалами гидрометеостанции г. Нальчика, расположенной
на высоте 450 м над уровнем моря.
В полевом опыте изучали влияние инокуляции, обеспеченности
фосфором, бором и молибденом, а также влияние азотных удобрений на
формирование и активность симбиотического аппарата, рост, развитие
растений, урожай и его качество.
Схема полевого опыта № 1.
1. Контроль – естественное плодородие почвы, служит для выявления
эффективности изучаемых приемов, влияния их на бобоворизобиальный
симбиоз, урожайность и белковую продуктивность гороха;
2. Инокуляция семян ризобиями и внесение фосфорных удобрений – 90
д.в. кг/га – (ИнР90) фон;
3. Фон+Мо (ИнР90Мо) – изучали эффективность использования
молибденовых удобрений при низкой и средней обеспеченности ими почвы;
4. Фон+В (ИнР90В) – изучали эффективность предпосевного внесения
борных удобрений из расчета 1 кг бора на гектар при низкой обеспеченности
им почвы;
5. Фон+ВМо (ИнР90ВМо) – изучали сравнительную эффективность
совместного применения микроэлементов;
6. Фон+ВМоN60 (ИнР90ВМоN60) – изучали влияние умеренных норм
азотных удобрений (60 д.в. кг/га) на величину и активность симбиотического
аппарата, урожайность семян гороха и качество урожая.
Агротехника в полевом опыте общепринятая: горох высевали рядовым
способом с нормой высева 1,2 млн. всхожих семян на 1 га, уборка ручная.
Площадь делянки – 50 м2, размещение вариантов – рендомизированное,
повторность – четырехкратная.
Схема вегетационного опыта № 1
На выщелоченных черноземах предгорной зоны КБР для гороха не
определены нижние пределы оптимальной обеспеченности подвижным
фосфором для высокоактивной симбиотической азотфиксации.
В вегетационных опытах на этой почве изучались 4 уровня
обеспеченности растений фосфором: 15; 20; 25; 35 мг/кг почвы.
Агрохимическая характеристика почвы: рН – 6,8, содержание
подвижного Р2О5 – 15 мг/кг почвы (по Чирикову), обменного калия 230 мг/кг,
подвижного бора 0,41 мг и Мо – 0,32 мг/кг почвы. Влажность почвы,
соответствующая 100% ППВ – 28% на АСВ почвы.
В сосуд с поддоном емкостью 6 кг сухой почвы высаживали по 8
проростков гороха с одинаковой длиной корешка. Повторность опыта
шестикратная. Полив сосудов проводили до 100% ППВ – первой капли из
сосуда в поддон. Предполивной порог влажности почвы около 63% ППВ – не
ниже влажности разрыва капилляров. Биометрический анализ растительных
образцов проводили в фазу полного налива семян по 3 сосуда каждого
варианта и в фазу созревания – по 3 сосуда, когда листья гороха еще не все
сброшены, семена полностью созрели, но еще имеют повышенную
влажность. В это время еще не все клубеньки лизированы.
Схема вегетационного опыта № 2.
В вегетационном опыте мы изучали влияние влагообеспеченности
почвы: 35; 65; 80% ППВ на симбиотическую и фотосинтетическую
деятельность гороха. Вегетационные сосуды с поддонами емкостью 6 кг
сухой почвы выщелоченного чернозема с той же агрохимической
характеристикой, что и в предыдущем опыте. За счет внесения фосфорных
удобрений содержание подвижного фосфора доводили до 25 мг/кг и
молибдена 0,52 мг. Семена перед посевом обрабатывали ризобиями штамм
625а. Полив во всех сосудах проводили до 100% ППВ, пока из сосуда в
поддон протекала вода. Предполивной порог влажности определяли
взвешиванием сосудов.
Норму фосфорных удобрений рассчитывали по максимальному
потреблению его растениями гороха при урожайности 3,5 т/га с учетом
естественного плодородия почвы и коэффициентов использования фосфора
из почвы и удобрений. Семена перед посевом обрабатывали
молибденовокислым аммонием из расчета 50 г на гектарную норму семян.
В шестом варианте под предпосевную культивацию вносили азотные
удобрения – аммиачную селитру, д.в. 60 кг/га. Учитывая вынос азота
урожаем культур, 60 д.в. кг/га можно квалифицировать, как среднюю норму
азота, рассчитанная на питание растений азотом до начала формирования
симбиотического аппарата и биологической фиксации азота воздуха, в
условиях, когда активность симбиоза снижена или отсутствует.
В течение вегетации отмечали фазы роста и развития растений: всходов,
первого настоящего листа, цветения, образования бобов, полного налива
семян, начало созревания, полная спелость.
Биометрический анализ растительных образцов проводили с фазы
всходов через каждые 10 дней, а также в указанные фазы роста и развития. С
каждой повторности варианта отбирали по 10 растений, по 40 растений с
варианта. Анализ растительных образцов проводили по методике Г.С.
Посыпанова (1991). По данным биометрического анализа определили
динамику накопления сухого вещества, динамику площади листьев,
фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза.
Установили даты образования клубеньков, появления и перехода
леггемоглобина в холиглобин, начала отмирания клубеньков, полного их
отмирания, для чего брали специальные пробы через каждые 5 дней.
Определили величину общего и активного симбиотического потенциала,
удельную активность симбиоза и количество фиксированного азота воздуха.
В процессе исследований использовали следующие методы:
 изучение величины и активности симбиотического аппарата
проводили по методике Г.С. Посыпанова (1979, 1983, 1991);
 фенологические наблюдения – по методике Госсортосети, 1971г.;
 площадь листьев определяли методом высечек;
 учитывали густоту всходов и растений перед уборкой;
 биометрические анализы растительных проб проводили с фазы
всходов и далее через 10-15 дней до конца вегетации, приурочивая отбор
проб к фазам развития;
 фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность
фотосинтеза рассчитывали по формуле Кидда, Веста и Бриггса
(Ничипорович, 1961, 1983);
 влажность почвы определяли весовым методом, для изучения
влажности почвы по вариантам отбирали почвенные образцы по фазам
вегетаций растении буром Некрасова с двух слоев: (0-20) и (20-40) см с двух
не смежных повторностеи;
 содержание сырого белка рассчитывали путем умножения
коэффициента 6,25 на содержание азота в семенах гороха;
 учет урожая поделяночный, с приведением урожая семян к
стандартной влажности 14% и 100% чистоты;
 данные исследований обработаны методом дисперсионного анализа
(Доспехов, 1971);
 определение содержания в растительных образцах азота, фосфора и
калия – методами, предложенными ЦИНАО, 1982 г.
ГЛАВА III. Обоснование параметров оптимальной обеспеченности
гороха водой, фосфором, бором и молибденом для активной
симбиотической азотфиксации
На основании результатов вегетационных опытов можно утверждать,
что нижним пределом оптимальной обеспеченности на выщелоченных
черноземах предгорной зоны КБР подвижным фосфором для максимальной
симбиотической фиксации азота воздуха симбиотической системой гороха
является 25 мг Р2О5 на 1 кг почвы (по Чирикову). Низкая обеспеченность
подвижным фосфором – 15 мг/кг, резко подавляет формирование и
активность симбиотического аппарата, и фотосинтетическую деятельность
гороха.
Для реализации потенциальной симбиотической активности и семенной
продуктивности растений гороха необходимо поддерживать влажность
почвы не ниже влажности разрыва капилляров – 60% ППВ. Периодическое
снижение влажности почвы до 35% ППВ почти полностью угнетает
формирование и активность симбиотического аппарата и снижает семенную
продуктивность более чем в 2 раза.
При низкой обеспеченности выщелоченных черноземов бором и
молибденом применение борных удобрений 1 кг бора на гектар и обработка
семян молибденовокислым аммонием из расчета 50 г на гектарную норму
семян увеличивает массу клубеньков на 52%, количество фиксированного
азота воздуха на 25%, содержание белка в семенах на 1%, и семенную
продуктивность на 16%.
ГЛАВА IV. Симбиотическая деятельность гороха в зависимости от
условий выращивания
В полевых опытах мы изучали эффективность инокуляции семян гороха,
применения фосфорных, борных и молибденовых удобрений, а также
изучали действие азотных удобрений под горох при норме 60 д.в. кг/га, на
активность симбиоза и продуктивность.
Фосфорные удобрения вносили под зяблевую вспашку из расчета 90 д.в.
кг/га; борные – 1 кг бора на гектар внесены совместно с фосфорными.
Семена гороха кроме, первого варианта, в день посева инокулировали
активными штаммами ризобий: штамм 625а. Одновременно с инокуляцией в
3, 5, 6 вариантах семена обрабатывали молибденовокислым аммонием из
расчета 50 г на гектарную норму семян. Азотные удобрения в шестом
варианте вносили под предпосевную культивацию.
Всходы появились через 8-10 дней во всех вариантах опыта
одновременно. Через 2-3 дня после всходов на корнях гороха образовались
клубеньки, и через 2-3 дня в них появился красный пигмент леггемоглобин.
Азотные удобрения задерживали образование клубеньков в среднем на
2 недели.
Продолжительность общего симбиоза гороха по годам колебалась от 53
дней в 2011 г до 56 дней в 2009 г. Наибольшая продолжительность активного
симбиоза гороха – 50 дней, была также в 2009 г, а наименьшая – 44 дня, в
2010 г. Азотные удобрения снижали продолжительность общего симбиоза на
16 – 30 дней, а активного на 18-30 дней.
Масса клубеньков на корнях гороха интенсивно нарастала в период от
стеблевания до фазы роста бобов (табл. 2).
Таблица 2.
Динамика сырой массы клубеньков в годы исследований, кг/га
Ин
Контрол
Ин
Фаза развития
Ин Р
Ин РВ Ин РМоВ
РВМоN
ь
РМо
60
1
2
3
4
2009
5
6
7
Стеблевание
Цветение
Рост бобов
Полный налив
семян
-
51
82
104
83
80
104
124
103
105
116
136
105
101
122
138
113
5
48
20
57
72
160
181
50
68
165
187
56
20
82
98
20
2010
Стеблевание
Цветение
Рост бобов
Полный налив
семян
35
102
128
40
52
115
131
51
72
129
164
46
2011
Стеблевание
Цветение
Рост бобов
Полный налив
семян
46
59
84
35
53
72
103
44
75
85
119
55
85
95
124
68
83
94
168
65
30
17
64
30
Инокуляция семян гороха несколько увеличивала массу клубеньков в
2010 и 2011 годах. Совместное применение борных и молибденовых
удобрений повышало максимальную массу клубеньков в 2009 г на 34 кг, в
2010 г – на 46 кг и в 2011 г на 19 кг/га. Раздельное применение этих
микроэлементов также несколько увеличивало массу клубеньков, причем
борные больше, чем молибденовые.
Азотные удобрения задерживали образование клубеньков, и масса их
была ниже, чем в контрольном варианте.
Симбиотический потенциал является аккумулирующим показателем
массы клубеньков и продолжительности их функционирования. Наибольший
интерес представляет величина активного симбиотического потенциала
далее (АСП), а различия между общим и активным симбиотическим
потенциалом свидетельствуют об условиях симбиоза.
Наибольший АСП во все годы опытов формировался при совместном
внесении микроэлементов (табл. 3).
Таблица 3.
Динамика формирования АСП гороха в зависимости от условий
выращивания. 2009-2011 гг (тыс. кг. дней/га)
Межфазный период
1
Образ. клуб. –
стеблевание
Стеблевание-цветение
Цветение-рост бобов
Рост бобов-налив
семян
За вегетацию, ОСП
АСП
Конт- Ин Р
Ин
роль
РМо
2
3
4
2009 г
-
0,51
0,87
0,74
0,36
3,39
2,48
0,80
1,20
0,91
0,43
4,46
3,34
2010 г
Ин
РВ
5
1,11
1,44
1,01
0,48
5,17
4,03
ИнРМо ИнРВМоN
В
60
6
7
1,01
1,55
1,04
0,48
5,23
4,20
0,15
0,41
0,42
0,20
1,70
0,78
Образ. клуб.стеблевание
Стеблевание-цветение
Цветение-рост бобов
Рост бобов-налив
семян
За вегетацию, ОСП
АСП
0,33
0,89
0,92
0,76
3,25
2,90
0,49
1,09
0,98
0,82
3,77
3,46
0,68
1,31
1,17
0,74
4,56
3,90
0,68
1,51
1,36
0,82
5,09
4,37
0,58
1,48
1,39
0,80
4,84
4,43
0,19
0,66
0,72
0,44
2,35
2,01
0,77
1,17
0,88
0,32
4,05
3,12
0,75
1,25
0,86
0,33
3,97
3,29
0
0,11
0,32
0,16
1,00
0,60
2011 г
Образ. клуб.стеблевание
Стеблевание-цветение
Цветение-рост бобов
Рост бобов-налив
семян
За вегетацию, ОСП
АСП
0,41
0,70
0,57
0,21
2,50
1,90
0,48
0,81
0,70
0,26
2,93
2,25
0,68
1,04
0,82
0,30
3,65
2,83
При раздельном применении бора и молибдена АСП был несколько
меньше, чем при совместном. Азотные удобрения снизили этот показатель в
2 раза.
Таким образом, предпосевная инокуляция семян гороха повышает массу
активных клубеньков и величину активного симбиотического потенциала.
Совместное применение борных и молибденовых удобрений
обеспечивает формирование наибольшего симбиотического аппарата.
Раздельное применение микроэлементов меньше повышает массу
клубеньков гороха. Азотные удобрения резко снижают массу клубеньков и в
2 раза снижают величину активного симбиотического потенциала.
Объемы биологической азотфиксации мы рассчитали по величине
активного симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза
(Посыпанов, 1983). Удельную активность симбиоза далее (УАС)
рассчитывали по разности максимального потребления азота посевами
гороха и разности величины АСП (табл.4).
Таблица 4.
Расчет удельной активности симбиоза по АСП и максимальному
потреблению азота растениями
Вариант
Азот, кг/га
АСП кг. дней/га УАС г/кг в день
1
2
3
4
2009 г
Фон Мо В
171,8
3983
Контроль
160,2
2483
Разность
11,6
1500
7,7
2010 г
Фон Мо В
207,5
4291
Контроль
186,4
2900
Разность
21,1
1391
15,2
3067
1898
1169
11,1
2011 г
Фон Мо В
Контроль
Разность
171,0
158,0
13,0
В 2009 году УАС был минимальным и составил 7,7 г на 1 кг сырых
клубеньков в сутки, а в 2010 и 2011 годах он был в 1,5 – 2 раза больше.
Таблица 5.
Количество фиксированного азота воздуха, рассчитанного по величине
АСП и УАС за вегетацию
Ин
Ин
Конт- Ин
Ин
Показатель
Ин РВ
РМ
РВМо
роль
Р РМо
оВ
N
1
2
3
4
5
6
7
2009 г
АСП, кг. дней/га
УАС, г/кг в сутки
2483
3342
4031
4183
780
Фиксировано азота,
7,7
7,7
7,7
7,7
7,7
кг/га
19,1
25,7
31,0
32,2
6,0
2010 г
АСП, кг. дней/га
УАС, г/кг в сутки
2900 3455
3901
4371
4431
2014
Фиксировано азота, 15,2
15,2
15,2
15,2
15,2
15,2
кг/га
44,0
52,5
59,2
66,4
67,3
30,6
2011 г
АСП, кг. дней/га
УАС, г/кг в сутки
1898 2248
2829
3121
3287
396
Фиксировано азота, 11,1
11,1
11,1
11,1
11,1
11,1
кг/га
21,1
24,9
31,4
34,6
36,4
6,6
Количество фиксированного азота воздуха симбиотической системой
существенно различалось по вариантам и годам опыта.
Наибольшим во все годы опыта оно было в варианте с совместным
применением микроэлементов и в 2010 г достигало 67 кг/га. На втором месте
был вариант с применением борных удобрений, меньше фиксировано азота с
применением молибдена и еще меньше в варианте без микроудобрений.
Спонтанные штаммы ризобий оказались менее активными, чем
заводской штамм 625а. Возможно, это связано с меньшим титром клеток
ризобий, живущих в почве, по сравнению с титром клеток внесенных с
инокуляцией.
Азотные удобрения снижали количество фиксированного азота воздуха
симбиотической системой гороха в 2 – 6 раз.
Из вышеизложенного следует, что инокуляция семян гороха
способствует усилению биологической азотфиксации. Наибольшее
количество фиксированного азота воздуха во все годы опытов отмечено при
совместном применении борных и молибденовых удобрений, при этом
азотфиксация гороха в естественных условиях увлажнения для зоны доходит
до 67 кг/га.
Азотные удобрения, угнетая симбиоз, снижают количество
фиксированного азота воздуха в 2 – 5 раз.
Предпосевная инокуляция семян гороха на фоне фосфорных, борных и
молибденовых удобрений повышает массу активных клубеньков на 59 – 84
кг/га, активный симбиотический потенциал на 1,6 – 1,8 тыс. единиц,
количество фиксированного азота воздуха симбиотической системой на 15 –
23 кг/га.
Азотные удобрения в норме 60 кг/га в 2 раза снижают максимальную
массу активных клубеньков и в 2 раза величину АСП и количество
биологически фиксированного азота воздуха.
ГЛАВА V. Фотосинтетическая деятельность посевов гороха в
зависимости от активности симбиоза
В среднем за 3 года инокуляция и внесение фосфорных удобрений
повысили площадь листьев на 2,95 тыс. м²/га, а дополнительное совместное
применение бора и молибдена повысили максимальную площадь листьев на
6,25 тыс. м²/га (приложение 5, табл. 6). Раздельное применение
микроэлементов было менее эффективно, чем совместное.
Предпосевное внесение азотных удобрений на фоне инокуляции,
применение фосфорных, борных и молибденовых удобрений, снизило
величину
и
активность
симбиотического
аппарата,
количество
фиксированного азота воздуха и в результате площадь листьев в этом
варианте была на уровне с инокуляцией и фосфорными удобрениями.
Таблица 6.
Показатели фотосинтетической деятельности посевов гороха в
зависимости от условий выращивания, среднее за 2009-2011 гг
Показатель
Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ ИнРМоВN
1
2
3
4
5
6
7
Макс. площадь
листьев,
тыс.м2/га
35,5
38,9
39,3
40,9
41,6
38,3
ФП, млн. м².
1,24
1,34
1,34
1,40
1,40
1,33
дней/га
5,4
5,0
5,0
5,1
5,1
5,1
ЧПФ, г/м² в
сутки
Таким образом, усиление биологической азотфиксации за счет
инокуляции семян и обработки их молибденом, повышение уровня
обеспеченности растений фосфором и бором существенно на 5 – 8 тыс. м²/га,
увеличило площадь листьев гороха.
Совместное применение микроэлементов повысило ФП гороха на 240
тыс. единиц. Чистая продуктивность фотосинтеза по вариантам была
практически одинаковой.
В соответствии с развитием симбиотического и фотосинтетического
аппарата шло накопление сухого вещества посевами гороха. В 2009 году в
варианте с совместным применением микроэлементов максимальная сухая
масса гороха составила 7,38 т/га (табл. 7, приложение 7).
Таблица 7.
Накопление сухого вещества посевами гороха, т/га
Показатель Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ ИнРМоВN60
1
2
3
4
5
6
7
2009 г
Полный
налив семян
6,49
6,84
7,05
7,20
7,38
7,08
2010 г
Полный
налив семян
6,18
6,22
6,26
6,37
6,20
2011 г
Полный
налив семян
6,07
6,47
6,59
6,68
6,75
6,45
В 2010 и 2011 годах она была несколько меньше – 6,37 и 6,75 т/га. В
вариантах с раздельным применением микроэлементов она была ниже, чем
при совместном.
Инокуляция семян и улучшение фосфорного питания повысили
накопление сухого вещества растениями гороха на 0,37 т/га.
Наиболее эффективно накопление сухого вещества шло в период от
цветения до полного налива семян. За это время сухая масса растений
увеличивалась более чем вдвое. Далее масса листьев, стеблей и корней
уменьшилась за счет оттока пластических веществ в генеративные органы, а
также отмирания мелких корней, опадения недоразвитых генеративных
органов и частичного опада листьев.
Азотные удобрения в норме 60 д.в. кг/га, внесенные под предпосевную
культивацию, угнетают симбиоз и ухудшают азотный режим растений, сухой
массы бывает меньше, чем при создании благоприятных условий для
симбиоза ИнРВМо.
Из вышеизложенного следует, что создание благоприятных условий для
симбиотической
азотфиксации
активизирует
фотосинтетическую
деятельность посевов и повышает накопление сухого вещества гороха на 0,37
т/га.
Наибольший урожай зеленой массы горох формируют к фазе полного
налива семян (табл. 8)
Таблица 8.
Урожайность зеленой массы гороха в фазу полного налива семян, т/га
Год
Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ ИнРМоВN60 НСР0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
1,8
2009
24,4
24,9
25,7
25,9
24,0
2,5
2010
26,0
28,2
29,0
32,0
35,8
28,0
2,1
2011
21,4
25,9
27,0
28,4
30,0
22,6
В
среднем
23,7
26,2
27,0
28,7
30,6
24,9
В 2010 году достоверная прибавка к урожаю, по сравнению с
контрольным вариантом, была получена как при совместном применении
микроудобрений (МоВ) – 9,8 т/га, так и при раздельном применении
микроудобрений (Мо) – 3,0 и (В) – 6,0 т/га. В 2006 году урожайность зеленой
массы во всех вариантах, кроме варианта с азотом, был на 4,5 – 8,6 т/га
больше, чем в контроле.
Величина урожая и показатели элементов структуры урожая зависят от
активности симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов. У
гороха в 2010 и 2011 гг количество бобов и семян на 1 растение, масса семян
на одно растение и масса 1000 семян в варианте с инокуляцией были больше,
чем в контроле (табл. 9).
Таблица 9.
Структура урожая гороха в зависимости от условий выращивания
Показатель
Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ ИнРМоВN60 НСР0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
2009 г
Масса семян,
г/раст.
4,5
4,5
4,6
4,8
4,2
Масса 1000
155
154
155
155
154
семян, г
2,90
3,05
3,16
3,28
2,84
0,22
Биологический
урожай, т/га
2010 г
Высота
растений, см
Бобов,
74
76
76
78
78
75
шт/растение
7,0
8,5
8,5
9,0
9,0
8,5
Семян,
26
36
36
39,6
39,6
34
шт/раст.
3,7
4,2
4,2
4,4
4,4
4,0
Семян, шт/боб.
4,8
5,5
5,5
5,7
5,7
5,2
Масса семян,
148
150
150
151
151
150
г/раст.
3,31
3,74
3,74
3,84
3,83
3,35
0,30
Масса 1000
семян, г
Биологический
урож. т/га
2011 г
Масса семян,
г/раст.
Масса 1000
семян, г
Биолог.
урожай, т/га
4,0
150
2,73
4,4
152
3,06
4,4
152
3,09
4,7
153
3,17
4,8
152
3,25
4,4
152
2,99
При совместном применении микроэлементов все показатели структуры
урожая гороха были самыми высокими. Биологический урожай семян в 2010г
в контроле составил 3,31 т/га, в варианте с азотными удобрениями он
составил 3,35 т/га.
Инокуляция семян и применение микроэлементов достоверно повысили
биологический урожай семян. Применение фосфорных удобрений и
микроэлементов также увеличили показатели структуры урожая.
Инокуляция семян гороха, применение фосфорных, борных и
молибденовых удобрений как раздельно, так и совместно, создают более
благоприятные условия для активного бобоворизобиального симбиоза и не
оказывают влияния на продолжительность межфазных периодов, густоту и
изреживаемость растений. При этом у гороха увеличивается площадь листьев
на 2,95-6,25 тыс. м²/га, ФП на 64,7 тыс.м² дней/га, накопление сухого
вещества на 0,49 т/га, урожай зеленой массы 3,0 – 9,8 т/га и урожай семян на
0,31 – 0,48 т/га. Азотные удобрения в норме 60 д.в. кг/га, угнетая
биологическую азотфиксацию, не увеличивали урожай семян гороха во все
годы опытов.
ГЛАВА VI. Потребление элементов питания и содержание белка в
семенах гороха в зависимости от активности симбиоза
Для определения научно-обоснованных норм минеральных удобрений
необходимо иметь сведения о максимальном потреблении и выносе
элементов питания единицей урожая.
Под максимальным потреблением мы понимаем количество данного
элемента, участвующее в создании одной тонны товарной продукции.
Под выносом мы понимаем количество элемента, которое отчуждается с
поля с одной тонной товарной продукции и соответствующим количеством
прочей органической массы. Эти показатели зависят от условий
минерального питания – соотношения макро – и микроэлементов в почве,
влагообеспеченности, метеорологических условий года и, в конечном итоге,
от величины урожая товарной продукции (Посыпанов Г.С., 2003 г).
В наших опытах максимальное потребление азота 1 т семян гороха было
в диапазоне от 55 до 63 кг (табл. 10).
Вынос азота 1 т семян гороха составил 46 – 56 кг. В среднем за 3 года
0,27
максимальное потребление азота 1 т семян гороха составило 58 кг и вынос 50
кг. В вариантах с наибольшим урожаем семян гороха эти показатели были
минимальными. По годам исследований максимальное потребление и вынос
элементов питания различались незначительно. Так, в 2009 г максимальное
потребление азота 1 т семян гороха в среднем по вариантам составило 59 кг,
в 2009 г – 56 кг и в 2010 г – 57 кг. Максимальное потребление фосфора 1 т
семян гороха в среднем по вариантам в 2009 г составило 11 кг, в 2010 г – 10
кг.
Таблица 10.
Максимальное потребление и вынос азота, фосфора и калия одной
тонной семян гороха в зависимости от обеспеченности элементами питания и
активности симбиоза, кг/т
Год
Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ
ИнРМоВN60
1
2
3
4
5
6
7
Максимальное потребление азота
2009
58
60
58
57
64
2010
56
55
58
58
56
58
2011
63
61
55
59
56
56
В среднем
60
58
57
58
55
56
Вынос азота
2009
50
51
51
52
50
2010
48
49
50
50
51
48
2011
56
51
50
51
46
48
В среднем
52
50
50
50
50
46
Максимальное потребление фосфора
2009
12
12
13
13
12
2010
10
11
11
11
11
10
В среднем
11
12
12
12
11
Вынос фосфора
2009
7
7
7
7
6
2010
6
6
7
7
6
6
В среднем
7
7
7
7
6
1
2
3
4
5
6
7
Максимальное потребление
2009
23
23
22
23
20
2010
23
21
21
21
20
17
В среднем
22
22
22
21
19
2009
23
23
22
23
20
2010
23
21
21
21
20
17
В среднем
22
22
22
21
19
Вынос калия
2009
17
16
16
16
17
2010
16
16
16
16
15
16
В среднем
17
16
16
16
17
Средний вынос фосфора 1 т семян гороха был 7 кг. Максимальное
потребление калия 1 т семян гороха в среднем составило 21 кг; вынос
соответственно 16 кг в среднем за годы исследований показатели
максимального потребления и выноса фосфора и калия 1 т семян гороха мало
различались по вариантам опыта.
Таким образом, максимальное потребление 1 т семян гороха составляет
58 кг; вынос соответственно 50 кг. Максимальное потребление фосфора 1 т
семян гороха в среднем составляет 12 кг, вынос соответственно 7 кг.
Максимальное потребление и вынос калия 1 т семян гороха был 22 и 16 кг.
В вариантах без азотных удобрений растения использовали азот почвы и
биологически фиксированный азот воздуха. Зная наибольшее потребление
азота культурой за вегетацию и количество фиксированного азота воздуха,
рассчитанное по величине АСП и удельной активности симбиоза, мы
определили долю участия азота почвы и воздуха в питании растений гороха
(табл. 11).
Таблица 11.
Источники азота в питании растений гороха, % к общему потреблению
Источник азота Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ ИнРМоВN
1
2
3
4
5
6
7
2009 г
Почва
100
86
83
79
80
83
Воздух/удобрения
14
17
21
20
5/12
2010 г
Почва
69
68
64
61
63
69
Воздух/удобрения
31
32
36
39
37
20/11
2011 г
Почва
Воздух/удобрения
83
17
81
19
76
24
76
24
77
23
94
5/1
В среднем, воздух
16
22
26
28
27
10
Из вышеизложенного следует, что легкогидролизуемый азот почвы
выщелоченного чернозема используются на 28 – 30. Причем, чем выше
активность симбиотической азотфиксации, тем ниже коэффициенты
использования азота почвы. Коэффициенты использования подвижного
фосфора почвы 15-20, а из минеральных удобрений 8 – 14. Использование
обменного калия почвы составило 8.
Содержание белка в семенах гороха тесно связано с величиной и
активностью симбиотических систем (табл. 12).
Таблица 12.
Содержание белка в семенах гороха в зависимости от условий
выращивания, % от АСВ
ИнРМоВN6
Год
Контроль ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ
0
1
2009
2010
2011
В среднем
2
25,0
25,0
25,0
3
25,0
25,6
25,1
25,2
4
25,2
25,7
25,2
25,4
5
25,6
26,7
25,9
26,1
6
25,9
26,9
26,0
26,3
7
24,5
24,5
24,6
24,5
В семенах гороха в среднем за 3 года оно было в пределах 24,5 – 26,3%.
Наибольшее содержание белка отмечено в варианте с максимальным
симбиотическим аппаратом на фоне инокуляции, применения фосфорных,
борных и молибденовых удобрений.
При раздельном применении микроудобрений и без них содержание
белка в семенах во все годы опытов было ниже.
Самое низкое содержание белка было в варианте с азотными
удобрениями. Это объясняется тем, что минеральный азот ингибирует
формирование
симбиотического
аппарата,
продолжительность
биологической фиксации азота воздуха резко сокращается, и растения
испытывают азотную недостаточность в период налива семян.
Сбор белка с урожаем гороха находился в прямой зависимости от
урожайности и белковистости семян (табл. 13).
Таблица 13.
Сбор белка с урожаем семян гороха, (кг/га)
Контрол
ИнР ИнРМо ИнРВ ИнРМоВ ИнРМоВN60
Год
ь
1
2
3
4
5
6
7
2009
-
763
756
809
850
696
2010
813
957
961
1025
1057
869
2011
713
753
756
821
845
736
В среднем
763
824
824
885
917
767
В среднем за 3 года меньше белка с урожаем гороха собрано в контроле
763 к/га и варианте с азотными удобрениями – 767 кг/га.
Инокуляция семян и внесение фосфорных удобрений увеличили сбор
белка на 61 кг, а в варианте с более благоприятными условиями симбиоза
(ИнРМоВ) – 917 кг/га.
Из выше изложенного следует, что содержание в семенах и сбор его с
гектара тесно связано с величиной и активностью симбиотического аппарата
гороха.
Совместное применение борных и молибденовых удобрений на фоне
инокуляции и внесения фосфора обеспечивают более высокое содержание
белка семян гороха - 26,9%, при белковистости в контрольном варианте 25%.
При этом сбор белка возрастает на 154 кг.
Создание благоприятных условий для бобоворизобиального симбиоза
гороха и инокуляция семян, применение фосфорных, борных и
молибденовых удобрений:
- повышает содержание азота в вегетативных и генеративных органах в
течение всей вегетации, несколько повышается и содержание калия, а
фосфора остается практически на одном уровне;
- увеличивает накопление азота растениями гороха на 11- 44 кг/га;
- обеспечивает более рациональное использование элементов
минерального питания. Максимальное потребление и вынос азота 1 т семян
гороха и составляет соответственно 58 и 108 кг и 50 и 86 кг; максимальное
потребление и вынос фосфора 1 т семян составили 10,0 и 7,0 кг;
максимальное потребление и вынос калия 1 т семян гороха 22 и 16 кг/т;
- повышает долю участия азота воздуха в питании растений гороха в
среднем за 3 года с 20 до 27%;
- снижает коэффициент использования растениями азота почвы, при
этом легкогидролизуемый азот почвы выщелоченного чернозема
используется горохом в среднем на 28 – 30%;
- повышает содержание белка в семенах гороха на 1,9%, при этом сбор
белка с урожаем гороха возрастает на 154 кг;
Азотные удобрения в норме 60 д.в. кг/га, угнетая симбиоз, снижают
содержание азота, в растениях начиная с генеративного периода до конца
вегетации, не увеличивают накопление азота в растениях, снижают объем
фиксированного азота воздуха, белковистость семян и сбор белка с гектара
ГЛАВА VII. Экономическая эффективность возделывания гороха
В наших исследованиях, проведенных в 2009-2011 годах, используемые
молибденовые и борные удобрения на фоне инокуляции семян, оказывали
положительное действие на урожайность гороха. Отметим также, что
увеличились и затраты в денежном эквиваленте на единицу площади. Чтобы
определить, оправдывают ли себя денежные затраты, при применении
минеральных удобрений, получаемыми прибавками урожая мы провели
расчет экономической эффективности производства гороха.
Таблица 14.
Экономическая эффективность возделывания гороха, среднее за 20092011 гг
Показатели
Контрол ИнР
Фон
Фон В Фон
Фон
ь
(фон)
Мо
МоВ
МоВN60
Урожайность,
25,8
29,0
29,1
30,6
33,0
28,1
ц/га
Производственн
6,0
6,4
6,46
6,45
6,51
11,46
ые затраты,
тыс.руб./га
Стоимость
12,9
14,5
14,6
15,3
16,5
14,1
продукции,
руб./га
Чистый доход на
1 га, руб.
Уровень
рентабельности,
%
6,9
8,1
8,14
8,85
9,99
2,64
115,0
126,6
126,0
137,2
153,5
23,0
Анализируя данные таблицы 14 можно сделать вывод, что
использование указанных микроудобрений повышало размеры затрат на 1 га
посева на контрольном варианте с 6 000 руб. до 11 460 руб. на варианте с
применением азотных, борных и молибденовых удобрений на фоне
инокуляции. Тем не менее, чистый доход, полученный с 1 га в результате
применения борных и молибденовых микроудобрений, также увеличивался
(за счет роста урожайности на этих вариантах).
Использование микроудобрений увеличивало урожайность до 29,0 (фон)
29,1 (фон+Мо), 30,6 (фон+В) и 33,0 ц/га (фон +МоВ) в среднем за три года.
Значение чистого дохода также увеличивались по данным вариантам:
8 100 руб. (фон), 8 140 руб. (фон + Мо), 8 850 руб. (фон + В), 9 990 руб. (фон
+МоВ).
Уровень рентабельности рассчитывался нами как отношение условно
чистого дохода к затратам на единице площади, выраженное в процентах.
Возделывание гороха является рентабельным производством, что
подтверждают данные таблицы 38.
Даже при самых низких значениях урожайности, полученных на
контрольных вариантах, уровень рентабельности был достаточно высоким и
составил 115,0 %.
Инокуляция семян увеличивала рентабельность производства до 126,6%.
Применение молибденовых удобрений несколько снижало рентабельность –
до 126,0%. Использование борных удобрений на фоне инокуляции семян
увеличивало значение рассматриваемого показателя до 137,2%.
На варианте же с использованием молибденовых и борных
микроудобрений вместе с азотными происходило некоторое снижение
урожайности до 28,1 ц/га. Вместе с одновременным резким ростом
производственных затрат на 1 га посевов (по сравнению с предыдущим
вариантом на 4 950 руб.) это привело к значительному снижению показателя
рентабельности до 23%.
Таким образом, наибольшее значение чистого дохода (9 990 руб.) и
уровня рентабельности было получено на варианте с совместным
применением молибденовых и борных микроудобрений на фоне инокуляции
(153,5%).
ВЫВОДЫ
1. Результаты вегетационных опытов показывают, что нижним
пределом оптимальной обеспеченности, в условиях предгорной зоны
Кабардино-Балкарской Республики, на выщелоченных черноземах
подвижным фосфором для наибольшей биологической фиксации азота
воздуха симбиотической системой гороха является 25 мг Р2О5 на 1 кг почвы.
Снижение обеспеченности до 15 мг/кг резко подавляет активность
симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов.
2. Для реализации потенциальной симбиотической активности и
семенной продуктивности растений гороха необходимо поддерживать
влажность почвы не ниже влажности разрыва капилляров. Периодическое
снижение влажности почвы до 35% ППВ угнетает симбиоз и снижает
семенную продуктивность более чем в два раза.
3. При низкой обеспеченности выщелоченных черноземов бором и
молибденом применение борных удобрений – 1 кг бора на гектар и обработка
семян молибденовокислым аммонием увеличивает массу активных
клубеньков на 52 %, количество фиксированного азота воздуха на 25%,
содержание белка в семенах на 1 %, семенную продуктивность гороха на
16%.
4. В полевых опытах предпосевная инокуляция семян гороха на фоне
фосфорных, борных и молибденовых удобрений повышает массу активных
клубеньков на 59-84 кг/га, АСП гороха на 1,6 – 1,8 тыс. единиц, количество
фиксированного азота воздуха симбиотической системой гороха на 15-23
кг/га.
5. Создание благоприятных условий для биологической азотфиксации
увеличивает площадь листьев гороха на 6,25 тыс. м²/га, ФП соответственно
на 64,7 тыс. единиц, урожай зеленой массы на 9,8 т/га, накопление сухого
вещества на 0,49 и 3 т/га, урожай семян на 0,4-0,8 и 0,3-0,8 т/га.
6. Активизация биологической азотфиксации повышает содержание
азота в вегетативных и генеративных органах гороха в течение всей
вегетации, увеличивает накопление азота посевами гороха на 11 – 44 кг/га;
повышает долю участия азота воздуха в питании растений гороха в среднем с
20 до 27 %; повышает содержание белка в семенах в среднем на 1,9 %, при
этом сбор белка с семенами гороха возрастает на 154 кг.
7. Увеличение объема биологической азотфиксации обеспечивает более
рациональное использование элементов минерального питания для
формирования 1 т семян. Максимальное потребление и вынос азота 1 т семян
гороха составляет соответственно 58 и 50 кг.
8. Азотные удобрения под горох в норме 60 д.в. кг/га в 2 раза снижают
массу активных клубеньков и в 2 раза величину АСП и количество
биологически фиксированного азота воздуха, при этом снижается
содержание азота во всех органах растений, начиная с генеративного периода
и до конца вегетации, белковистость семян гороха в среднем на 1,8%, сбор
белка с гектара гороха снижается на 50 кг, не увеличивая урожай во все годы
опытов.
9. Анализ экономической эффективности возделывания гороха в
условиях опыта показал, что наибольшее значение чистого дохода (9 990
руб.) и уровня рентабельности было получено на варианте с совместным
применением молибденовых и борных микроудобрений на фоне инокуляции
(153,5%).
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ:
Для реализации потенциальной симбиотической азотфиксации,
урожайности и белковой продуктивности гороха на выщелоченных
черноземах предгорной зоны КБР необходимо уровень обеспеченности
подвижным фосфором довести до 25 мг/кг почвы (по Чирикову), бором и
молибденом до среднего, влажность почвы поддерживать на уровне 80%
ППВ, перед посевом инокулировать специфичным вирулентным активным
штаммом ризобий.
Азотные удобрения перед посевом гороха применять нецелесообразно.
Список опубликованных работ
1. Кашукоев М.В., Кошукоев А.А., Хутежева Ф.Х. Обоснование
оптимальной обеспеченности почвы подвижными фосфатами для
симбиотической азотфиксации растений гороха. // Вестник Российской
академии сельскохозяйственных наук, 2011 г., №3, с. 30-31.
2. .Кошукоев А.А. Максимальное потребление азота горохом и вынос
питательных веществ // Актуальные проблемы а АПК 12 выпуск г.
Нальчик 2010 с. 38-39.
3. Кошукоев А.А. Сбор белка и жира в семенах гороха // Актуальные
проблемы а АПК 10 выпуск г. Нальчик 2009 с. 55-56.