Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разное
На правах рукописи
Хамоков Хажсет Аскерханович
Агробиологические аспекты реализации потенциальной
активности бобоворизобиальной системы зернобобовых
культур в предгорьях Северного Кавказа
Специальность 06. 01. 09 Ц растениеводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
п. Персиановский - 2009
Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении Высшего профессионального образования Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М.Кокова
Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Кашукоев Мурат Владимирович
Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Зеленская Галина Михайловна
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Янковский Николай Григорьевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Унежев Хасан Мусабович
Ведущее предприятие Ц Государственное научное учреждение Карачаево-
Черкесский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства Россельхозакадемии
Защита состоится л_9_ __октября______ 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.028.02 при Донском государственном аграрном университете по адресу: 346493, РФ, Ростовская область, Октябрьский (с) район, п. Персиановский, тел., факс 8-86360-3-61-50
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Донского государственного аграрного университета.
Автореферат разослан л____ ___________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Фетюхин И.В.
Общая характеристика работы
Актуальность. Увеличение производства растительного белка - одна из основных задач сельскохозяйственного производства. Одним из лимитирующих факторов в решении этой проблемы является использование запасов газообразного азота из атмосферы. Так как растения не могут использовать его в достаточной степени необходимо использовать живые организмы, способные фиксировать атмосферный азот. Наибольший интерес в этом отношении представляют микроорганизмы, обитающие в почвенном слое и вступающие в непосредственное взаимодействие с растениями, особенно с бобовыми культурами.
Симбиотическая фиксация азота воздуха - наиболее дешевый и доступный способ обеспечения растений азотом в период вегетации. В этой связи представляет определенный теоретический и практический интерес выявление экологических факторов, обеспечивающих наиболее активную азотфиксацию в различных почвенно-климатических условиях. Определение основных лимитирующих факторов для симбиотической деятельности и обоснование их параметров, т.е. разработка агротехнических приемов, обеспечивающих максимальную активность симбиотической азотфиксации, повышающих урожайность и белковую продуктивность сои, гороха и вики, является весьма актуальной темой исследований.
Цель исследований: обосновать параметры основных экологических факторов степной и предгорной зон Северного Кавказа, при которых реализуется потенциальная симбиотическая активность и продуктивность зерновых бобовых культур: выявить сортовую специфичность сои, гороха и вики по формированию симбиотического аппарата и продуктивности; изучить влияние азотных и фосфорных удобрений, а также микроэлементов на симбиотическую активность и продуктивность зерновых бобовых; совместимость симбиотрофного и автотрофного типов азотного питания.
В задачи исследований входило:
- изучить динамику формирования и активность симбиотического аппарата посевов сои, гороха и вики в различных условиях выращивания;
- определить потенциальную азотфиксирующую способность исследуемых культур;
- установить диапазон оптимальной влажности почвы для наибольшей симбиотической и фотосинтетической деятельности сои, гороха и вики, влияние ее на формирование урожая семян;
- изучить биологические особенности и сортовую специфичность сои, гороха и вики для высокоактивного бобоворизобиального симбиоза;
- определить влияние различных норм азотных удобрений на формирование симбиотического аппарата, количество фиксированного азота воздуха, урожайность и белковую продуктивность зерновых бобовых культур;
- изучить динамику потребления элементов минерального питания растениями сои, гороха и вики в течение вегетации;
- изучить симбиотическую активность и формирование урожая посевов сои, гороха и вики в зависимости от обеспеченности фосфором;
- изучить влияние условий произрастания (степная и предгорная зоны) и установить особенности фотосинтетической деятельности и продуктивности посевов сои, гороха и вики в зависимости от применения микроэлементов;
- определить долю участия биологического азота в питании растений и в формировании урожая семян в зависимости от условий выращивания;
- провести экономическую оценку создания оптимальных условий для наибольшей симбиотической азотфиксации и разработать рекомендации производству в целях повышения продуктивности зернобобовых культур.
Основные положения, выносимые на защиту.
- научно обоснованные критерии и принципы возделывания сои, гороха и вики с учетом экологических факторов и почвенно-климатических особенностей возделывания в предгорьях Северного Кавказа и влияние этих факторов на динамику формирования и активность симбиотического аппарата посевов зернобобовых культур;
- взаимосвязь технологических приемов возделывания с биологическими особенностями и сортовой специфичностью сои, гороха и вики для получения стабильно высоких урожаев зерна и семян;
- реализация потенциальной симбиотической активности и фотосинтетической деятельности сои, гороха и вики при различной обеспеченности почвы элементами минерального питания, предпосевной обработке семян штаммами ризобий и технологии возделывания;
- фиксация биологического азота воздуха и его доля от общего потребления растениями сои, гороха и вики в формировании элементов продуктивности и урожая зерна в зависимости от зоны возделывания;
- экономическая оценка создания оптимальных условий для высокоактивной симбиотической азотфиксации и разработки технологических приемов возделывания с целью существенного повышения продуктивности зернобобовых культур.
Научная новизна. Впервые в условиях степной и предгорной зон (в сравнении) Северного Кавказа изучены динамика формирования и активность симбиотического аппарата сои, гороха и вики; выявлена сортовая специфичность растений сои, гороха и вики для высокоактивного бобоворизобиального симбиоза. Проведена разработка биологического обоснования сроков посева семян для различных по скороспелости сортов сои, гороха и вики; выявлена связь между величиной симбиотического аппарата, количеством фиксированного азота воздуха и фотосинтетической деятельностью посевов и влиянием их на формирование урожая зернобобовых; определена доля биологического азота в азотном питании растений сои, гороха и вики; выявлена коррелятивная связь между величиной симбиотического аппарата, концентрацией леггемоглобина, количеством фиксированного азота воздуха, площадью листьев и накоплением сухого вещества, урожаем зеленой массы и семян сои, гороха и вики в зависимости от применения азотных, фосфорных удобрений и микроэлементов; проведена экономическая оценка эффективности создания оптимальных условий растениям зерновых бобовых культур для активной симбиотической и фотосинтетической деятельности, которые обеспечивают высокую продуктивность.
Практическая значимость. Производственная проверка результатов исследований подтверждает возможность увеличения объема биологически фиксированного азота воздуха соей, горохом и викой до 60-70 кг/га и более, что обеспечивает получение стабильного урожая зерна до 25-31 ц/га гороха и вики и до 20-22 ц/га сои без затрат азотных удобрений.
Полученные результаты исследований соискателя внедрены: в ООО Шэрэдж с. Черек Урванского района; в опытно-производственном хозяйстве (ОПХ) Опытное Терского района Кабардино-Балкарский Республики.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии; межвузовских конференциях (Ставрополь, Владикавказ, Нальчик); на заседаниях кафедр растениеводства и селекции, технологии хранения и переработки продукции растениеводства и на межкафедральных заседаниях КБГСХА. Диссертационная работа является частью тематического плана НИР Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии, номер государственной регистрации - 200/2 ГБ - 2008.
Публикация результатов исследований. Автором опубликовано 31 научная работа в российских, республиканских и ведомственных изданиях, в том числе в журналах определённых ВАК Минобразования и науки РФ - 16.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 360 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 8 глав, заключения по экспериментальной части, выводов и предложений. Содержит 96 таблиц, 7 рисунков, 3 графика, 60 приложений. Список цитируемой литературы включает 326 наименований, в том числе 44 иностранных автора.
Объекты, условия и методика проведения исследований. Экспериментальная часть работы выполнена в опытно-производственном хозяйстве Опытное Кабардино-Балкарского научно-исследовательского института сельского хозяйства, Терского района (степная зона) и ООО Шэрэдж, Урванского района (предгорная зона) КБР и Учебно-опытном поле Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии.
В качестве объектов исследований использованы растения длинного (горох и вика) и короткого (соя) дня. Сорта сои - Ранняя 10, Ходсон, Чиппева, Пламя; сорта гороха Ц Аксайский усатый 3, Топаз, Арсенал; сорта вики Ц Льговская 60, Льговская 22, Орловская 84.
Почва опытных участков - черноземы обыкновенные (степная зона) и выщелоченный чернозем (предгорная зона), рНсол. - 6,5-7,0; содержание гумуса (по Тюрину) - 3,0-4,0 %; содержание фосфора (по Мачигину) - 13-18 мг/кг , калия (по Мачигину) - 220-250 мг/кг; бора - 0,38-0,47 мг/кг, молибдена Ц 0,19-0,30 мг/кг почвы.
Метеорологические условия различались по годам исследований. Наиболее влагообеспеченными были 1997, 1999, 2000, 2002, 2004, 2006 гг., более засушливыми - 1996, 1998, 2001, 2003 и 2005 гг. Сумма активных температур - 3200-34000С. В наиболее влагообеспеченных годах влажность почвы, в период вегетации растений, находилась в пределах 60-80% НВ, а в более засушливых - 45-65% НВ.
Схема опытов:
Опыт 1. Динамика формирования симбиотического аппарата и его активность в зависимости от зоны возделывания и сроков посева зерновых бобовых культур.
Растения длинного дня - горох и вика.
Варианты: - ранний срок посева (tо почвы - 3-40С), 3-я декада марта;
- средний срок посева (tо почвы - 5-60С), 1-я декада апреля:
- поздний срок посева (tо почвы - 7-80С), 2-я декада апреля.
Все варианты проводились без инокуляции и при инокуляции семян перед посевом.
Растения короткого дня - соя.
Варианты: - ранний срок посева (tо почвы - 8-100С), 3-я декада апреля;
- средний срок посева (tо почвы - 10-120С), 1-я декада мая;
- поздний срок посева (tо почвы - 12-140С), 2-я декада мая.
Все варианты проводились без инокуляции и при инокуляции семян перед посевом.
Опыт 2. Теоретическое обоснование диапазона естественной оптимальной влажности почвы для повышения эффективности симбиотической азотфиксации и продуктивности зернобобовых культур в годы, оптимальные по увлажненности почвы (1997, 1999, 2000, 2002, 2004, 2006 гг.) и в годы, более засушливые по влагообеспеченности почвы (1996, 1998, 2001, 2003, 2005 гг.).
Опыт 3. Эффективность азотных удобрений для повышения активности симбиотической азотфиксации, фотосинтетической деятельности и продуктивности зерновых бобовых культур.
Варианты: - контроль - без удобрений; Р60К40 - фон; фон +N30; фон + N60 - без инокуляции и при инокуляции семян перед посевом.
Опыт 4. Формирование урожая и активность симбиотического аппарата зерновых бобовых культур в зависимости от обеспеченности почвы фосфорными удобрениями.
Варианты: - лконтроль - без удобрений; Р30К60 - фон; фон + Р30 ; фон + Р60 ; фон + Р90 - без инокуляции и при инокуляции семян перед посевом.
Опыт 5. Симбиотическая активность и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от применения микроэлементов.
Варианты: - а) - лконтроль - без удобрений; Р60К60 - фон; фон + Мо;
фон + В; фон + Мо + В - без инокуляции и при инокуляции семян перед посевом.
Опыты проводились в полевых условиях, они были заложены методом рендомизированных блоков. Предшественником во всех опытах была кукуруза на силос. Площадь учетной делянки каждого варианта составляла 100м2, повторность четырехкратная.
Исследования проводились по общепринятым методам.
В опытах с минеральными удобрениями РК вносили под основную обработку почвы в дозах, предусмотренных схемой опыта. Азот использовали в виде аммиачной селитры, фосфор вносили в виде простого суперфосфата, калий - в виде хлористого калия. Эффективность внесения минеральных удобрений определяли по методике Всероссийского института удобрений и агрохимии.
Инокуляцию семян проводили в дни посевов семян зернобобовых культур ризоторфином. Операция проводилась методом тщательного перемешивания инокулята с семенами, вручную.
Формирование сухой массы растений определяли методом высушивания и взвешивания. Для определения симбиотического аппарата в фазах бутонизации, образования бобов, налива семян, откапывали корневую систему (предварительно хорошо промочив почву), смывали почву, а затем проводили подсчет и взвешивание клубеньков (методика Г.С.Посыпанова, 1991). Откапывание производили на глубине до 30 см, где, в основном, располагалась основная масса клубеньков.
Фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза определяли по формуле Веста, Бриггса и Кидда (А.А.Ничипорович, 1955, 1961). Симбиотический потенциал и удельную активность симбиоза рассчитывали по формулам, предложенным Г.С.Посыпановым, 1991. Азотофиксацию учитывали методом сравнения с не бобовой культурой (овес).
Структурный анализ (индивидуальная продуктивность растений и биологический урожай) проводили по методике А.С.Митрофанова и др., 1971. Пробы растений отбирались перед уборкой (по 20 растений с каждой делянки). Определены коррелятивные связи между симбиотическими и фотосинтетическими потенциалами и продуктивностью сои, гороха и вики.
Учет урожая производили методом сплошного обмолота растений с каждой делянки. Основные результаты исследований подвергли статистической обработке методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1973).
Результаты исследований.
Глава 4 л Динамика формирования симбиотического аппарата и его активность в зависимости от зоны возделывания и сроков посева зерновых бобовых культур.
Мысль о том, что в природе существуют штаммы клубеньковых бактерий, обладающие различной вирулентностью, впервые была высказана Франком Б. (Frank B., 1889). Позднее Хильтнер Л. И Штормер К. (Hiltner L., Stomer K., 1903) подтвердили это предположение.
Несмотря на наличие в почве спонтанных штаммов Rizobium, инокулированные семена гороха, сои и вики различными заводскими штаммами, обеспечили формирование большего количества клубеньков с большей их массой.
Гарантию формирования клубеньков на корнях растений при инокуляции семян штаммами ризобий отмечают в своих работах Мишустин Е.Н., Шильникова В.Н. (1968) и другие.
Наблюдая за динамикой формирования симбиотического аппарата исследуемых культур замечаем, что до начала бутонизации растения не имеют существенной разницы как между сортами отдельно взятой культуры. Однако в начале бутонизации было уже заметно влияние инокуляции семян на количество и массу клубеньков. Притом с переходом в следующие фазы роста и развития растений (образование бобов, налив) существенно повышались показатели массы клубеньков по всем изучаемым культурам и сортам, особенно это было заметно в условиях предгорной зоны республики (табл.1).
На продолжительность активного симбиоза различных сортов и культур существенное влияние оказали влагообеспеченность почвы и зона возделывания. В благоприятные по влагообеспеченности почвы годы продолжительность симбиоза на 8-10 дней была длиннее, чем в засушливые годы. Что касается влияния зоны возделывания, то в предгорной зоне межфазные периоды и весь период вегетации проходили на 8-10 дней дольше, чем в степной зоне. Соответственно наблюдалось различие и по массе клубеньков в зависимости от условий возделывания и вида культуры.
Таблица 1- Динамика формирования активных клубеньков (кг/га) зерновыми бобовыми культурами в зависимости от условий возделывания (1996-2006 гг)
Сроки посева |
Предгорная зона |
Степная зона |
||||
Начало бутони- зации |
Форми- рование бобов |
Полный налив семян |
Начало бутони- зации |
Форми- рование бобов |
Полный налив семян |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||
Ранний |
40 |
81 |
112 |
31 |
60 |
81 |
Средний |
35 |
74 |
97 |
27 |
48 |
67 |
Поздний |
24 |
50 |
60 |
14 |
25 |
38 |
Горох - сорт Топаз |
||||||
Ранний |
31 |
67 |
93 |
19 |
38 |
58 |
Средний |
25 |
60 |
87 |
15 |
23 |
47 |
Поздний |
18 |
42 |
46 |
9 |
18 |
30 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||
Ранний |
32 |
69 |
90 |
18 |
36 |
56 |
Средний |
24 |
58 |
83 |
12 |
22 |
42 |
Поздний |
9 |
18 |
44 |
10 |
17 |
28 |
Заслуживает внимания зависимость симбиотической деятельности зерновых бобовых культур от сроков посева. Ранние сроки посева обеспечили формирование клубеньков на 15-30 % больше, чем средние и поздние сроки посева. Особенно это проявляется в степной зоне, где в отдельные годы исследований наблюдались жаркие дни без осадков, что отрицательно сказывалось на формирование клубеньков.
Сорта сои: Ранняя 10, Пламя, Чиппева
Сорта гороха: Аксайский усатый 3, Арсенал
Сорта вики: Льговская 60, Орловская 84
Рис.1 Масса активных клубеньков в зависимости от сортотипа и вида культуры.
Активность симбиотического аппарата определяется долей фиксированного азота воздуха от общего потребления. Исследования показали, что в результате симбиотической деятельности доля фиксированного азота воздуха составила 39-66 % в зависимости от зоны возделывания, культуры и сроков посева. Причем наибольшей она была у сои в предгорной зоне (табл.2), наименьшей - у вики в степной зоне.
Таблица 2 - Доля фиксированного азота воздуха зерновых бобовых культур в зависимости от условий возделывания (1996-2006 гг)
Сроки посева |
Предгорная зона |
Степная зона |
||||
Фиксир. азот, кг/га |
Почвен. азот, кг/га |
Фиксир. азот от общего потреб.,% |
Фиксир. азот, кг/га |
Почвен. азот, кг/га |
Фиксир. азот от общего потреб.,% |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||
Ранний |
118 |
59 |
66,6 |
89 |
59 |
60,1 |
Средний |
101 |
56 |
64,3 |
74 |
55 |
57,3 |
Поздний |
67 |
43 |
60,9 |
41 |
38 |
51,8 |
Горох - сорт Топаз |
||||||
Ранний |
101 |
69 |
59,4 |
63 |
56 |
52,9 |
Средний |
92 |
65 |
58,5 |
52 |
54 |
49,0 |
Поздний |
54 |
48 |
52,9 |
36 |
50 |
41,8 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||
Ранний |
97 |
67 |
59,1 |
60 |
58 |
50,8 |
Средний |
90 |
64 |
59,1 |
48 |
55 |
46,6 |
Поздний |
51 |
49 |
51,0 |
33 |
51 |
39,2 |
Что касается сравнения изучаемых сортов по симбиотической активности, то у сои сорт Пламя, у гороха - Арсенал, у вики Ц Льговская 60 доля фиксированного азота больше на 15-20 %, чем у остальных сортов. Особенно это заметно при разных сроках посева. Если доля фиксированного азота воздуха (соя) от общего потребления составляет 60 % при раннем сроке посева, то при позднем Ц 51,8 %. У гороха, соответственно,- 52,9 % и 41,8 %, а у вики - 50,8 % и 39,2 %. Наблюдается положительная корреляция между массой активных клубеньков и количеством фиксированного азота воздуха (r = 0,82).
Практический и теоретический интерес представляет изучение формирования листовой поверхности и продуктивности фотосинтеза в зависимости от инокуляции семян в различных условиях возделывания.
По данным Беликова И.Ф. (1972) оптимальная величина листового аппарата зерновых бобовых культур равна 35-45 тыс.м2/га. Она должна быть достигнута к окончанию вегетативного роста - началу массового образования бобов. Холупенко И.П. (1968), Бурлакова В.В.(1970) отмечают, что для получения урожая семян сои 1,8 - 2,0 т/га площадь листьев должна составлять не меньше 30-35 тыс.м2/га.
Следует отметить, что к началу цветения скороспелые сорта изучаемых культур имели площадь листьев на 18-20 % больше, чем позднеспелые, что связано с более интенсивным ростом скороспелых сортов в начале вегетации растений. Однако, в дальнейшем, эта разница постепенно сглаживается, и позднеспелые сорта, в целом, превосходят скороспелые по величине площади листьев. Инокулированные семена обеспечили формирование наибольшей листовой поверхности, чем не инокулированные. Такая закономерность наблюдается у всех сортов исследуемых культур (табл.3).
Ассимиляционный аппарат растений нужно оценивать не только с количественной, но и с качественной точки зрения. От него зависят величины ФСП, ЧПФ и прирост сухого вещества.
Накопление сухой массы в зависимости от зоны возделывания у исследуемых культур и сортов проходит неодинаково. Здесь проявляются сортовые особенности и роль инокуляции семян ризоторфином. Более высокостебельные сорта (Пламя, Арсенал) склонны к накоплению большей сухой массы. Особенно это проявляется в вариантах, где проводилась инокуляция семян. Растения, семена которых были обработаны штаммами ризобий, накопили на 8-10 % больше сухой массы, чем не инокулированные (в обеих зонах) (табл.3).
Наблюдается положительная корреляция (r = 0,75-0,86) между величиной ассимилирующей поверхности и накопленной сухой массой. Это характерно для всех сортов изучаемых культур.
Потенциальная способность зерновых бобовых культур формировать бутоны, цветки и бобы очень высока, но ее реализация существенно зависит от внутренних и, особенно, внешних факторов. Поэтому число плодов на одном растении варьирует в довольно широких пределах.
Анализы показали, что, несмотря на большое число бутонов на растениях, при поздних сроках посева опадение их усиливается, доходя до 25-30 % и более. Опадение генеративных органов продолжается и в фазе цветения. Из общего числа сформировавшихся бутонов образуется примерно 75 % цветков.
Таблица 3- Фотосинтетическая деятельность посевов зерновых бобовых культур в зависимости от условий возделывания (1996 -2006 гг)
Варианты |
Предгорная зона |
Степная зона |
||
Площадь истьев, тыс.м2/га |
Накопление сухой массы, ц/га |
Площадь истьев, тыс.м2/га |
Накопление сухой массы, ц/га |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||
Контроль - без инокуляции семян |
31,3 |
61 |
30,5 |
50 |
Инокуляция семян |
35,5 |
67 |
33,1 |
55 |
НСР095 |
- |
7,69 |
- |
4,9 |
Ошибка опыта |
2,67 |
|||
Горох - сорт Топаз |
||||
Контроль - без инокуляции семян |
30,7 |
56 |
29,4 |
50 |
Инокуляция семян |
33,4 |
61 |
32,6 |
52 |
НСР095 |
- |
7,03 |
- |
6,1 |
Ошибка опыта |
2,67 |
|||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||
Контроль - без инокуляции семян |
30,2 |
54 |
29,1 |
48 |
Инокуляция семян |
31,7 |
60 |
30,8 |
51 |
НСР095 |
- |
6,85 |
- |
4,2 |
Ошибка опыта |
2,67 |
|||
На сброс цветков существенно влияет также недостаток влаги. Особенно это проявляется в разных зонах посева. Сравнение структуры урожая сортов изучаемых культур показывает, что в предгорной зоне все показатели элементов продуктивности выше на 8-10 %, чем в степной зоне (табл.4).
Формирование бобов и их число зависят также от инокуляции семян ризоторфином. Инокулированные семена обеспечивают формирование большего количества клубеньков, которые, в свою очередь, фиксируют атмосферный азот на 20-30 % больше, чем в контроле. Естественно и лсброс бутонов и цветков в этих условиях заметно снижается. Особенно это наблюдается у сои в июне - начале июля. У сортов гороха из потенциально возможного числа бобов (10-12) образовались лишь 5-6. Аналогичное явление наблюдается и по сортам вики.
Сравнение исследуемых культур и сортов по количеству и массе семян одного боба показывает, что в степной зоне растения формируют на 8-10 % меньше бобов и семян, чем в предгорной. Масса семян одного растения в условиях степной зоны составляет 8,0-9,0 г (соя); 2,5-2,7 г (горох) и 0,76-0,82 г (вика). В предгорной зоне эти показатели выше, как уже отмечено, на 8-10 %.
Число семян в бобе - наименее варьируемый элемент урожайности зернобобовых культур, что связано с одинаковым количеством яйцеклеток в завязях.
Снижение числа семян за счет их недоразвитости в нормальных по метеорологическим условиям годы (1997, 1999, 2000, 2002, 2004, 2006) составляло 10-14 %, а в неблагоприятных, засушливых годах (1996, 1998, 2001, 2003, 2005) Ц 22-24 %.
После окончания фазы удлинения бобов начинается быстрый и равномерный приток и накопление запасных веществ в семенах. Одновременно снижается влажность семян. У незрелого гороха отток ассимилятов в семена продолжается даже после отделения надземной части растения от корневой системы.
Масса 1000 зерен - сортовой признак, однако она находится под влиянием условий созревания. Семена в бобах, низко расположенных на растении по массе превосходят семена бобов, образовавшихся в более поздние фазы развития растения. Достаточная обеспеченность влагой в первой половине генеративного развития способствует увеличению массы семян, однако, в период созревания более благоприятна сухая погода. Что касается величины урожая семян, то при ранних сроках посева урожайность сои составила 2,2 т/га; гороха - 2,6 т/га; вики - 2,3 т/га. При позднем сроке посева эти показатели ниже, соответственно, на 0,6; 0,8 и 0,7 т/га. Такую закономерность наблюдаем по всем изучаемым сортам.
Исследования показали, что в предгорной зоне все сорта изучаемых культур характеризуются лучшими показателями по элементам продуктивности относительно степной зоны.
Таблица 4- Структура урожая зерновых бобовых культур в зависимости от условий возделывания (1996-2006 гг)
Варианты опыта |
Предгорная зона |
Степная зона |
||||||
К-во бобов, шт/рас |
К-во семян, шт/рас |
Масса семян, г/раст |
Масса 1000 семян, г |
К-во бобов, шт/рас |
К-во семян, шт/рас |
Масса семян, г/раст. |
Масса 1000 семян, г |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||||
Контроль- без инокуляц. семян |
22 |
54 |
8,8 |
164 |
20 |
50 |
8,0 |
160 |
Инокуляция семян ризоторфином |
25 |
63 |
10,7 |
170 |
22 |
55 |
9,0 |
165 |
Горох - сорт Топаз |
||||||||
Контроль- без инокуляц. семян |
4,1 |
16,0 |
2,9 |
186 |
3,7 |
14,1 |
2,5 |
181 |
Инокуляция семян ризоторфином |
4,8 |
17,0 |
3,2 |
190 |
3,9 |
14,8 |
2,7 |
187 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||||
Контроль- без инокуляц. семян |
7,2 |
19,2 |
0,81 |
42,4 |
6,1 |
18,5 |
0,76 |
41,2 |
Инокуляция семян ризоторфином |
7,8 |
19,8 |
0,86 |
43,3 |
6,8 |
19,1 |
0,82 |
42,7 |
Исследования показали, что в предгорной зоне все сорта изучаемых культур характеризуются лучшими показателями по элементам продуктивности относительно степной зоны.
Глава 5 Теоретическое обоснование диапазона естественной оптимальной влажности почвы для повышения эффективности симбиотической азотфиксации и продуктивности зернобобовых культур.
Для бобовых культур даже кратковременное снижение влажности почвы ниже допустимого уровня приносит значительно больший вред, чем для других культур. Наибольший урожай они дают при влажности почвы 70-80 % НВ. Сравнение массы активных клубеньков в зависимости от увлажненности почвы и зоны возделывания показывает, что в предгорной зоне, в годы с наибольшей влагообеспеченностью почвы, масса активных клубеньков сои составила более 100 кг/га, а в степной зоне, в те же годы, - всего 79 кг/га. Горох и вика имеют аналогичные результаты (табл.5).
Значение обеспеченности почвы влагой заметно проявляется при определении количества фиксированного азота воздуха и его доли от общего потребления растениями. Анализы показали, что исследуемые сорта сои, в зависимости от скороспелости, фиксировали азот воздуха в пределах 75-110 кг/га. Здесь четко проявляется роль воды в активности симбиотического аппарата. Если в годы благоприятные по влагообеспеченности почвы растения
фиксировали до 100 и более кг на гектар, то в засушливые годы этот показатель снижался на 25-30 %.
Доля фиксированного азота от общего потребления составила в предгорной зоне 52,4 и 65,8 %, а в степной зоне, соответственно, 44,3 и 56,2 %.
Сорта гороха и вики также формировали большее количество клубеньков в годы с наилучшей влагообеспеченностью почвы. Наблюдается определенная закономерность, что, в степной зоне, как количество, так и масса активных клубеньков имеют более низкие показатели, чем в предгорной, особенно в засушливые годы.
Таблица 5 - Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность посевов зерновых бобовых культур в зависимости от естественной влагообеспеченности почвы (фаза налива семян) (1996-2006 гг)
Показатели |
Предгорная зона |
Степная зона |
||
Годы с учшей влагообесп. почвы |
Годы, более засушл. по влагообеспечен. |
Годы с учшей влагообесп. почвы |
Годы, более засуш. по влагообеспечен |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||
Масса активных клу- беньков, кг/га |
108 |
74 |
79 |
45 |
Фикс. азот возд., кг/га |
110 |
75 |
82 |
48 |
Доля фиксир. азота от общ. потребления, % |
65,8 |
52,4 |
56,2 |
44,3 |
Площадь листовой по- верхности, тыс.м2/га |
36,1 |
34,0 |
33,8 |
31,2 |
Накопление сухой массы, ц/га |
68 |
63 |
57 |
52 |
НСР095 для сравнения |
- |
7,89 |
- |
|
Ошибка опыта |
- |
2,68 |
- |
2,68 |
Горох - сорт Топаз |
||||
Масса активных клу- беньков, кг/га |
86 |
65 |
51 |
32 |
Фикс. азот возд., кг/га |
98 |
85 |
62 |
48 |
Доля фиксир. азота от общ. потребления, % |
58,6 |
52,3 |
51,0 |
43,3 |
Площадь листовой по- верхности, тыс.м2/га |
34,7 |
32,2 |
32,1 |
30,0 |
Накопление сухой массы, ц/га |
62 |
57 |
53 |
48 |
НСР095 для сравнения |
- |
6,09 |
- |
6,09 |
Ошибка опыта |
- |
2,68 |
- |
2,68 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||
Масса активных клу- беньков, кг/га |
82 |
64 |
48 |
29 |
Фикс. азот возд., кг/га |
91 |
80 |
58 |
42 |
Доля фиксир. азота от общ. потребления, % |
56,2 |
48,9 |
49,1 |
42,7 |
Площадь листовой по- верхности, тыс.м2/га |
32,6 |
30,1 |
30,0 |
28,4 |
Накопление сухой массы, ц/га |
61 |
56 |
52 |
44 |
НСР095 для сравнения |
- |
7,05 |
- |
5,80 |
Ошибка опыта |
- |
2,68 |
- |
2,69 |
Для получения высоких урожаев посевы должны формировать листовую поверхность в пределах 40-50 тыс.м2/га (Ничипорович А.А. и другие, 1961). Однако, как мы уже отмечали, и при площади листьев 25-35 тыс.м2/га может формироваться урожай семян зерновых бобовых культур не менее 2,0 т/га.
Многие исследователи отмечают, что между общей массой сухого вещества и урожаем семян существует положительная корреляция, что подтверждается результатами наших исследований (r = 0,83).
Как уже отмечено, потенциальная возможность зерновых бобовых культур формировать бутоны, цветки и бобы очень высока, но ее реализация в значительной степени зависит от многих факторов.
Анализ структуры урожая показал, что независимо от зоны возделывания, формируемое количество бобов на растениях разных сортотипов и культур существенно отличаются. У сорта Ходсон количество полноценных бобов на одном растении составило 20-23 штуки, это на 15-17 % меньше, чем у сорта Пламя.
Определенный интерес представляет число бобов в зависимости от зоны возделывания и обеспеченности почвы влагой в период вегетации растений. В условиях предгорной зоны, в годы с лучшей влагообеспеченностью почвы число бобов на растениях на 15-20 % больше, чем в степной зоне.
Число семян в бобе не вызывает резких колебаний в урожайности, как число бобов. Результаты анализов показали, что снижение числа семян за счет их недоразвитости, в нормальные по метеорологическим условиям годы, составляло 5-7 %, а в неблагоприятные, засушливые годы - 7-9 %.
На величину массы 1000 семян существенное влияние оказали как влагообеспеченность, так и зона возделывания. В предгорной зоне наибольшей массой 1000 семян выделяются : у сои - Ходсон, у гороха - Топаз и у вики Ц Льговская 22. в степной зоне - у сои Цсорт Пламя, у гороха - сорт Арсенал, у вики - сорт Льговская 60 (табл.6).
Формирование урожая зерна зерновых бобовых культур - более сложный процесс, чем у других культур. Это связано со слабой возможностью регулирования числа плодоносящих ветвей, с постепенной и длительной дифференциацией генеративных органов и, особенно, с существенной зависимостью их развития от внешних условий. При оптимальной влагообеспеченности урожай семян выше на 17-20 %, чем при низкой влагообеспеченности. Среди изучаемых сортов наиболее урожайными были среднеспелые и позднеспелые сорта исследуемых зернобобовых культур.
Что касается содержания белка в семенах, в зависимости от условий возделывания, то в степной зоне, при оптимальной влагообеспеченности почвы, в семенах формируется большее количество белка, и составляет у сои 39-40 %, у гороха - 28-30 % и у вики - 26-28 %.
Сравнение различных сортотипов зерновых бобовых культур по урожайности и качеству семян, дает нам основание считать, что в пределах одной культуры, в частности сои, исследуемые сорта характеризуются разными показателями. В предгорной зоне раннеспелый сорт Ранняя 10 формирует урожай семян в пределах 1,89-2,03 т/га, а среднеспелый сорт Ходсон Ц 2,01-2,28 т/га. У позднеспелого сорта Пламя урожайность составила 1,74-1,91 т/га. Это на 9-10 % ниже, чем у сорта Ходсон.
Сорта гороха и вики также различаются по урожайности в зависимости от скороспелости. Здесь следует отметить более высокие урожаи зерна у сорта Топаз (горох) и сорта Льговская 22 (вика). Урожайность у них составила, соответственно, 3,14-3,52 и 2,19-2,43 т/га. Инокуляция семян перед посевом также положительно влияет на содержание белка в семенах. Инокулированные семена способствуют накоплению белка в семенах до одного и более процента больше (табл.7).
Самые высокие показатели по урожайности и выходу белка с единицы площади имеют: у сои - сорт Ходсон, гороха - сорт Топаз и вики - сорт Льговская 22. Они же характеризуются в лучшую сторону при инокуляции семян ризоторфином.
Таблица 6 - Структура урожая зерновых бобовых культур в зависимости от естественной влагообеспеченности почвы (1996-2006 гг)
Показатели |
Предгорная зона |
Степная зона |
||
Годы с лучшей влагообеспеченностью почвы |
Годы, более засушливые по влагообеспеченности |
Годы с лучшей влагообеспеченностью почвы |
Годы, более засушливые по влагообеспеченности |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||
Кол. бобов, шт/раст. |
23 |
20 |
21 |
19 |
Кол. семян, шт/раст |
56 |
48 |
52 |
47 |
Масса семян, г/раст. |
9,4 |
7,9 |
8,5 |
7,5 |
Масса 1000 сем., г |
168 |
165 |
164 |
160 |
Урож-сть, т/га |
2,4 |
1,6 |
2,2 |
1,4 |
НСР095 |
0,25 |
- |
0,22 |
- |
Ошибка опыта |
2,73 |
- |
2,75 |
- |
Горох - сорт Топаз |
||||
Кол. бобов, шт/раст. |
4,8 |
4,7 |
3,9 |
3,8 |
Кол-во семян, шт/раст. |
18,0 |
17,4 |
15,0 |
14,0 |
Масса семян, г/раст. |
3,4 |
3,2 |
2,7 |
2,5 |
Масса 1000 сем., г |
191 |
188 |
183 |
179 |
Урож-сть, т/га |
3,7 |
2,3 |
2,8 |
2,0 |
НСР095 |
0,37 |
- |
0,29 |
- |
Ошибка опыта |
2,75 |
- |
2,72 |
- |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||
Кол. бобов, шт/раст. |
8,1 |
7,7 |
6,7 |
6,5 |
Кол-во семян, шт/раст. |
20,0 |
18,0 |
18,1 |
17,3 |
Масса семян, г/раст. |
0,86 |
0,75 |
0,75 |
0,69 |
Масса 1000 сем., г |
43,3 |
41,8 |
41,6 |
40,3 |
Урож-сть, т/га |
2,8 |
1,5 |
2,4 |
1,3 |
НСР095 |
0,27 |
- |
0,23 |
- |
Ошибка опыта |
2,80 |
- |
2,79 |
- |
Таблица 7 - Урожай и качество семян зерновых бобовых культур в зависимости от сортовых особенностей и условий возделывания (1996-2006 гг)
Культура, сорт |
Предгорная зона |
Степная зона |
||||
Урожайность, т/га |
Содерж. белка, % |
Урожайность, т/га |
Содерж. белка, % |
|||
Без инокул. |
Инокул. семян |
Без инокул. |
Инокул. семян |
|||
Соя |
||||||
Ранняя 10 |
1,87 |
2,03 |
38,0 |
1,56 |
1,70 |
38,9 |
Ходсон |
2,01 |
2,28 |
38,6 |
1,70 |
2,01 |
39,2 |
Пламя |
1,74 |
1,91 |
39,1 |
1,61 |
1,84 |
39,9 |
НСР095 |
- |
0,22 |
- |
- |
0,21 |
- |
Ошибка опыта |
- |
2,67 |
- |
- |
2,67 |
- |
Горох |
||||||
Аксайский усатый |
2,71 |
2,85 |
25,4 |
2,50 |
2,52 |
25,8 |
Топаз |
3,14 |
3,52 |
26,1 |
2,75 |
2,97 |
26,7 |
Арсенал |
2,84 |
2,97 |
25,3 |
2,61 |
2,74 |
25,5 |
НСР095 |
- |
0,35 |
- |
- |
0,32 |
- |
Ошибка опыта |
- |
2,67 |
- |
- |
2,67 |
- |
Вика |
||||||
ьговская 60 |
1,98 |
2,17 |
23,2 |
1,70 |
1,83 |
23,7 |
ьговская 22 |
2,19 |
2,43 |
23,4 |
1,95 |
2,21 |
24,1 |
Орловская 84 |
1,84 |
2,02 |
23,5 |
1,65 |
1,80 |
24,2 |
НСР095 |
- |
0,23 |
- |
- |
0,21 |
- |
Ошибка опыта |
- |
2,67 |
- |
- |
2,67 |
- |
Показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности а также продуктивность растений намного выше при инокуляции семян.
Глава 6.1 Эффективность азотных удобрений для повышения активности симбиотической азотфиксации, фотосинтетической деятельности и продуктивности зерновых бобовых культур.
Важным условием активного симбиоза бобовых культур и ризобий является оптимальная обеспеченность элементами минерального питания. Зерновые бобовые культуры имеют симбиотрофный и автотрофный типы азотного питания. В зависимости от конкретных условий выращивания может преобладать один или другой тип питания.
К началу бутонизации и образования бобов более заметно проявляется значение азота в формировании симбиотического аппарата и фотосинтетической деятельности растений. Масса активных клубеньков без инокуляции семян составила всего 20-30 кг/га, а при инокуляции семян - более 60 кг/га (соя). А у гороха и вики, соответственно, 20-29 и 55-57 кг/га. Повышение доз азотных удобрений до 60 кг/га приводит к повышению показателей симбиотической и фотосинтетической деятельности. Однако, дальнейшее повышение минерального азота (до 90 кг/га) не приводит к существенным изменениям показателей (табл.8).
Величина площади листьев и накопление сухой массы также зависят от обеспеченности растений азотом в период вегетации. В начальных фазах роста и развития не так заметна роль азота в показателях фотосинтетической деятельности растений. Однако, с переходом в фазу бутонизации и дальше, обеспеченность растений азотом существенно влияет на формирование листовой поверхности и накопление сухой массы.
Результаты исследований показывают, что наибольшую листовую поверхность растения формируют при инокуляции семян перед посевом на фоне Р60К40 + N30. Это наблюдается у всех исследуемых зерновых бобовых культур. Площадь листовой поверхности и сухая масса в этих условиях превышают показатели на 15-20 % относительно посевов, где не были инокулированы семена.
Как уже отмечено, особое место в питании бобовых культур занимает азот. Создание благоприятных условий для симбиоза, особенно инокуляция семян ризоторфином, обеспечивает формирование урожая семян до 20 и более центнеров с гектара за счет азота воздуха.
Влияние минерального азота на величину продуктивности зерновых бобовых культур в большей степени проявляется на посевах, где не был использован ризоторфин (табл.9).
Все показатели структуры урожая и урожайности исследуемых культур заметно повышаются при инокуляции семян на 10-12 %. Растения на 60-80 % сами себя обеспечивают азотом за счет симбиотической азотфиксации. На тех вариантах, где не была проведена инокуляция семян, минеральный азот оказывает заметное положительное влияние на продуктивность бобовых.
Таблица 8 - Симбиотическая активность и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от вносимых доз азотных удобрений (2000 - 2006 гг)
Показатели |
Без инокуляции семян |
При инокуляции семян |
||||||
Конт- роль Ц без удобр. |
Р60К40 - фон |
Фон + N30 |
Фон + N60 |
Конт- роль - без удобр. |
Р60К40 - фон |
Фон + N30 |
Фон +N60 |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||||
Масса активных клубеньков, кг/га |
21 |
28 |
31 |
32 |
52 |
63 |
64 |
64 |
Фиксированный азот возд., кг/га |
20 |
22 |
27 |
27 |
50 |
64 |
65 |
65 |
Площадь лист. повер., тыс.м2/га |
30,4 |
32,9 |
34,1 |
34,9 |
33,8 |
35,8 |
35,8 |
35,7 |
Накопл. сухой массы, ц/га |
51,2 |
52,7 |
55,8 |
57,2 |
55,0 |
59,4 |
62,8 |
62,5 |
НСР по фактору А |
2,07 |
|||||||
НСР по фактору В |
2,93 |
|||||||
НСР для взаимод. |
4,15 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,62 |
|||||||
Горох - сорт Топаз |
||||||||
Масса активных клубеньков, кг/га |
16 |
21 |
28 |
29 |
48 |
55 |
57 |
56 |
Фиксированный азот возд., кг/га |
14 |
19 |
24 |
24 |
50 |
57 |
58 |
57 |
Площадь лист. повер., тыс.м2/га |
29,8 |
31,7 |
32,8 |
33,1 |
32,9 |
34,5 |
34,6 |
34,6 |
Накопл. сухой массы, ц/га |
48,5 |
50,8 |
52,1 |
54,9 |
50,1 |
54,3 |
59,2 |
60,0 |
НСР по фактору А |
1,95 |
|||||||
НСР по фактору В |
2,76 |
|||||||
НСР для взаимод. |
3,91 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,62 |
|||||||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||||
Масса активных клубеньков, кг/га |
15 |
20 |
27 |
29 |
48 |
54 |
55 |
54 |
Фиксированный азот возд., кг/га |
12 |
15 |
22 |
22 |
52 |
59 |
58 |
58 |
Площадь лист. повер., тыс.м2/га |
29,7 |
31,5 |
32,5 |
33,0 |
32,7 |
34,4 |
34,5 |
34,5 |
Накопл. сухой массы, ц/га |
46,1 |
48,8 |
50,5 |
52,9 |
48,7 |
52,4 |
57,3 |
57,8 |
НСР по фактору А |
1,89 |
|||||||
НСР по фактору В |
2,67 |
|||||||
НСР для взаимод. |
3,78 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,62 |
|||||||
Таблица 9 - Структура урожая и урожайность зерновых бобовых культур в зависимости от вносимых доз азотных удобрений (1996 - 2006 гг)
Показатели |
Без инокуляции семян |
При инокуляции семян |
||||||
Контр. - без удобр. |
Р60К40 - фон |
Фон + N30 |
Фон + N60 |
Контр. - без удобр. |
Р60К40 - фон |
Фон + N30 |
Фон +N60 |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||||
Количество бобов, шт./раст. |
20 |
22 |
22 |
22 |
22 |
24 |
24 |
24 |
Количество семян, шт./раст. |
51,1 |
56,0 |
58,1 |
58,2 |
60,0 |
63,1 |
63,2 |
63,2 |
Масса семян, г/раст. |
8,1 |
9,0 |
9,7 |
9,8 |
10,0 |
11,1 |
11,2 |
11,2 |
Масса 1000 сем,г |
160 |
162 |
168 |
169 |
167 |
176 |
177 |
178 |
Урож-сть, т/га |
1,72 |
1,91 |
2,05 |
2,08 |
2,12 |
2,35 |
2,37 |
2,37 |
НСР по фактору А |
0,08 |
|||||||
НСР по фактору В |
0,12 |
|||||||
НСР для взаимодействий |
0,17 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,77 |
|||||||
Горох - сорт Топаз |
||||||||
Количество бобов, шт./раст. |
4,0 |
4,1 |
4,2 |
4,2 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
4,6 |
Количество семян, шт./раст. |
16,1 |
16,2 |
16,4 |
16,4 |
16,7 |
17,0 |
17,0 |
17,0 |
Масса семян, г/раст. |
2,8 |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
3,1 |
3,2 |
3,2 |
3,2 |
Масса 1000 сем,г |
180 |
185 |
188 |
189 |
186 |
190 |
191 |
191 |
Урож-сть, т/га |
2,21 |
2,34 |
2,45 |
2,53 |
2,54 |
2,82 |
2,82 |
2,81 |
НСР по фактору А |
0,10 |
|||||||
НСР по фактору В |
0,14 |
|||||||
НСР для взаимодействий |
0,20 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,77 |
|||||||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||||
Кол. бобов, шт./раст. |
7,0 |
7,2 |
7,4 |
7,5 |
7,5 |
7,8 |
7,8 |
7,8 |
Кол. семян, шт./раст. |
18,0 |
18,9 |
19,4 |
19,4 |
19,4 |
19,8 |
19,8 |
19,8 |
Масса семян, г/раст. |
0,72 |
0,78 |
0,82 |
0,82 |
0,82 |
0,85 |
0,85 |
0,85 |
Масса 1000 сем,г |
40,1 |
41,2 |
42,2 |
42,4 |
42,1 |
42,8 |
42,9 |
42,9 |
Урож-сть, т/га |
1,61 |
2,07 |
2,17 |
2,20 |
1,91 |
2,39 |
2,40 |
2,40 |
НСР по фактору А |
0,07 |
|||||||
НСР по фактору В |
0,10 |
|||||||
НСР для взаимодействий |
0,14 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,44 |
|||||||
Масса семян одного растения и масса 1000 семян при внесении в почву азота (30 кг д.в.) увеличиваются на 5-7 %, а внесение 60 кг д.в. способствует повышению еще на 8-10 %. Однако, дальнейшее повышение дозы азота не
приводит к существенным изменениям показателей структуры урожая.
На величину урожайности также повлияли инокуляция семян и дозы минерального азота. Сорт Ходсон формировал до 2,35-2,37 т семян с гектара, сорт Топаз - до 2,8 и сорт Льговская 22 - до 2,4 т с гектара. Наивысший эффект дает инокуляция семян + N30 на фоне Р60К40. Худшим вариантом является контроль, где не проводилась инокуляция семян и не вносились минеральные удобрения. Урожайность сои в лучшем варианте составила 2,37 т/га, гороха - 2,82 т/га и вики - 2,4 т/га.
6.2 Формирование урожая и активность симбиотического аппарата зерновых бобовых культур в зависимости от обеспеченности почвы фосфорными удобрениями.
Результаты исследований показали, что от уровня обеспеченности почвы подвижным фосфором зависит формирование симбиотического аппарата и его активность. Начиная с фазы 1-го тройчатого листа, до полного налива семян, наблюдается разница в количестве и массе как общих, так и активных клубеньков (табл. 10).
Масса активных клубеньков в условиях с внесением в почву 30-60 кг/га Р2О5 составила 36-42 кг на гектар. А в вариантах, где была проведена инокуляция семян и достаточная обеспеченность фосфором - 61-65 кг/га клубеньков. Внесение в почву фосфора 120 кг д.в. на гектар существенно не повышает массу формируемых клубеньков.
Аналогичные результаты получены и по фиксированному азоту воздуха и его доли от общего потребления. Увеличение дозы фосфора до 90 кг д.в. способствует фиксации азота воздуха в 2 раза больше, чем в контроле.
Таким образом, формирование симбиотического аппарата и его деятельность лучше проходят при повышенном содержании фосфора в почве. В этих условиях более интенсивно проходит азотфиксация и доля фиксированного азота воздуха от общего потребления значительно повышается.
Таблица 10 - Симбиотическая активность и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от вносимых доз фосфорных удобрений (1996 - 2006 гг)
Показатели |
Без инокуляции семян |
Инокуляция семян ризоторфином |
||||||
Контр. - без удобр. |
Р30 |
Р60 |
Р90 |
Контр. - без удобр. |
Р30 |
Р60 |
Р90 |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||||
Масса активных клубеньков, кг/га |
20 |
36 |
42 |
43 |
50 |
61 |
65 |
66 |
Фиксирован. азот воздуха, кг/га |
12 |
23 |
26 |
26 |
48 |
55 |
62 |
63 |
Площадь листов. пов., тыс.м2/га |
28,7 |
30,5 |
32,4 |
32,6 |
32,7 |
34,7 |
35,2 |
35,2 |
Накопл. сухой массы, ц/га |
50,6 |
52,2 |
54,9 |
55,1 |
54,7 |
58,8 |
62,2 |
62,6 |
НСР для фактора А |
2,05 |
|||||||
НСР для фактора В |
2,90 |
|||||||
НСР для взаимод |
4,10 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,62 |
|||||||
Горох - сорт Топаз |
||||||||
Масса активных клубеньков, кг/га |
14 |
19 |
25 |
26 |
46 |
54 |
57 |
59 |
Фиксирован. азот воздуха, кг/га |
10 |
15 |
21 |
22 |
43 |
50 |
54 |
55 |
Площадь листов. пов., тыс.м2/га |
27,4 |
30,3 |
31,1 |
31,8 |
30,5 |
33,2 |
33,7 |
33,8 |
Накопл. сухой массы, ц/га |
46,6 |
49,7 |
51,8 |
52,1 |
48,3 |
52,9 |
54,7 |
55,1 |
НСР для фактора А |
1,85 |
|||||||
НСР для фактора В |
2,62 |
|||||||
НСР для взаимод |
3,70 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,60 |
|||||||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||||
Масса активных клубеньков, кг/га |
14 |
19 |
26 |
27 |
45 |
53 |
56 |
57 |
Фиксирован. азот воздуха, кг/га |
11 |
14 |
21 |
22 |
46 |
50 |
54 |
54 |
Площадь листов. пов., тыс.м2/га |
27,1 |
29,6 |
31,0 |
31,7 |
30,0 |
32,8 |
33,4 |
33,5 |
Накопл. сухой массы, ц/га |
45,8 |
47,7 |
49,7 |
50,4 |
48,1 |
51,9 |
54,6 |
54,9 |
НСР для фактора А |
1,82 |
|||||||
НСР для фактора В |
2,57 |
|||||||
НСР для взаимод |
3,64 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,61 |
|||||||
Фотосинтетическая деятельность растений зерновых бобовых культур также зависит от уровня обеспеченности почвы фосфором. Его содержание в надземной биомассе может быть в пределах 0,57 -1,0 % на сухое вещество. Поэтому в период вегетации зерновые бобовые, особенно соя, потребляют много фосфора, причем на фоне фосфорного удобрения усиливается потребность в других элементах питания, в частности, повышается потребность растений в азоте.
Формирование листовой поверхности в начальных фазах роста и развития проходит одинаково независимо от обеспеченности растений фосфором. Однако, в последующие фазы, особенно в фазе налива семян, когда достигается максимальная площадь листьев, при внесении в почву Р90, этот показатель повышается в 1,2-1,3 раза, чем при Р0. В конце фазы налива семян площадь листовой поверхности снижается на 15-20 % за счет опадения нижних ярусов (соя).
Динамика нарастания сухой массы показывает, что, начиная с фазы цветения до фазы налива семян, идет интенсивное накопление сухого вещества. Однако, наиболее интенсивно это проходит при внесении в почву фосфорных удобрений (табл. 11).
Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) является важным показателем фотосинтетической деятельности посевов. На ее величину заметно повлиял уровень обеспеченности почвы фосфором. В межфазный период лцветение - налив семян ЧПФ достигает максимальной величины. В этот период ее показатели находились в пределах 6-8 г/м2 в сутки. В последующие фазы она заметно падает. В среднем за весь период вегетации ЧПФ равна около 4 г/м2 в сутки.
Для высокопродуктивных посевов большое значение имеет ритмичное развитие ассимиляционного аппарата в течении вегетации и высокий прирост сухого вещества при формировании генеративных органов. На эти процессы существенно влияют такие факторы, как оптимальный размер листовой поверхности, продолжительность активности ассимиляционного аппарата.
Таблица 11- Структура урожая и урожайность зерновых бобовых культур в зависимости от вносимых доз фосфорных удобрений (1996-2006 гг)
Показатели |
Без инокуляции семян |
При инокуляции семян |
||||||
Конт- роль Ц без удобр. |
Р30 |
Р60 |
Р90 |
Конт- роль - без удобр. |
Р30 |
Р60 |
Р90 |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||||
Кол.боб.,шт/раст. |
22 |
24 |
24 |
25 |
25 |
28 |
28 |
28 |
Кол.сем. шт/раст |
54,0 |
59,1 |
59,0 |
62,1 |
62,2 |
67,1 |
67,0 |
68,2 |
Масса сем., г/раст |
8,6 |
9,5 |
9,8 |
10,3 |
10,2 |
11,4 |
11,9 |
12,2 |
Масса 1000 сем,г |
159 |
161 |
166 |
167 |
165 |
171 |
178 |
179 |
Урожайность, т/га |
1,66 |
1,99 |
2,05 |
2,16 |
2,14 |
2,39 |
2,50 |
2,56 |
НСР по факт. А |
0,08 |
|||||||
НСР по факт. В |
0,12 |
|||||||
НСР для взаимод |
0,17 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,72 |
|||||||
Горох - сорт Топаз |
||||||||
Кол.боб.,шт/раст. |
4,1 |
4,3 |
4,3 |
4,3 |
4,4 |
4,6 |
4,6 |
4,6 |
Кол.сем. шт/раст |
16,4 |
17,2 |
17,2 |
17,3 |
16,9 |
17,1 |
17,2 |
17,2 |
Масса сем., г/раст |
2,9 |
3,1 |
3,2 |
3,2 |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,3 |
Масса 1000 сем,г |
179 |
182 |
185 |
186 |
185 |
188 |
190 |
191 |
Урожайность, т/га |
2,14 |
2,38 |
2,52 |
2,56 |
2,48 |
2,56 |
2,79 |
2,80 |
НСР по факт. А |
0,11 |
|||||||
НСР по факт. В |
0,16 |
|||||||
НСР для взаимод |
0,22 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,95 |
|||||||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||||
Кол.боб.,шт/раст. |
7,1 |
7,2 |
7,4 |
7,4 |
7,4 |
7,5 |
7,6 |
7,6 |
Кол.сем. шт/раст |
18,1 |
18,4 |
19,2 |
19,3 |
19,2 |
19,8 |
20,0 |
20,0 |
Масса сем., г/раст |
0,72 |
0,75 |
0,80 |
0,81 |
0,81 |
0,84 |
0,86 |
0,86 |
Масса 1000 сем,г |
39,8 |
40,8 |
41,9 |
42,0 |
42,2 |
42,6 |
42,9 |
42,9 |
Урожайность, т/га |
1,67 |
2,00 |
2,14 |
2,17 |
2,17 |
2,28 |
2,34 |
2,36 |
НСР по факт. А |
0,08 |
|||||||
НСР по факт. В |
0,12 |
|||||||
НСР для взаимод |
0,17 |
|||||||
Ошибка опыта |
1,72 |
|||||||
Урожай семян зерновых бобовых культур обусловлен тремя основными показателями: 1 - числом растений на единице площади; 2 - числом бобов одного растения (а - числом семян одного боба; б Ц числом семян одного
растения); 3 - массой 1000 семян.
Анализы показали, что уровень обеспеченности почвы фосфором заметно повлиял на число формируемых бобов. При внесении в почву Р90 формируется на 15-19 % больше бобов, чем при Р0. В фазах бутонизации и цветения число бутонов и цветков на растение было почти одинаковое, но при внесении в почву фосфора 60-90 кг д.в. лучше сохранились цветки, процент сброса цветков был значительно меньше.
Расчет биологического урожая показывает, что при оптимальном уровне подвижного фосфора в почве формируется на 28-30 % больше урожая семян. У сои урожайность составляет 2,56 т/га, гороха - 2,79 и вики - 2,34 т/га. Что касается посевов с недостаточным содержанием фосфора в почве, то урожайность составила, соответственно, 2,14 - 2,48 - 2,17 т/га. Эти показатели на посевах сои, гороха и вики, где не была проведена инокуляция семян, еще ниже на 10-15 %, т.е. инокуляция семян перед посевом и достаточная обеспеченность почвы фосфором способствует значительному повышению урожайности.
Определенный интерес представляет выявление источников азота и поступление его в семена зерновых бобовых культур (рис.2). Результаты показывают, что у гороха (сорт Топаз) большая часть азота поступает из почвы (63 %), затем следует отметить листья, из которых 21 % азота поступает в семена. Из стеблей поступление азота составляет 13 %, а из корней и клубеньковЦ1 и 2 %. Аналогичное явление наблюдается по сое и вике. Основная часть азота поступает также из почвы - 68 % (соя) и 65 % (вика). Из листьев поступает 18-19 % азота от общего потребления и меньше всего - из корней и клубеньков - 1-2 %. В меньшей степени, но такое же соотношение азота из органов растений, наблюдаем в степной зоне.
Горох - сорт Топаз
Соя - сорт Ходсон
Вика - сорт Льговская 22
Рис. 2. Иссточники поступления азота в семена зерновых бобовых культур. Предгорная зона (1996- 2005 гг)
Глава 7. 1 Симбиотическая активность и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от применения микроэлементов.
Растениям необходим молибден, он локализуется в молодых растущих органах. Листья содержат его больше, чем стебли и корни. Результаты исследований показали, что обработка семян перед посевом молибденовокислым аммонием обеспечила формирование большего количества клубеньков с наибольшей массой, чем естественное содержание их в почве.
Одним из необходимых микроэлементов зерновых бобовых культур является также бор. Он необходим растениям в течение всей жизни. Бор не может реутилизироваться в растениях, поэтому при его недостатке особенно страдают молодые растущие органы. Как и молибден, бор положительно влияет на величину симбиотического аппарата. Внесение его в почву обеспечило повышение массы клубеньков в 1,3 раза (табл.12).
Совместное же применение В и Мо на посевах гороха, сои и вики обеспечивает формирование большого симбиотического аппарата. Молибден можно назвать микроэлементом азотного обмена растений, так как он входит в состав нитрогеназы - фермента, осуществляющего в процессе биологической фиксации азота, связывание азота атмосферы. Участие молибдена в фиксации молекулярного азота атмосферы объясняет его особое назначение для роста и развития бобовых культур.
В начальных фазах роста и развития растений, где применялись микроэлементы, разница в количестве фиксированного азота воздуха в различных вариантах составила 5-8 %, а в последующие фазы - 10-20 %, причем при совместном применении Мо и В этот показатель увеличивается до 20-25 % относительно контроля. Соответственно увеличивается и доля фиксированного азота воздуха от общего потребления растениями.
Формирование ассимиляционной поверхности растений и ее величина также зависело от применения микроэлементов. В фазах образования бобов и налива семян существенно увеличивается разница показателей площади листьев между контролем и с вариантами Мо и В. У всех сортов исследуемых культур площадь листовой поверхности на 8-10 % больше при использовании микроэлементов.
Таблица 12 - Доля фиксированного азота воздуха и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от применения микроэлементов (1996 - 2006 гг)
Показатели |
Семена инокулированы ризоторфином |
|||
контроль |
Мо |
В |
Мо+В |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||
Масса акт. клубеньков., кг/га |
48 |
57 |
60 |
63 |
Фиксирован. азот воздуха, кг/га |
45 |
49 |
54 |
57 |
Доля фиксированного азота, % |
46 |
50 |
51 |
53 |
Площадь лист. поверхн. тыс.м2/га |
32,6 |
33,1 |
33,8 |
34,2 |
Накопление сухой массы, ц/га |
54,4 |
56,1 |
56,8 |
57,7 |
НСР095 для сравнения |
3,00 |
|||
Ошибка опыта |
1,69 |
|||
Горох - сорт Топаз |
||||
Масса акт. клубеньков., кг/га |
44 |
50 |
53 |
55 |
Фиксирован. азот воздуха, кг/га |
39 |
43 |
46 |
50 |
Доля фиксированного азота, % |
44 |
48 |
50 |
52 |
Площадь лист. поверхн. тыс.м2/га |
30,7 |
32,2 |
33,6 |
33,9 |
Накопление сухой массы, ц/га |
48,8 |
50,1 |
52,4 |
53,3 |
НСР095 для сравнения |
2,69 |
|||
Ошибка опыта |
1,67 |
|||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||
Масса акт. клубеньков., кг/га |
43 |
48 |
50 |
52 |
Фиксирован. азот воздуха, кг/га |
39 |
42 |
45 |
48 |
Доля фиксированного азота, % |
41 |
44 |
46 |
49 |
Площадь лист. поверхн. тыс.м2/га |
30,1 |
31,9 |
33,1 |
33,6 |
Накопление сухой массы, ц/га |
48,1 |
49,6 |
51,2 |
51,9 |
НСР095 для сравнения |
2,72 |
|||
Ошибка опыта |
1,68 |
|||
Образование сухого вещества у зернобобовых характеризуется биологической кривой. Начальные темпы прироста сухого вещества относительно
невелики. Более заметные различия в динамике прироста сухого вещества отмечены с фазы цветения. Молибден и бор способствуют повышению показателей сухой массы на 10-14 %, чем без их применения. А совместное их применение значительно увеличивает количество сухого вещества.
Рис.3. Динамика потребления азота растениями сои в зависимости от применения микроэлементов (2000 - 2005 гг)
Уровень обеспеченности почвы микроэлементами оказал положительное влияние на чистую продуктивность фотосинтеза. Особенно в начальные межфазные периоды (табл.13).
Таблица 13 - Чистая продуктивность фотосинтеза (г/м2 в сутки) сои в зависимости от уровня обеспеченности почвы микроэлементами (1996-2006 гг)
Межфазный период |
контроль |
Мо |
В |
Мо + В |
1-й тройчатый лист Ц цветение |
5,4 |
5,6 |
5,6 |
5,8 |
Цветение - образование бобов |
6,2 |
6,5 |
6,5 |
7,4 |
Образование бобов - налив семян |
3,2 |
3,4 |
3,4 |
3,5 |
Налив семян - начало созревания |
3,3 |
3,5 |
3,5 |
3,6 |
Следует отметить, что при сравнении ЧПФ в динамике наблюдается более высокие показатели в межфазный период цветения - образования бобов. В этот период продуктивность фотосинтеза выше на 50-55 %, чем в последующие фазы, т.е. к моменту формирования наибольшей ассимиляционной поверхности и повышается его деятельность.
В отличие от содержания азота в органах растений, его потребление значительно варьирует как по фазам роста и развития, так и по вариантам опыта. Уже в начальной фазе развития Мо и В оказывают положительное влияние на потребление азота растениями гороха, сои и вики. А в фазе образования бобов вдвое возрастает потребление азота органами растений, особенно увеличивается этот показатель у репродуктивных органов. Максимальное потребление азота целым растением наблюдается в фазе полного налива семян (табл. 14).
В дальнейшем, за счет опадания листьев, отмирания клубеньков и других органов растений, снижается общее потребление азота. Следует отметить, что совместное внесение Мо и В в почву обеспечивает повышение потребления азота растениями на 12-15 %, чем при недостаточном содержании их в почве.
Решающим этапом развития растений является формирование элементов продуктивности, от которых в значительной степени зависит будущий урожай. Прохождение фаз бутонизации и цветения в оптимальных условиях способствует формированию относительно большого числа бобов и семян на растениях зернобобовых культур.
Таблица 14 - Динамика потребления азота (кг/га) растениями сои и гороха в зависимости от уровня обеспеченности почвы микроэлементами (1996 - 2006 гг)
Фазы роста и развития |
Контроль |
Мо |
В |
Мо + В |
Соя - сорт Ходсон |
||||
1-й тройчатый лист |
5,2 |
5,4 |
5,7 |
5,8 |
Цветение |
33,2 |
50,4 |
51,5 |
54,7 |
Образование бобов |
62,7 |
82,3 |
88,4 |
92,1 |
Налив семян |
105,4 |
124,7 |
125,5 |
130,9 |
Полный налив семян |
220,4 |
236,6 |
242,1 |
249,8 |
Полная спелость |
202,9 |
218,2 |
220,1 |
230,2 |
Горох - сорт Топаз |
||||
1-ые настоящие листья |
4,8 |
5,0 |
5,2 |
5,5 |
Цветение |
28,6 |
42,4 |
43,1 |
45,5 |
Образование бобов |
58,4 |
79,2 |
81,5 |
84,3 |
Налив семян |
90,6 |
115,0 |
117,2 |
122,9 |
Полный налив семян |
184,4 |
220,3 |
224,5 |
227,7 |
Полная спелость |
154,3 |
171,9 |
172,4 |
180,1 |
При содержании в почве достаточного количества Мо и В в растениях лучше проходит углеводный обмен, формируется больше репродуктивных органов, растения лучше оплодотворяются и плодоносят. Анализ структуры урожая показал, что на густоту стояния растений микроэлементы не оказали такого существенного влияния, она находилась по вариантам опыта почти на одном уровне, разница достигала лишь 1,5-2 тыс/га.
Более существенное влияние микроэлементы оказали на число бобов и семян одного растения. В условиях низкого содержания их в почве количество формируемых бобов и семян меньше на 13-20 %. Масса семян одного растения и масса 1000 семян также характеризуются лучшими показателями при применении микроэлементов (табл.15). Если масса семян одного растения в контроле составила 9,9 г (соя); 3,0 г (горох) и 0,78 г (вика), то при совместном применении Мо и В они равны, соответственно, 11,2 - 3,3 - 0,86 г на растение. А масса 1000 семян повышается на 8-12 % в зависимости от сорта и культуры.
Таблица 15 - Структура урожая и урожайность зерновых бобовых культур в зависимости от применения микроэлементов (1996 - 2006 гг)
Показатели |
Семена инокулированы ризоторфином |
|||
контроль |
Мо |
В |
Мо+В |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||
Количество бобов, шт/раст. |
24 |
25 |
25 |
25 |
Количество семян, шт/раст. |
61,4 |
65,0 |
65,4 |
65,4 |
Масса семян, г/раст. |
9,9 |
10,9 |
11,1 |
11,2 |
Масса 1000 семян, г |
162 |
168 |
170 |
172 |
Урожайность, т/га |
1,31 |
2,19 |
2,22 |
2,28 |
НСР095 для сравнения |
- |
- |
- |
0,10 |
Ошибка опыта |
1,57 |
|||
Горох - сорт Топаз |
||||
Количество бобов, шт/раст. |
4,2 |
4,4 |
4,4 |
4,4 |
Количество семян, шт/раст. |
16,4 |
16,8 |
17,0 |
17,2 |
Масса семян, г/раст. |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
Масса 1000 семян, г |
186 |
188 |
189 |
190 |
Урожайность, т/га |
2,38 |
2,85 |
2,89 |
3,12 |
НСР095 для сравнения |
- |
- |
- |
0,14 |
Ошибка опыта |
1,62 |
|||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||
Количество бобов, шт/раст. |
7,2 |
7,4 |
7,5 |
7,5 |
Количество семян, шт/раст. |
18,6 |
19,4 |
20,0 |
20,0 |
Масса семян, г/раст. |
0,78 |
0,82 |
0,85 |
0,86 |
Масса 1000 семян, г |
41,8 |
42,4 |
42,6 |
43,1 |
Урожайность, т/га |
1,62 |
2,38 |
2,39 |
2,48 |
НСР095 для сравнения |
- |
- |
- |
0,11 |
Ошибка опыта |
1,59 |
|||
Величина урожайности исследуемых культур и сортов также зависела от обеспеченности почвы микроэлементами. Результаты показали, что Мо и В как в отдельности, так и при совместном их внесении в почву положительно повлияли на урожайность. Если в контроле у сои урожайность составила 1,31 т/га, то в варианте Мо + В - 2,28 т/га; у гороха - 2,38 и 3,12 т/га; а у вики - 1,62 и 2,48 т/га.
Прослеживается закономерность, что при внесении Мо и В повышаются показатели структуры урожая, наблюдается положительная корреляция (r = + 0,87) между накоплением сухой массы и урожаем, а также между площадью листовой поверхности и урожаем (r = + 0,72).
7.2 Потенциальная и реальная продуктивность зернобобовых культур в зависимости от применения микроэлементов и фосфорных удобрений.
Представляет определенный интерес сопоставление потенциальной и реальной продуктивности гороха, сои и вики в зависимости от применения молибдена, бора и дополнительного внесения Р30 на фоне Р60К40. Известно, что потенциальная способность зернобобовых культур формировать бутоны, цветки и бобы очень велика, но ее реализация существенно зависит от внутренних и, особенно, внешних факторов. Поэтому число плодов на одном растении варьирует в довольно широких пределах. Число бутонов может дойти до 100 штук на растение, однако из них 22-25 % опадают и не образуют цветки. При более поздних сроках посева опадение бутонов усиливается, доходя до 30-40 %. Число генеративных органов продолжает снижаться и в фазе цветения (табл.16).
Динамика цветения в отдельные годы образует различную по параметрам кривую. У гороха, например, наибольшее снижение числа генеративных органов происходит в начале июня, хотя следует отметить, что горох формирует больший процент цветков из общего количества бутонов, чем другие зернобобовые культуры. На сбрасывание цветков существенное влияние оказывают температура выше 20-250С и засуха. Недостаток влаги также усиливает сбрасывание цветков.
Формирование бобов - это непосредственное продолжение постепенного цветения плодоносящих междоузлий снизу вверх по растению. В этот период происходит дальнейшее снижение числа генеративных органов: молодые бобы опадают, дефицит воды увеличивает процент сброса цветков и т.д.
При постепенном цветении и формировании бобов снизу вверх в компонентах урожая отдельных плодоносящих ярусов происходят количественные и качественные изменения. Это вызвано различными условиями, которые воздействовали на растение при формировании каждого яруса. Лучшие показатели во всех вариантах были получены в нижних ярусах, что подтверждает их решающее значение для формирования семян. В расположенных выше ярусах формируются недостаточно развитые семена с низкой энергией прорастания и плохой всхожестью. На эти показатели оказали существенное влияние и внешние условия.
Таблица 16 - Потенциальная и реальная продуктивность зерновых бобовых культур в зависимости от условий возделывания (1996 - 2006 гг)
Показатели |
Потенциальная |
Реальная |
||||
Конт- роль |
Р60К40 - фон |
Фон + МоВ |
Конт- роль |
Р60К40 - фон |
Фон + МоВ |
|
Соя - сорт Ходсон |
||||||
К-во цветков, шт/раст. |
32 |
34 |
36 |
32 |
34 |
36 |
Сброс цветков, % |
- |
- |
- |
18 |
14 |
14 |
К-во бобов, шт/раст. |
32 |
34 |
36 |
26 |
29 |
31 |
К-во семян, шт/раст. |
96 |
102 |
108 |
65 |
72 |
77 |
Масса семян, г/раст. |
15,3 |
16,9 |
18,9 |
10,5 |
12,4 |
13,1 |
Урожайность, т/га |
3,37 |
3,72 |
4,16 |
2,31 |
2,72 |
2,88 |
НСР095 для сравнения |
0,16 |
|||||
Ошибка опыта |
1,83 |
|||||
Горох - сорт Топаз |
||||||
К-во цветков, шт/раст. |
8 |
10 |
10 |
8 |
10 |
10 |
Сброс цветков, % |
- |
- |
- |
25 |
20 |
20 |
К-во бобов, шт/раст. |
8 |
10 |
10 |
6 |
8 |
8 |
К-во семян, шт/раст. |
30 |
38 |
38 |
20 |
22 |
22 |
Масса семян, г/раст. |
5,4 |
6,8 |
6,8 |
3,6 |
3,9 |
3,9 |
Урожайность, т/га |
4,32 |
5,44 |
5,44 |
2,88 |
3,12 |
3,12 |
НСР095 для сравнения |
0,19 |
|||||
Ошибка опыта |
1,87 |
|||||
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||
К-во цветков, шт/раст. |
10 |
10 |
12 |
10 |
12 |
12 |
Сброс цветков, % |
- |
- |
- |
3 |
4 |
4 |
К-во бобов, шт/раст. |
10 |
10 |
12 |
7 |
8 |
8 |
К-во семян, шт/раст. |
30 |
32 |
36 |
19 |
22 |
22 |
Масса семян, г/раст. |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
0,90 |
1,00 |
1,11 |
Урожайность, т/га |
3,64 |
3,92 |
4,20 |
2,52 |
2,81 |
3,08 |
НСР095 для сравнения |
0,17 |
|||||
Ошибка опыта |
1,82 |
|||||
В отдельные годы, когда формирование генеративных органов проходило в неблагоприятных условиях, наблюдалась отрицательная корреляция (r = - 0,86) между урожаем семян вики и температурой. В основном, это наблюдается в условиях степной зоны, где сумма активных температур больше среднемноголетних показателей, а влаги недостаточно. Для этой зоны лимитирующим фактором является влага.
В благоприятных условиях по влагообеспеченности между урожаем и суммой осадков наблюдается положительная корреляция.
Из нескольких лет опытов наиболее благоприятным по метеорологическим условиям можно считать 2003 год, когда средний урожай гороха составил 3,51 т/га.
Существенным элементом, оказывающим влияние на величину урожая, является число семян на растении. Анализы показали, что число и масса семян одного растения потенциально может быть значительными. Однако, реально эти показатели заметно снижались за счет сброса бутонов и цветков, а также недоразвитых бобов и семян. Сравнив потенциально возможные с реальными показателями, замечаем, что количество реально формируемых семян на 25-30 % меньше, чем потенциально возможных.
Величина потенциальной и реальной урожайности зернобобовых культур существенно отличаются в зависимости от сорта, культуры и условий произрастания. При определении биологического урожая, с учетом всех закладываемых бутонов, цветков и формируемых бобов и семян, потенциальная урожайность выше на 28-32 %, чем реальная. Урожайность сои (сорт Ходсон) составила в лучшем варианте (фон + МоВ + Р30) 2,88 т/га, а потенциальная - 4,16 т/га; гороха и вики, соответственно, 3,12- 5,44 т/га и 3,08-4,20 т/га. Естественно, что и выход белка с каждого гектара значительно увеличивается при сборе высоких урожаев зерна.
Глава 8. Экономическая эффективность изучаемых приемов технологии возделывания зерновых бобовых культур.
Совершенствование технологии возделывания зерновых бобовых культур, обеспечивающее повышение продуктивности и улучшение качества семян, является весьма выгодным в плане экономии материальных затрат. Проведенный анализ эффективности использования различных агротехнических приемов показал, что в значительной степени они определяют рентабельность производства зернобобовых культур.
Посев сои, гороха и вики в ранние сроки, в зависимости от требований к температуре каждой культуры, обеспечивает формирование урожая зерна, соответственно, 2,2; 2,6 и 2,3 тонны с гектара. Это на 10-15 % больше, чем при поздних сроках посева. Чистая прибыль и уровень рентабельности при ранних сроках посева выражены более высокими показателями.
В годы с оптимальным увлажнением почвы, когда формируется большее количество клубеньков на корнях растений, показатели продуктивности зерновых бобовых культур существенно выше, чем в засушливые годы. Особенно это отразилось на позднеспелых сортах, у которых чистая прибыль и уровень рентабельности ниже на 50 и более процентов.
Особое место в развитии растений занимает минеральное удобрение. Дополнительное внесение в почву азота, фосфора и микроэлементов до определенной степени повышают урожайность, соответственно, и экономические показатели (табл. 17). Что касается сравнения азотных удобрений с использованием ризоторфина для обработки семян перед посевом, то наглядно прослеживается роль клубеньковых бактерий в азотфиксации и доминирование симбиотрофного питания азотом растений. Затраты на минеральный азот существенно превышают затраты на инокуляцию семян, а экономические показатели выше при использовании ризоторфина.
Внесение в почву фосфора способствует повышению активности клубеньковых бактерий, в результате чего фиксация азота воздуха проходит значительно эффективнее (табл. 18). Повышается продуктивность растений с хорошими экономическими показателями. Снижаются затраты на производство продукции, повышаются чистый доход, и уровень рентабельности.
Таблица 17 - Экономическая эффективность применения азотных удобрений (среднее по обеим климатическим зонам)
Варианты |
Уро- жайно сть, т/га |
Затра- ты на 1 га, тыс.рб. |
Стоимо сть про дукции с 1 га, тыс.рб. |
Реали- зацион ная цена, рб/кг |
При- быль с1 га, тыс. рб |
Уро- вень рента- бель- ности, % |
Соя - сорт Ходсон |
||||||
Контроль-без удобрений |
1,72 |
8,7 |
13,8 |
8 |
5,1 |
37,0 |
Р60К40 - фон |
1,91 |
9,2 |
15,3 |
8 |
6,1 |
39,9 |
Фон + N30 |
2,05 |
9,5 |
16,4 |
8 |
6,9 |
42,1 |
Фон + N60 |
2,08 |
9,6 |
16,6 |
8 |
7,0 |
42,2 |
Горох - сорт Топаз |
||||||
Контроль-без удобрений |
2,21 |
4,7 |
8,8 |
4 |
4,1 |
46,6 |
Р60К40 - фон |
2,34 |
5,0 |
9,4 |
4 |
4,4 |
46,8 |
Фон + N30 |
2,45 |
5,2 |
9,8 |
4 |
4,6 |
46,9 |
Фон + N60 |
2,53 |
5,3 |
10,1 |
4 |
4,8 |
47,5 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||
Контроль-без удобрений |
1,61 |
5,4 |
8,1 |
5 |
2,7 |
33,3 |
Р60К40 - фон |
2,07 |
5,8 |
10,4 |
5 |
4,6 |
44,2 |
Фон + N30 |
2,17 |
5,9 |
10,9 |
5 |
5,0 |
45,8 |
Фон + N60 |
2,20 |
5,9 |
11,0 |
5 |
5,1 |
46,4 |
Микроэлементы В и Мо также оказали положительное влияние на количество и эффективность клубеньковых бактерий (табл. 19). Как в отдельности, так и совместное внесение их в почву дают положительный результат. Повышается активность клубеньков в симбиотической азотфиксации, растения сами себя обеспечивают азотом, существенно снижая затраты на покупку минерального азотного удобрения.
Таблица 18 - Эффективность производства зернобобовых культур в зависимости от обеспеченности почвы фосфором (среднее по обеим климатическим зонам)
Варианты |
Уро- жайно сть, т/га |
Затра- ты на 1 га, тыс.рб. |
Стоимо сть про дукции с 1 га, тыс.рб. |
Реали- зацион ная цена, рб/кг |
При- быль с1 га, тыс. рб |
Уро- вень рента- бель- ности, % |
Соя - сорт Ходсон |
||||||
Контроль-без удобрений |
1,66 |
8,7 |
13,3 |
8 |
4,6 |
34,6 |
Р30 |
1,99 |
9,1 |
15,9 |
8 |
6,8 |
42,8 |
Р60 |
2,05 |
9,2 |
16,4 |
8 |
7,2 |
43,9 |
Р90 |
2,16 |
9,3 |
17,3 |
8 |
8,0 |
46,2 |
Горох - сорт Топаз |
||||||
Контроль-без удобрений |
2,14 |
4,7 |
9,5 |
4 |
3,8 |
40,0 |
Р30 |
2,34 |
4,9 |
9,4 |
4 |
5,0 |
53,2 |
Р60 |
2,52 |
5,0 |
10,1 |
4 |
5,1 |
50,1 |
Р90 |
2,56 |
5,1 |
10,2 |
4 |
5,1 |
50,0 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||
Контроль-без удобрений |
1,67 |
5,4 |
8,4 |
5 |
3,0 |
35,7 |
Р30 |
2,0 |
5,7 |
10,0 |
5 |
4,3 |
43,0 |
Р60 |
2,14 |
5,8 |
10,7 |
5 |
4,9 |
45,8 |
Р90 |
2,17 |
5,9 |
10,9 |
5 |
5,0 |
45,9 |
Таблица 19 - Эффективность производства зернобобовых культур в зависимости от обеспеченности почвы микроэлементами (среднее по обеим климатическим зонам)
Варианты |
Уро- жайно сть, т/га |
Затра- ты на 1 га, тыс.рб. |
Стоимо сть про дукции с 1 га, тыс.рб. |
Реали- зацион ная цена, рб/кг |
При- быль с1 га, тыс. рб |
Уро- вень рента- бель- ности, % |
Соя - сорт Ходсон |
||||||
Контроль-без удобрений |
1,31 |
8,0 |
10,5 |
8 |
2,5 |
23,8 |
Мо + фон |
2,19 |
8,3 |
17,5 |
8 |
9,2 |
52,8 |
В + фон |
2,22 |
8,3 |
17,8 |
8 |
9,5 |
53,4 |
Мо + В + фон |
2,28 |
8,5 |
18,2 |
8 |
9,7 |
53,3 |
Горох - сорт Топаз |
||||||
Контроль-без удобрений |
2,38 |
4,8 |
9,5 |
4 |
4,7 |
49,5 |
Мо + фон |
2,85 |
5,3 |
11,4 |
4 |
6,1 |
53,5 |
В + фон |
2,89 |
5,3 |
11,6 |
4 |
6,3 |
54,3 |
Мо + В + фон |
3,12 |
5,5 |
12,5 |
4 |
7,0 |
56,0 |
Вика - сорт Льговская 22 |
||||||
Контроль-без удобрений |
1,62 |
5,3 |
8,1 |
5 |
2,8 |
34,6 |
Мо + фон |
2,38 |
5,5 |
11,9 |
5 |
6,4 |
53,4 |
В + фон |
2,39 |
5,5 |
12,0 |
5 |
6,5 |
54,2 |
Мо + В + фон |
2,48 |
5,5 |
12,4 |
5 |
6,9 |
55,6 |
Чистый доход с одного гектара сои при совместном внесении Мо и В составляет более 9 тыс. рублей; у гороха - 7 тыс. рублей; у вики - 6,9 тыс. рублей. Уровень рентабельности составляет, соответственно, 114, 127 и 125 %.
Таким образом, как в степной, так и в предгорной зонах республики, создание оптимальных условий для реализации потенциальной продуктивности зерновых бобовых культур, обеспечивает повышение показателей экономической эффективности на 15-20 %.
Выводы
1. В предгорной и степной зонах республики горох, соя и вика способны формировать большое количество клубеньков на корнях и фиксировать атмосферный азот до 90-100 кг/га. Доля фиксированного азота от общего потребления существенно повышается при ранних сроках посева и составляет более 60 %.
2. Ранние сроки посева зерновых бобовых культур обеспечивают формирование площади листьев и сухого вещества на 10-15 % больше, чем при поздние сроки посева. Особенно это проявляется на посевах, где была проведена инокуляция семян ризоторфином. Площадь листовой поверхности при инокуляции семян составила 35,5 тыс.м2/га (соя); 33,4 (горох) и 31,7 (вика). Это на 2-4 тыс.м2/га больше, чем без инокуляции семян. Показатели фотосинтетической деятельности в предгорной зоне выше на 8-12 %, чем в степной.
3. Формирование элементов продуктивности и их качества зависят от условий произрастания. В предгорной зоне, где влагообеспеченность почвы более благоприятна для симбиотической азотфиксации, количество бобов и семян одного растения больше на 8-10 %, чем в степной зоне. А инокуляция семян способствует повышению показателей элементов продуктивности еще на 10-12 %. Такая закономерность наблюдается по всем сортам изучаемых культур.
4. Урожайность зерновых бобовых культур повышается при инокуляции семян ризоторфином. Ранние сроки посева и инокуляция семян перед посевом обеспечивают повышение урожайности на 8-12 %. Урожай семян сои в таких условиях составляет более 2,2 т/га, гороха - 2,6 т/га, а вики - 2,3 т/га.
5. Показатели фотосинтетической деятельности посевов (площадь листовой поверхности, сухая масса, ЧПФ, ФП) в предгорной зоне при оптимальном влагообеспечении почвы выше на 9-12 %, чем в засушливые годы.
6. Показатели структуры урожая изучаемых сортов гороха, сои и вики выше при достаточной влагообеспеченности почвы. Количество и масса семян одного растения, масса 1000 семян выше на 10-12 %, чем показатели при меньшей влагообеспеченности. Что касается урожайности, то она на 0,6-0,8 т/га больше в годы, когда влагообеспеченность почвы была выше.
7. Показатели элементов продуктивности и урожайность зернобобовых культур можно повысить на 10-12 % путем инокуляции семян без применения минерального азота, что очень выгодно с экономической точки зрения. Инокулированные семена на фоне Р60К40 формируют урожай зерна до 2,37 т/га (соя); 2,8 т/га (горох) и 2,4 т/га (вика).
8. Обеспеченность почвы достаточным количеством фосфора (внесение в почву Р60 и Р90), способствует формированию большего количества активных клубеньков. Фиксированный азот воздуха увеличивается на 12-15 кг относительно контроля.
9. Внесение в почву фосфора 60, 90 кг/га и инокуляция семян обеспечивают формирование листовой поверхности до 33-35 тыс.м2/га. А накопление сухой массы увеличивается на 8-10 ц по сравнению с вариантом без инокуляции семян.
10. Наибольшие показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов зернобобовых культур получены в предгорной зоне при инокуляции семян ризоторфином, достаточной обеспеченности почвы фосфором и оптимальной влагообеспеченности. Доля биологического азота в питании растений в этих условиях составила 45-55 %.
11. Увеличение содержания подвижного фосфора с 13 до 18 мг/кг почвы повышает все показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов зерновых бобовых культур. Внесение 60 кг фосфора на 1 га увеличивает массу активных клубеньков и количество фиксированного азота воздуха в 2 раза, долю фиксированного азота от общего потребления в 1,4 раза, максимальную площадь листьев на 5-8 тыс.м2/га, урожай семян на 0,4-0,5 т/га, содержание белка в семенах на 1,5 %.
12. При низкой обеспеченности выщелоченных черноземов бором и молибденом, предпосевная обработка семян молибденовокислым аммонием (50 г/га) и внесение бора в почву (2 кг/га) увеличивают количество фиксированного азота воздуха в среднем на 8-10 кг/га, максимальную площадь листьев на 2-5 тыс.м2/га, накопление сухого вещества на 3-5 ц/га, урожай семян на 0,6-0,9 т/га.
13. При создании благоприятных условий для бобоворизобиального симбиоза стоимость полученной продукции зерновых бобовых культур значительно превосходит затраты на ее производство (в 1,5-2 раза), что экономически выгодно. В предгорной зоне наибольший экономический эффект имеют раннеспелые и среднеспелые сорта сои, а в степной зоне - позднеспелые сорта.
Рекомендации производству:
- создание благоприятных условий для симбиотической и фотосинтетической деятельности зернобобовых культур обеспечивает получение стабильного урожая зерна до 25-31 ц/га гороха и вики и до 20-22 ц/га сои;
- в условиях степной зоны горох и вику рекомендуется высевать оптимальными нормами в третьей декаде марта; сою - в третьей декаде апреля. В предгорной зоне даты посева рекомендуется сдвинуть на 5-6 дней. При запаздывании со сроками посева нормы высева семян рекомендуется увеличивать;
- в степной зоне посев зернобобовых культур следует проводить позднеспелыми сортами, которые могут более полно реализовать потенциальную продуктивность;
- на черноземах обыкновенных и выщелоченных в степной и предгорной зонах Северного Кавказа не рекомендуется внесение минерального азота более 50 кг/га, а при достаточной влагообеспеченности в период сева рекомендуется внесение стартовой дозы в 30 кг/га;
- семена зернобобовых культур перед посевом рекомендуется инокулировать ризоторфином, что ведет к повышению симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов и увеличению продуктивности культур;
- для увеличения площади листовой поверхности, сухой массы и урожайности зернобобовых культур рекомендуется внесение в почву фосфора в количестве Р60 - 90 кг/га;
- создание благоприятных условий для бобоворизобиального симбиоза позволяет получать большую прибыль и повысить рентабельность производства до 53,0 - 56,0 %.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ:
1. Хамоков, Х. Влияние различных агроприемов на образование клубеньков, азотфиксирующую способность и урожайность гороха в степной зоне КБР / Х.Хамоков // Зерновые культуры. - № 6. - 1999. С. 26-28.
2. Хамоков, Х. Симбиотическая деятельность и использование азота почвы посевами гороха в зависимости от различной влагообеспеченности / Х.Хамоков // Зерновые культуры. - № 1. - 2000. С. 18-19.
3. Хамоков, Х. Влияние различных сроков посева и влагообеспеченности почвы на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность и продуктивность гороха / Х.Хамоков // Зерновые культуры. - № 1. - 2001. С. 18-19.
4. Хамоков, Х. Влияние влажности почвы на элементы продуктивности и урожай зерна гороха / Х.Хамоков, Б.Князев // Зерновые культуры.- № 2 (5). - 2001. С. 29.
5. Хамоков, Х. Пути повышения технологических свойств зеленого горошка / Х.Хамоков, Б.Князев // Зерновые культуры. - № 1. -2002. С. 11-12.
6. Хамоков, Х. Влияние влагообеспеченности почвы на показатели фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов гороха / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство.- № 5. - 2002. С. 21-22.
7. Хамоков, Х. Влияние влагообеспеченности почвы на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность гороха и вики / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - 2004. С. 24-25.
8. Хамоков, Х. Зависимость урожая яровой вики от влагообеспеченности, элементов питания и зоны возделывания / Х.Хамоков, А.Хахова // Зерновое хозяйство. - № 5. - 2004. С. 7-8.
9. Хамоков, Х. Продуктивность и качество семян гороха в зависимости от десикации растений перед уборкой / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 5. - 2004. С. 25.
10. Хамоков, Х.А. Влияние способов посева и норм высева семян на продуктивность сои /Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 2. - 2005. С. 16-17.
11. Хамоков, Х. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность сои в условиях недостаточного увлажнения /Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 2. Ц 2005. С. 17-18.
12. Хамоков, Х. Потребление азота растениями сои и его влияние на структуру урожая / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 7. - 2005. С. 26.
13. Хамоков, Х. Активность симбиотического аппарата зернобобовых и урожайность в зависимости от обеспеченности фосфорными удобрениями / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 5. - 2006. С. 27-28.
14. Хамоков, Х. Урожай и качество семян зернобобовых в зависимости от сортовых особенностей и условий возделывания / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 6. - 2006. С. 30-31.
15. Хамоков, Х.А. Динамика потребления азота и структура урожая сои и гороха в зависимости от уровня обеспеченности почвы микроэлементами / Х.А.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 2. - 2007. С. 16-17.
16. Хамоков, Х.А. Экономическая эффективность различных приемов технологии возделывания зернобобовых культур / Х.А.Хамоков // Зерновое хозяйство. - № 3(4). - 2007. С. 3.
Публикации в других изданиях:
17. Хамоков, Х.А. Горох: история и особенности культуры / Х.А.Хамоков // Учебно-практическое пособие.- Нальчик, 2001. 26 с.
18. Хамоков, Х.А. Теоретические основы азотного питания бобовых культур / Х.А.Хамоков, Б.М.Князев // Учебно-практическое пособие.- Нальчик, 2001. 28 с.
19. Хамоков, Х.А. Структура урожая гороха в зависимости от сортотипа и влагообеспеченности почвы / Х.А.Хамоков // Матер. науч. конф. - Нальчик, 2001. С. 81-82.
20. Хамоков, Х.А. Показатели фотосинтетической деятельности гороха при различной влагообеспеченности / Х.А.Хамоков // Матер. науч. конф. - Нальчик, 2001. С. 82-83.
21. Хамоков, Х.А. Потребление азота, фосфора и калия посевами гороха, содержание и сбор белка с урожаем при использовании азотных удобрений / Х.А.Хамоков // Матер. науч. конф. - Ставрополь, 2001. С. 51-52.
22. Хамоков, Х.А. влияние влажности почвы на элементы продуктивности и урожай зерна гороха / Х.А.Хамоков // Матер. науч. конф. - Ставрополь, 2001. С. 52-53.
23. Хамоков, Х.А. Влияние влагообеспеченности почвы на фотосинтетическую деятельность и продуктивность сои / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов Проблемы современного управления в АПК. - Владикавказ, 2004. - Ч.1. С. 187-188.
24. Хамоков, Х.А. Фотосинтетическая и симбиотическая деятельность гороха и вики в условиях недостаточного увлажнения / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов Актуальные проблемы региона. - Нальчик, 2004.- № 10. С. 45-46.
25. Хамоков, Х.А. Влияние условий зон возделывания на элементы продуктивности яровой вики / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов Актуальные проблемы региона. - Нальчик, 2004. - № 10. С. 47-48.
26. Хамоков, Х.А. Источники азота в питании растений вики посевной / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов Актуальные проблемы региона. - Нальчик, 2005. - № 12. С. 106-108.
27. Хамоков, Х.А. Усвоение азота викой посевной в зависимости от влажности почвы / Х.А.Хамоков, Б.М.Князев // Межвузовский сб. науч. трудов Актуальные проблемы региона. - Нальчик, 2005. - № 12. С. 108-109.
28. Хамоков, Х.А. Зависимость продуктивности сои от различных агроприемов / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов Актуальные проблемы региона. - Нальчик, 2005. - № 12. С. 50-51.
29. Хамоков, Х.А. Использование и источники азота в питании вики посевной / Х.А.Хамоков, А.А.Хахова // Матер. науч. конф. Проблемы повышения качества и стабилизации продуктивности в естественных и антропогенных экосистемах. - Нальчик, 2006. С. 56.
30. Хамоков, Х.А. Экономическая эффективность возделывания зернобобовых культур в предгорной и степной зонах КБР / Х.А.Хамоков //Межвузовский сборник научных трудов Проблемы современного управления в АПК. - Нальчик - Владикавказ, 2007. С. 158-160.
31. Хамоков, Х.А. Источники и использование азота в питании вики посевной /Х.А.Хамоков // Межвузовский сборник научных работ Методы и способы формирования конкурентных преимуществ. - Москва, 2008 г. С. 241-243.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разное