Geum.ru

К. И. Довбан; доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Вид материалаМонография
Таблица 43. Содержание и вариабельность минеральных элементов в зерне люпина узколистного
Макроэлементы, % сух. вещества
Микроэлементы, мг/кг сух. вещества
Следовые элементы, μг/кг сух. вещества
13.2. Азотфиксирующая способность люпина узколистного
Влияние условий питания на динамику формирования сырой массы клубеньков на корнях люпина, кг/га
Влияние условий питания на динамику активного симбиотического потенциала люпина, тыс.кг дней/га
Влияние условий питания на симбиотический потенциал посевов люпина узколистного, тыс. кг дней/га
Размеры удельной активности симбиоза люпина в зависимости
Размеры симбиотически фиксированного азота люпином узколистным в зависимости от условий питания (среднее за 1997 – 1998 гг.)
Подобный материал:
1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   25

Таблица 43. Содержание и вариабельность минеральных элементов в зерне люпина узколистного




Элемент
Минималь-ное
Среднее
Максималь-ное
Ошибка средней величины, ±
Коэффициент вариации, %

Макроэлементы, % сух. вещества

Р
0,4850
0,5822
0,6652
0,04
6,5

К
0,6404
1,1486
1,4178
0,12
10,3

Са
0,1630
0,2327
0,3161
0,03
12,8

Мg
0,1769
0,2137
0,2676
0,03
13,7

Микроэлементы, мг/кг сух. вещества

Fe
12,3
49,8000
194,7000
27,10
54,4

Mn
18,6000
28,6000
42,9000
5,90
20,7

Zn
24,6000
35,7000
77,8000
9,30
26,1

Cu
3,3000
5,5000
9,9000
1,60
30,2

Следовые элементы, μг/кг сух. вещества

Pb
31,7000
198,9000
395,5000
106,10
53,4

Cd
55,8000
112,0000
264,2000
49,60
44,3


В целях поддержания в норме здоровья животных и повышения их продуктивности имеет значение не только абсолютное содержание в кормах минеральных веществ, но и их соотношение. С точки зрения кислотно-щелочного баланса кормов необходимо знать соотношение Са : Р и Са : Мg. В зерне люпина узколистного оно равняется в среднем 0,4 и 1,0 в весовом виде; 0,3 и 0,6 в молярном. Считается, что если в кормовом рационе на одну часть фосфора приходится 0,5–2,0 части кальция, а на одну часть магния 2,0–3,0 части, то их усвоение будет наилучшим [385], поэтому зерно люпина при использовании в рационах кормления животных необходимо балансировать по кальцию минеральной подкормкой.

Из микроэлементов в зерне люпина больше всего содержится железа, далее элементы расположились в следующем порядке: Fe>Zn>Mn>Cu. Если принять содержание меди за единицу, то соотношения микроэлементов в весовом виде будут выглядеть следующим образом: 9,9:5,8:5,2:1; в молярном – 11,2:5,6:6,0:1.

Ошибка средней величины и коэффициент вариации (V) дают представление о колебании средних значений элементного состава семян люпина узколистного. Состав макроэлементов в семенах достаточно стабилен и не подвержен большим колебаниям. Менее всего варьировало содержание фосфора (V=6,5%) и наиболее изменялось содержание магния (V=13,7%).

Содержание микроэлементов более подвержено колебаниям. Самым варьируемым микроэлементом является железо. Его количество в зависимости от опыта и погодных условий изменяется от 12,3 до 194,7 мг/кг сух. вещества, т.е. в 15,8 раза. Коэффициент вариации составляет 54,4%.

В результате корреляционного анализа выявлена средняя зависимость содержания азота от содержания в семенах фосфора (r=0,42). Положительно коррелировало содержание кальция с содержанием цинка (r=0,43), что указывает на синергический характер поступления этих элементов в семена. Отрицательные коэффициенты установлены для калия и магния (r=–0,42), магния и марганца (r=–0,46) и магния с цинком (r=–0,53). Это свидетельствует об антагонизме этих ионов.

Как видно, сила связи между элементами в среднем небольшая и колеблется от –0,53 до +0,46. Однако на степень корреляционной связи большое влияние оказывали условия проведения исследований. Так, в 2000 г. зависимость содержания азота от содержания в семенах фосфора составляла 0,9–0,97, в то время как в 1999 г. связь между этими двумя элементами отсутствовала. Можно предположить, что характер связи, а в отдельных случаях и ее направленность зависят от конкретных условий эксперимента.

Наличие следовых элементов – свинца и кадмия – также показывает большое варьирование содержания их в зерне люпина узколистного. Средней степени положительная корреляционная зависимость определена для магния с кадмием и свинцом (r=0,64 и 0,54), а также свинца с кадмием (r=0,46). Отрицательная корреляция была у меди (r=–0,54) и у кальция (r=–0,46) со свинцом.


13.2. Азотфиксирующая способность люпина узколистного


Исследования проводились в 1997 – 1998 гг. в полевом опыте, где изучали способы внесения удобрений, регуляторы роста, сапронит (табл. 44). Азотфиксирующую способность люпина сорта Гелена определяли по методике, предложенной Г.С. Посыпановым [369].

Клубеньки бобовых культур – это сложная азотфиксирующая система, включающая гипертрофированную ткань корня с бактериальными клетками, содержащая леггемоглобин и ферментативный комплекс как продукт симбиоза. В биологической фиксации азота косвенную, но очень важную роль играет сама корневая система, по которой в клубеньки поступают энергетический материал, вода и элементы минерального питания.


Таблица 44. Влияние условий питания на динамику формирования сырой массы клубеньков на корнях люпина, кг/га

Вариант
Буто-низа-ция
Цве-те-ние
Образо-вание бобов
Полный налив
Созревание

всего
актив-ных
всего
актив-ных

1997 г.

Без удобрений
78
102
164
192
111
49
2

N30Р40К60 вразброс
107
189
215
263
211
124
14

N30Р40К60 лентами
169
186
257
331
287
139
16

Р40К60 вразброс
149
168
204
248
206
122
9

Р40К60 лентами
162
204
233
296
268
134
14

Р40К60 вразброс + сапронит
156
204
236
274
257
136
14

Р40К60 лентами + сапронит
179
228
257
326
282
142
16

Р40К60 вразброс+сапрон.+эпин
145
207
242
296
256
140
12

Р40К60 лентами+сапр.+квартаз.
147
205
240
288
257
141
12

НСР 05
8
13
10
21
18
9
2

1998 г.

Без удобрений
39
68
76
96
38
32
0

N30Р40К60 вразброс
94
148
184
216
173
59
6

N30Р40К60 лентами
118
182
229
264
212
82
12

Р40К60 вразброс
85
147
162
195
156
64
2

Р40К60 лентами
103
169
184
212
198
80
6

Р40К60 вразброс + сапронит
100
166
187
209
180
74
6

Р40К60 лентами + сапронит
115
186
219
256
214
82
10

Р40К60 вразброс+сапрон.+эпин
109
164
182
219
182
88
8

Р40К60 лентами+сапр.+квартаз.
107
169
186
216
186
86
7

НСР 05
7
11
16
12
26
10
2


Часть корневой системы с расположенными на ней клубеньками называется симбиотическим аппаратом. Чтобы полностью извлечь симбиотический аппарат, необходимо знать особенности размещения клубеньков по корневой системе у изучаемых видов растений и с учетом этого рассчитать размеры монолита.

На основании изучения симбиотического аппарата бобовых культур Г.С. Посыпанов [369] классифицировал их на пять групп, различающихся характером размещения клубеньков по корневой системе и соответственно размерами монолитов почвы. Люпин узколистый относится ко второй группе, у которых 60–90% клубеньков находится на главном корне, остальные в радиусе до 12м. Глубина проникновения 25–27м, 60–95 % клубеньков расположены в слое 0–15м. Радиус монолита для этой культуры – 10–12 см. Такое размещение клубеньков по корневой системе наблюдается в условиях благоприятных для симбиоза. При неблагоприятных факторах горизонтальное размножение клубеньков несколько изменяется. Если весной выпадает мало осадков и влажность почвы в мае опускается ниже критического минимума (50% НВ), клубеньки на главном корне не образуются.

После выпадения осадков они появляются на корнях бобовых и тем дальше, чем продолжительнее был засушливый период. Но максимальное удаление их не выходит за пределы, характерные для данной группы культур. При этом глубина образования клубеньков не изменяется. На тяжелых почвах или в условиях переувлажнения клубеньки практически всех культур концентрируются в верхнем 3 – 5 см слое при том же радиусе распространения. На легких почвах и в годы с недостаточной влажностью основная масса клубеньков формируется у нижней границы распространения.

При снижении влажности почвы в середине вегетации до критического уровня клубеньки отмирают (иногда полностью) и появляются вновь при восстановлении влажности почвы до оптимальной по периферии корневой системы.

Для отбора монолита использовали металлическую рамку размером 300 × 167 мм (0,05 м2) и размещали ее так, чтобы в нее попадали два рядка. Высота монолита – 25 см, она соответствовала глубине распространения клубеньков люпина узколистного. Корни с клубеньками отмывали от почвы и определяли массу всех клубеньков монолита. Зная площадь монолита (0,05 м2) и среднюю густоту состояния растений, рассчитывали массу клубеньков на 1 га по формуле: М=(10m)/S,

где m – масса клубеньков в монолите, г;

S – площадь монолита, м2;

10 – коэффициент пересчета, г/м2 в кг/га.

Так как изучали динамику формирования симбиотического аппарата, растительные образцы отбирали часто – через 7 – 10 дней начиная с фазы бутонизации. Масса клубеньков зависит от фазы развития, условий выращивания и может оставаться неизменной в течение 7 – 10 дней. Для расчета массы клубеньков на растении среднюю массу клубеньков монолита делили на среднюю густоту стояния растений.

Формирование симбиотического аппарата по годам исследований шло неравномерно. В 1997 и 1998 гг. температура воздуха была близка к средней многолетней. Влажность воздуха в июне 1997 года была в 1,5 раза выше, в июле и августе в 2 раза ниже средней многолетней. В июле 1998 года влажность воздуха была в 2 раза выше, июне и августе близка к средней многолетней. ГТК в июне – августе 1997 г. составил 1,26, 1998г. – 2,22.

Сырая масса клубеньков в фазе цветения в 1997 году составила в среднем по опыту 188, а в 1998 году – 155 кг/га, в фазу полного налива зерна – 281 и 209 кг/га соответственно (см. табл. 44).

Условия питания оказали существенное влияние на увеличение массы сырых клубеньков на корнях люпина. Она изменялась от 35 кг/га на контроле (в 1998 г.) в фазу бутонизации до 118 кг/га при внесении полной дозы удобрений лентами (N30Р40К60), т.е. была в 3 раза выше. Кроме того, в общей массе клубеньков большая часть их была активной. В фазу полного налива зерна в среднем за два года исследований количество активных клубеньков составило 38 % от общего их числа, а при внесении N30Р40К60 лентами – 84%, при внесении Р40К60 лентами – 93 % (табл. 44). В целом следует отметить благоприятное влияние ленточного внесения удобрений, применения бактериальных препаратов и регуляторов роста на массу сырых клубеньков, количество их увеличивалось в этих вариантах на 15–20%. Следовательно, условия питания являются определяющими в формировании массы клубеньков на корнях люпина узколистного.

Количество симбиотически фиксированного азота зависит не только от массы клубеньков с леггемоглобином, но и от продолжительности их функционирования. Для объединения этих двух показателей азотфиксации Г.С. Посыпановым [369] введен показатель “активный симбиотический потенциал” (АСП).

Общий симбиотический потенциал (ОСП) учитывает массу всех (активных и неактивных) клубеньков. Эти показатели рассчитываются за определенный период вегетации и за весь вегетационный период.

При оптимальных условиях симбиоза активный симбиотический потенциал у зернобобовых культур достигает 25 тыс. единиц [369]. Установлено, что по мере старения растений и клубеньков происходят изменения ультраструктуры бактероидной ткани корневых клубеньков азотфиксирующих бактерий, что сопровождается снижением нитрогеназной активности вплоть до ее полного отсутствия [411]. В фазе полной спелости у гороха в большинстве случаев регистрировали в основном очень мелкие, мало активные и разлагающиеся клубеньки [278].

Проведенные в 1997 году исследования показали, что в среднем по опыту в фазе бутонизации АСП составил 13,1 тыс. кг. дней/га, в фазе цветения — 19,5, образования бобов — 24,1 тыс. кг. дней/га. Начиная с фазы полного налива зерна АСП уменьшается до 14,3 тыс. кг дней/га. В 1998 году соответственно до 8,1; 14,1; 20,5 тыс. кг дней/га (табл. 45).


Таблица 45. Влияние условий питания на динамику активного симбиотического потенциала люпина, тыс.кг дней/га


Вариант

1997 г.

1998 г.

буто-низа-ция
цве-те- ние
образо-вание бобов
на-лив

зерна
за ве-гета-цию
буто-низа-ция
цве-те- ние
образо-вание бобов
на-лив

зерна
за ве-гета-цию

Без удобрений
4,8
7,0
8,7
5,7
6,6
3,1
5,0
5,5
2,8
4,1

N30Р40К60 вразброс
11,9
17,4
22,3
13,5
16,3
6,7
13,3
19,4
13,4
13,2

N30Р40К60 лентами
3,9
22,0
30,5
18,2
21,2
10,7
19,0
26,6
16,8
18,4

Р40К60 вразброс
9,2
15,4
19,8
10,8
13,8
6,1
12,8
17,2
11,9
12,0

Р40К60 лентами
13,6
19,5
23,7
14,4
17,8
9,7
10,3
23,5
15,3
16,2

Р40К60 вразброс+БП*
15,3
22,3
26,7
16,3
20,2
8,7
15,3
20,9
14,0
14,7

Р40К60 лентами+БП
17,5
24,8
29,9
17,9
22,5
10,9
18,5
26,3
16,8
18,1

Р40К60 враз.+БП+эпин
15,6
23,2
27,7
16,1
20,7
8,7
15,9
22,5
14,3
15,4

Р40К60 лент.+БП+квар
5,8
23,6
27,8
16,1
20,8
8,7
16,0
22,7
14,5
15,5

Примечание: *БП – сапронит.


Следовательно, в фазе полного налива зерна у люпина узколистного оканчивается активный симбиоз, происходит переход леггемоглобина в холеглобин.

При внесении N30Р40К60 лентами и Р40К60 лентами + сапронит в (1997 г.) АСП за период вегетации (от бутонизации и до созревания) составил у люпина узколистного 21,2 и 22,5 тыс.кг дней/га, а на контроле – 6,6 тыс.кг дней/га; в 1998 г. – 18,4; 18,1; 4,1 тыс. кг дней/га соответственно.

Применение минерального азота в дозе 30 кг/га д.в. в основное внесение на фоне Р40К60, использование сапронита для инокуляции семян перед посевом, применение эпина и квартазина повышает АСП люпина в среднем на 20% по сравнению с внесением только фосфорных и калийных удобрений в дозе Р40К60 в основное внесение.

Общий симбиотический потенциал (ОСП) составил за вегетационный период в 1997 г. 22,6 тыс. кг дней/га в 1998 — 19,7 тыс. кг дней/га (табл. 46).

Следует отметить, что в зависимости от условий питания по сравнению с контрольным вариантом в 5 – 6 раз увеличивался АСП и в 2,4 раза ОСП, т.е. улучшение условий питания способствует существенному увеличению ОСП и АСП, что и является предпосылкой формирования более высокого урожая люпина узколистного.


Таблица 46. Влияние условий питания на симбиотический потенциал посевов люпина узколистного, тыс. кг дней/га


Вариант
1997 г.
1998 г.

АСП
ОСП
АСП
ОСП

Без удобрений
6,6
10,1
4,1
7,7

N30Р40К60 вразброс
16,3
22,6
13,2
19,2

N30Р40К60 лентами
21,2
26,7
18,4
24,9

Р40К60 вразброс
13,8
18,9
12,0
17,7

Р40К60 лентами
17,8
22,1
16,2
21,0

Р40К60 вразброс + сапронит
20,2
24,5
14,8
20,1

Р40К60 лентами + сапронит
20,5
28,0
18,1
24,4

Р40К60 вразброс+сапронит+эпин
20,7
25,5
15,4
21,3

Р40К60 лентами+ сапронит + квартазин
20,8
25,3
15,5
21,4


Как отмечалось, состояние симбиотической системы в период вегетации растений достаточно полно отражает величина активного симбиотического потенциала – произведение массы активных клу-беньков на продолжительность их функционирования. Чем больше масса клубеньков и чем дольше они находятся в активном состоянии, тем больше азота воздуха усваивает симбиотическая система.

Для того чтобы по величине симбиотического потенциала рассчитать количество связанного азота воздуха за определенный период вегетации, учитывается количество азота воздуха, фиксируемое 1 кг сырой массы клубеньков в сутки. Этот показатель назван удельной активностью симбиоза (УАС).

Расчеты показали, что в среднем за вегетацию в 1997 году 1кг сырых клубеньков в сутки усваивал 8,95, в 1998 – 7,3 г азота. УАС в зависимости от условий питания изменялась от 7,0 до 9,2 г/кг N в сутки. Применение минерального азота на фоне Р40К60 в основное внесение, инокуляция семян перед посевом бактериальными препаратами увеличивали его на 20%. В 1998 году количество азота воздуха, фиксируемое 1 кг массы клубеньков, изменялось от 7 до 8 г/кг в сутки, причем увеличение до 8 г/кг N в сутки отмечается при применении минерального азота в дозе 30 кг/га д.в. на фоне Р40К60. Применение бактериальных препаратов на этом фоне не привело к увеличению УАС, она оставалась на уровне 7 г/кг N в сутки (табл. 47).

Применение регуляторов роста по годам исследований не оказало существенного влияния на АСП и УАС.

Следовательно, продолжительность активного симбиоза зависит от условий питания в большей степени, чем от погодных условий, а количество азота, фиксируемое массой клубеньков, в большей степени определяется погодно-климатическими условиями. Во влажный год при норме осадков в период образования бобов и налива зерна, т.е. когда азотфиксация идет наиболее активно, снижалась УАС. Коэффициент азотфиксации составил по годам исследований 0,68 и 0,66 соответственно.

Таблица 47. Размеры удельной активности симбиоза люпина в зависимости

от условий питания


Вариант
1997 г.
1998 г.

АСП,

тыс.кг

дн/га
УСП,

г/кг. в

сут.
Фикси-ров. N, кг/га
Коэфф.

азотфик-сации
АСП,

тыс.кгдн/га
УСП,

г/кг в сут.
Фикси-ров. N, кг/га
Коэфф.

азотфик-сации

Без удобрений
6,6
–
–
0,32
41,3
–
–
–

N30Р40К60 вразброс
16,3
8,8
143
0,67
13,2
8,0
106
0,70

N30Р40К60 лентами
21,2
9,2
195
0,71
18,4
8,0
147
0,75

Р40К60 вразброс
13,8
8,8
121
0,63
12,0
7,0
84
0,63

Р40К60 лентами
17,8
9,1
162
0,66
16,2
7,0
113
0,65

Р40К60 вразброс + БП*
20,2
8,8
178
0,68
14,7
7,0
103
0,62

Р40К60 лентами + БП
22,5
9,2
207
0,72
18,1
7,5
136
0,70

Р40К60 вразб.+БП+эпин
20,7
9,2
190
0,70
19,4
7,0
108
0,60

Р40К60 лент.+БП+кварт.
20,8
9,1
185
0,70
18,5
7,0
111
0,61

*БП – сапронит

В зависимости от условий питания он изменялся от 0,62 до 0,75 (табл. 47). При внесении удобрений лентами в урожай люпина поступает 73 % азота из атмосферы, при инокуляции семян и ленточном внесении Р40К60 – 71%. При инокуляции семян и внесении удобрений вразброс в урожае люпина содержится 65% азота атмосферы, столько же при обработке посевов в фазу бутонизации – начала цветения эпином или квартазином. Таким образом, регуляторы роста, оказывая, видимо, определенное влияние на азотный обмен в растении, не влияют на азотфиксирующую способность люпина.

В среднем за два года исследований при внесении N30Р40К60 лентами коэффициент азотфиксации у люпина узколистного составил 0,70 против 0,66 при их внесении вразброс. Инокуляция семян перед посевом бактериальным препаратом на фоне ленточного внесения Р40К60 увеличила его до 0,71 против 0,64 при внесении вразброс Р40К60, т.е. применение сапронита при ленточном внесении основного удобрения можно приравнять по эффективности к использованию 30 кг/га д.в. минерального азота (табл. 48).


Таблица 48. Размеры симбиотически фиксированного азота люпином узколистным в зависимости от условий питания (среднее за 1997 – 1998 гг.)


Показатель
Вариант

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Максимальное содержание азота, кг/га
187
265
308
245
282
282
313
293
293

АСП, тыс.кг дней/га
5,4
14,8
19,8
12,9
17,0
17,5
20,3
18,1
18,2

УАС, г/кг в сутки



8,4
84
77
8,2
7,9
8,5
8,3
8,3

Содержание фиксиров. азота воздуха, кг/га



124
166
99
139
138
173
150
151

Вынос азота урожаем, кг/га



187
236
163
210
214
242
226
226

Коэффициент азотфиксации



0,66
0,70
0,61
0,66
0,64
0,71
0,66
0,67