CC BY
55
Активность фотосинтеза и симбиотическая деятельность посевов сои, гороха и вики в зависимости от применения микроэлементов
Х.А.Хамоков, д.с.-х.н., профессор, Э.Х.Хамоков, студент, ФГБОУ ВПО Кабардино-Балкарский ГАУ
Одним из критериев степени обеспеченности растений микроэлементами является их содержание в почве в подвижной форме, которые в какой-то степени определяют их доступность для растений.
Восстановлению азота в растениях, увеличению активности хлорофилла и количества витаминов в тканях растений способствует молибден. Наиболее распространённым способом применения молибдена является обработка семян солями этого элемента.
В растениях молибден локализуется в молодых, растущих органах. Листья содержат его больше, чем стебли и корни. Обработка семян перед посевом молибденово-кислым аммонием обеспечивает формирование большего количества клубеньков с наибольшей массой, чем естественное содержание их в почве.
Необходимым микроэлементом для зерновых бобовых культур является бор. Растениям он не-
обходим в течение всего периода роста и развития. 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 обеспечивает повышение массы клубеньков в 1,3 раза [1, 2].
В отсутствие бора клубеньки не фиксируют азот воздуха. Причиной этого является слабое развитие сосудисто-проводящей системы и непоступление углеводов в клубеньки. На снижение активности бора влияет известкование почвы, в результате чего такие почвы требуют внесения борных удобрений. В то же время известкование увеличивает подвижность молибдена, входящего в состав нитрогеназы, катализирующего фиксацию азота воздуха.
Формированию большего симбиотического аппарата сои, гороха и вики способствует совместное применение В и Мо. Молибден можно назвать микроэлементом азотного обмена растений, т.к. он входит в состав нитрогеназы – фермента, осу-
ществляющего участие в процессе биологической фиксации молекулярного азота, связывания азота атмосферы. Особое значение для роста и развития бобовых культур молибдена объясняется его участием в фиксации молекулярного азота.
Материал и методы исследования. С целью выявления влияния микроэлементов на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность зерновых бобовых культур, в частности сои, гороха и вики, нами были проведены полевые опыты в условиях степной и предгорной зон Кабардино-Балкарской Республики в 2009—2013 гг. Годы исследований разбили на две группы — засушливые (2010, 2012 гг.) и влагообеспеченные (2009, 2011, 2013 гг). По полученным данным нами были выведены средние значения.
В степной зоне почва опытных участков — чернозём обыкновенный, с содержанием гумуса 3,5—4,0%, гидролизуемого азота — 150—160 мг, подвижного фосфора — 130—150 мг, обменного калия — 200—220 мг на 1 кг почвы, рН — 6,5—6,7, влажность почвы в пределах 48—80% НВ.
Степная зона характеризуется недостаточным увлажнением. Осадки выпадают неравномерно и не обеспечивают оптимального водного режима для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Среднегодовая относительная влажность воздуха в данной зоне составляет 56—80%. Понижение относительной влажности воздуха обычно сопровождается повышением температуры воздуха и восточными ветрами (суховеями).
В предгорной зоне почва опытного участка — чернозём выщелоченный. Содержание гумуса — 4—5%, азота гидролизуемого — 168—170 мг, подвижного фосфора — 140—190 мг, обменного калия — 130—135 мг на 1 кг почвы, рН — 6,8—6,9.
Начало вегетационного периода наблюдается в 3-й декаде марта — 1-й декаде апреля. Продолжительность безморозного периода — 180—200 дн. Самый холодный месяц — январь, его средняя температура составляет 2,5°С, абсолютный минимум — до 20—30°С. Самый жаркий месяц — июль. Средняя температура составляет 20—23°С, а максимальная может достигать 36—42°С.
Несмотря на достаточное количество осадков, эта зона характеризуется значительной неустойчивостью по этому показателю по годам.
В обеих климатических зонах семена сои, гороха и вики перед посевом были инокулированы Ризоторфином [2].
Результаты исследования. При проведении полевых опытов нами было изучено влияние микроэлементов на фиксацию атмосферного азота и фотосинтетическую деятельность зерновых бобовых культур по годам [3]. Результаты опытов приведены в таблицах 1 и 2.
В степной зоне (табл. 1) при совместном применении молибдена и бора масса активных клубеньков на посевах сои составила 60 кг/га, тогда как на контроле — 45 кг/га. Доля фиксированного азота воздуха на контроле составляла 43%, при применении Мо — 47%, В — 48%, при совместном применении Мо и В — 50%. Площадь листовой поверхности на контроле равнялась 32,3 тыс. м2/га, при применении В — 33,5 тыс. м2/га, при совместном внесении Мо и В — 33,9 тыс. м2/га. Накопление сухой массы при совместном применении Мо и В также было наибольшим — 57,4 цг/га, на контроле — 54,1 ц/га.
У гороха масса активных клубеньков на контроле составила 41 кг/га, при внесении Мо в дозе 47 кг/га, В — 50 кг/га, при совместном внесении Мо и В — 52 кг/га. Совместное применение Мо и
1. Доля фиксированного азота воздуха и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от применения микроэлементов (степная зона)
Показатель Семена инокулированы Ризоторфином
контроль Мо В Мо + В
Соя
Масса активных клубеньков, кг/га 45 54 57 60
Фиксированный азот воздуха, кг/га 42 46 51 54
Доля фиксированного азота, % 43 47 48 50
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га 32,3 30,1 33,5 33,9
Накопление сухой массы, ц/га 54,1 55,8 56,5 57,4
Горох
Масса активных клубеньков, кг/га 41 47 50 52
Фиксированный азот воздуха, кг/га 36 40 43 47
Доля фиксированного азота, % 41 45 47 49
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га 30,4 29,2 33,3 33,6
Накопление сухой массы, ц/га 48,5 47,1 52,1 53,0
Вика
Масса активных клубеньков, кг/га 40 45 47 49
Фиксированный азот воздуха, кг/га 36 39 42 45
Доля фиксированного азота, % 38 41 43 46
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га 29,8 31,6 32,8 33,3
Накопление сухой массы, ц/га 37,8 49,3 50,9 51,6
2. Доля фиксированного азота воздуха и фотосинтетическая деятельность зерновых бобовых культур в зависимости от применения микроэлементов (предгорная зона)
Показатель Семена инокулированы Ризоторфином
контроль Мо В Мо + В
Соя
Масса активных клубеньков, кг/га 52 61 64 67
Фиксированный азот воздуха, кг/га 49 53 58 61
Доля фиксированного азота, % 50 54 53 57
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га 33,0 37,1 37,2 34,6
Накопление сухой массы, ц/га 54,8 56,5 57,2 58,1
Горох
Масса активных клубеньков, кг/га 48 53 57 59
Фиксированный азот воздуха, кг/га 43 46 50 53
Доля фиксированного азота, % 48 52 53 56
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га 31,1 36,2 34,0 34,3
Накопление сухой массы, ц/га 49,2 54,1 52,8 53,7
Вика
Масса активных клубеньков, кг/га 47 52 54 56
Фиксированный азот воздуха, кг/га 43 46 49 52
Доля фиксированного азота, % 45 48 50 53
Площадь листовой поверхности, тыс. м2/га 30,5 32,3 33,5 34,0
Накопление сухой массы, ц/га 48,5 50,0 51,6 52,3
В увеличило также количество фиксированного азота воздуха до 47 кг/га (при 36 кг/га – на контроле). Площадь листовой поверхности на контроле равнялась 30,4 тыс. м2/га. Совместное внесение Мо и В под горох оказало положительное влияние и на ростовые процессы. В частности, площадь листовой поверхности увеличилась с 30,4 до 33,6 тыс. м2/га, накопление сухой массы – с 48,5 до 53,0 ц/га.
Аналогичная закономерность отзывчивости растений на применение микроэлементов обнаружена и у вики: в контроле – 40 кг/га, против – 49 кг/га [4]. Совместное применение микроэлементов увеличило долю фиксированного азота на 8%, площадь листовой поверхности – с 29,8 до 33,3 тыс. м2/га, накопление сухой массы – с 37,8 до 51,6 ц/га.
Лучшие показатели по азотфиксации и фотосинтетической деятельности исследуемых культур были отмечены в предгорной зоне.
В годы с лучшей влагообеспеченностью (табл. 2) масса активных клубеньков у сои составила 52 кг/га (на контроле), применение Мо и В обеспечило получение 67 кг/га, количество фиксированного азота воздуха составило соответственно – 49 и 61 кг/га, накопление сухой массы – 54,8 и 58,1 ц/га.
Горох сформировал массу активных клубеньков при совместном использовании Мо и В 59 кг/га (на контроле – 48 кг/га), фиксированный азот воздуха увеличился с 43 до 53 кг/га, совместное применение Мо + В позволило увеличить площадь листовой поверхности на 3,2 тыс. м2/га по сравнению с контролем, накопление сухой массы – на 4,5 ц/га.
Вика сформировала массу активных клубеньков 47 кг/га (в контроле), совместное применение Мо и В повысило этот показатель до 56 кг/га, доля
фиксированного азота воздуха возросла на 8% по сравнению с контролем, площадь листовой поверхности увеличилась с 30,5 до 34,0 тыс. м2/га, накопление сухой массы – с 48,5 до 52,3 ц/га.
Выводы. Таким образом, результаты исследований показали, что применение микроэлементов, особенно в начальных фазах роста и развития растений, увеличивает количество фиксированного азота воздуха на 20–25% относительно контроля; соответственно повышается и доля фиксированного азота воздуха от общего потребления растениями.
Формирование ассимиляционной поверхности растений и её величина также зависят от применения микроэлементов. В фазах образования бобов и налива семян существенно увеличивается разница показателей площади листовой поверхности между контролем и вариантами с применением Мо и В. У всех исследуемых культур площадь листьев возрастала на 8–10%.
Исследования показали, что начальные темпы прироста сухого вещества относительно невелики. Более заметные различия в динамике его прироста отмечены с фазы цветения. Микроэлементы способствовали повышению показателей сухой массы на 10– 14%, в особенности при их совместном применении.
Литература
1. Жизневская Г.Я. Медь, молибден, железо в азотном обмене бобовых растений: пособие: М., 1972.
2. Каппушев А.У. Эффективность инокуляции семян сои, выращиваемой на выщелоченных чернозёмах Ставропольского края // Бюллетень ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии. 1981. № 34. С. 36-39.
3. Клинцаре А.Я. Влияние бора и молибдена на эффективность симбиоза клубеньковых бактерий на горохе // Труды Института микробиологии ЛССР. 1963. Вып. 18. С. 17-30.
4. Хамоков Х., Хахова А. Зависимость урожая яровой вики от влагообеспеченности, элементов питания и зоны возделывания // Зерновое хозяйство. 2004. № 5. С. 7-8.
