CC BY
115
УДК 635.655:631.53
ДИНАМИКА АЗОТА И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ БОБОВЫХ КУЛЬТУР
Дозоров Александр Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Растениеводство и селекция»
Гаранин Михаил Николаевич, аспирант
ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П. А. Столыпина»
e-mail: miha.garanin@yandex.ru
432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1
Ключевые слова: бобовые культуры, содержание азота, потребление азота, инокуляция, урожайность, содержание белка, белковая продуктивность.
Приведены данные полевых исследований за 2010 - 2012 гг., по изучению динамики содержания и потребления азота растениями бобовых культур, под влиянием бактериальных препаратов и микроэлементов. Установлено, что предпосевная обработка семян увеличивает урожайность семян на 5.22%, белковую продуктивность на 11...20%.
Для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур необходимым условием является их обеспеченность элементами минерального питания [6,7].
Обеспечение культурных растений азотом является одной из основных задач земледелия в любой сельскохозяйственной зоне. С возрастанием стоимости удобрений и затрат на их внесение ранее использовавшиеся системы удобрения сельскохозяйственных культур стали ресурсо- и энергозатратными [1,2,5]. Бобовые культуры отличаются от других сельскохозяйственных культур тем, что способны некоторую часть потребности в этом элементе удовлетворить за счет биологически фиксированного азота воздуха. Под культуры этого семейства обычно не вносят азотные удобрения, вследствие этого содержание и потребление ими азота в значительной степени зависит от условий симбиоза и активности симбиотической азотфиксации [3,4].
В этой связи научно-теоретический и практический интерес представляют данные по динамике содержания азота в ор-
ганах растений, его потреблению по фазам развития под влиянием бактериальных препаратов и микроэлементов.
Объектом исследований являлись: горох Самариус, люпин узколистный Снежеть, вика Льговская 22, кормовые бобы Пензенские 16, соя УСХИ 6, фасоль Гелиада. Для активизации процесса симбиотической деятельности семена перед посевом обрабатывались специфичным для каждой культуры штаммом клубеньковых бактерий и микроэлементами, обработка семян молибденовокислым аммонием и сульфатом марганца (0,5% раствор из расчёта 2 л на центнер семян) проводилась с учетом их недостатка, по физиологическим параметрам в почве.
Полевой опыт расположен в четырехкратной повторности, размещение делянок систематическое со смещением. Предшественник - озимая пшеница. Посев проводили селекционной сеялкой ССФК-6-10. Способ посева широкорядный (45 см) - соя, фасоль, и рядовой (15 см) - горох, люпин, вика, кормовые бобы. Норма высева семян: горох - 1,2 млн. всхожих семян на 1 га; лю-
Таблица 1
Содержание азота в органах бобовых растений по фазам развития в среднем за 2010 - 2012гг., % от АСВ
Фаза развития
Культура Вариант стеблевание, третий наст. лист бутонизация- цветение начало налива семян полный налив семян полная спелость семян
листья
горох контроль 4,53 3,10 2,80 2,60 -
250а+Мо+Мп 4,84 3,18 2,97 2,49 -
люпин контроль 4,63 4,11 3,80 3,14 -
363а+Мо+Мп 4,76 4,57 4,05 3,25 -
вика контроль 4,24 3,21 2,72 2,08 -
1-32+Мо+Мп 4,50 3,32 2,97 2,21 -
кормовые контроль 4,67 4,20 4,12 3,31 -
бобы 96 +Мо+Мп 5,02 4,34 4,34 3,40 -
соя контроль 4,81 4,28 3,98 3,28 -
634б+Мо+Мп 5,19 4,57 4,21 3,36 -
фасоль контроль 3,50 3,04 2,81 2,44 -
653а+Мо+Мп 3,57 3,14 2,88 2,60 -
стебли
горох контроль 3,64 2,63 2,38 2,12 0,97
250а+Мо+Мп 3,82 2,79 2,53 2,35 1,08
люпин контроль 3,52 2,06 1,96 1,76 1,04
363а+Мо+Мп 3,81 2,55 2,12 1,89 1,16
вика контроль 3,50 2,71 1,84 1,67 0,91
1-32+Мо+Мп 3,74 2,90 2,06 1,81 1,01
кормовые контроль 4,48 2,72 2,03 1,70 1,14
бобы 96 +Мо+Мп 4,51 2,88 2,12 1,88 1,32
соя контроль 2,55 2,06 1,79 1,62 0,61
634б+Мо+Мп 2,77 2,43 2,07 1,76 0,69
фасоль контроль 2,45 1,95 1,52 1,33 0,84
653а+Мо+Мп 2,38 2,01 1,54 1,38 0,87
корни
горох контроль 2,48 2,05 1,95 1,59 1,43
250а+Мо+Мп 2,67 2,33 1,95 1,73 1,63
люпин контроль 1,85 1,37 1,22 0,96 0,61
363а+Мо+Мп 2,29 1,54 1,30 1,13 0,73
вика контроль 2,21 1,78 1,41 1,12 1,07
1-32+Мо+Мп 2,72 2,14 1,59 1,34 1,22
кормовые контроль 2,38 2,07 1,43 1,07 0,79
бобы 96 +Мо+Мп 2,89 2,16 1,58 1,24 1,02
соя контроль 1,43 1,33 1,07 0,95 0,63
634б+Мо+Мп 1,64 1,48 1,24 1,07 1,09
фасоль контроль 1,42 0,98 0,93 0,68 0,51
653а+Мо+Мп 1,67 1,14 0,82 0,65 0,68
Таблица 1 (продолжение)
Содержание азота в органах бобовых растений по фазам развития в среднем за 2010 - 2012гг., % от АСВ
Клубеньки
горох контроль 4,39 3,05 1,97* - -
250а+Мо+Мп 4,49 3,39 2,16* - -
люпин контроль 3,97 3,95 3,30* 1,47* -
363а+Мо+Мп 4,16 4,23 4,25* 1,92* -
вика контроль 3,84 2,79 - - --
1-32+Мо+Мп 4,17 2,99 - - -
кормовые бобы контроль 3,61 3,36 3,47 1,94* -
96 +Мо+Мп 3,91 3,85 3,70 2,32* -
соя контроль 5,05 5,13 4,48 3,79* -
634б+Мо+Мп 5,16 5,23 4,71 4,10* -
фасоль контроль - - - - -
653а+Мо+Мп - - - - -
бобы
горох контроль - - 3,48 3,32 3,39
250а+Мо+Мп - - 3,60 3,64 3,42
люпин контроль - - 3,39 4,35 3,64
363а+Мо+Мп - - 3,52 4,56 3,78
вика контроль - - 3,46 3,27 2,90
1-32+Мо+Мп - - 3,74 3,44 3,18
кормовые бобы контроль - - 4,87 4,43 3,97
96 +Мо+Мп - - 5,07 4,66 3,95
соя контроль - - 3,52 4,66 3,69
634б+Мо+Мп - - 3,74 4,82 3,83
фасоль контроль - - 2,73 2,54 2,31
653а+Мо+Мп - - 2,73 2,74 2,45
Примечание: * приведены данные за 2011
пин - 1,1 млн.; вика - 2,1 млн.; кормовые бобы и соя - 0,6 млн.; фасоль - 0,45 млн. всхожих семян на 1 га. Уборка осуществлялась селекционным комбайном Террион 2010, с одновременным измельчением вегетативной массы.
Результаты исследований
Независимо от погодных условий, во все годы исследований динамика содержания азота в органах изучаемых растений имела сходную тенденцию. Наименьшее содержание азота отмечено в корнях, несколько выше в стеблях, наибольшее в листьях, причем в фазу стеблевания, третьего настоящего листа значения этого показателя были максимальными. С момента бутонизации - цветения и начала налива семян
- 2012 гг.
наблюдается снижение азота в листьях, стеблях и корнях, и увеличение содержания его в бобах, с момента их появления до фазы полного налива семян. Такое перераспределение азота в органах изучаемых культур объясняется усиливающейся потребностью в этом элементе, обусловленной синтезом белка при формировании урожая семян. В клубеньках динамика содержания азота более стабильна и снижается только при их разрушении (табл. 1).
В полевых опытах с зерновыми бобовыми культурами за 2010 - 2012 гг. было установлено, что лучшее развитие симбиотического аппарата обуславливало более высокое содержание азота в органах растений: в листьях на 0,08...0,24 %, в стеблях на 0,02.0,23 %, в корнях на 0,09.0,28 %,
Динамика потребления азота растениями бобовых культур, кг/га
Культура Вариант Фазы развития
стеблевание, третий наст. лист бутонизация- цветение начало налива семян полный налив семян полная спелость семян
2010 год
контроль 15 35 88 93 67
горох 250а+Мо+Мп 16 45 110 123 78
контроль 11 30 63 115 103
люпин 363а+Мо+Мп 15 42 78 142 129
контроль 16 35 65 82 51
вика 1-32+Мо+Мп 21 44 77 91 58
кормовые контроль 11 32 91 119 99
бобы 96 +Мо+Мп 14 37 103 137 113
контроль 7 24 70 88 60
соя 634б+Мо+Мп 9 31 91 109 80
фасоль контроль 11 25 46 83 74
653а+Мо+Мп 12 30 55 97 92
2011 год.
контроль 6 56 133 212 149
горох 250а+Мо+Мп 7 65 137 257 193
контроль 5 71 134 233 162
люпин 363а+Мо+Мп 6 91 169 271 191
контроль 3 79 106 154 124
вика 1-32+Мо+Мп 4 90 132 186 146
кормовые контроль 6 64 191 265 214
бобы 96 +Мо+Мп 7 77 224 290 245
контроль 12 64 230 299 208
соя 634б+Мо+Мп 15 77 255 340 269
фасоль контроль 12 30 39 64 48
653а+Мо+Мп 13 36 42 77 61
2012 год
контроль 5 64 118 122 91
горох 250а+Мо+Мп 6 73 140 165 118
контроль 10 92 150 176 139
люпин 363а+Мо+Мп 11 123 204 223 197
контроль 5 79 126 146 92
вика 1-32+Мо+Мп 7 99 164 175 109
кормовые контроль 10 106 181 196 143
бобы 96 +Мо+Мп 12 122 198 216 192
контроль 28 58 108 184 123
соя 634б+Мо+Мп 32 68 125 205 158
фасоль контроль 23 31 48 60 55
653а+Мо+Мп 26 34 54 70 66
в клубеньках на 0,21.0,46 %, в бобах на
0,08.0,24 %.
Динамика потребления азота у всех изучаемых культур в исследуемые годы имела сходный характер. Начиная с ранних
фаз развития, растения интенсивно начинают потреблять азот, достигая максимальных значений к фазе полного налива семян, затем, вследствие отчуждения листьев, опада недоразвитых бобов, частичного отмирания
Урожайность семян бобовых культур, т/га
Культура Вариант годы исследований в среднем т/га
2010 (ГТК - 0,4) 2011 (ГТК - 1,6) 2012 (ГТК - 1,0)
горох контроль 1,87 4,07 2,19 2,71
ризоторфин+Мо+ Мп 2,05 4,56 2,81 3,14
люпин контроль 1,86 3,66 2,23 2,58
ризоторфин+Мо+ Мп 2,17 4,42 2,73 3,11
вика контроль 2,38 3,08 2,46 2,64
ризоторфин+Мо+ Мп 2,51 3,54 2,70 2,91
кормовые бобы контроль 2,26 5,1 3,59 3,65
ризоторфин+Мо+ Мп 2,30 5,7 3,89 3,96
соя контроль 1,72 3,3 2,46 2,49
ризоторфин+Мо+ Мп 2,0 3,84 2,87 2,90
фасоль контроль 0,27 3,18 1,76 1,73
ризоторфин+Мо+ Мп 0,28 3,34 1,78 1,80
НСР05 Фактор А 0,08 0,11 0,10 -
В 0,14 0,18 0,17 -
корневой системы, этот показатель к фазе полной спелости несколько снижается, по отношению к максимуму. Наибольшее количество потребленного азота в этой фазе наблюдалось в 2011 году (ГТК - 1,6). Значения в острозасушливом 2010 году (ГТК - 0,4) в эту же фазу были в 1,9...3,3 раза меньше значений 2011 года. В среднем за три года максимальные значения в потреблении азота в фазе полного налива семян отмечены у сои, кормовых бобов и люпина, соответственно по вариантам - 190.218, 193.214 и 174.212 кг/га (табл. 2).
Исследованиями установлено, что вариант, активизирующий симбиотическую деятельность, в фазе максимальных значений этого показателя (полный налив семян), способствует более интенсивному потреблению азота растениями, у всех изучаемых культур на 10.22%.
Интенсивность потребления азота органами растений определяет условия питания и формирования продуктивности зерновых бобовых культур. Перспективным направлением более полной реализации потенциала бобовых растений является инокуляция семян специфичными, вирулентными, активными штаммами ризобий, совместно с молибденовыми и марганцевыми микроэлементами, способными сы-
грать важную роль в усвоении азота растениями, стимуляции ростовых процессов и повышения продуктивности. Несмотря на значительные колебания урожайности семян по годам, просматривается четкая закономерность достоверного увеличения этого показателя по вышеуказанному фону (на 5.22%). При отсутствии инокуляции в вариантах с фасолью, тенденция к повышению урожайности наблюдалась лишь в 2011 году (табл. 3).
В процессе изучения и производства продукции зерновых бобовых культур важно учитывать не только урожайные характеристики культуры, но и качество, в первую очередь содержание белка.
Полевыми опытами установлено, что содержание белка в семенах изучаемых культур зависит в первую очередь от вида бобового растения, метеорологических условий вегетационного периода и предпосевной обработки семян специфичными штаммами ризобий и микроэлементами.
В среднем за годы исследований наибольшее содержание белка в семенах отмечено у сои - 35,3.36,7 %, люпина -31,1.32,0% и кормовых бобов - 25,8.27,4%, у гороха, вики и фасоли значения этого показателя варьируют примерно в одном диапазоне - 24,2.25,7% (табл. 4).
Таблица 4
Содержание азота и белка в семенах изучаемых бобовых культур за 2010 - 2011 гг.
Культура Вариант Содержание, %
годы исследований в среднем, %
2010 2011 2012
азот белок азот белок азот белок белок
горох контроль 4,33 27,0 3,63 22,6 3,72 23,2 24,2
250а +Мо+Мп 4,49 28,0 4,01 25,0 3,87 24,1 25,7
люпин контроль 5,10 31,8 4,85 30,3 5,03 31,4 31,1
363а +Мо+Мп 5,16 32,2 5,05 31,6 5,18 32,3 32,0
вика контроль 4,17 26,0 4,03 25,1 3,72 23,2 24,8
1-32 +Мо+Мп 4,29 26,8 4,04 25,2 3,84 24,0 25,3
кормовые бобы контроль 4,14 25,8 3,87 24,1 4,41 27,6 25,8
96 +Мо+Мп 4,38 27,3 4,03 25,2 4,75 29,7 27,4
соя контроль 6,17 38,5 5,52 34,4 5,28 33,0 35,3
634б+Мо+Мп 6,40 39,8 5,58 34,9 5,70 35,6 36,7
фасоль контроль 4,35 27,1 3,71 23,1 3,93 24,5 24,9
653а +Мо+Мп 4,44 27,7 3,72 23,2 4,0 25,0 25,3
НСР05 Фактор А 0,052 0,32 0,051 0,32 0,056 0,35 -
В 0,091 0,55 0,089 0,55 0,096 0,61 -
Белковая продуктивность находится в прямой зависимости от урожайности и содержания белка в семенах. В наших исследованиях в среднем за 2010 - 2012 гг. максимальный сбор белка получен в опытах с кормовыми бобами, соей и люпином (0,79.1,06) т/га.
Оптимизация условий симбиотической деятельности увеличивала содержание белка в семенах изучаемых культур на 0,5...1,6% и существенно повышала белковую продуктивность на 11.20%.
В процессе исследований было установлено, что содержание белка в семенах изучаемых культур и сбор его с единицы площади коррелируют с активностью симбиотической деятельности ^= 0,77. 0,97).
Таким образом, предпосевная обработка семян ризоторфином и микроэлементами повышает содержание азота в органах растений, увеличивает потребление его во все фазы развития растений, что способствует повышению продуктивности зерновых бобовых культур.
Библиографический список
1. Минеев, В.Г. Устойчивость созданного длительным применением агрохимических средств плодородия дерново-подзолистой почвы / В.Г. Минеев, Н.Ф. Гомонова,
М.Ф. Овчинникова //Агрохимия. - 2003. - № 2. - С. 5 - 9.
2. Фарниев, А.Т. Азотфиксация и белковая продуктивность бобовых культур в РСО-Алания. Биологический азот, сборник научных статей / А.Т. Фарниев, под ред. Г.С. Посыпанова . - Москва, 2006. - С. 61 - 67.
3. Дозоров, А.В. Влияние предпосевной обработки семян микроэлементами на динамику азота в растениях яровой пшеницы и сои /А.В. Дозоров, В.А. Исайчев // Международный сельскохозяйственный журнал. - 1999. - № 4. - С. 53 - 54.
4. Дозоров, А.В. Оптимизация продукционного процесса гороха и сои в лесостепи Поволжья: монография/А.В. Дозоров, О.В. Костин.- Ульяновск. ГСХА, 2003. - 166 с.
5. Моисеев, А.А. Симбиотический азот и продуктивность земледелия в условиях южной лесостепи: монография /А.А. Моисеев, Ш.И. Ахметов. - Саранск: Изд-во Мор-дов. ун-та, 2008. - 212с.
6. Посыпанов, Г.С. Растениеводство /Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов, Б.Х. Же-руков под ред. Г.С. Посыпанова. - М.: КолосС, 2006. - 612 с.: ил.
7. Седов, А.И. Потребление азота, фосфора и калия растениями фасоли в полевых условиях / А.И. Седов // Труды науч. - иссл. Ин-та ВНИИЗБ и КК. - Орел. - 1972. - Т. 4. - С. 329 - 336.
