Научная статья на тему 'Показатели величины фотосинтетического аппарата и активности симбиотической деятельности сои, гороха и вики в зависимости от количества вносимых удобрений'

Показатели величины фотосинтетического аппарата и активности симбиотической деятельности сои, гороха и вики в зависимости от количества вносимых удобрений Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
272
57
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СОЯ / ГОРОХ / ВИКА / КЛУБЕНЬКИ / СИМБИОТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ / ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ / КАЛИЙ / МИНЕРАЛЬНЫЙ АЗОТ / SOYBEAN / PEAS / VETCH / SYMBIOTIC ACTIVITY / POTASSIUM / MINERAL NITROGEN

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Хамоков Хажсет Аскерханович, Хамоков Эльдар Аскерханович

При сравнении различных климатических зон республики при возделывании бобовых культур отмечается, что метеорологические условия предгорной зоны оказывают лучшее влияние на работу симбиотического аппарата сои, гороха и вики. Наряду с хорошей влагообеспеченностью дополнительное внесение фосфора и калия обеспечивает увеличение показателей фотосинтетической деятельности культур, что приводит к фиксации большего количества азота воздуха. На улучшение симбиотической деятельности бобовых культур использование минерального азота влияния практически не оказывает. Следует отметить, что в более влагообеспеченные годы внесение в почву N30 способствовало формированию симбиотического аппарата почти до уровня лучшего варианта (Р60К40). Однако в зоне недостаточного увлажнения (степная зона) дополнительное внесение в почву минерального азота, особенно в засушливые годы, отрицательно действует на величину симбиотического аппарата, что свидетельствует об отсутствии необходимости его использования. Растения сами способны полностью обеспечить себя азотом за счёт фиксации атмосферного азота и использования почвенного азота. При этом симбиотрофный тип питания будет преобладающим.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Хамоков Хажсет Аскерханович, Хамоков Эльдар Аскерханович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE PHOTOSYNTHETIC CAPACITIES AND SYMBIOTIC ACTIVITY OF SOYBEAN, PEA AND VETCH DEPENDING ON THE AMOUNT OF APPLIED FERTILIZERS

The influence of mineral fertilizers on the photosynthetic capacities and symbiotic activity of soybean, pea and vetch crops in different climatic zones of Kabardino-Balkaria Republic under drought and moisture conditions has been studied. It is pointed out that meteorological conditions of the foothill zone have a better impact on the symbiotic apparatus of legumes. Along with adequate moisture supply additional application of phosphorus and potassium provides for increased photosynthetic activity of the crops, which leads to fixation of greater amounts of nitrogen in the air. It is noted that in the years with sufficient moisture the introduction of N30 into the soil contributed to formation of the symbiotic apparatus almost to the level of the best option. However, in the zone of insufficient humidity (steppe zone) the additional application of mineral nitrogen into the soil, especially in dry years, has a negative effect on the capacities of the symbiotic system of legumes, suggesting no need to use it. It is ascertained that plants are capable to fully provide themselves with nitrogen due to nitrogen fixation and the use of soil nitrogen. In this case the symbiotrophic type of nutrition will prevail.

Текст научной работы на тему «Показатели величины фотосинтетического аппарата и активности симбиотической деятельности сои, гороха и вики в зависимости от количества вносимых удобрений»

Показатели величины фотосинтетического аппарата и активности симбиотической деятельности сои, гороха и вики в зависимости от количества вносимых удобрений

ХА. Хамоков, д.с.-х.н, профессор, ЭХ. Хамоков, студент, ФГБОУ ВПО Кабардино-Балкарский ГАУ

Минеральное питание растений является одним из ключевых биологических процессов, который влияет на продуктивность растений и обеспечивает их жизнеспособность [1].

Большинство пахотных земель центральных регионов Северного Кавказа, если ориентироваться по общепринятой шкале предельных величин обеспеченности почв фосфором, имеет низкое содержание Р2О5, определяемого по методу Мачигина. Это, в свою очередь, предполагает высокую отзывчивость растений на внесение фосфорных удобрений.

Положительное влияние фосфора на активность клубеньковых бактерий позволяет отказаться от инокуляции семян при условии использования правильных агротехнических приёмов. Это относится к тем случаям, когда в почве имеются активные клубеньковые бактерии.

Бобовые культуры выносят из почвы с урожаем значительно больше калия, чем другие сельскохозяйственные культуры. Поэтому вполне понятно, что при использовании калийных, и особенно фосфорно-калийных, удобрений продуктивность азотонакопления бобовыми растениями существенно возрастает. Калий способствует передвижению углеводов из листьев в клубеньки, активизирует фотосинтез [2].

Объекты и методы исследования. Чтобы выяснить степень влияния минеральных удобрений на величину фотосинтетического аппарата и активность симбиотической деятельности посевов сои, гороха и вики, нами были проведены полевые опыты в условиях степной и предгорной зон Кабардино-Балкарской Республики в 2009 — 2013 гг. Годы исследований мы разбили на две группы — засушливые (2010, 2012) и влагообеспеченные (2009, 2011,2013). 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.

Эта климатическая зона характеризуется недостаточным увлажнением. Осадки в критические периоды роста и развития растений выпадают неравномерно и не обеспечивают оптимального водного режима для получения высоких и устойчивых урожаев.

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.

Продолжительность безморозного периода — 180—200 дней. Самый холодный месяц — январь, самый жаркий — июль. Средняя температура составляет 20—23°С, а максимальная может достигать 36—42°С.

При достаточном количестве осадков эта зона характеризуется значительной неустойчивостью по этому показателю по годам.

Учитывая потребность бобовых культур в фосфоре и калии, при изучении азотного питания сои, гороха и вики для растений был создан фон — Р60К40 — с учётом содержания их в почве и выноса из почвы единицей урожая.

Результаты исследования. Проведённое исследование показало, что внесение в почву Р60К40 положительно повлияло на формирование симбио-тического аппарата [3] и его активность (табл.1).

В ходе исследований было выявлено, что дополнительное внесение фосфора и калия под сою, горох и вику приводит к фиксации большего количества азота воздуха, а его доля от общего потребления повышается в 1,2 раза. Наибольшее количество азота накапливалось в варианте Р60К40, когда растения сформировали более развитую корневую систему и больший симбиотический аппарат, обеспечивший повышение общего количества азота за счёт фиксации атмосферного азота.

Продолжительность и активность симбиотиче-ского аппарата, масса клубеньков при внесении в почву фосфора и калия увеличиваются. Период активности симбиоза продлевается на 4— 6 дней. Условия предгорной зоны в большей степени благоприятствуют увеличению активности сим-биотической деятельности растений, чем условия степной зоны.

Интерес представляет также использование азота растениями в зависимости от содержания в почве фосфорно-калийных удобрений (табл. 2).

Данные исследований показывают, что (в степной зоне) накопление азота при внесении фосфорно-калийных удобрений возрастает на 21 кг/га, по сравнению с контролем у сои, на 18 кг/га — у гороха и на 17 кг/га — у вики. Количество фиксированного азота воздуха увели -чивается на 18 кг/г у сои и соответственно на 35 и 21 кг/га — у гороха и вики. Также наблюдается увеличение усвоения азота почвы у всех культур.

1. Влияние фосфорно-калийных удобрений на симбиотическую деятельность посевов сои, гороха и вики (2009— 2013 гг.).

Показатель Соя Горох Вика

контр. Р60К40 контр. Р60К40 контр. Р60К40

Степная зона

Количество

активных клубеньков, кг/га 71 83 45 60 69 78

Продолжит. симбиоза, дн.: общего активного 58 56 64 60 45 41 46 42 59 56 63 52

Симбиотиче-

скии показа-

тель, кг/дней/га: общий активный 1493 1398 1526 1435 632 595 867 815 1485 1363 1546 1438

Предгорная зона

Количество

активных клубеньков, кг/га 72 73 48 63 72 81

Продолжит. симбиоза, дн.: общего активного 63 61 69 65 49 45 51 44 62 59 66 54

Симбиотиче-

ский показа-

тель, кг/дней/га: общий активный 1565 1503 1600 1662 684 725 899 942 1534 1586 1594 1560

В предгорной зоне также наблюдается тенденция к увеличению количества накопленного и усвоенного азота почвы. Например, у сои накопление азота составляет 370 кг/га (в контрольном варианте — 350 кг/га), у гороха — 153 кг/га, у вики — 365 кг/га.

Интерес представляет также изучение влияния различных доз азотных удобрений на симбиотиче-скую и фотосинтетическую деятельность и продуктивность сои, гороха и вики в зоне недостаточного увлажнения (степная зона).

Внесение в почву Р60К40 способствует лучшему формированию и активности фотосинтетического и симбиотического аппаратов растений сои, гороха и вики. Внесение азотных удобрений снижает эти показатели, причём увеличение дозы приводит к ещё большему снижению показателей симбио-тической активности растений.

Данные таблицы 3 показывают, что внесение минерального азота приводило к снижению массы активных клубеньков, к снижению количества фиксированного азота, уменьшению площади листовой поверхности и уменьшению накопления сухой массы. Например, у гороха масса активных клубеньков снижалась с 71 кг/га (на контроле) до 67 кг/га при внесении площадь листовой поверхности уменьшалась с 38,3 тыс. м2/га до 30,1. У вики накопление сухой массы уменьшилось с 57,3 ц/га до 51,3 ц/га.

При исследовании симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов сои, гороха и вики установлено, что предпосевное внесение азота в норме 30 кг/га задерживает образование клубеньков на 5— 6 дней. Соответственно снижается продолжительность активного симбиоза и величина активного симбиотического потенциала.

Исследования также показали, что увеличение дозы азотных удобрений снижает объёмы симбиотической фиксации азота воздуха [4] у всех изучаемых культур (табл. 4).

Доля фиксированного азота воздуха в урожае гороха снизилась в 2 раза при одновременном повышении общего потребления азота посевами гороха на 5—18 кг/га, или на 3—11%. В предгорной зоне (в более влагообеспеченные годы) растения полнее используют азот удобрений и доля его в урожае [5, 6] возрастает до 44—47%.

Использование азота из почвы в более засушливые годы (в особенности в степной зоне) больше, чем в условиях большей влагообеспеченности. Вместе с тем в более благоприятные по влагоо-беспеченности годы симбиотический потенциал оказался выше, чем при недостатке влаги.

2. Влияние фосфорно-калийных удобрений на использование азота почвы посевами сои, гороха

и вики (2009-2013 гг.)

Показатель Соя Горох Вика

контр. Р60К40 контр. Р60К40 контр. Р60К40

Степная зона

Накопление азота, кг/га 325 346 109 127 323 340

Фиксировано азота воздуха, кг/га 78 96 44 79 76 97

Доля фиксированного азота воздуха, % 48 54 46 52 47 53

Усвоено азота почвы, кг/га 148 172 65 48 151 175

Доля азота почвы в растениях, % 62 69 48 54 63 71

Предгорная зона

Накопление азота, кг/га 350 370 134 153 348 365

Фиксировано азота воздуха, кг/га 88 105 54 89 86 107

Доля фиксированного азота воздуха, % 51 56 49 55 50 53

Усвоено азота почвы, кг/га 188 212 104 87 192 215

Доля азота почвы в растениях, % 65 72 51 57 66 69

4. Влияние доз азотных удобрений на использование азота почвы и удобрений посевами сои, гороха и вики в зависимости от влагообеспеченности (2009—2013 гг.)

3. Влияние различных доз азотных удобрений на формирование и активность симбиотического и фотосинтетического аппаратов сои, гороха и вики (2009—2013 гг.)

Показатель Контроль Р60К40 - фон Фон + N3(5 Фон + N45 Фон +

Соя

Масса активн. клубеньк., кг/га 71 74 70 69 67

АСП, кг/дней/га 1385 1365 1312 1289 1225

Фиксированный азот, кг/га 77,4 82,3 76,5 75,2 71,3

Доля фиксированного азота, % 46 48,5 43,6 36,7 32,2

Б листовой поверхн., тыс. м2/га 65,7 68,3 64,1 61,8 58,2

ЧПФ, г.м2/сутки 5,5 6,0 5,3 5,2 5,0

Накопление сухой массы, ц/га 58,5 60,2 55,8 53,2 52,5

Горох

Масса активн. клубеньк., кг/га 30 33 29 28 26

АСП, кг.дней/га 628 650 620 601 582

Фиксированный азот, кг/га 34,7 40,1 32,8 30,1 24,5

Доля фиксированного азота, % 38,8 41,3 30,1 20,8 18,9

Б листовой поверхн., тыс. м2/га 38,3 40,1 36,7 32,3 30,1

ЧПФ, г.м2/сутки 4,5 4,8 3,8 3,0 2,1

Накопление сухой массы, ц/га 41,0 43,2 38,2 35,4 31,7

Вика

Масса активн. клубеньк., кг/га 69 72 68 67 65

АСП, кг/дней/га 1363 1383 1335 1280 1220

Фиксированный азот, кг/га 76,3 81,1 73,2 70,3 65,3

Доля фиксированного азота, % 47,1 49,6 41,1 32,4 28,1

Б листовой поверхн., тыс. м2/га 63,2 65,3 61,5 60,5 57,6

ЧПФ, г/м2/сутки 5,1 5,6 4,7 4,3 3,8

Накопление сухой массы, ц/га 57,3 59,4 54,5 53,2 51,3

Показатель Степная зона Предгорная зона

N0 N30 N60 N0 N30 N60

Соя

Фиксиров. азот воздуха, кг/га 55,2 50,1 41,5 78 62,8 58,7

Доля фиксиров. азота, % 29,2 22,5 16,2 35,4 36,8 23,6

Доля азота почвы в урожае, % 82,6 67,2 81,3 72,3 55,2 61,3

Горох

Фиксиров. азот воздуха, кг/га 34,3 28,8 18,7 38,7 34,8 28,5

Доля фиксиров. азота, % 35,9 23,7 17,2 49,7 36,5 20,6

Доля азота почвы в урожае, % 64,1 76,3 82,2 53,3 63,5 79,4

Вика

Фиксиров. азот воздуха, кг/га 55,7 51,2 42,3 76,1 57,3 43,1

Доля фиксиров. азота, % 28,3 21,3 15,5 34,6 35,2 22,5

Доля азота почвы в урожае, % 81,5 68,5 80,1 71,8 54,6 70,3

Интенсивность азотфиксации азота воздуха по годам и периодам онтогенеза была различной. В 2010 и 2012 гг. наибольшее количество азота из воздуха было получено растениями в период цветения — налива семян, а в 2009, 2010 и 2013 гг. — в более поздний период. Наиболее благоприятные условия для азотфиксации складывались в первой половине вегетации, что оказало положительное влияние на раннее формирование и функционирование симбиотического аппарата.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Выводы. Таким образом, проведённые исследования показали, что при сравнении двух природно-климатических зон метеорологические

условия предгорной зоны при достаточной вла-гообеспеченности почвы, в отличие от степной зоны при недостатке влаги в почве, оказали положительное влияние на формирование и развитие симбиотического аппарата.

Дополнительное использование фосфора и калия под сою, горох и вику обеспечивает фиксирование большего количества азота воздуха, а его доля от общего потребления повышается в 1,2 раза. Наибольшее количество азота накапливается в варианте Р60К40, когда растения формируют более развитую корневую систему и больший симбиоти-ческий аппарат, обеспечивший повышение общего

количества азота за счёт фиксации атмосферного азота.

Результаты исследований показали, что (в степной зоне) накопление азота при внесении фосфорно-калийных удобрений возрастает на 21 кг/га по сравнению с контролем у сои, на 18 кг/га — у гороха и на 17 кг/га — у вики. Количество фиксированного азота воздуха увеличивается на 18 кг/га у сои, и, соответственно, на 35 и 21 кг/га — у гороха и вики.

В предгорной зоне также наблюдается тенденция к увеличению количества накопленного и усвоенного азота почвы. Например, у сои накопление азота составляет 370 кг/га (в контрольном варианте — 350 кг/га), у гороха — 153 кг/га, у вики — 365 кг/га.

Использование минерального азота практически не оказывает положительного эффекта. Но следует отметить, что в более влагообеспеченные годы внесение в почву способствовало формированию симбиотического аппарата почти до уровня лучшего варианта (Р60К40). Однако в зоне недостаточного увлажнения (степная зона) дополнительное внесение в почву минерального азота, особенно в засушливые годы, отрицательно действует на величину симбиотического аппарата, что

свидетельствует об отсутствии необходимости его использования. Растения сами способны полностью обеспечить себя азотом за счёт фиксации атмосферного азота и использования почвенного азота. При этом симбиотрофный тип питания будет преобладающим. Активность симбиотического аппарата и его величина во многом также зависят от обеспеченности почвы влагой.

Литература

1. Гнетиева Л., Попцова Л. Условия минерального питания зернобобовых культур и эффективность применения удобрений в различных почвенно-климатических зонах страны // Технология производства зернобобовых культур. М.: «Колос», 1977. С. 75 — 82.

2. Гукова М.М., Богомолова Р. И. Влияние условий питания на рост и накопление азота кормовыми бобами в смешанном посеве с кукурузой // Доклады АН СССР. 1963. № 3. С. 725 — 727.

3. Хамоков Х. А. Потребление азота, фосфора и калия посевами гороха, содержание и сбор белка с урожаем при использовании азотных удобрений // Материалы научной конференции. Ставрополь, 2001. С. 51 — 52.

4. Жуков М. С. Влияние азотных удобрений на урожай зернобобовых культур и фиксацию ими атмосферного азота // Сборник научных трудов ВНИИЗБ и КК. Орёл, 1972. С. 312 — 320.

5. Хамоков Х., Князев Б. Влияние влажности почвы на элементы продуктивности и урожай зерна гороха // Зерновые культуры. 2001. № 2 (5).

6. Медянников Н. В. Биологическое обоснование возделывания сои на предкавказских выщелоченных чернозёмах в зонах неустойчивого и достаточного увлажнения: автореф. дисс. ... канд. с-х. наук. Ставрополь, 1981. 16 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.