CC BY
36
3. Scientific bases of formation of highly productive agricultural lands of annual forage crops in forest-steppe of the Middle Volga region / A. N. Kshnikatkina, G. Ye. Grishin, S. A. Semina et al. - Penza, EPD PSAA, 2015. - 364 p.
4. Moiseyev, A. A. Efficiency of fertilizers under maize for grain in forest-steppe of the Middle Volga region / A. A. Moiseyev, A. V. Ivoilov, P. N. Vlasov // Vestnik of Altai state agrarian university. - 2016. -№ 4 (138). - P. 28-33.
5. Novichikhin, A. M. Efficiency of using modern agro-preparations in the technologies of cultivation of agricultural crops / A. M. Novichikhin, N.V. Shcheglov // Vestnik of Michurinsk SAU. - 2015. - No. 3. -P. 40-47.
6. Vasilchenko, S. A. Influence of mineral fertilizers with microelements on the productivity of maize hybrids of different ripeness groups / S. Vasilchenko, G. V. Metlina // Grain economy of Russia. - 2015. - No. 4. - P. 8-11.
7. Eliseyev, A. I. Productivity of maize hybrids of various early ripeness depending on the application of complex water-soluble fertilizers on black soil the Western Caucasus region: author. dis. cand. of agricultural sciences / A. I. Eliseyev. - Krasnodar, 2009. - 24 p.
8. Kshnikatkina, A.N. The effect of inoculation of complex fertilizers with microelements in chelate form and bacterial fertilizers on the yield of field peas (Pisumarvense L.) / A. N. Kshnikatkina, I. S. Ab-byasov // Niva Povolzhya. - 2010. - No. 3. - P. 30-33.
9. Biragova, V. V. Productivity of maize hybrids of home-grown and foreign selection depending on the use of fertilizers, herbicides, biological products, and new nano-fertilizers / V.V. Biragova, M.Kh. Khamzatova // Izvestiya of Gorsk state agrarian university. - 2014. - № 2, 51. - P. 21-27.
10. Buldykova, I. A. Consumption of nutrients by maize plants under foliar fertilization with microelements / Buldykova I. A. // Scientific supply of Agro-industrial complex: materials of the 4th All-Russian scientific-pract. conference / KubSAU. - Krasnodar, 2010. - P. 7-9.
11. Malakanova, V. P. Role of micronutrients in increasing the yield of maize hybrids and their parent forms / V.P. Malakanova, V. A. Kornev // Maize and sorghum. - 2005. - No. 4. - P. 2-4.
12. Uvarov, G. I. Cultivation of maize hybrids for silage: efficiency of fertilizers with additives of microelements / G. I. Uvarov, D. G. Vasilyev // Kormoproizvodstvo. - 2010. - No. 6. - P. 23-25.
13. Methodical recommendations for conducting field experiments with maize. - Kiev, 1980. - 54 p.
14. Dospekhov, B. A. Methods of experiments / B. A. Dospekhov. - M.: Agropromizdat, 1985. - 350 p.
15. Semina, S. A. Effect of growth conditions on photosynthetic productivity and yield of maize / A. S. Semina, A. G. Inyakhin // Niva Povolzhya. - 2013. - № 1 (26) - P. 35-39.
16. Semina, S. A. Conditions of cultivation and productivity of maize / A. S. Semina, A. S. Paliychuk, I. V. Gavryushina // Niva Povolzhya. - 2016. - № 4 (41) - P. 63-69.
УДК 633.31/37: 631.461
СРАВНИТЕЛЬНАЯ УРОЖАЙНОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СИМБИОТИЧЕСКОЙ ФИКСАЦИИ
АЗОТА ЗЕРНОВЫХ БОБОВЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТАХ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ
А. Л. Тойгильдин, канд. с.-х. наук, доцент ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ. г. Ульяновск, Россия, т. 8(8422)55-95-75
Авторами проведён сравнительный анализ урожайности и продуктивности гороха, вики, люпина в зависимости от обработки почвы и фонов удобрений в севооборотах. Приводятся данные по продуктивности симбиотической азотфиксации зерновых бобовых и ее динамике под влиянием способов основной обработки почвы и фонов с внесением соломы предшественника совместно с минеральными удобрениями. Исследования показывают, что наибольшая продуктивность отмечена у люпина белого, с урожаем которого накапливалось 480-588 кг/га белка, с урожаем гороха - 262-407 кг/га, вики - 241-297 и смеси гороха и люпина - 380473 кг/га. Наилучшие условия для формирования урожая, симбиотической фиксации азота и накопления белка в урожае складывались на варианте с основной обработкой почвы: дискование на 10-12 см + рыхление плугом со стойками СибИМЭ на 20-22 см и на фоне внесения соломы предшественника + минеральные удобрения. Многолетние исследования позволили выявить зависимость продуктивности симбиотической азотфиксации от урожайности основной продукции.
Ключевые слова: зерновые бобовые, сбор белка, азотфиксация, обработка почвы, удобрения, солома.
Актуальность. Потребность сельскохозяйственных культур в азоте за счет минеральных удобрений полностью не удовлетворяется, и основная масса урожая
формируется за счет минерализации гумуса, что сопровождается деградацией почвенного плодородия. Азот минеральных удобрений характеризуется высокой энер-
гоемкостью. Если учесть, что в ближайшее время возрастет объем применения туков, то это приведет к увеличению затрат на производство продукции растениеводства, к повышению концентрации нитратов и нитритов, загрязнению почвы, водоисточников и продуктов растениеводства.
Альтернативным источником азота служит способность определенных групп микроорганизмов связывать его из воздуха, сам процесс выполняет глобальную функцию - поддержание азотного статуса биосферы [1]. Романов Г. Г. [2] указывает, что для сельского хозяйства привлекательность «биологического» азота в качестве источника азотистых соединений состоит в том, что запасы молекулярного азота атмосферы практически неисчерпаемы, сам ферментативный процесс фиксации азота осуществляется при обычных температурах и давлении, а источником энергии выступает даровой солнечный свет. Максимальное использование процесса экологически и энергетически приемлемо и вполне вписывается в биосферную парадигму природопользования, декларированную Конференцией ООН по окружающей среде и развитию [3].
Биологический азот относится к числу энергоэкономных и экологически безопасных источников в растениеводстве, и очевидно, что нужно расширять видовой состав и долю бобовых в структуре посевных площадей [4-8]. Уровень биологизации севооборотов определяется, в частности, продуктивностью симбиотической фиксации азота из атмосферы интенсивной культурой бобовых растений.
Жученко А. А. [9] отмечает, что, несмотря на условиях наступления мирового энергетического кризиса, Россия располагает огромным потенциалом ресурсо- и энергосбережения и в АПК наиболее перспективным направлением снижения расхода энергии является биологическая фиксация атмосферного азота.
Кроме прочего бобовые культуры являются источником растительного белка и незаменимых аминокислот [10, 11], а также одним из лучших предшественников в севообороте [12, 13]. Все это определяет актуальность расширения видового состава бобовых культур в севооборотах и разработки приемов повышения их продуктивности и усиления симбиотической азотфик-сации в условиях лесостепи Поволжья.
Цель работы: расширение видового состава зерновых бобовых в севооборотах и разработка приемов повышения их урожайности и продуктивности симбиотиче-
ской азотфиксации в условиях лесостепи Поволжья.
Задачи исследований:
- провести сравнительную оценку урожайности и белковой продуктивности зерновых бобовых культур в зависимости от обработки почвы и удобрений в севооборотах;
- изучить особенности накопления азота в биомассе изучаемых культур;
- оценить продуктивность симбиотиче-ской азотфиксации зерновых бобовых и их смесей в зависимости от обработки почвы и удобрений в севооборотах.
Методика исследований.
Изучение сравнительной продуктивности зернобобовых культур проводилось в стационарном трехфакторном полевом опыте Ульяновского ГАУ в период с 2005 по 2015 годы. Полевой опыт подразумевает изучение 6-польных севооборотов, которые имеют следующие схемы (фактора А)1:
1) зернопаровой: чистый пар - озимая пшеница - яровая пшеница - горох - яровая пшеница - яровая пшеница;
2) зернотравяной с кострецом: горох -озимая пшеница - яровая пшеница + кострец - кострец - кострец - яровая пшеница;
3) зернотравяной с люцерной: вика (люпин) - озимая пшеница - яровая пшеница +люцерна - люцерна - люцерна -яровая пшеница;
4) зернотравяной: вика-овес на сидерат (смесь гороха и люпина на семена) - озимая пшеница - яровая пшеница + эспарцет (кострец + люцерна) - эспарцет (кострец + люцерна) - эспарцет (кострец + люцерна) -яровая пшеница.
Изучаемые сорта сельскохозяйственных культур указаны в таблице 3.
В экспериментальных севооборотах основная обработка почвы проводилась по двум технологиям (фактор В): 1) комбинированная в севообороте 2) поверхностно-минимизированная.
В качестве контроля выбрана комбинированная обработка почвы (1 вариант), сочетающая отвальные и безотвальные способы с элементами минимизации. Поверхностно-минимизированная обработка (2 вариант) отличается от контрольного по глубине и интенсивности воздействия на почву. Обработка почвы под зерновые бобовые культуры: 1) дискование БДМ - 4x4 на 10-12 см + рыхление плугами со стойками СибИМЭ на 20-22 см 2) дискование
1 В скобках указаны культуры, издавшиеся во второй ротации севооборотов в период 2012-2015 гг.
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 145
БДМ-4х4 на 10-12 см + культивация КПИР-3,6 на 12-14 см.
В экспериментальных севооборотах применялось по два фона органомине-ральных удобрений (фактор С). В период 2005-2008 гг. в первых 3-х севооборотах: 1) навоз + NPK 2) солома + NPK в 4-м севообороте 1) сидерат + NPK 2) сидерат + солома + NPK. Под бобовые культуры удобрения были следующими: 1 фон: - Р20К20; 2 фон: солома + Р20К20.
В период второй ротации севооборотов поменялся набор зернобобовых культур и фоны удобрений: 1) солома + NPK (планируемая продуктивность севооборотов 2,673,10 зерновых единиц); 2) солома + NPK (планируемая продуктивность севооборотов 3,25-3,88 зерновых единиц). Под зерновые бобовые культуры удобрения были следующими: 1 фон: солома + ^0Р20К20; 2 фон: солома + ^0Рз0К30.
Повторность опыта трехкратная, размещение систематическое методом расщепленных делянок, площадь делянок первого порядка 560 м2, второго - 280 и третьего -140 м2. Почва опытного участка чернозем выщелоченный среднемощный среднесу-глинистый. Исследования проводились по общепринятым методикам [14, 15].
Годы исследований были разными по метеорологическим условиям. Так, первый год (2005) отличался повышенной влаго-обеспеченностью с ГТК за май-июнь 1,46 ед., три года характеризовались недостатком влаги при ГТК= 0,88-0,97 (2006, 2007, 2013 гг.), 2 года проявлялась средняя засуха с ГТК = 0,46-0,55 (2008, 2015 гг.) и 2 года была отмечена слабая засуха с ГТК = 0,62 (2012 и 2014 гг.). Анализ метеорологических условий показывает их резкую контрастность с продолжительными почвенными и воздушными засухами в одни периоды и избыточным увлажнением в другие.
Результаты и их анализ. Как показали наши исследования, урожайность зерновых бобовых культур варьировала по годам и по вариантам опыта в зависимости от обработки почвы и изучаемых удобрений (табл. 1).
В среднем за четыре года в период первой ротации севооборотов (2005-2008 гг.) максимальная урожайность гороха, как в первом севообороте, так и во втором, была получена по комбинированной обработке почвы и увеличивалась с 1,86-1,89 до 2,15-2,23 т/га, или на 15,6-17,7 % в сравнении с поверхностно-минимизированной обработкой. В первом севообороте (зернопаровом) фоны удобрения были равноценными по влиянию на урожайность гороха, во втором (зернотравяном с лю-
церной) отмечалось преимущество фона солома + P20K20 в сравнении с фоном
P20K20.
Сбор белка с урожаем гороха в первом севообороте варьировал по вариантам опыта от 276-278 кг/га (поверхностно-минимизированная обработка почвы) до 332-334 кг/га (комбинированная обработка почвы) соответственно по фонам удобрения. Во втором севообороте белковая продуктивность гороха составила от 262-276 кг/га до 308-333 кг/га соответственно по способам обработки почвы и удобрениям.
На вике также комбинированная обработка почвы превосходила по эффективности минимальную, урожайность возросла на 0,24 т/га, что является достоверной прибавкой и подтверждается данными дисперсионного анализа. Удобрения оказали равноценное влияние на урожайность вики, отмечалась лишь тенденция повышения урожайности по второму фону удобрения, что отразилось на сборе белка - от 281-297 кг/га по комбинированной обработке почвы до 241-254 кг/га по поверхностно-минимизированной обработке почвы соответственно по первому и второму фонам удобрения.
В период второй ротации севооборотов (2012-2015 гг.) изменился набор культур и фоны удобрения. В структуру III и IV севооборотов были введены люпин белый и смесь люпина узколистного с горохом. Данные об урожайности зернобобовых культур в зависимости от систем обработки почвы и удобрений в севооборотах представлены в таблице 2.
Урожайность гороха составила 1,972,36 т/га, люпина белого - 1,99-2,30 т/га. Наибольшая урожайность была получена при возделывании гороха в смеси с люпином - 2,06-2,40 т/га.
На всех культурах отмечалось преимущество комбинированной системы обработки почвы и повышенного фона удобрений (2 варианта). Безотвальная обработка почвы на 20-22 см была более эффективной в сравнении с культивацией на 1214 см, прибавка урожайности составила от 0,15 т/га (горох, 1 севооборот) до 0,26 т/га (горох, 2 севооборот). Повышенный фон удобрений (солома + N20P30K30) обеспечил прибавку урожайности зернобобовых культур от 0,13 т/га (горох, 1 севооборот) до 0,19 т/га (горох, 2 севооборот).
По сбору белка преимущество имели посевы люпина белого, с его урожаем было получено от 480 кг/га (минимальная обработка почвы, солома + N10P2oK2o) до 588 кг/га (комбинированная обработка почвы, солома + N20P30K30). На горохе сбор белка составил 293-407 кг/га, в смеси
составил 293-407 кг/га, в смеси гороха с люпином - 380-473 кг/га с преимуществом отмеченных вариантов.
Проведенные анализы показывают, что содержание азота в биомассе зерновых бобовых культур снижается в ряду: семена - пожнивно-корневые остатки - солома. Бобовые растения накапливали больше азота благодаря бобово-ризобиальному симбиозу в сравнении с небобовой культурой - яровой пшеницей. Семена бобовых культур отличались более высоким содержанием азота: от 3,53 (горох, Таловец 70) до 5,97 % (люпин), в пожнивно-корневых остатках - от 1,61 (горох, Таловец 70) до 1,97 % (вика), в соломе - от 1,28 % (горох, Таловец 70) до 1,49 % (вика).
Важное теоретическое и практическое значение представляют сведения о том, из каких источников азот поступает в растения, какова их доля участия в питании растений, а также количественная оценка вовлечения данного элемента в биологический круговорот. Средообразующую функцию зерновых бобовых агрофитоценозов связывают с возрастанием доли симбиоти-ческого азота в биологизации севооборотов и укреплением азотного фонда почвы как альтернативы энергоемкому азоту туков.
Установленные особенности в форми-
ровании и функционировании симбиотиче-ского аппарата гороха и вики определили заметную разницу в количестве фиксируемого ими азота воздуха. Расчеты симбио-тически фиксированного азота были проведены методом сравнения с небобовой культурой - яровой пшеницей.
В период 2005-2008 гг. (первая ротация) накопление азота в фитомассе гороха изменялось от 108 до 135 кг/га. Комбинированная в севообороте обработка почвы обеспечивала наибольшую продуктивность симбиотической фиксации азота, в среднем за годы исследований она составила 44-51 кг/га, или 35-38 % от общего накопления азота в фитомассе. Что касается вариантов с поверхностно-минимизированной обработкой почвы, то накопление биологического азота находилось в пределах от 31 кг/га (29 %) до 39 кг/га (34 %) соответственно фонам удобрений. При этом внесение измельченной соломы предшествующей яровой пшеницы, как по комбинированной обработке, так и по поверхностно-минимизированной, во все годы исследований повышало азотфиксирующую активность гороха по сравнению с минеральным фоном.
Продуктивность симбиотической фиксации азота и его участие в формировании
Таблица 1
Урожайность и продуктивность симбиотической фиксации азота зерновых бобовых культур в зависимости от обработки почвы и удобрений в севооборотах (в период первой ротации, 2005-2008 гг.)
Культура Обработка почвы Удобрения Основная продукция Солома и сидерат ПКО Накопление N кг/га Усвоено азота из воздуха
т/га N кг/га т/га N кг/га т/га N кг/га кг/га %
Горох (1 севооборот, 4 поле) В1 С1 2,19 71 3,40 37 1,66 23 131 50 38
С2 2,19 71 3,40 39 1,66 25 135 51 38
В2 С1 1,86 59 3,00 33 1,37 19 111 34 31
С2 1,88 59 3,02 33 1,39 21 113 38 34
Горох В1 С1 2,15 66 3,36 37 1,62 22 125 44 35
С2 2,23 71 3,45 39 1,69 25 135 51 38
В2 С1 1,86 56 3,00 33 1,37 19 108 31 29
С2 1,91 59 3,06 34 1,42 21 114 39 34
Вика В1 С1 1,69 59 2,79 35 1,22 18 112 31 28
С2 1,72 62 2,83 35 1,25 21 118 34 29
В2 С1 1,45 51 2,49 32 1,02 16 99 22 22
С2 1,48 53 2,53 32 1,04 17 102 27 26
Вико-овсяная смесь на сидерат В1 С1 - - 4,49 100 2,33 22 122 21 17
С2 - - 4,76 110 2,43 25 135 26 19
В2 С1 - - 3,81 86 2,11 20 106 15 14
С2 - - 4,12 95 2,21 22 117 21 18
НСР05 НСР 05 А НСР05 В и С 0,09 0,04 0,03 - - - - - - - -
Фактор В: В1 - дискование БДМ 4х4 на 10-12 см + СибИМЭ на 20-22 см; В2 - дискование БДМ-4х4 на 10-12 см + культивация КПИР-3,6 на 12-14 см
Фактор С: С1 - Р20К20; С2- солома + Р20К20 (указаны под бобовые культуры)
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 147
урожайности вики изменялась от 22 кг/га, или 22 %, (минимизированная обработка + Р20К20) до 34 кг/га, или на 29 % (комбинированная обработка и солома + Р20К20). Внесение соломы предшественника и Р20К20 при комбинированной обработке почвы увеличивало эффективность азотфиксации вики на 7-9 кг/га.
Азотфиксирующая активность вики в смеси с овсом повышалась при внесении под культуру соломы и Р20К20 на 3 кг/га (10 %) по комбинированной обработке и на 5 кг/га (23 %) по минимизированной по отношению к вариантам с внесением Р20К20.
Таким образом, оценка систем удобрения в период первой ротации показала, что доля биологического азота в общем его накоплении в фитомассе возрастала на варианте с применением соломы предшественника. Усиление бобово-ризобиально-го симбиоза и повышение продуктивности азотфиксации на фоне с внесением соломы объясняется, прежде всего, тем, что при внесении органики улучшается структура почвы, снижается плотность ее сложения, повышается пористость аэрации, что является обязательным условием успешного образования симбиотического аппарата.
Растительные остатки сельскохозяйственных культур, в том числе солома, поступающие в почву, служат важнейшим энергетическим и пищевым ресурсом для агрономически полезной почвенной биоты, в том числе дождевых червей и микроорганизмов [16-19]. По-видимому, это следствие усиления целлюлозолитических процессов, в результате которых в почве накапливаются продукты деструкции целлюлозы - низкомолекулярные углеводы, которые являются наиболее выгодным в энергетическом плане субстратом для азотобактера и других микроорганизмов.
В период второй ротации, при изучении другого набора культур и систем удобрения, тенденции, отмеченные в первой ротации севооборотов, сохранялись. В частности, продуктивность азотфиксации зерновых бобовых культур по комбинированной обработке почвы была выше (табл. 2).
Оценка продуктивности гороха, возделываемого в первом севообороте (4 поле) показала, что продуктивность фиксации атмосферного азота при комбинированной обработке почвы составила 58 кг (или 46 % от общего накопления) по первому фону (солома + Ы10Р2оК2о) и 70 кг/га (54 %) по второму фону удобрений (солома +
Таблица 2
Урожайность и продуктивность симбиотической фиксации азота зерновых бобовых культур в севооборотах в зависимости от обработки почвы и удобрений в севооборотах (в период второй ротации, 2012-2015 гг.)
Культура (фактор А) Обработка почвы (фактор В) Удобрения (фактор С) Основная продукция Солома ПКО Накопление Ы, кг/га* Усвоено азота из воздуха
т/га N1, кг/га т/га N1, кг/га т/га N1, кг/га кг/га %
Горох (1 севооборот, 4 поле) В1 С1 2,35 78 3,60 40 1,80 25 133 58 44
С2 2,50 86 3,79 43 1,93 29 138 70 51
В2 С1 2,23 74 3,45 38 1,69 24 126 54 43
С2 2,33 78 3,58 39 1,78 27 124 58 47
Горох В1 С1 2,20 72 3,42 38 1,67 23 123 48 39
С2 2,39 82 3,65 41 1,83 27 130 62 48
В2 С1 1,94 62 3,10 34 1,44 20 106 34 32
С2 2,13 70 3,33 37 1,61 24 111 45 41
Люпин В1 С1 2,13 107 2,96 37 1,62 24 158 83 53
С2 2,30 118 3,17 40 1,73 29 167 99 59
В2 С1 1,99 97 2,78 36 1,53 24 147 75 51
С2 2,12 106 2,94 37 1,61 27 150 84 56
Горох + люпин В1 С1 2,22 86 3,44 41 1,69 24 141 66 47
С2 2,40 98 3,66 44 1,84 29 151 83 55
В2 С1 2,06 79 3,24 39 1,55 23 131 59 45
С2 2,22 87 3,44 41 1,69 27 135 69 51
НСР05 НСР05 А НСР 05 В и С 0,07 0,03 0,02 - - - - - - - -
Фактор В: В1 - дискование БДМ 4х4 на 10-12 см + СибИМЭ на 20-22 см; В2 - дискование БДМ-4х4 на 10-12 см + культивация КПИР-3,6 на 12-14 см; фактор С: С1-солома + N10P20K20; С2- солома + N20P30K30 (указаны под бобовые культуры) *за вычетом минерального азота.
Таблица 3
Связь продуктивности фиксации симбиотического азота зерновых бобовых культур и их смесей (у, кг/га) с урожайностью (х, т/га)
Культура, сорт R Степень зависимости Уравнение регрессии*
Горох Таловец 70 R = 0,884 Высокая y = 38,0 x - 23,6
Горох Ульяновец R = 0,993 Высокая y = 63,6 x - 90,1
Вика Льговская 31/292 R = 0,972 Высокая y = 33,4 x - 21,0
Вика Льговская 31/292+ овес Скакун R = 0,597 Средняя y = 7,43 x + 0,24"'
Люпин белый Гамма R = 0,937 Высокая y = 55,6 x - 41,3
Люпин + горох R = 0,944 Высокая y = 53,6 x - 57,9
N20P30K30). При применении поверхностно-минимизированной обработки почвы количество фиксированного азота сократилось до 54-58 кг, или 52-55 %, соответственно по первому и второму фонам удобрений.
Аналогичная картина складывалась в посевах гороха второго севооборота (зер-нотравяного с кострецом).
Наибольшей продуктивностью симбио-тической азотфиксации из изучаемых бобовых культур отличался люпин белый - от 75 кг/га (51 %) по поверхностно - минимизированной обработке почвы в севообороте и первому фону до 99 кг/га (59 %) по комбинированной обработке почвы и второму фону. Отмечена высокая продуктивность фиксации азота из воздуха смешанных посевов гороха и люпина - от 59 до 83 кг/га, или от 45 до 55 % от общего накопления с преимуществом отмеченных вариантов.
Очевидным было преимущество комбинированной обработки почвы в севообороте, которая подразумевала дискование на 10-12 см с последующим рыхлением плугами со стойками СибИМЭ на 20-22 см, она обеспечивала лучшие условия для развития бобово-ризобиального симбиоза, что сказалось на накоплении азота в биомассе и продуктивности азотфиксации. Аналогичные данные получены и другими исследователями [20, 21].
Оценка влияния систем удобрения с участием соломы на планируемую урожайность бобовых показала, что более высокие дозы минеральных удобрений - солома + N20P30K30 повышали продуктивность азотфиксации в сравнении с фоном солома + N10P20K20.
Учитывая, что зерновые бобовые культуры накапливают большое количество азота в сравнении с небобовыми культурами, следует полагать, что продуктивность симбиотической азотфиксации определяет накопление биомассы и их урожай-
ность. В результате многолетних исследований нами установлена связь между урожайностью зерновых бобовых культур (гороха, вики, смеси вики с овсом, люпина белого и смеси гороха и люпина) и продуктивностью симбиотической азотфиксации, которая характеризуется уравнениями регрессии, представленными в таблице 3.
С практической точки зрения использование атмосферного азота за счет бобово-ризобиального симбиоза имеет огромное значение. В условиях дороговизны энергетических ресурсов и минеральных удобрений, а особенно техногенного азота, использование биологического потенциала бобовых культур очень перспективно. Бобовые культуры путем симбиоза с клубеньковыми бактериями фиксируют атмосферный азот, накапливая белковые вещества в урожае и обогащая почву за счет послеуборочных остатков и корневых выделений, что позволяет экономить энергетические ресурсы, затрачиваемые на синтез азотных удобрений.
Таким образом, в условиях лесостепи Поволжья следует расширять набор зерновых бобовых культур, в частности вводить люпин, который отличается высокой белковой продуктивностью и накоплением биологического азота благодаря бобово-ризобиальному симбиозу. Результаты исследований показывают, что в черноземе выщелоченном региона присутствуют вирулентные клубеньковые бактерии, благодаря которым происходит спонтанный активный симбиоз микроорганизмов с горохом и викой, а люпин требует инокуляции семян. Повышению сбора белка и продуктивности симбиотической фиксации азота атмосферы зерновых бобовых культур способствует комбинированная в севообороте обработка почвы на фоне минеральных удобрений с внесением соломы предшествующих зерновых культур.
1Установлена связь с накоплением сухого вещества надземной части.
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 149
Литература
1. Умаров, М. М. Ассоциативная азотфиксация / М. М. Умаров. - М.: МГУ, 1986. - 131 с.
2. Романов, Г. Г. Симбиотические растения-азотфиксаторы во флоре Европейского Северо-Востока / Г. Г. Романов. - СПб.: СПбГЛТУ, 2014. - 128 с.
3. Кирюшин, В. И. Теория адаптивно-ландшафтного земледелия и проектирования агроланд-шафтов / В. И. Кирюшин. - М.: КолосС, 2011. - 443 с.
4. Трепачев, Е. П. Агрохимические аспекты биологического азота в современном земледелии / Е. П. Трепачев. - М., 1999. - 532 с.
5. Ильина, Л. В. Биологизация земледелия - фактор ресурсосбережения и сохранения плодородия почвы / Л. В. Ильина, К. Н Дрожжин, Р. Н. Ушаков // Севооборот в современном земледелии: сб. докл. междунар. науч. конф. - М.: Изд-во МСХА, 2004. - С. 166-169.
6. Иванов, К. А. Защитные реакции в бобово-ризобиальном симбиозе: индукция и супрессия / К. А. Иванов, В. Е. Цыганов // Сельскохозяйственная биология. - 2014. - № 3. - С. 3-14.
7. Pastor, J. Nitrogen fixation and the mass balances of carbon and nitrogen in ecosystems / J. Pastor, D. Binkley // Biogeochemistry. - 1998. - V. 43, № 1. - P. 63-78.
8. Wang, Li X. Efficient solar-driven nitrogen fixation over carbon-tungstic-acid hybrids / Li X. Wang, W. Wang, D. Jiang, S. Sun, L. Zhang, X. Sun // Chemistry - A European Journal. - 2016. - V. 22, № 39. - P. 13819-13822.
9. Жученко, А. А. Вызовы XXI столетия мировой и отечественной продовольственной безопасности / А. А. Жученко // Агропродовольственная политика России. - 2012. - № 1. - С. 6-9.
10. Васин, В. Г. Основные направления развития кормопроизводства в Самарской области /
B. Г. Васин, Н. Н. Ельчанинова., А. В. Васин // Кормопроизводство. - 2012. - № 8. - С. 34-36.
11. Зернобобовые культуры - важный фактор устойчивого экологически ориентированного сельского хозяйства / В. И. Зотиков Т. С. Наумкина, Н. В. Грядунова и др. // Зернобобовые и крупяные культуры. - 2016. - № 1 (17). - С. 6-13.
12. Лошаков, В. Г. Севооборот и плодородие почвы / В. Г. Лошаков // - М.: Изд. ВНИИА, 2012. - 512 с.
13. Морозов, В. И. Дифференциация систем земледелия и их практическое освоение в лесостепи Поволжья / В. И. Морозов // Дифференциация систем земледелия и плодородие чернозема лесостепи Поволжья: тематический сборник научных трудов. - Ульяновск, 1996. - С. 12-31.
14. Посыпанов, Г. С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха / Г. С. Посыпанов. - М.: Агропромиздат, 1991. - 300 с.
15. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. -351 с.
16. Гурьев, Г. П. Использование соломы как органического удобрения / Г. П. Гурьев. - М.: Наука, 1980. - С. 218-226.
17. Куликова, А. Х. Повышение эффективности использования соломы и сидерата в системе удобрения озимой пшеницы / А. Х. Куликова, Е. А. Яшин, А. Е. Яшин // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - № 3. - С. 20-24.
18. Влияние бактериальных препаратов на биологическую активность чернозема выщелоченного и урожайность зерновых культур / О. Ф. Хамова, Е. Н. Ледовский, Е. В. Тукмачева, Н. Н. Шулико // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2016. - № 3 (23). -
C. 44-48.
19. Шевченко, Д. Альтернативные методы управления растительными остатками в растениеводстве вместо сжиганий / Д. Шевченко, Е. Кобец. - СПб.: Bellona, 2014. - 64 с.
20. Куликова, А. Х. Эффективность основной обработки почвы в регулировании азотфиксирующей активности и продуктивности гороха в лесостепи Поволжья / А. Х. Куликова, И. В. Антонов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2007. - № 2 (5). - С. 3-12.
21. Рахимова, Ю. М. Фотосинтетическая деятельность и урожайность сои при применении различных гербицидов и приёмов основной обработки почвы / Ю. М. Рахимова, А. В. Дозоров, А. Ю. Наумов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. -№ 1 (25). - С. 37-42.
UDK 633.31/37: 631.461
COMPARATIVE YIELD AND PRODUCTIVITY OF SYMBIOTIC NITROGEN FIXATION OF LEGUMES IN CROP ROTATIONS IN FOREST-STEPPE OF VOLGA AREA
A.L. Toigildin, candidate of agricultural sciences, assistant professor
FSBEE HE Uluanovsk SAU Uluanovsk, Russia, t. 8(8422)55-95-75
The article deals with a comparative analysis of yields and productivity of peas, vetch, lupine, depending on the soil tillage and backgrounds of fertilizers in crop rotations. The author presents data on the productive activity of symbiotic nitrogen fixation of grain legumes and its dynamics under the influence of methods of the primary soil tillage and backgrounds with straw introduction of the predecessor in combination with mineral fertilizers.
Studies show that the highest productivity was observed in lupine white with the harvest of which 480-588 kg/ha of protein crops peas - 262-407 kg/ha, wiki 241-297 and mixtures of peas and Hu-Pina -380-473 kg/ha was accumulated. The best conditions for the yield formation, symbiotic nitrogen fixation and accumulation of protein in the crop was on the variant with a primary soil tillage: disking at 10-12 cm + hoeing with plough with racks CibIME for 20-22 cm and on the background of introduction of predecessor straw + mineral fertilizers. Years of research have allowed to reveal the dependence of the productivity of symbiotic nitrogen fixation on the yield of main products.
Key words: grain legumes, protein collection, nitrogen fixation, soil tillage, fertilizers, straw.
References:
1. Umarov, M. M. Associative nitrogen fixation / M. M. Umarov. - M.: MSU, 1986. - 131 p.
2. Romanov, G. G. Symbiotic nitrogen-fixing plants in the flora of the European North-East / G.G. Romanov. - Col. of publ.: SpbGLTU, 2014. - 128 p.
3. Kiryushin, V. I. The theory of adaptive landscape farming and landscape design / V. I. Kiryushin. -M.: Kolos, 2011. - 443 p.
4. Trepachev, Ye. P. Agrochemical aspects of biological nitrogen in modern farming / Ye. P. Trepa-chev. - M., 1999. - 532 p.
5. Ilyina, L. V. Farming biologization is the factor of resource conservation and preservation of soil fertility / L. V. Ilyina, K. N. Drozhzhin, R. N. Ushakov // Crop rotation in modern agriculture: collection of reports of International scientific conf. - M.: publishing house of MAA, 2004. - P. 166-169.
6. Ivanov, K. A. Protective response in leguminous-rhizobial symbiose: induction and suppression / K. A. Ivanov, V. Ye. Tsyganov // Agricultural biology. - 2014. - No. 3. - P. 3-14.
7. Pastor, J. Nitrogen fixation and the mass balances of carbon and nitrogen in ecosystems / J. Pastor, D. Binkley // biogeochemistry is. - 1998. - V. 43 No. 1. - P. 63-78.
8. Wang, Li X. Efficient solar-driven nitrogen fixation over carbon-tungstic-acid hybrids / Li X. Wang, W. Wang, D. Jiang, S. Sun, L. Zhang, X. Sun // Chemistry - A European Journal. - 2016. - V. 22, no. 39. - P. 13819-13822.
9. Zhuchenko, A. A. Challenges of the XXI century to the global and domestic food security / A. A. Zhuchenko // Agri-food policy of Russia. - 2012. - No. 1. - P. 6-9.
10. Vasin, V. G. Main directions of development of forage production in the Samara region / V. G. Vasin, N. N. Yelchaninova., A. V. Vasin // Kormoproizvodstvo. - 2012. - No. 8. - P. 34-36.
11. Grain legumes - an important factor for sustainable, ecologically oriented agriculture / V. I. Zo-tikov, T. S. Naumkina, N. V. Gryadunova et al. // Beans and grouts crops. - 2016. - № 1 (17). - P. 6-13.
12. Loshakov, V. G. Crop rotation and soil fertility / V. G. Loshakov // - M.: Publishing house. VNIIA, 2012. - 512 p.
13. Morozov, V. I. Differentiation of farming systems and their practical development in forest-steppe of the Volga region / V. I. Morozov // Differentiation of cropping systems and fertility of the black soil steppe of Volga area: thematic collection of scientific works. - Ulyanovsk, 1996. - P. 12-31.
14. Posypanov, G. S. Methods of study of biological nitrogen fixation of the air / G. S. Posypanov. -M.: Agropromizdat, 1991. - 300 p.
15. Dospekhov, B. A. Methods of field experience / B. A. Dospekhov. - M.: Agropromizdat, 1985. -351 p.
16. Guriev, G. P. Use of straw as organic fertilizer / G. P. Guriev. - M.: Nauka, 1980. - P. 218-226.
17. Kulikova, A. Kh. Improving the efficiency of using straw and green manure in the fertilization system for winter wheat / A. Kh. Kulikova, Ye. A. Yashin, A. Ye. Yashin // Vestnik of the Ulyanovsk state agricultural academy. - 2016. - No. 3. - P. 20-24.
18. The influence of bacterial preparations on biological activity of leached black soil and yield productivity of grain crops / O. F. Hamova, Ye. N. Ledovsky, Ye. V. Tukmacheva, N. N. Shuliko // Vestnik of Omsk state agrarian university. - 2016. - № 3 (23). - P. 44-48.
19. Shevchenko, D. Alternative methods of management of crop residues in crop production instead of burning them / D. Shevchenko, Ye. Kobets. - Coll. of publ.: Bellona, 2014. - 64 p.
20. Kulikova, A. Kh. Effectiveness of primary soil tillage in the regulation of nitrogen fixation activity and productivity of pea in the forest-steppe of the Volga region / A. Kh. Kulikova, I. V. Antonov // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. - 2007. - № 2 (5). - P. 3-12.
21. Rakhimov, Yu. M. Photosynthetic activity and yield of soybean with the application of various herbicides and methods of primary tillage / Yu. M. Rakhimova, A.V. Dozorov, A. Yu. Naumov // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. - 2014. - № 1 (25). - P. 37-42.
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 151
