Продуктивность и азотфиксирующая способность многолетних бобовых трав при разных уровнях минерального питания на выщелоченных черноземах лесостепи Зауралья

Продуктивность и азотфиксирующая способность многолетних бобовых трав при разных уровнях минерального питания на выщелоченных черноземах лесостепи Зауралья

Ю. З. Валиахметова, аспирант, Л. Ф. Вахитова, ассистент, Институт агроэкологии - филиал ФГОУВПО «Челябинский ГАУ»

Среди разнообразия растений, используемых в земледелии, бобовые занимают особое место, которое определяется их биологическими особенностями. Вступая в симбиоз с клубеньковыми бактериями, бобовые растения приобретают свойство ассимилировать молекулярный азот воздуха и повышают фотосинтетическую деятельность растений.

В практике сельского хозяйства широко используются однолетние зернобобовые: горох, соя, вика, фасоль, нут, чечевица, люпин и др., а также многолетние травы: клевер, люцерна, эспарцет и др.

Большими потенциальными возможностями биологической фиксации азота обладают клевер и люцерна, которые даже на бедных азотом почвах накапливают в общей биомассе урожая до 250—350 кг азота на гектаре посева, из них 70— 80% — за счет азота воздуха [3].

Ценность многолетних бобовых трав как предшественников связана с их комплексным воздействием на плодородие почвы, урожайность последующих культур и продуктивность севооборота. Многолетние травы имеют экологическое значение, они играют почвозащитную роль [2].

После многолетних трав почва имеет повышенное содержание водопрочных структурных агрегатов, противостоящих эрозии, оструктуренная почва после обработки имеет рыхлое строение и высокую степень влагоемкости. Величина ежегодных потерь почвы за счет водной эрозии на склонах северной лесостепной зоны варьирует от 0,1 т/га на многолетних травах, тогда как на чистых парах — до 8,5 т/га. Вынос биогенов достигает с 1 га на многолетних травах — 10 кг, гумуса — 28 кг, а в чистом пару соответственно — 28 и 46. Если принять коэффициент эрозионной надежности за 100%, то многолетние бобовые защищают почву на 50%, а чистый пар является наиболее уязвимым агрофоном для водной эрозии [5].

Многолетние бобовые издавна использовались как зеленое удобрение, они являются наиболее мощным и реально ощутимым источником органического вещества и биологического азота в земледелии, а также средством увеличения сбора растительного белка [3, 6].

Возрастающие потребности человечества в высококачественных продуктах питания можно обеспечить за счет интенсификации сельскохозяйственного производства. По данным отечественных и зарубежных ученых, химизация земледелия — это наиболее мощный, быстродействующий фактор интенсификации. Химизация является основой повышения урожаев сельскохозяйственных культур при одновременном улучшении качества получаемой продукции и повышении плодородия почвы. В практике сельскохозяйственного производства более сбалансированное питание растений достигается путем применения различных удобрений, а также известкования и гипсования почвы [7].

Крупным резервом подъема урожайности и повышения плодородия почв являются минеральные удобрения. В настоящее время в общем балансе вносимых в почву питательных веществ на долю минеральных удобрений приходится около 60% [4].

Минеральное питание — это регулируемый фактор, используемый для целенаправленного управления ростом и развитием растений с целью создания высокого урожая хорошего качества. Правильное применение удобрений способствует увеличению содержания в урожае ценных элементов питания. Неправильное их использование может оказывать негативное влияние на окружающую среду.

Использование удобрений без учета биологических особенностей растений, свойств почв, почвенно-климатических условий, свойств самих удобрений и т.д. не дает должного эффекта, а иногда приводит к снижению качества урожая [7].

При внесении минеральных удобрений необходимо учитывать наличие в почве основных элементов минерального питания в легкодоступных формах и способность растений усваивать минеральные элементы из тех или иных форм удобрений и почвенных соединений [1].

Для получения стабильного урожая бобовых трав с достаточным запасом питательных веществ необходимо учитывать их биологические особенности, при этом важно, чтобы повышалась способность растений к фиксации азота, что достигается внесением органоминеральных удобрений под данные культуры или предшествующие. Выводы и рекомендации различных авторов по использованию удобрений под многолетние бобовые травы неоднозначны и выдвигают необходимость всестороннего изучения проблемы в конкретных почвенно-климатических условиях.

Целью наших исследований явилось изучение влияния минеральных удобрений на продуктивность многолетних бобовых трав и азотфиксиру-ющую способность при возделывании на черноземе выщелоченном лесостепи Зауралья. С этой целью в 2004 г. был заложен стационар на опытном поле Института агроэкологии. Повторность опыта четырехкратная, расположение делянок — рендомизированное. Схема включает восемь вариантов и предусматривает однократное внесение удобрений в расчете на три года пользования жизни травостоя, ежегодные подкормки весной по отрастанию трав. Почва опытного поля: чернозем

1. Урожайность многолетних бобовых трав

Вариант Состав удобрений Урожайность, т /га

2004 2005

зеленой массы возд.-сух. вещества зеленой массы возд.-сух. вещества семян

1 Контроль 6,87 1,69 20,3 5,80 0,15

2 Р 90 6,00 1,48 24,8 7,01 0,19

3 Р180 6,36 1,55 26,9 7,06 0,20

я а 4 Р 90К105 7,05 1,74 34,1 8,70 0,28

я 5 Р180К105 6,75 1,66 36,0 9,10 0,28

2 Ч 6 N30 6,94 1,71 26,4 6,57 0,22

7 ^0Р 180 6,95 1,72 30,0 7,67 0,20

8 ^0Р180К105 7,13 1,76 39,1 9,09 0,29

НСР05 0,16 0,04 3,4 1,5 0,02

1 Контроль 6,82 1,68 20,0 5,71 0,17

2 Р 120 6,52 1,60 24,9 7,09 0,18

3 Р 240 6,97 1,71 26,4 7,50 0,19

а 4 Р 120К 150 7,80 1,90 34,0 7,59 0,24

я 5 Р 240К150 7,36 1,82 34,2 8,06 0,26

6 N40 7,46 1,80 26,0 6,47 0,20

7 ^0Р 240 7,51 1,83 33,0 8,04 0,21

8 ^0Р 240К150 7,74 1,88 34,9 8,10 0,26

НСР05 0,06 0,02 2,5 1,2 0,18

выщелоченный, тяжелосуглинистого механического состава, с высоким содержанием органического вещества, среднемощный, среда — слабокислая, близкая к нейтральной, содержание подвижного фосфора и обменного калия — высокое, содержание общего азота — высокое, основное его количество находится в органической форме. Количество минерального азота в нитратной и аммиачной формах нестабильно как по годам, так и в период роста и развития растений. Площадь делянки — 15 м2. Агротехника в опыте — общепринятая. Сорта районированы в Уральском регионе: люцерна синегибридная — сорт Флора 4, клевер луговой — Фаленский 86. Уборка и учет урожая проводились сплошным методом. Активность симбиотического аппарата оценивалась по количеству клубеньков в фазу цветения.

Результаты наших исследований по изучению влияния минеральных удобрений на урожайность люцерны и клевера приведены в таблице 1.

Урожайность зеленой массы в 2004 г. за один укос в среднем у люцерны составила 6,70 т/га, а у клевера — 7,30 т/га (табл. 1). Продуктивность клевера и люцерны за 2004 год исследования — низкая. На наш взгляд, это, главным образом, связано с тем, что вегетационный период характеризуется слабой влагообеспеченностью, бобовые культуры резко снижают урожай биомассы при продолжительной засухе [6].

Таким образом, наибольшая урожайность зеленой массы люцерны формируется в варианте ^0Р180К105 — 7,13 т/га, сухого вещества — 1,76 т/га и в варианте Р90К105 7,05 т/га — зеленой массы и 1,74 т/га воздушно-сухого вещества соответственно. Наибольшая продуктивность клевера выявлена в вариантах Р120К150 и ^0Р240К150. Для люцерны и клевера в 2004 г. оказалось характерным то, что сформировалась продуктивность: на уровне 6,87 т/га — у люцерны и 6,82 т/га — у клевера, без внесения удобрений за счет высокой азотфикси-рующей способности, о чем свидетельствует наибольшее число клубеньковых бактерий в данных вариантах (табл. 2).

В 2005 г. урожайность зеленой массы люцерны в среднем за три укоса составила 27,3 т/га, тогда как с клевера в среднем за два укоса получили 29,2 т/га зеленой массы. Наиболее высокая урожайность зеленой массы и сухого вещества получена в варианте с полной дозой удобрений: на люцерне 39,1 т/га — зеленой массы и 9,09 т/га — сухого вещества, на клевере — 34,9 т/га и 8,10 т/га, соответственно. Необходимо отметить положительное влияние минеральных удобрений на 5 варианте, как на клевере, так и на люцерне, где была получена высокая урожайность зеленой массы и сухого вещества без внесения азотных удобрений за счет работы ризобиального аппарата (табл. 2).

Наибольшая семенная продуктивность за счет работы бобоворизобиального аппарата отмечена

на вариантах Р90К105, Р180К105 и составляет 0,28 т/га у люцерны, на клевере, на вариантах Р120К150, Р240К150 — 0,24 т/га. На восьмом варианте урожайность семян высокая: у люцерны — 0,29 т/га, у клевера — 0,25 т/га.

2. Влияние минеральных удобрений на симбиотическую активность многолетних бобовых трав

Культура Вариант Состав удобрений Число клубеньков, млн.шт./га

2004 2005

Люцерна 1 Контроль 124 142

2 Р90 107 127

3 Р180 113 132

4 05 0 К1 80 19 Р 120 146

5 Р180К105 123 162

6 N30 93 113

7 ^0Р180 101 121

8 ^0Р180К105 105 124

НСР05 4,63 4,3

Клевер 1 Контроль 99 118

2 Р120 86 106

3 Р240 83 107

4 Р120К150 97 120

5 Р240К150 98 125

6 N40 77 98

7 ^0Р 240 78 102

8 ^0Р240К150 78 105

НСР05 4,06 3,8

Активность симбиотического аппарата оценивалась по количеству клубеньков в фазу цветения. Наибольшая численность клубеньков в 2004 г. была отмечена на варианте без внесения удобрений (на контроле) и составила 124 млн. шт./га у люцерны и 98 млн. шт./га — у клевера, соответственно. Применение азотных удобрений на всех вариантах снижало численность клубеньков, это связано с тем, что азотные удобрения подавляют образование клубеньков. Азотные удобрения проявляют ингибирующее действие, если их вносят в чистом виде и в условиях недостатка влаги, при этом растение переходит на минеральный тип азотного питания [7]. В вариантах Р180К105 на люцерне и Р240К150 — на клевере этот показатель близок к контролю. Хотелось бы отметить роль калия: так, в сравнении вариантов 3 и 4, где наряду с Р180 вносили К105 на люцерне и Р240К150 на клевере, количество клубеньков увеличилось на 10,8% и 8,5% соответственно. Такая же ситуация наблюдается в вариантах 2 и 4, где за счет внесения калийных удобрений формирование ризобиального аппарата бобовых трав проходит интенсивнее на 8,9%.

В 2005 г. необходимо отметить четвертый и пятый варианты, где оказалось наибольшее число клубеньков, в этих вариантах, наряду с фосфорными удобрениями, вносились калийные в дозе К105 на люцерне и К150 на клевере.

Проведенные исследования показали, что в условиях лесостепной зоны Зауралья на черноземах выщелоченных наибольшая урожайность зеленой массы, сухого вещества и семенная продуктивность отмечаются в вариантах с полной дозой удобрений для люцерны 1Ч30Р180К105 и ад 240К150для клевера. Кроме того, высокие показатели продуктивности были отмечены в четвертом и пятом вариантах, где азотные удобрения не применялись, а формирование биомассы произошло за счет азота, полученного в результате симбиотической деятельности микроорганизмов бобовых растений.

Литература

Алтунин, Д. А., Ладонин, В. Ф., Скороходова, Н. В. Интенсивные технологии производства кормов. — М.: Росагропро-миздат, 1991. — 352 с.

Баздырев, Г. И., Лошаков, В. Г. Земледелие. — М.: Колос, 2000. - 552 с.

Довбан, К. И. Роль бобовых сидератов в улучшении азотного режима дерново-подзолистых почв // Минеральный и биологический азот в земледелии СССР. — М.: Наука, 1985, — С. 270. Постников, А. В. Химизация в отраслях АПК: Росагропро-миздат, 1990. — 223 с.

Рекомендации по освоению адаптивно-ландшафтных систем земледелия Челябинской области/под. ред. директора ЧНИИСХ, доктора с.-х. наук А.В. Вражнова — Челябинск, 1996. - 111 с.

Юхимчук, Ф. Ф., Бурлачук, В. М. Бобовые растения как источник биологического азота // Новое в изучении биологической фиксации азота. — М.: Наука, 1971. — 124 — 128 с. Ягодин, Б. А., Жуков, Ю. П., Кобзаренко, В. И. Агрохимия. - М.: Колос, 2002. - 584с.