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

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

3. Влияние различных доз азотных удобрений на формирование и активность симбиотического и фотосинтетического аппаратов сои, гороха и вики

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.

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.