Активность бобово-ризобиального аппарата и продуктивность люцерны синегибридной при разных уровнях минерального питания в условиях лесостепной зоны Челябинской области

Активность бобово-ризобиального аппарата и продуктивность люцерны синегибридной при разных уровнях минерального питания в условиях лесостепной зоны Челябинской области

И.В. Синявский, д.б.н., Ю.З. Валиахметова, ассистент, Институт агроэкологии - филиал Челябинского ГАИУ

Среди многочисленных культур, возделываемых в сельском хозяйстве, бобовые занимают особое место, которое определяется их биологическими особенностями. Вступая в симбиоз с клубеньковыми бактериями, бобовые приобретают свойства ассимилировать молекулярный азот воздуха, что дает возможность получения высокой продуктивности посредством работы бобово-ризобиального аппарата.

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 в получении высококачественных кормов за счет 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 [1].

Наряду с температурой, влагообеспеченнос-тью и другими факторами повышенное требование при симбиотрофном питании бобовые культуры предъявляют к содержанию таких элементов, как фосфор и калий. Недостаток этих элементов приводит к снижению массы и количества клубеньков [2, 3]. Не менее важным элементом, оказывающим влияние на эффективность бобо-во-ризобиального симбиоза, является содержание в почве минерального азота. Увеличение количества этого элемента в почве при внесении повышенных доз азотных удобрений задерживает формирование клубеньков [4, 5]. По данным Гуковой и других авторов, для обеспечения растений люцерны и клевера биологическим азотом рекомендуется применять азотные удобрения в дозе 30—40 кг/га. Установлено, что в данном случае эта доза будет выступать в качестве стартовой и способствовать устранению дефицита в азотном питании в период до начала активной азотфиксации [6, 7]. Рекомендации разных авторов по использованию удобрений под многолетние бобовые травы вызывают необходимость

изучения данного вопроса в конкретных почвенно-климатических условиях.

В 2004 г. на опытном поле Института агроэкологии был заложен стационарный полевой опыт, в котором изучалось влияние различных уровней минерального питания многолетних бобовых трав на увеличение продуктивности и работу бобово-ризобиального аппарата. Схема опыта включала восемь вариантов и предусматривала внесение минеральных удобрений в расчете на три года пользования жизни травостоя с целью создания оптимального баланса элементов минерального питания при среднем ежегодном их выносе 5 т/га сена. Дозы фосфора (90 кг/га) и калия (105 кг/га) создают бездефицитный баланс этих элементов. В остальных вариантах предусматривали положительный баланс элементов питания. В вариантах с азотными удобрениями в дозе 30 кг/га проводились ежегодные подкормки весной по отрастанию трав. Почва опытного поля чернозем выщелоченный тяжелосуглинистого механического состава, с высоким содержанием органического вещества, среднемощный, среда слабокислая, близкая к нейтральной, содержание подвижного фосфора, обменного калия и общего азота высокое. Объектом исследования служили растения люцерны синегибридной сорта Флора-4. Для расчетов размеров азотфиксации в полевых услови-

1 2 3 4 5 6 7 І

Вариант опыта

Симбиотический азот  Несимбиотическии азот —Урожайность

Рис. - Доля симбиотического азота от общего содержания азота в растении при различных уровнях минерального питания

ях применяли метод сравнения бобовых и небобовых культур. Метод основан на допущении, что при идентичных условиях выращивания бобовых и злаковых культур количество азота, использованного ими из почвы, имеет близкое значение, находящееся на уровне допустимых погрешностей, тогда разность в содержании азота у этих культур дает представление о величине азотфиксации [8]. Для изучения фиксации атмосферного азота синегибридной люцерной была взята культура костреца безостого, сорт Южноуральский. Количество и массу клубеньков определяли методом монолита (по Станкову). Монолиты размером 40 35 26 см отбирали в двух точках делянки в 4-кратной повторности. Урожайность определяли сплошным методом. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Доспехову (1985).

Почвенные и погодные условия, складывающиеся за годы исследований, позволили получить на контрольном варианте достаточно значительный уровень продуктивности. При этом на 1 растение было образовано около 42 шт. жизнеспособных клубеньков, работа которых позволила обеспечить растения азотом до 55% от необходимого его количества (табл., рис.). Усиление фосфорного питания во втором и третьем вариантах позволило достоверно повысить выход

сена, прибавка составила 0,74 и 1,00 т/га относительно контроля. При этом нами отмечено увеличение доли симбиотического азота в биомассе растений до 59% соответственно, что говорит о значительной активизации процесса фиксации этого элемента из почвенного и атмосферного воздуха. В вариантах, где на фоне улучшенного фосфорного питания увеличивалось количество подвижных форм калия, значительно возросла урожайность за счет наибольшей массы и численности жизнеспособных клубеньков. В четвертом варианте их численность возросла на 8 шт., а масса — на 0,31 г, в пятом — на 10,33 шт. и 0,35 г соответственно, при этом доля симбиотического азота была наибольшей. В вариантах, где азотное питание осуществлялось на фоне фос-

Урожайность сена люцерны синегибридной и симбиотическая активность клубеньков при различном уровне минерального питания (2004—2006 гг.).

Вариант опыта Урожайность в среднем за 3 года, т/га Прибавка Число и масса жизнеспособных клубеньков на 1 растение

т/га % шт. г

1 Контроль 4,32 - 100 41,67 2,76

2 Р90 5,06 0,74 117 38,62 2,38

3 Р180 5,32 1,00 123 41,33 2,43

О 0К 8 1 Р 6,14 1,82 142 49,67 3,07

5 Р180К105 6,59 2,27 153 52,00 3,11

6 N30 5,07 0,75 117 35,33 2,27

7 ^оР 180 5,15 0,83 119 36,67 2,25

8 ^0Р180К105 6,75 2,43 156 38,33 2,41

форных и фосфорно-калийных удобрений, за счет внесения минерального азота интенсивность формирования бобово-ризобиального аппарата снижается. Количество клубеньков на 1 растение в шестом варианте снизилось на 6,34 шт. и 0,49 г, в седьмом — на 5 шт. и 0,51 г и в восьмом — на 3,34 шт. и 0,35 г. Эффективность симбио-трофного аппарата оказалась также на низком уровне, что отразилось на снижении доли симбиотического азота даже по сравнению с контрольным вариантом на 5,46—15,51%.

В восьмом варианте на фоне снижения бобо-во-ризобиального симбиоза уменьшается доля фиксируемого азота, но при этом выход основной продукции максимальный. На наш взгляд, повышение дозы минеральных удобрений способствует поддержанию доступных форм элементов питания в почвенном растворе, обеспечение потребности растений в азоте происходит за счет его минеральных форм, а доля симбиотроф-ного резко снижается.

Таким образом, обеспечение бездефицитного фосфорно-калийного питания люцерны синегибридной в условиях лесостепной зоны Челябин-

ской области способствует максимальной реализации работы бобово-ризобиального аппарата и повышению ее продуктивности, при этом доля участия симбиотического азота в обеспечении растений данным элементом возрастает и достигает 60% от общего его количества.

Литература

1. 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.

2. Мишустин, Е.Н. Биологическая фиксация атмосферного азота /Е.Н. Мишустин, В.К. Шильникова. М.: Наука, 1968. С. 287.

3. Шабаев, В.П. Урожайность и азотное питание растений люцерны при комбинированной инокуляции семян бактериями Risobium meliloti и Pseudomonas suringae //С.-х. биол. 1992. № 3. С. 67-73.

4. Тарковский М.И. Люцерна / М.И. Тарковский, А.Н. Константинова. М.: Колос, 1974. С. 240.

5. Лубенец, П.А. Люцерна. М.: Сельхозгиз, 1956. С. 240.

6. Гукова, М.М. Азотфиксация у бобовых растений // Изв. ТСХА. 1971. № 3. С. 87-95.

7. Трепачев, Е.М. Реакция многолетних бобовых трав и их смесей со злаками на возрастающие дозы азотных удобрений /Е.М. Трепачев, А.Д. Човжик, З.К. Спивак // Агрохимия. 1980. № 10. С 73.

8. Трепачев, Е.П. Агрохимические аспекты биологического азота в современном земледелии. М., 1999. С. 532.