Введение
Симбиотическая фиксация азота воздуха – наиболее дешевый и доступный способ обеспечения растений азотом в период вегетации. В этой связи представляет теоретический и практический интерес разработка агротехнических приемов, обеспечивающих максимальную активность симбиотической азотфиксации, повышающих урожайность и белковую продуктивность бобовых культур.
Условия и объекты исследований
С целью выявления зависимости фиксации азота воздуха зернобобовыми культурами от условий возделывания, нами были проведены полевые опыты в условиях степной и предгорной зон Кабардино – Балкарской Республики в 2010 – 2014 годах. Годы исследований мы разбили на две группы – засушливые (2010, 2012, 2014 гг) и влагообеспеченные (2011, 2013 гг). По полученным данным нами были выведены средние значения.
Активность симбиотического аппарата определяется долей фиксированного азота воздуха от общего потребления. Исследования показали, что в результате симбиотической деятельности доля фиксированного азота воздуха составила 39-66 % в зависимости от зоны возделывания, культуры и сроков сева. Причем наибольшей она была у сои в предгорной зоне, наименьшей – у вики в степной зоне.
Результаты и обсуждение
Результаты исследований свидетельствуют о том, что в засушливые годы, когда влагообеспеченность почвы была ниже, показатели симбиотической деятельности были более низкими (табл.1).
Соя (сорт Ходсон) в предгорной зоне при ранних сроках посева фиксировала азота воздуха 115 кг/га, в степной зоне – 86 кг/га, почвенный азот составил при этом 56 кг/га как в предгорной так и в степной зонах. Доля фиксированного азота от общего потребления составила: в предгорной зоне 63,7 %, в степной – 57,1 %.
При поздних сроках посева фиксация атмосферного азота резко снизилась и составила: в предгорной зоне – 65 кг/га, в степной – 38 кг/га. Потребление почвенного азота в обеих природно-климатических зонах почти одинаково: в предгорной – 40 кг/га, в степной – 36 кг/га. При поздних сроках посева также снижается доля фиксированного азота от общего потребления.
У гороха (сорт Топаз) при ранних сроках посева в предгорной зоне количество фиксированного азота воздуха выше, чем в степной и составило, соответственно, 98 и 60 кг/га. Аналогичное соотношение обнаружено и по доле фиксированного азота соответственно, 56,4 % и 49,9 %.
Таблица 1. Доля фиксированного азота воздуха зерновыми бобовыми культурами в зависимости от условий возделывания (среднее в засушливые годы)
Сроки посева |
Предгорная зона |
Степная зона |
||||
Фиксир. азот, кг/га |
Почвен. азот, кг/га |
Фиксир. азот от общего потреб.,% |
Фиксир. азот, кг/га |
Почвен. азот, кг/га |
Фиксир. азот от общего потреб.,% |
|
Соя – сорт Ходсон | ||||||
Ранний |
115 |
56 |
63,7 |
86 |
56 |
57,1 |
Средний |
98 |
53 |
61,3 |
72 |
52 |
54,3 |
Поздний |
65 |
40 |
56,9 |
38 |
36 |
48,8 |
Горох – сорт Топаз | ||||||
Ранний |
98 |
67 |
56,4 |
60 |
53 |
49,9 |
Средний |
89 |
62 |
56,5 |
49 |
51 |
46,0 |
Поздний |
51 |
45 |
49,9 |
33 |
48 |
38,8 |
Вика – сорт Льговская 22 | ||||||
Ранний |
94 |
65 |
56,1 |
57 |
56 |
47,8 |
Средний |
87 |
61 |
56,1 |
45 |
52 |
44,6 |
Поздний |
48 |
46 |
48,0 |
30 |
48 |
36,2 |
При средних и поздних посевах наблюдается такая же тенденция соотношений показателей по годам.
Вика (сорт Льговская 22) при ранних сроках посева в предгорной зоне фиксировала атмосферного азота 94 кг/га, в степной – 57 кг/га, при поздних сроках посева этот показатель составил, соответственно, 48 и 30 кг/га. Доля фиксированного азота от общего потребления также выше в предгорной зоне.
В влагообеспеченные годы условия возделывания были более благоприятными для активного симбиоза. Все это привело к тому, что симбиотическая деятельность исследуемых зерновых бобовых культур проходила более активно, в связи с чем в эти годы были получены лучшие показатели (табл. 2).
В предгорной зоне при ранних сроках посева соя фиксировала атмосферного азота 122 кг/га (против 115 кг/га в засушливых годах) в предгорной зоне, и 93 кг/га (против 86 кг/га в засушливых годах) в степной зоне. При поздних сроках посева динамика различий между различными по увлажненности годами оказалась выше, и составила, соответственно: в предгорной зоне – 69 кг/га против 65; в степной зоне – 45 кг/га против 38.
Таблица 2. Доля фиксированного азота воздуха зерновыми бобовыми культурами в зависимости от условий возделывания (среднее по влагообеспеченным годам)
Сроки посева |
Предгорная зона |
Степная зона |
||||
Фиксир. азот, кг/га |
Почвен. азот, кг/га |
Фиксир. азот от общего потреб.,% |
Фиксир. азот, кг/га |
Почвен. азот, кг/га |
Фиксир. азот от общего потреб.,% |
|
Соя – сорт Ходсон | ||||||
Ранний |
122 |
63 |
70,8 |
93 |
63 |
64,1 |
Средний |
105 |
60 |
68,3 |
75 |
59 |
61,3 |
Поздний |
69 |
47 |
65,3 |
45 |
40 |
55,8 |
Горох – сорт Топаз | ||||||
Ранний |
105 |
72 |
63,4 |
67 |
60 |
56,9 |
Средний |
96 |
69 |
61,5 |
56 |
58 |
53,0 |
Поздний |
58 |
52 |
56,9 |
40 |
52 |
45,8 |
Вика – сорт Льговская 22 | ||||||
Ранний |
101 |
69 |
63,1 |
64 |
61 |
54,8 |
Средний |
95 |
68 |
63,1 |
52 |
59 |
49,6 |
Поздний |
55 |
53 |
55,0 |
37 |
55 |
43,2 |
Растения гороха в благоприятные по влагообеспеченности годы при ранних сроках посева в предгорной зоне фиксировали азота воздуха 105 кг/га, в степной – 67 кг/га (против 98 и 60 кг/га в засушливые годы). Значительное уменьшение этого показателя происходит при поздних сроках посева и составляет: в предгорной зоне – 58 кг/га, в степной – 40 кг/га. Доля фиксированного азота от общего потребления в степной зоне меньше, чем в предгорной: 45,8 % против 58. Подтверждена закономерность соотношения показателей, полученных в связи с разной влагообеспеченностью растений.
Растения вики характеризовались преимущественными результатами симбиотической деятельности в предгорной зоне в сравнении с данными, полученными в степной. Количество почвенного азота составило при ранних сроках посева 69 кг/га (предгорная зона) и 64 кг/га (степная зона). Доля фиксированного азота воздуха от общего потребления в предгорной зоне составила 63,1 %, в степной – 54,8 %. При поздних сроках посева эти показатели существенно снижаются. Фиксированный атмосферный азот при поздних сроках посева составил: в предгорной зоне – 55 кг/га, в степной – 37 кг/га.
В наиболее влагообеспеченные годы из исследуемых культур наилучшей азотфиксирующей способностью отличались растения сои, в сравнении с другими культурами (горох и вика). Доля фиксированного азота от общего потребления при ранних сроках посева растениями сои составила 70,8 %, гороха – 63,4 %, вики – 63,1 % (предгорная зона); и, соответственно: 64,1, 56,9 и 54,8 % (степная зона).
Выводы
Проведенные исследования подтверждают, что достаточная влагообеспеченность создает более благоприятные условия для развития корневой системы и формирования симбиотического аппарата; что ранний срок посева зерновых бобовых культур способствует образованию большего количества клубеньков; растения фиксируют больше азота воздуха и его доля от общего потребления значительно больше, чем при среднем, а тем более, при позднем сроке посева, когда фиксированный азот и его доля от общего потребления на 40-45 % оказались ниже, чем при раннем сроке сева.
Наблюдается положительная корреляция между массой активных клубеньков и количеством фиксированного азота (r = 0,82).
Отрицательные последствия при запаздывании с посевом более заметно проявляются в условиях засушливой зоны. Зона недостаточного увлажнения, где наблюдается дефицит влаги, особенно в период начала образования бобов и до полного налива семян, не обеспечивает формирование высоких и устойчивых урожаев.
В годы, более благоприятные по влагообеспеченности почвы, корневая система изучаемых культур, особенно гороха, была развита хорошо. Основная часть корней была сформирована в пахотном слое почвы, на корнях было обнаружено множество крупных и мелких клубеньков, в основном, с леггемоглобином. Сухая масса корней в этих годах была больше на 25 %, чем в засушливые годы.
Установлено, что при ранних сроках посева количество активных клубеньков на 30-33 % больше, чем при поздних сроках. Фиксация атмосферного азота проходит более интенсивно. Особенно это заметно в межфазный период «образование бобов – полный налив семян».
Величина площади листьев увеличивается при ранних сроках посева на 26-28 %, сухой массы – на 27-29 % по сравнению с поздними сроками посева.
Ранние сроки сева обеспечивают формирование бобов на 20 % больше, чем поздние сроки.
Биологический урожай зерна в условиях раннего срока посева возрастает на 30 % по сравнению с поздним сроком посева. Получена положительная корреляционная связь между ранним сроком и урожаем зерна. Сбор белка также увеличивается на 25 % при раннем сроке посева, чем при посеве в поздние сроки.