Накопление общего азота растениями желтого и узколистного люпина

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАКОПЛЕНИЕ ОБЩЕГО АЗОТА РАСТЕНИЯМИ ЖЕЛТОГО И УЗКОЛИСТНОГО ЛЮПИНА

В.Г. ТАРАНУХО, Н.Г. ТАРАНУХО

Аннотация

желтый узколистный люпин азот

Представлены данные по накоплению общего азота желтым и узколистным люпином в вегетативной массе растений, стерневых остатках и клубеньках на корневой системе в зависимости от применяемых для предпосевной обработки семян люпина экстрактов проростков зерна озимой пшеницы, тетраплоидной ржи и двурядного ячменя как в чистом виде, так и в комплексе с различными штаммами клубеньковых бактерий. Установлены наиболее эффективные варианты обработки семян люпина биологически активными веществами и ризоторфином, позволяющие значительно повысить его азотфиксирующую способность.

We have presented data about the accumulation of general nitrogen by yellow and narrow-leaf lupine in vegetative mass of plants, stubble residue and nodules in the root system depending on the preparations applied for the pre-sowing treatment of lupine seeds: extracts of germinated seeds of winter wheat, tetraploid rye and two-row barley both in pure form and in complex with different stamms of nodule bacteria. We have established the most efficient variants of treatment of lupine seeds by biologically active substances and rhizotorphin, which help to significantly increase its nitrogen-fixing ability.

Введение

Люпин, являясь универсальной культурой, может использоваться на пищевые и технические цели, как декоративное растение, но основной целью его возделывания является решение проблемы белка и укрепление кормовой базы животноводства, а также повышение почвенного плодородия и улучшение агрофизических свойств почвы за счет возможности усваивать и фиксировать атмосферный азот. По меткому выражению академика Д.Н. Прянишникова, люпин представляет собой фабрику биологического азота, а академик Н.И. Вавилов расценил создание безалкалоидных сортов этой культуры как событие исключительно большой агрономической важности. Эти изречения великих ученых подчеркивают особую значимость люпина в деле получения самого дешевого, экологически чистого биологического азота благодаря его фиксации из воздуха в процессе симбиоза растений с клубеньковыми бактериями и накопления высококачественного белка в вегетативной массе и семенах, стерневых и корневых остатках. Концентрация белка в сухом веществе зеленой массы в зависимости от вида, сорта и условий выращивания люпина составляет 18-23%, а в семенах колеблется от 32 до 50%. Кроме кормового значения, люпин играет важную роль в повышении культуры земледелия и почвенного плодородия. Среди однолетних бобовых растений он обладает наиболее высокой азотфиксирующей способностью, за счет чего имеет возможность аккумулировать в биомассе от 100 до 350 кг/га экологически чистого, симбиотического азота. Эффективность запашки 300-450 ц/га, при потенциальной урожайности 700-800 ц/га, зеленой массы равноценна внесению 35-45 т/га органических удобрений и по содержанию азота заменяет 5-7 ц/га аммиачной селитры [3, 4, 6, 9, 10].

Анализ источников

Благодаря своим уникальным биологическим особенностям люпин с полным правом можно отнести к средообразующим культурам, которые повышают плодородие почвы с одновременным улучшением ее физического, агрохимического и фитосанитарного состояния. Являясь высокоэффективным азотфиксатором и будучи неприхотливым к почвенному плодородию, люпин может выступать в роли основной культуры в энергосберегающей системе земледелия, так как не только сохраняет и повышает плодородие почвы, но и способен производить дешевый высококачественный белок без внесения дорогостоящих азотных удобрений даже на низкоплодородных, с повышенной кислотностью почвах. То обстоятельство, что люпин практически не требует минерального азотного питания, напротив, он осуществляет накопление этого элемента в почве, кроме того, обогащает ее легкодоступными фосфорными и калийными соединениями, ставит это растение в число лучших предшественников для последующих культур в севообороте, особенно при сидеральном его использовании. Практика запахивания зеленой массы люпина на удобрение и увеличение урожайности последующих культур была известна еще древним римлянам. Исследованиями Новозыбковской, Полесской, Черниговской опытных станций, Украинского НИИ земледелия и Всероссийского НИИ люпина было установлено, что зеленая масса люпина содержит 0,5% азота, приближаясь по этому показателю к навозу, и при выращивании этой культуры на сидеральные цели в почву, вместе с вегетативной частью растений, стерневыми и корневыми остатками, поступает до 250-350 кг/га азота, 76 кг/га Р₂О₅, 250 кг/га К₂О. Поступление в почву такого количества питательных веществ указывает на положительный баланс почвенного плодородия при возделывании люпина, что подтверждается 30-летними опытами Ф.Ф. Юхимчука, в которых под влиянием систематического использования люпина на зеленое удобрение содержание гумуса в пахотном горизонте легких песчаных почв повысилось с 0,4 до 1,2%, а капиллярная влагоемкость увеличилась с 18 до 29% [2, 5, 7, 8, 11].

Однако уровень накопления азота в надземной и подземной части растений люпина в некоторой степени зависит от почвенных и погодных условий, в связи с чем наши исследования преследовали цель минимизировать влияние внешних факторов среды и оптимизировать процесс азотфиксации за счет применения для предпосевной обработки семян люпина биологически активных веществ в виде экстрактов проростков зерновых культур и ризоторфина.

Методы исследования

Полевые опыты проводились на опытном поле кафедры селекции и генетики БГСХА. Почвы опытных участков по гранулометрическому составу относятся к агродерново-подзолистым, легкосуглинистым, развивающимся на лессовидных суглинках. Мощность пахотного слоя составляет 22-24 см, реакция почвенной среды имеет рН=5,8, содержание гумуса находится на уровне 1,6-1,8%, подвижных форм фосфора и калия в пределах 180-220 мг/кг, что является вполне достаточным для выращивания люпина. Объектами исследований были сорта желтого кормового люпина БСХА-382 и узколистного люпина Резерв-884. По сортам использовались контрольные варианты. При определении количества общего азота мы исходили из того, что его содержание в среднем в зеленой массе люпина в фазе сизых бобов составляет 4,5%, в том числе 3,6% белкового, в сухом веществе зеленой массы содержится 18,0-22,0% белка, в семенах желтого люпина - 40,0-45,0% этого вещества. В клубеньках желтого люпина накапливается 6,2% азота от их общей массы, узколистного - 6,0%. Для стимулирования азотфиксирующей деятельности растений семена люпина перед посевом обрабатывались экстрактами проростков зерна озимой пшеницы, тетраплоидной озимой ржи и двурядного ячменя как в чистом виде, так и в комплексе с различными штаммами ризоторфина. Наблюдения и анализы проводились по общепринятым методикам [1].

Основная часть

На основании данных, полученных в наших опытах, и исследованиях других авторов предоставляется возможность провести сравнительную оценку изучаемых вариантов предпосевной обработки семян люпина экстрактами проростков зерновых культур и ризоторфином с различными штаммами клубеньковых бактерий по накоплению общего азота в вегетативной массе растений, стерневых остатках и клубеньках на корневой системе люпина.

В урожае надземной массы и пожнивных остатках сорта БСХА-382 по вариантам наблюдались некоторые различия по накоплению общего азота (табл. 1).

Таблица 1

Накопление общего азота желтым люпином в зависимости от предпосевной обработки семян

Примечание: ЭПО - экстракт проростков семян пшеницы озимой; ЭТР - экстракт проростков семян озимой тетраплоидной ржи; ЭЯД - экстракт проростков семян ячменя двурядного; №73, 74, 75, 373 а - ризоторфин с номерами штаммов клубеньковых бактерий

Все опытные варианты имели превышение по отношению к контролю по накоплению азота в растениях от 114 кг/га в варианте, где применялся экстракт пшеницы озимой в чистом виде, до 236 кг/га на делянках с обработкой семян люпина экстрактом проростков ржи тетраплоидной в комплексе со штаммом клубеньковых бактерий №74. При использовании штамма №74 совместно с экстрактами по всем вариантам опыта получена наиболее высокая прибавка накопления общего азота с 1 га по сравнению с другими штаммами клубеньковых бактерий. Так, например, по варианту № 5 превышение над уровнем контроля составило 210 кг/га, при совместном применении ячменного экстракта со штаммом №74 получена прибавка 201 кг/га общего азота. Следует также отметить, что штамм №75 с экстрактом пшеницы озимой и штамм №73 с экстрактом ржи тетраплоидной также оказались весьма эффективными. На этих вариантах получено дополнительно общего азота более 200 кг/га.

По накоплению азота в вегетативной массе на первом месте оказался вариант № 10 (ЭТР + №74), на котором получено 537 кг азота на 1 га, т.е. на 174 кг больше, чем в контрольном варианте. По этому показателю также необходимо отметить вариант ЭТР + №73, который обеспечил дополнительное накопление азота в количестве 158 кг/га. Минимальная прибавка (81 кг/га) получена на варианте, где применялся экстракт пшеницы озимой в чистом виде.

В стерневых остатках накопление азота было выше по всем вариантам опыта, где использовались для предпосевной обработки семян люпина экстракты проростков зерновых культур в комплексе со штаммами клубеньковых бактерий №74 и 75. Максимальное аккумулирование азота - 57 кг/га - наблюдалось при применении экстракта озимой пшеницы и ризоторфина со штаммом №75, близкий результат - 56 кг/га - был получен при использовании этого же штамма с экстрактом проростков двурядного ячменя, эти варианты по накоплению азота в стерневых остатках превышали контроль на 20-21 кг/га.

Большой интерес представляют данные по накоплению общего азота в клубеньках на корневой системе желтого люпина. Наиболее высокие результаты, как и по стерневым остаткам, были получены при предпосевной обработке семян экстрактом проростков пшеницы озимой с добавлением штаммов клубеньковых бактерий № 75 и 74, где фиксация азота была на уровне 139 и 142 кг/га, что превысило контроль соответственно на 56 и 60%. Использование экстракта проростков тетраплоидной ржи совместно со штаммом №74 обеспечило накопление общего азота в количестве 138 кг/га, что на 55% больше, чем в контрольном варианте. При применении экстрактов проростков семян двурядного ячменя лучшие результаты также были получены в его сочетании со штаммами клубеньковых бактерий №74 и 75, где накопление азота составило 131 кг/га, в то время как на контроле этот показатель ровнялся 89 кг/га, то есть на 42 кг/га меньше. В среднем азотфиксация в клубеньках на корневой системе желтого люпина по всем опытным вариантам была на уровне 127 кг/га, что на 38 кг/га, или 42%, больше по сравнению с контролем.

При анализе накопления общего азота растениями узколистного люпина было отмечено менее значительное влияние предпосевной обработки семян экстрактами проростков зерновых культур как в чистом виде, так и в комплексе со штаммами клубеньковых бактерий по сравнению с желтым люпином, что не характерно для контрольных вариантов, где наблюдался примерно одинаковый уровень азотфиксации желтого и узколистного люпинов, который составлял соответственно 89 и 88 кг/га (табл. 2).

Таблица 2

Накопление общего азота узколистным люпином в зависимости от предпосевной обработки семян

Примечание: ЭПО - экстракт проростков семян пшеницы озимой; ЭТР - экстракт проростков семян озимой тетраплоидной ржи; ЭЯД - экстракт проростков семян ячменя двурядного; №73, 74, 75, 373 а - ризоторфин с номерами штаммов клубеньковых бактерий

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что вариант с применением экстракта тетраплоидной ржи совместно со штаммом клубеньковых бактерий №73 обладает явным преимуществом по отношению не только к контролю, но и к остальным опытным вариантам. Накопление общего азота на делянках, где использовалась эта композиция предпосевной обработки семян, составило 590 кг/га, что на 191 кг/га больше по сравнению с контролем, в том числе превышение накопления азота в вегетативной массе ровнялось 142 кг/га, в стерневых остатках - 21 кг/га, в клубеньках на корневой системе - 28 кг/га, или 32%. По всем остальным вариантам, где применялся экстракт ржи тетраплоидной, кроме обработки экстрактом в чистом виде, также получены значительные прибавки накопления азота в надземной части растений, в стерневых остатках и клубеньках, которые соответственно составили 118-125 кг/га, 16-18 кг/га и 19-27 кг/га. Необходимо отметить, что повышенная азотфиксирующая деятельность растений узколистного люпина также наблюдалась при использовании экстракта пшеницы озимой в комплексе со штаммом №74, где общее накопление азота находилось на уровне 568 кг/га, что превысило контрольный вариант на 169 кг/га, в вегетативной массе получено азота больше на 131 кг/га, в стерневых остатках и клубеньках соответственно на 17 и 20 кг/га больше по сравнению с контролем. Из вариантов с применением экстракта проростков двурядного ячменя для предпосевной обработки семян узколистного люпина следует отметить его комплексное использование со штаммом №373, где общее накопление азота в растениях составило 551 кг/га при уровне этого показателя на контроле 399 кг/га. Превышение по содержанию азота в вегетативной массе ровнялось 109 кг/га, в стерневых остатках - 15 кг/га и в клубеньках на этом варианте было накоплено на 28 кг/га азота больше, что составило 132% по сравнению с контролем. В среднем по всем вариантам опыта с обработкой семян узколистного люпина экстрактами проростков зерновых культур и ризоторфином с различными штаммами клубеньковых бактерий аккумулирование общего азота составило 529 кг/га, что на 130 кг/га больше, чем на контроле. Максимальная доля дополнительного азота приходится на вегетативную массу, где его содержание увеличилось на 95 кг/га, менее значительные прибавки по накоплению азота были отмечены в стерневых и корневых остатках - соответственно по 14 и 19 кг/га в сравнении с контрольным вариантом.

Значительный интерес как с кормовой, так и с точки зрения повышения почвенного плодородия представляет сравнительный анализ накопления общего азота в различных частях растений желтого и узколистного люпинов (табл. 3).

Таблица 3

Накопление общего азота растениями желтого и узколистного люпина

Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что желтый люпин обладает более мощной азотфиксирующей способностью и значительно интенсивнее накапливал азот как на контроле, так и в опытных вариантах с обработкой семян экстрактами проростков зерновых культур и штаммами клубеньковых бактерий. Превышение по накоплению общего азота растениями желтого люпина над узколистным в контрольном варианте составило 89 кг/га, из которых подавляющая доля - 84 кг/га - приходится на надземную массу, а в стерневых и корневых остатках этот показатель суммарно был выше всего лишь на 5 кг/га. При использовании для предпосевной обработки семян экстрактов проростков зерновых культур и штаммов ризоторфина преимущества желтого люпина над узколистным проявлялись еще более ярко. Так, накопление общего азота в среднем по опытным вариантам у желтого люпина составило 674 кг/га, при уровне этого показателя по узколистному люпину 529 кг/га, т.е. на 145 кг/га больше, в том числе аккумулирование азота в вегетативной массе желтого люпина было на 124 кг/га больше по сравнению с узколистным, что указывает на более высокую ценность и питательность кормов, приготовленных из желтого безалкалоидного люпина или при его участии. Суммарное накопление азота в стерневых остатках и клубеньках на коневой системе у желтого люпина также было выше на 23 кг/га по сравнению с узколистным, что говорит о его более высокой ценности и как сидеральной культуры, и как предшественника.

Заключение

На основании результатов проведенных исследований можно сделать вывод о том, что предпосевная обработка семян желтого и узколистного люпина экстрактами проростков зерновых культур оказывает положительное влияние на накопление общего азота как в надземной, так и в подземной части растений, особенно при их использовании в комплексе с ризоторфином. Максимальная азотфиксация у желтого люпина наблюдалась при использовании экстракта проростков семян тетраплоидной ржи совместно со штаммом клубеньковых бактерий № 74, где общее накопление азота в целом растении составило 724 кг/га, в том числе 537 кг/га аккумулировалось в вегетативной массе, 49 кг/га - в стерневых остатках и 138 кг/га - в клубеньках на корневой системе. По узколистному люпину лучшие результаты получены также от применения экстракта проростков семян тетраплоидной ржи, но в комплексе со штаммом клубеньковых бактерий № 73, где общее азотонакопление составило 590 кг/га, из которых 421 кг/га приходится на зеленую массу, 53 кг/га на пожнивные остатки и 116 кг/га азота находилось в клубеньках. В среднем по опытным вариантам у желтого люпина общее накопление азота было на уровне 674 кг/га, что на 186 кг/га превысило контроль, у узколистного люпина эти показатели были несколько скромнее и соответственно составили 529 и 130 кг/га. В целом необходимо отметить, что предпосевная обработка семян экстрактами проростков тетраплоидной ржи, озимой пшеницы и двурядного ячменя как в чистом виде, так и в комплексе с ризоторфином способствует значительному увеличению накопления общего азота растениями люпина независимо от вида. Подавляющее большинство общего азота аккумулируется в вегетативной массе растений, что свидетельствует о ценности люпина как сидеральной культуры при использовании его в качестве зеленого удобрения.

Литература

1. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

2. Растениеводство: учебное пособие / К.В. Коляда, Г.В. Витковский, А.А. Дудук и [др.]. Минск: ИВЦ Минфина, 2008. 480 с.

3. Купцов, Н.С. Люпин: Генетика, селекция, гетерогенные посевы / Н.С. Купцов, И.П. Такунов. Брянск, 2006. 576 с.

4. Персикова, Т.Ф. Биологический азот в земледелии Беларуси / Т.Ф. Персикова, А.Р. Цыганов, И.Р. Вильдфлуш. Минск: Хата, 2003. 237 с.

5. Персикова, Т.Ф. Продуктивность люпина узколистного в условиях Беларуси / Т.Ф. Персикова, А.Р. Цыганов, А.В. Какшинцев. Минск: ИВЦ Минфина, 2006. 178 с.

6. Саввичев, К.И. Избранные труды / К.И. Саввичев. Брянск, 2003. 287 с.

7. Такунов, И.П. Люпин в земледелии России / И.П. Такунов. Брянск: Придесенье, 1996. 372 с.

8. Возделывание и использование кормового узколистного люпина: практические рекомендации / И.П. Такунов, Л.Л. Яговенко, П.А. Агеева и [др.]. Брянск. 2001. 55 с.

9. Таранухо, В.Г. Люпин: пособие / В.Г. Таранухо. Горки: БГСХА, 2009. 52 с.

10. Таранухо, Г.И. Люпин: биология, селекция, технология возделывания / Г.И. Таранухо. Горки: БГСХА, 2001. 112 с.

11. Зернобобовые культуры / Д. Шпаар, Д. Дрегер, А. Захаренко и [др.]. Минск: ФУАинформ, 2000. 264 с.

Размещено на Allbest.ru