Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность 06.01.09 - растениеводство

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЛЮЦЕРНЫ НА ОСНОВЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИМБИОТИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИ

Бжеумыхов В.С.

Орёл - 2008

Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия»

Официальные оппоненты: член-корр. Россельхозакадемии доктор сельскохозяйственных наук, профессор Шпаков Анатолий Свиридович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мерзлая Генриета Егоровна член-корр. Россельхозакадемии доктор сельскохозяйственных наук, профессор Коломейченко Виктор Васильевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО « Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки»

Защита состоится «14» ноября 2008 г. в «1430» часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.052.01 при ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» по адресу: 302019, г. Орёл, ул. Генерала Родина, 69.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».

Просим Вас принять участие в заседании Диссертационного совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, по адресу, указанному выше.

Автореферат разослан «____» ___________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.П. Степанова

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и концептуальные основы исследований. Основной задачей аграрной науки является разработка энергоресурсосберегающих, экологически безопасных, учитывающих природные и социально-экономические условия технологий устойчивого развития сельскохозяйственного производства. Она достигается только за счет роста наукоемкости технологий выращивания и использования сельскохозяйственной продукции, который обеспечивает достижение названных целей при снижении удельных затрат техногенной энергии в физических (механических) процессах. Одним из примеров такого роста наукоемкости и приобретений человечества К.А. Тимирязев (1891; 1957) считал введение в культуру земледелия бобовых трав. Возделывание последних в значительной степени обеспечивает решение проблемы азота в земледелии, сохранение и повышение плодородия почвы. Кроме того, перед современным растениеводствам стоит проблема увеличения производства и качества растительного белка, повышения биологической ценности получаемой продукции и энергетической продуктивности агроценозов. Повышение эффективности возделывания бобовых культур, в т. ч. и люцерны, очень важно для решения указанных задач.

Учитывая медленное развитие растений люцерны в начале первого года жизни и ее высокую продуктивность и адаптационную способность на более поздних этапах онтогенеза, а также потенциальное долголетие, целесообразно выбрать малозатратное направление в агротехнике этой культуры, которое базируется на ускорении формирования и интенсификации деятельности симбиотического и фотосинтетического аппарата, повышении конкурентоспособности люцернового компонента в агроценозах в начальный период их становления, создавая основу для длительного устойчивого и эффективного функционирования люцерновых травостоев и предпосылку для рационального использования ими природных и антропогенных факторов продукционного процесса.

При этом система «почва - растения» преобразуется за счёт накопления в ней активной расы клубеньковых бактерии путём применения активного штамма бактериального препарата и создания благоприятных условий для фотосинтетической деятельности люцерны, инокуляционного процесса и бобово-ризобиального симбиоза на начальных и последующих этапах взаимодействия макро- и микросимбионта за счёт использование малозатратных приёмов: обработка семян люцерны микроэлементами, внесение малых доз удобрения в её рядки при посеве под покров зерновых, оптимизация размещения семян люцерны и покровной культуры, рациональный выбор вида и срока уборки последней, послевсходовое уничтожение сорняков, в т.ч. раним подкашиванием. Причём эффект, полученный в начале формирования агроценоза, сохраняется и усиливается со временем за счёт многолетнего взаимодействия макро- микросимбионта.

Второй частью такого подхода является реализация потенциальных возможностей сформировавшихся люцерновых травостоев путём разработки эффективных приёмов интенсификации продукционного процесса, продления продуктивного их долголетия с учётом усиления благоприятного воздействия люцерны на плодородие почвы. При этом, кроме вышеуказанных одноразовых приёмов, используемых в год посева, применяются орошение и удобрения при одновременной оптимизации сроков скашивания травостоев, осуществляется их омоложение на основе двухъярусной плоскорезной обработки и подсева семян люцерны.

Третьей частью концепции повышения эффективности люцерносеяния является разработка системы рационального использования результатов интенсификации продукционного процесса путём оптимизации сроков уборки люцерны и улучшения технологий заготовки и хранения получаемых из неё кормов, а также повышения эффективности её применения как предшественника небобовых культур, в т.ч. за счёт совершенствования подготовки почвы под последующую культуры после многолетних трав и использования последнего их укоса на сидеральное удобрение. Таким образом, концепция исследований учитывает необходимость обоснования и разработки технологии рационального использования результатов интенсификации деятельности системы «почва - растения» в рамках севооборота и ведения адаптивно-ланшафтного земледелия.

Концепция и тема исследовании тесна связана с программой НИОКР Россельхозакадемии: 04.17 «Разработать высокоэффективные, экологически безопасные региональные системы и технологии полевого и лугового кормопроизводства, обеспечивающие устойчивое производство высококачественных зеленых, концентрированных и объемистых кормов по регионам страны», выполняемой и координируемой ВНИИ кормов имени В.Р. Вильямса.

Основная часть результатов исследований использована при выполнении НИОКР по государственным контрактам:

№932/26 от 7.07. 2003 г; №730/13 от 27.07. 2004г; №118/13 от 14.10. 2005 г. Целью которых явилось разработка энергоресурсосберегающих технологий возделывания и рационального использования однолетних кормовых культур и многолетних трав на корм и сидеральное удобрение". ель и задачи исследований.

Цель и задачи исследований. Основная цель исследований - теоретическое и экспериментальное обоснование эффективных способов возделывания и использования люцерны с учетом повышения качества кормов и влияния ее на плодородие почвы на основе индуцирования интенсификации симбиотической азотфиксации и фотосинтетической деятельности бобового компонента в агроценозах и усиления его конкурентоспособности на начальных этапах их формирования.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить

следующие задачи:

1) изучить формирование и активность симбиотического аппарата, размер симбиотической азотфиксации, а также фотосинтетическую деятельность, урожайность, энергетическую, белковую продуктивность, биохимический, аминокислотный и минеральный состав люцерны в зависимости от инокуляции ее семян активным штаммом Rhizobium, орошения, обеспеченности влагой, макро- и микроэлементами минерального питания, включая припосевное рядковое внесение невысоких доз (Р30, Р30К30, N30Р30К30) и весеннюю подкормку Р60 и N60Р60, от засорённости всходов, вида покровной культуры, срока ее уборки, способов формирования, использования и продления продуктивного долголетия агроценозов, а также установить влияние этих факторов по отдельности и в сочетании на указанные показатели;

2) установить зональные особенности реакции люцерны изменчивой на искусственную инокуляцию, орошение и внесение макро- и микроудобрений в степной и предгорной зоне КБР;

3) исследовать эффективность припосевного рядкового внесения удобрений и разных приемов использования бактериального препарата Rhizobium (нанесение на семена люцерны, на семена покровной культуры или на те и другие) в зависимости от способа посева люцерны и покровной культуры (междурядный, комбинированной сеялкой СЗТ-3,6А, перекрестный, ранневесенний разбросной);

4) выявить оптимальные сроки уборки люцернового травостоя 2-го и 3-го года жизни без орошения и при орошении при одноукосном и многоукосном использовании с учетом биохимического состава травы и кормов, получаемых из нее, сбора питательных веществ, обменной энергии и размера азотфиксации;

5) усовершенсвовать технологии заготовки и хранения высокобелкового силоса, сена и сенажа при скашивании люцерны в фазе «начало бутонизации- бутонизации» для крестьянских, фермерских и крупных хозяйств, оценить при этом такие приемы: раннее скашивание, плющение, активное вентилирование, применение консервантов на основе поваренной соли, бензойной и муравьиной кислоты и сульфата аммония, подвяливание трав при силосовании, измельчение массы при закладке на хранение сена с разной влажностью, а также их сочетание;

6) определить влияние изучаемых выше факторов и приемов на вынос и потребление N, Р, К, Са люцерной и изучить последействие ее при уборке последнего укоса на корм и сидеральное удобрение на плодородие почвы и урожайность последующей культуры (озимая пшеница) в зависимости от применения бактериальных, макро- и микроудобрений при закладке люцернового травостоя;

7) разработать приемы продления продуктивного долголетия люцерны за счет плоскорезной обработки почвы, дискование травостоя, подсева ее семян и прикатывания, исследовать действие этих операций на процесс омоложения агроценоза и формирование им продуктивности;

8) усовершенствовать обработку почвы после люцерны при использовании последнего укоса на корм и на зеленое удобрение с учетом последействия на урожайность озимой пшеницы и следующей за ней кукурузы на зерно;

9) дать агроэнергетическую и экономическую оценку возделывания люцерны в зависимости от изучаемых приемов, установить эффективность каждого из них по отдельности и в сочетании друг с другом.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальное обоснование возможности комплексного воздействия на систему «почва - растение - урожай» за счет применения активной расы клубеньковых бактерий и создания благоприятных условий для эффективного её симбиоза с люцерной путем интенсификации деятельности фотосинтетического и симбиотического аппарата растений, а также повышения устойчивой жизнедеятельности бобового компонента в агроценозах, как на начальных периодах их становления, так и в последующие периоды их функционировании и эксплуатации.

2. Повышение эффективности возделывания, азотфиксирующей способности, кормовой ценности, энергетической и белковой продуктивности и долголетия люцерновых посевов, а также усиление их благоприятного воздействия на плодородие почвы и урожайность последующих культур путем индуцирования интенсификации роста люцерны в начальные периоды 1-го года жизни и ускорения формирования травостоя и его симбиотического и фотосинтетического аппарата, а также достижения высокой выживаемости и конкурентоспособности бобового компонента в агроценозах за счет различных агроприемов (инокуляция семян люцерны и покровной культуры активным штаммом Rhizobium, орошение, применение макро- и микроудобрений, припосевное внесение удобрений в рядки люцерны, снижения засорённости её всходов, способ размещения ее и покровной культуры, вид и срок уборки последней).

3. Увеличение эффективности орошения, бактериального препарата и минеральных удобрений при возделывании люцерны, повышение ее кормовой ценности, азотфиксирующей способности и продуктивности, улучшение аминокислотного состава протеина и сухого вещества за счет оптимизации сроков уборки травостоя на 2-й и 3-й год жизни.

4. Возможность получения высокачественных высокобелковых кормов при скашивании люцерны в фазах «начало бутонизации - бутонизация», уменьшение потерь и увеличение выхода с 1 га сухого вещества, сырого протеина, обменной энергии, каротина, незаменимых аминокислот при заготовке и хранении сена, силоса и сенажа за счет различных технологических приемов (скашивание с плющением, досушивание активным вентилированием, измельчение, применение консервантов на основе поваренной соли, бензойной и муравьиной кислоты, сульфата аммония, в том числе и при заготовке и хранении сена и сенажа).

5. Продление продуктивного долголетия люцерны при выращивании ее вне севооборота на основе плоскорезного рыхления почва и подсева семян.

6. Совершенствование обработки почвы после люцерны при использовании ее последнего укоса на корм и сидеральное удобрение с целью повышения ее благоприятного воздействия на урожайность последующих культур (озимая пшеница- кукуруза на зерно).

7. Агроэнергетическая и экономическая оценка изученных и предлагаемых для использования приемов возделывания и использования люцерны.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость результатов исследований. Впервые в условиях степной и предгорной зоны КБР на базе многолетних комплексных исследований теоретически и экспериментально обоснована система управления урожайностью, белковой и энергетической продуктивностью, биохимическим и аминокислотным составом и продуктивным долголетием люцерны на основе индуцирования интенсификации ее роста в начальные периоды 1-го года жизни, а также ускорения формирования травостоя и его симбиотического и фотосинтетического аппарата путем создания благоприятных «стартовых» условий роста и развития бобового компонента и повышения его конкурентоспособности в агрофитоценозах. Доказана целесообразность создания таких условий за счет обработки семян люцерны активным штаммом Rhizobium, микроэлементами, улучшения обеспеченности ее растений минеральным питанием и влагой, повышения их выживаемости и конкурентоспособности в начальные периоды становления агроценоза, в том числе путем уменьшения засоренности всходов, а при подпокровном посеве благодаря внесению небольших доз припосевного удобрения в рядки люцерны, размещению их в междурядьях покровной культуры, а также правильному выбору вида и своевременной уборки последней. При этом доказано, что эффективность этих приемов, несмотря на одноразовое применение, повышается при их сочетании и увеличивается от первого года жизни травостоя к последующим, т.е. возрастает разница между контролем и вариантом с комплексным использованием названных агромероприятий благодаря накоплению эффекта интенсификации симбиотической азотфиксации, в т.ч. за счет размножения активного штамма Rhizobium и усиления роста люцерны.

Впервые подробно изучена динамика формирования симбиотического и фотосинтетического аппарата люцерны, ее белковой и энергетической продуктивности и азотфиксирующей способности в зависимости от погодных условий и перечисленных выше факторов. Исследовано влияние на эти показатели засоренности посевов, сроков уборки люцерны и ежегодного весеннего внесения Р60 и N60Р60. При этом выявлена зависимость эффективности интенсификации продукционного процесса (орошение, внесение минеральных удобрений и применения бактериального препарата) от режима использования травостоя и его засоренности, разработаны способы снижения последней.

Впервые проведено сравнительное изучение действия указанных факторов на формирование и урожайность люцерны изменчивой в степной и предгорной зоне.

Впервые в условиях КБР дана подробная оценка кормовых достоинств люцерны и кормов, получаемых из нее, в т.ч. по аминокислотному составу протеина и сухого вещества, по содержанию обменной энергии, сырого жира, клетчатки, БЭВ, протеина, каротина, минеральных макро- и микроэлементов. Причем эти показатели определены по органам растений в зависимости от фазы развития люцерны и факторов интенсификации ее роста и симбиотической азотфиксации. Изучено накопление и вынос минеральных веществ (N, Р, К и Са) органами растений, в т.ч. корнями.

Впервые изучена эффективность разных способов применения бактериального препарата Rhizobium (инокуляция семян люцерны, семян покровной культуры, семян люцерны и ячменя) при разных способах подсева люцерны (междурядный - комбинированной сеялкой СЗТ-3,6А; перекрестный; ранневесенний разбросной).

Впервые предложен ранневесенний междурядный полупокровный посев люцерны с ячменем озимым сеялкой СЗТ-3,6А, резко увеличивающий урожайность в 1-й год жизни агроценоза.

Разработаны новые технологии заготовки и хранения высокобелкового силоса, сенажа и сена для крестьянских, фермерских и крупных хозяйств на основе сочетания применения консервантов, приготавливаемых из поваренной соли, сульфата аммония бензойной и муравьиной кислоты, а также таких приемов как плющение, сушка активным вентилированием, измельчение массы. Выявлены оптимальные дозы и состав консервантов при хранении сена с повышенной влажностью. При этом при силосовании обеспечено снижение массовых потерь обменной энергии и сырого протеина в 1,6…1,7 раз, каротина - в 1,3 раза. При заготовке сена в фазах «начало бутонизации - бутонизация» и длительном его хранении предложенные технологии позволят увеличить выход с 1 га обменной энергии и сырого протеина в 1,2…1,5 раза, каротина - 1,3…1,8 раза.

Впервые в условиях КБР предложена энергетически эффективная технология увеличения продуктивного долголетия люцерны на основе глубокого и двухъярусного плоскорезного рыхления в сочетании с подсевом семян и прикатыванием, при этом "чистый энергетический доход" (по ОЭ) возрастал с 86 ГДж/га до 166 ГДж/га.

Получены новые данные о влиянии названных выше приемов интенсификации азотфиксации и увеличения продуктивности люцерны на ее последействие на выращиваемую после нее озимую пшеницу. При этом впервые проведено сравнительное изучение влияния различных систем подготовки почвы и применения раундапа на продуктивность звена севооборота «озимая пшеница - кукуруза на зерно» после люцерны при использовании ее последнего укоса как на корм, так и на сидеральное удобрение.

В целом доказано, что если при выращивании люцерны обеспечивается хорошее формирование травостоя в год посева, интенсивный рост корневой системы, то она приобретает высокую устойчивость к стресс-факторам (зимостойкость, засухоустойчивость, укосоустойчивость в ранние фазы развития).

Доказана возможность получения на черноземах обыкновенных в степной зоне КБР за 3 года жизни люцерны до 7984 кг/га сырого протеина (сП), 461 ГДж/га обменной энергии (ОЭ к.р.с) при орошении и беспокровном посеве при применения бактериального препарата, микро- и микроудобрений (РВМо).

Аналогичные результаты получены и на черноземах выщелоченных в предгорной зоне при междурядном подсеве люцерны под покров яровых зерновых. При этом на фоне орошения и Р60 припосевное внесение N30Р30К30 в рядки люцерны в сочетании с бактериальным препаратам и микроудобрениями повышало сбор ОЭ к.р.с. с 422 до 535 ГДж/га, а СП с 7616 до 9940 кг/га, увеличивая коэффициенты энергетической эффективности возделывания этой культуры с 11,6 до12,2. В этой зоне без орошения применение бактериального препарата, макро- и микроудобрений, а также рядковое припосевное внесение Р30, Р30К30, N30Р30, N30Р30К30 дают существенную прибавку обменной энергии и сырого протеина, повышая коэффициент энергетической эффективности.

Указанные выше приемы не только повышают, но и стабилизируют размер симбиотической азотфиксации, белковую и энергетическую продуктивность люцерны, снижая зависимость этих показателей от погодных условий вегетационного периода.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на вузовских, республиканских, Всероссийских и международных научных конференциях в 1990…2007 гг. Основные результаты диссертационной работы включены в систему ведения сельского хозяйства КБР и изданы в виде рекомендаций по возделыванию и рациональному использованию многолетних трав и применению удобрений. По теме диссертации опубликованы: 2 монографии, 1 учебное пособие с грифом УМО, 43 научных статей, в т.ч. в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 18, рекомендации 1и 3 научных отчета, утвержденных МСХ РФ (всего 83,5 п.л.). Результаты исследований используются в учебном процессе и вошли в базовый учебник "Кормопроизводство" (М.: КолоС, 2006. - С. 223-224, 303-304, 306, 311, 323).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методики и условий проведения опытов, результатов исследований (главы 3…10), выводов, рекомендаций производству, списка литературы (348 источника, из них 38 иностранных), 43-х таблиц - приложений. Работа изложена на 447 страницах машинописного текста, включает 174 таблицы.

Диссертационная работа является итогом многолетних (1987…2007 гг.) научных исследований. За оказанную помощь автор искренне признателен докторам с.-х. наук, профессорам Г.С. Посыпанову, Б.Х. Жерукову, И.В. Кобозеву, В.И. Кумахову, Х.М. Унежеву; кандидату с.-х. наук, доценту М.М. Токбаеву.

Личное участие автора в проведении экспериментальной работы - 70%. Анализ и обобщение результатов исследований проведены лично автором.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в 1987-2007 гг. в степной зоне и предгорной зонах КБР: полевые опыты и наблюдения за производственными посевами проведены в 1987-1992 гг. на предкавказских черноземах обыкновенных в ОПХ "Опытное" Терской опытной станции ВНИИ кукурузы (208 м н.у.м.); в 1992-2006 гг. на опытном поле КБГСХА в предгорной зоне на черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых (560 м н.у.м.).

Почвы нейтральные с высоким содержанием легкогидролизуемого азота, повышенным фосфора и калия, низким бора и молибдена, с содержанием гумуса 3,4-4,0 %. По гранулометрическому составу тяжелосуглинистые, плотность твердой фазы почвы - 2,60-2,70 г/см3, плотность почвы - 1,2-1,3 г/м3, предельная полевая влагоемкость - 25…26 % (по массе), максимальная гигроскопичность - 6,4-7,1 %, гумусовый горизонт более полуметра.

Климат степной и предгорной зоны Северного Кавказа умеренно континентальный. Сумма активных температур за вегетационный период составляет 2500-3200 С. Средняя сумма осадков за год составляет 440-780 мм, а за вегетационный период -310-600 мм. Зима сравнительно теплая, хотя абсолютный минимум доходит до -30С. Лето жаркое, продолжительность периода с засухами и суховеями в степной зоне составляет 50-80 дней, а в предгорной зоне почти в 2 раза меньше. Максимальная температура воздуха достигает 40С. Даты перехода среднесуточной температуры через 0С весной - около 10 марта (в степной зоне), 20 марта (в предгорной зоне); осенью соответственно - 7 и 15 декабря. Продолжительность безморозного периода около 210-230 дней. Характеристика вегетационных периодов (сухой, влажный, среднеувлажненный) основывалась на учете гидротермического коэффициента, влажности почвы и состояния посевов. Особенно важно учитывать эти показатели в первую половину вегетационного периода.

Полевые опыты проведены с люцерной изменчивой (Medicago varia Mart.) сорта Славянская местная. Описание и схемы опытов приведены по ходу изложения результатов исследований в соответствующих таблицах. Одновременно проводились наблюдения за производственными посевами, а также технологические опыты по заготовке и хранению силоса, сенажа, сена в крестьянских и фермерских хозяйствах. Всего было поставлено 22 полевых и технологических опытов, причем каждый опыт закладывался с повторениями во времени не менее 2-х раз.

При беспокровном посеве норма высева - 4 млн. всхожих семян на 1 га, а при подпокровном 10 млн./га, в качестве бактериального препарата применяли штамм Rhizobium 425а. Семена обрабатывались перед посевом этим штаммом из расчета 250 г на 100 кг семян. Норма бора 2 кг/га в виде боризированного двойного суперфосфата 45 % (под зябь), молибдена в виде молибденово-кислого аммония - 50 г молибдена на гектарную норму семян.

В полевых опытах орошение проводилось напуском (по полосам) с поливной нормой 500-600 м3/га при достижении ВРК в слое почвы 0-50 см. В производственных опытах поливы проводились способом дождевания.

Полевые и лабораторные исследования проведены по общепринятым методам (ВИК, ВИЖ, ЦИНАО, МСХА им. К.А. Тимирязева) и соответствующим ГОСТам и ОСТам. Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа.

3. Формирование и деятельность симбиотического и фотосинтетического аппарата люцерны и урожайность в зависимости от условий и технологии возделывания.

Полевые опыты (12 закладок - 36 опытолет) показали, что в условиях степной и предгорной зоны Кабардино-Балкарской республики на густоту растений люцерны и их выживаемость в течение 3-х лет жизни значительное влияние оказывает влагообеспеченность в год посева. Эти показатели увеличиваются при орошении, внесении РВМо и инокуляции семян активным штаммом Rhizobium. В среднем на 3-м году жизни травостоя его густота при применении совокупности указанных приемов была в 1,13-1,24 раза больше, чем на контроле. Данные факторы и приемы улучшают формирование симбиотического аппарата, интенсифицирует и стабилизирует его деятельность, увеличивая урожайность люцерны (табл. 1-5).

Среднегодовая величина симбиотической азотфиксации под действием искусственной инокуляции без орошения и внесения удобрений увеличилась при выращивании люцерны в течение 3-х лет на 194 кг/га N, то есть за счет этого приема за 3 года получено дополнительно 582 кг/га фиксированного азота. Указанный прием повышал надежность и стабильность процесса симбиотической азотфиксации, его эффективность возрастала при внесении РВМо. Совместное применение этих удобрений, инокуляции и орошения позволило увеличить среднегодовой размер азотфиксации в посевах люцерны на черноземах обыкновенных на 301 кг/га. Процессы симбиотической азотфиксации и ассимиляции солнечной энергии взаимообусловлены (табл. 1). При увеличении симбиотического потенциала (АСП) и биологической азотфиксации повышалась площадь листьев и фотосинтетический потенциал (ФСП) посевов люцерны. Под действием совокупности изучаемых приемов ФСП люцерны при беспокровном посеве возрастал в 1,68 раза (на 1,16 млн.м2 дн./га), накопление сухого вещества в

1. Влияние орошения, макро- микроудобрений и инокуляции семян бактериальным препаратом Rhizobium 425а на среднегодовые показатели азотфиксации, фотосинтетической деятельности и урожайности сухого вещества люцерны (черноземы обыкновенные; беспокровные посевы; в среднем за 3 г. жизни травостоев; по 2-м закладкам опыта; 1987-1991 гг.- 6 опытолет; графы: 1 - без орошения, 2 - с орошением) надземной массе в среднем за 3 года жизни травостоя увеличивалось в 1,8 раза, а за 2-й и 3-й год жизни в 2 раза.

Одновременно при этом возрастала и масса корней. В среднем без орошения в условиях КБР на черноземах обыкновенных люцерна может синтезировать за год около 10 т/га сухого вещества, а при орошении на 57 % больше. Предпосевная инокуляция семян люцерны активным штаммом Rhizobium увеличивает данный показатель на 10-12%. Максимальное среднегодовое накопление сухого вещества посевами достигается при совокупности применения орошения, бактериального препарата и минеральных удобрений - 17,7 т/га, на 77 % больше, чем в контроле.

АСП, объем биологической азотфиксации, накопление сухого вещества посевами (АСВ), ФСП, а также чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) колебались по годам и укосам. Орошение же снижало эти колебания, увеличивая ЧПФ в 1,2-1,4 раза. Этому также способствовало и применение бактериального препарата. Однако самым лучшим фактором увеличения и стабилизации белковой и энергетической продуктивности люцерны является орошения. Например, в засушливом 2007г на богаре даже в предгорной зоне урожайность сухого вещества люцерны 2-го - 3-го года жизни составила 1,6 - 2,0т/га; а при регулярном орошении 17 - 19т/га.

В пахотном слое в корнях люцерны в среднем к концу каждого укоса накапливается без орошения - 2,6 т/га сухого вещества, при орошении - 4,0. Эти показатели на 10% повышаются при внесении бактериального препарата и РВМо.В то же время под действием этих приемов соотношение надземной и подземной массы изменяется в пользу первой.

При беспокровном посеве на черноземах обыкновенных за 3 года жизни люцерны орошение повышало суммарный урожайность сухого вещества с 20,9 до 32,2 т/га (в 1,54 раза), а при применении бактериального препарата и минеральных удобрений - до 37,8 т/га (табл. 1).

В засушливые годы среднесуточный прирост сухого вещества надземной массы без орошения составил 91,7 кг/га, при поливах же - 183,1 кг/га. Коэффициент варьирования среднесуточного прироста сухого вещества по укосам в первом случае составил 26,5%, а при орошении - 14,7%.

Под действием орошения биологическая урожайность (за 3 года) сухого вещества листьев люцерны возрастала в 1,51 раза или на 4,3 т/га (до 12,6 т/га). Применение орошения, искусственной инокуляции и РВМо увеличивало этот показатель в 1,78 раза, т.е. на 6,5 т/га.

Указанная выше закономерности сохранились и в предгорной зоне КБР, где сбор сухого вещества в контрольном варианте был почти в 2 раза больше, чем в степной зоне (табл. 2). При этом относительное действие инокуляции

2.Сравнения среднегодовой урожайности люцерны (т/га сух. в-ва) и и влияние на её орошения и инокуляции в разных зонах КБР. (3-х летнее использование, беспокровний посев, в среднем по 2-м закладкам опыта 6-опыттолет, графа-1 -без орошения, 2- с орошением). и особенно орошения ярче выражено в степной зоне. Однако по абсолютной величине прибавка всех показателей продуктивности от использования этих приёмов практически одинакова. В целом же даже при орошении сбор сухого вещества в предгорной зоне был в 1,3-1,64раза больше, чем в степной, где испаряемость влаги выше, а агрохимические и водно-физические свойства почвы несколько хуже. Однако при орошении, особенно в сочетании с другими приёмами зональные различия в продуктивности люцерны уменьшаются (в 1,31раза).

Исследования показатели, что в предгорной зоне суммарный сбор кормовых единиц при посеве люцерны под покров зерновых был выше, чем при беспокровном посеве (табл. 3). Отрицательные действия покровной культуры на продуктивность люцерны к третьему году её жизни уменьшались в 3раза по сравнению с 1-ым и 1,4раза по сравнению со 2-ым годом жизни, и оно выражалось в снижении урожайности сухого вещества люцерны на 0,6т/га. Беспокровний посев предпочтительнее в более сухой степной зоне, чем в предгорной зоне, где посев люцерны под покров зерновых является одним из способов подавления сорняков.

Исследования показали, что отрицательное влияние покровной культуры на люцерну в значительной степени можно снизить стимулированием развития её симбиотического и фотосинтетического аппарата путём внесения в рядки последней удобрения ( табл. 4).

3. Влияние способов посева люцерны на сбор кормовых единиц (т/га) в предгорной зоне КБР (в среднем по 2-м закладкам опыта-6 опыттолет, 1992-1995гг, графа 1-беспокровный посев, 2-посев под покров овса, убираемое на зерно).

При посеве люцерны под покров яровых зерновых припосевное внесение Р30, Р30К30, N30Р30, и N30Р30К30 в ее рядки способствовало увеличению выживаемости и усилению роста подпокровной культуры, ускорению формирования ФСП, особенно при орошении и с инокуляцией, при этом припосевное внесение Р30, и Р30К30 в рядки люцерны, высеваемой под покров яровых зерновых, оказывает положительное влияние на формирование симбиотического аппарата, которое резко усиливается при инокуляции семян активным штаммом Rhizobium. Такое влияние этих приемов накапливается в фитоценозе, что создает эффект усиления их последействия с увеличением возраста травостоя. Указанные мероприятия, проведенные при посеве люцерны под покров овса в сумме за 3 года ее жизни без орошения, увеличили размер симбиотической азотфиксации на

106 кг/га, а урожайность сухого вещества - на 5,9 т/га (табл. 4).

4. Размер симбиотической азотфиксации (Nбиол., кг/га) в сумме за 3 года жизни люцерны и урожайность ее сухого вещества (СВ, т/га) в зависимости от припосевного рядкового удобрения и инокуляции семян активным штаммом ризобий (черноземы выщелоченные; под покров овса; в среднем, по 3 -м закладкам опыта -9 опыттолет; 1997-2001 гг.; графы: 1 - без инокуляции; 2 - с инокуляцией)

Азотные удобрения N30, внесенные совместно с Р30 и Р30К30 при подпокровном посеве люцерны в рядки, оказывали отрицательное влияние на формирование и деятельность симбиотического аппарата люцернового травостоя только в первом укосе. В последующие же периоды наблюдалась противоположная картина. В целом за 3 года жизни размер симбиотической азотфиксации в люцерновом травостое под действием рядкового припосевного применения N30Р30К30 на фоне искусственной инокуляции семян были практически такими же, как и в варианте Р30К30. При этом под действием N30 (на фоне Р30К30) урожайность сухого вещества в сумме за 3 года увеличилась на 3,2 т/га и составила 48,6 т/га (табл. 4).

Исследования показали, что эффективность припосевного внесения удобрений в рядки люцерны, инокулированной штаммом 425а, высеянной под покров в междурядья яровых зерновых, увеличивается при орошении. На черноземах выщелоченных при орошении припосевное внесении Р30 увеличивало симбиотическую азотфиксацию в сумме за 2 года жизни на 35 кг/га; Р30К30 - на 78 кг/га; N30Р30 - на 57 кг/га; N30Р30К30 - на 104 кг/га; сбор сухого вещества возрастал соответственно на: 0,7; 2,3; 3,4 и 7,3 т/га. При орошении добавка в рядковое припосевное удобрение минерального азота из фактора, ингибирующего симбиотическую азотфиксацию, превращалась в стимулятор роста люцерны и симбиотической азотфиксации в ее посевах. Эффективность орошения увеличивалась при внесении припосевного рядкового удобрения, прибавка от поливов в варианте N30Р30К30 достигла 17,8 т/га. Совместное применение орошения и N30Р30К30 при посеве в рядки люцерны повышало сбор сухого вещества на 21,1 т/га - в 1,81 раза (табл. 5).

При этом выход сухого вещества на 1 кг действующего начала удобрений под влиянием орошения по фосфору (в варианте Р30) увеличивался - с 16,7 до 23,3 кг/кг; в варианте Р30К30 - с 23,3 до 38,3 на 1 кг РК, а в варианте N30Р30К30 - с 36,7 до 81,1 кг/кг.

Припосевном внесение удобрений в рядки люцерны эффективно только 5. Влияние орошения и минеральных удобрений, внесенных в рядки при посеве люцерны под покров овса, на величину симбиотической азотфиксации, и биологическую урожайность сухого вещества (черноземы выщелоченные; инокуляция семян штаммом 425а; в среднем, по 2-м закладкам опыта; графы: 1 - без орошения, 2 - с орошением) при размещении их между рядками покровной культуры.

В этом случае наибольший эффект от бактериального препарата получен при нанесении их и на семена люцерны, и на семена ячменя.

При разбросном ранневесеннем подсеве люцерны, высеваемой под покров, наибольшее действие бактериального препарата на формирование и деятельность ее симбиотического аппарата отмечено при его нанесении на семена покровной культуры (ячменя), а не люцерны. Под действием инокуляции семян люцерны размер симбиотической азотфиксации в 1-й год ее жизни увеличился на 7 кг/га, а семян ячменя - на 17 кг/га (на 10 кг/га больше).

Причем указанные различия увеличивались на 2-м году жизни травостоя: при инокуляции семян ячменя, заделываемых в почву, величина симбиотической азотфиксации была на 36 кг N больше, чем на семена люцерны, высеянных поверхностно. Основные причины таких различий: бактериальный препарат, нанесенный на семена ячменя, хорошо сохраняется во влажной среде при отсутствии воздействия прямых ультрафиолетовых лучей, при наличии гидролизатов, выделяемых семенами. При этом в инокуляционном процессе исключается стадия «паразитизма». Нанесение активного штамма Rhizobium на семена ячменя сбор сухого вещества за 2 года увеличивается на 2,5 т/га, а на семена люцерны - только на 0,8 т/га (табл. 6).

6. Эффективность разных способов применения бактериального препарата при разбросном поверхностном подсеве люцерны, высеянной под покров ячменя (опытное поле КБГСХА, 4 закладки, 8 опыттолет)

Формирование и деятельность симбиотического аппарата люцерны первого года жизни, высеваемой под покров яровой зерновой культуры, в определенной степени зависит от вида последней. При посеве под покров ярового ячменя люцерна угнетается в меньшей степени, чем под покров овса. Эффективность рядкового применения удобрений под люцерну при ее подсеве под ячмень была ниже, чем под овес. Чем сильнее угнетается под покровом всходы люцерны, тем эффективнее припосевное внесение удобрений в ее рядки.

Наилучшие результаты от применения в качестве покровной культуры ячменя ярового получены при скашивании его на зерносенаж при поздней молочной спелости, при которой биологическая продуктивность за 2года с 1 га составила 32,7 т/га, а при уборке на зерно - 29,9 т/га кормовых единиц (табл. 7).

Еще более высокие результаты получены при полупокровном посеве люцерны, высеваемой сеялкой СЗТ-3,6А весной одновременно с ячменем озимым в его междурядья, при этом при ранневесеннем (в февральские окна) биологическая продуктивность 1 га за 2 года составила 35,8 т/га корм. ед., а при обычном весеннем - 38,5 т/га.

7. Биологическая урожайность (т/га корм. ед.) люцерны в зависимости от вида, срока посева и уборки покровной культуры (2002-2004 гг.; опытное поле КБГСХА; среднее по 2-м закладкам)

Важнейшим фактором улучшения формирования и интенсификации деятельности симбиотического аппарата люцернового травостоя и продления его продуктивного долголетия является обеспечение чистоты от сорняков посевов в первом укосе 1-го года жизни (табл.8). За счет послевсходовой

8. Влияние послевсходовой прополки и агрофона на среднюю величину активного симбиотического потенциала (АСП, тыс. кгдн./га), симбиотическую азотфиксацию (Nбиол., кг/га) и урожайность сухого вещества (АСВ, т/га) люцерны за 4 года жизни (1996-1999 гг.; черноземы выщелоченные, беспокровний посев) прополки среднегодовая величина симбиотической азотфиксации, определенная за 4 года жизни люцерны, возделываемой на выщелоченном черноземе, при внесении Р60 увеличилась на 37 кг/га N, а при внесении N30Р60 на 83 кг/га. На 4-й год жизни различия по симбиотической азотфиксации, соответственно, составили 61 кг/га и 76 кг/га N, а по урожайности - 3,8 и 6,5 т/га.

Под действием ранневесеннего применения N60 на фоне Р60 среднегодовая величина азотфиксации в посевах люцерны за 4 года их жизни уменьшилась на 71 кг/га без проведения послевсходовой прополки и на 25 кг/га при осуществлении этого приема. При этом среднегодовая урожайность сухого вещества без прополки была несколько ниже в варианте N60Р60, чем при внесении Р60. При проведении послевсходовой прополки наблюдалась обратная картина: в варианте Р60 - 14,4 т/га, а при внесении N60Р60 - 15,2 т/га, т.е. на 1 кг азота получено 13 кг сухого вещества. С увеличением засоренности возрастает отрицательное действие азотных удобрений на азотфиксацию и продуктивное долголетие травостоя (табл. 8). Это следует учитывать при возделывании люцерны на орошаемых землях южных регионов, где внесение кислых форм азотных удобрений ускоряло окупаемость оросительных систем.

Опыты, проведенные в 1999-2006 гг. показали, что засорённость посевов люцерны можно уменьшить, не только применением гербицидов, путём раннего скашивания с уборкой скошенной массы, или с её измельчением. Засорённость резко снижается при подпокровном посеве с ранней уборкой покровной культуры. В качестве почвенного гербицида при ранней культивации можно применять трефлан, а для послевсходовой прополки баковой смесью базагран 2,5 л/га + поаст супер 3,0-3,5 л/га.

Среднегодовая величина симбиотической азотфиксации в посевах люцерны 2-го и 3-го года жизни и урожайности сухого вещества в контрольном варианте при скашивании в фазе «бутонизации» составила соответственно: 242 кг/га и 7,4 т/га. В фазе «полного цветения» 205 кг/га азота и 6,5 т/га АСВ (из-за поздней уборки в этом варианте недополучено ежегодно 37 кг/га азота и 0,9 т/га АСВ). При орошении с внесением минеральных удобрений и бактериального препарата из-за опаздывания с уборкой травостоя размер азотфиксации снижается на 138 кг/га, а урожайность на 3,3 т/га АСВ, то есть почти в 4 раза больше потери, чем в контроле.

4. Биохимический состав, белковая продуктивность и энергетическая эффективность возделывания люцерны в зависимости от технологии ее выращивания.

Биохимический и минеральный состав надземной массы, листьев и стеблей люцерны в определенной степени определялся размером биологической азотфиксации, метеорологическими условиями и агроприемами возделывания растений и изменялся по укосам и годам жизни травостоя (табл. 9).

9. Содержание в сухом веществе люцерны обменной энергии (ОЭ к.р.с.), сырого протеина (сП), сырой клетчатки (сК), каротина, сырой золы (сЗ) и элементов минерального питания в зависимости от агроприемов ее возделывания на черноземах обыкновенных (средневзвешенное за 3 года по двум закладкам опыта; графы: 1 - без орошения, 2 - с орошением)

По сравнению со стеблями листья характеризуются более высоким (в 2,0-2,2 раза) содержанием сырого протеина, незаменимых аминокислот, каротина, обменной энергии, фосфора (в 1,16 раза), кальция (в 1,12-1,24 раза) и меньшей концентрацией сырой клетчатки (в 2,11 раза) и калия (в 1,6-1,65 раза). При совместном применении орошения, бактериального препарата и минеральных удобрений верхняя часть стеблей по кормовым достоинствам приближались к листьям. Эти факторы на биохимический состав и энергетическую ценность стеблей влияли сильнее, чем на качество листьев, существенно улучшая при этом кормовые достоинства всей надземной массы люцерны.

При посеве люцерны под покров овса в его междурядья искусственная инокуляция семян и припосевное внесение в ее рядки Р30; Р30К30 и особенно N30Р30К30 в определенной степени способствовали увеличению содержания в сух...