Активность фотосинтеза и симбиотическая деятельность посевов гороха и вики в различных природно-климатических зонах КБР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Активность фотосинтеза и симбиотическая деятельность посевов гороха и вики в различных природно-климатических зонах КБР

Хамоков Хажсет Аскерханович, доктор наук, профессор, профессор

Установлено, что сортовые особенности и условия конкретной природно - климатической зоны возделывания влияют на активность симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов гороха и вики.

Похожие материалы

· Влияние условий степной зоны Кабардино-Балкарской Республики и способов основной обработки почвы на структуру урожая и симбиотическую деятельность посевов сои

· Влияние приемов обработки почвы и условий возделывания на структуру урожая посевов сои

· Зависимость активности фотосинтеза и симбиотической деятельности зернобобовых культур от влияния фосфорных удобрений

· Влияние условий возделывания зернобобовых культур на фиксацию азота воздуха

· Оптимальные приемы обработки почвы под горох в предгорной зоне

Введение

белок зернобобовый фотосинтез горох

Высокое содержание белка и жира в семенах зернобобовых культур предопределяет их ценность. Значимость семян зерновых бобовых культур как компонента комбикормов состоит не только в высоком содержании белка, но и в его полноценности. Содержание основных незаменимых аминокислот в нем в 1,5 - 3,0 раза больше, чем в белке мятликовых культур.

Благодаря большой пластичности и наличию экологически адаптированных сортов, горох выращивают в различных почвенно-климатических зонах России. В южных районах горох на зерно используют в качестве предшественника озимых культур. Как и другие зерновые бобовые, он способен накапливать много белка в урожае в результате симбиотической азотфиксации, без применения азотных удобрений.

В России вика представлена двумя видами: викой посевной и викой мохнатой.

В настоящее время вику посевную широко возделывают во всех регионах. Урожайность зеленой массы вики посевной может достигать 40 т/га. Чаще всего она составляет 12-15 т/га. Урожайность семян доходит до 3 т/га, чаще - 1-2 т/га.

Исследователи отмечают высокую роль влажности почвы для симбиотической деятельности посевов гороха и вики. В условиях недостатка влаги клубеньки не получают необходимого количества углеводов, резко снижается активность азотфиксации. При повышении влажности почвы клубеньки уже не восстанавливаются.

Существенное влияние на активность симбиоза посевов гороха и вики оказывает температура почвы. Уровень оптимальной температуры определяется генотипом симбионтов. Ряд исследователей указывает, что изменение азотфиксации зависит также от фазы развития растений.

Многие исследования показывают, что ранние сроки сева способствуют лучшему росту и развитию растений гороха. Однако, очень ранние сроки сева могут иметь отрицательные последствия. Растения после всходов могут пострадать от заморозков. Но все же, предпочтительность ранних сроков сева отмечают большинство исследователей. Но надо учитывать, что календарные сроки посева гороха и вики в каждой конкретной зоне связаны с температурным режимом почвы.

Более поздним посевам (хотя они дают быстрые и дружные всходы) часто не хватает влаги, могут погибнуть при весенней засухе. Также выше вероятность поражения их вредителями и болезнями.

На рост и развитие растений разных сроков сева оказывает влияние почвенные условия и предшественники.

Определенного внимания заслуживает также зависимость симбиотической деятельности посевов гороха от сортовых особенностей, а также процесс формирования листовой поверхности и продуктивности фотосинтеза у разных сортов.

Исследования также указывают на зависимость урожая гороха от следующих факторов: густоты стояния растений перед уборкой, числа бобов и семян одного растения, массы 1000 семян.

Анализ научной литературы по симбиотической и фотосинтетической деятельности и урожайности посевов вики показывает, что вика посевная является пластичной однолетней бобовой культурой, успешно выращиваемой на всей территории России, с потенциальной продуктивностью зеленой массы до 50 т/га и урожаем семян до 4,5 т/га. Фактическая продуктивность ее в Центральном Предкавказье в 2-3 раза ниже из-за несоответствия условий выращивания - содержания в почве макро- , микроэлементов и влагообеспеченности, требованиям биологии культуры, сорта. Эти же факторы сдерживают активность симбиотической азотфиксации, снижают количество фиксированного азота воздуха, ухудшают азотное питание растений, снижают урожай и его качество.

Методы и объекты исследований

Исследования по выявлению приемов, влияющих на высокоактивный бобоворизобиальный симбиоз в зависимости от сортовых особенностей и условий различных природно-климатических зон, нами были выполнены в опытно-производственном хозяйстве «Опытное», Кабардино-Балкарского научно-исследовательского института сельского хозяйства - степная зона; ООО «Шэрэдж» - предгорная зона.

Почва опытных участков - черноземы обыкновенные (степная зона) и чернозем выщелоченный (предгорная зона), рНсол. - 6,5-7,0; содержание гумуса (по Тюрину) - 3,0-4,0 %; содержание фосфора (по Мачигину) - 13-18 мг/кг, калия (по Мачигину) - 220-250 мг/кг; бора - 0,38-0,47 мг/кг, молибдена - 0,19-0,30 мг/кг почвы.

Предгорная зона отличается умеренным увлажнением. За вегетационный период сумма активных температур здесь составляет 2800-3400 ⁰С, сумма осадков - 400-500 мм. Эта зона умеренно жаркая и, в основном, увлажненная.

Начало вегетационного периода наблюдается в 3-й декаде марта - 1-й декаде апреля. Продолжительность безморозного периода - 180-200 дней. Самый холодный месяц - январь. Его средняя температура - 2,5 ⁰С, абсолютный минимум - до 20-30 ⁰С. Самый жаркий месяц - июль. Средняя температура составляет 20-23 ⁰С, а максимальная может достигать 36-42 ⁰С.

Несмотря на достаточное количество осадков, эта зона характеризуется значительной неустойчивостью по этому показателю по годам. Повторяемость весенней засухи достигает 20-30 %, а летней - 30-40 %.

В целом, в предгорной зоне хорошее сочетание тепла и количества выпадающих осадков может обеспечить устойчивые урожаи всех сельскохозяйственных культур.

Степная зона характеризуется недостаточным увлажнением. Осадки в этой климатической зоне, как по отдельным годам, так и в течение года, особенно в критические периоды роста и развития растений, выпадают неравномерно и не обеспечивают оптимального водного режима для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Годовое количество осадков составляет, примерно, 300-400 мм. Наибольший дефицит влаги наблюдается в июле-августе.

Среднемесячная температура января составляет - 3,0 - 3,6 ⁰С, июля - 25,5 ⁰С. Устойчивый переход температуры воздуха через +5 ⁰С отмечается весной 7-9 марта, осенью - 5-7 ноября.

Среднегодовая относительная влажность воздуха в данной зоне составляет 56-80 %. Понижение относительной влажности воздуха обычно сопровождается повышением температуры воздуха и восточными ветрами (суховеями). Среднее число дней с суховеями за теплый период составляет 34-54, в том числе с интенсивными суховеями 4-9 дней.

Метеорологические условия различались по годам исследований. Наиболее влагообеспеченными были 2011, 2013 гг., более засушливыми - 2012 и 2014 гг. Сумма активных температур - 3200-3400⁰С. В наиболее влагообеспеченных годах влажность почвы, в период вегетации растений, находилась в пределах 60-80% НВ, а в более засушливых - 45-65% НВ.

При проведении исследований посев проводили в разные сроки: ранний срок посева (t^о почвы - 8-10⁰С), 3-я декада апреля; средний срок посева (t^о почвы - 10-12⁰С), 1-я декада мая; поздний срок посева (t^о почвы - 12-14⁰С), 2-я декада мая. Норма высева - 300-400-500 тыс. семян на 1 га. Способ посева - широкорядный.

Фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза определяли по формуле Веста, Бриггса и Кидда (А.А.Ничипорович, 1955, 1961). Симбиотический потенциал и удельную активность симбиоза рассчитывали по формулам, предложенным Г.С.Посыпановым, 1991.

Структурный анализ (индивидуальная продуктивность растений и биологический урожай) проводили по методике А.С.Митрофанова и др., 1971. В лабораторных условиях определяли качество зерна по содержанию протеина (по методу Къельдаля), а качество зеленой массы - по содержанию в ней питательных веществ.

Учет урожая производили методом сплошного обмолота растений с каждой делянки. Основные результаты исследований подвергались статистической обработке методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1973).

Результаты и обсуждение

Исследования показали, что сортовые особенности влияют на симбиотическую деятельность посевов гороха. Формирование симбиотического аппарата у изучаемых сортов и его активность проявляются неодинаково как по фазам роста, так и по сортам, так же как и количество и масса клубеньков на корнях растений.

Исследования показали, что все сорта данной культуры в конкретной природно-климатической зоне, в фазе бутонизации, имеют почти одинаковое количество клубеньков. Однако, в последующих фазах: образования бобов и налива семян, у них наблюдается существенное различие.

В степной зоне, в фазе образования бобов, среднеспелый сорт Топаз имел на 14-17% больше клубеньков, чем раннеспелый сорт Арсенал; а в фазе полного налива семян - на 29 %. Среднеранний сорт Аксайский усатый 3 занимает среднее положение по этому показателю. Несмотря на большее количество, клубеньки этих сортов оказались мелкими, незначительного размера, особенно у Арсенала. Масса клубеньков одного растения у них меньше на 5 - 6 %, чем у сорта Топаз. Это говорит о том, что количество клубеньков не всегда коррелирует с их массой и активностью симбиоза. В предгорной зоне, где влагообеспеченность почвы выше, были получены более высокие результаты по этим показателям.

Сортовая специфичность гороха проявляется и по активному симбиотическому потенциалу. Сравнение АСП различных сортотипов показывает, что среднеспелый сорт Топаз, у которого период активной деятельности симбиотического аппарата более продолжительный, имеет лучшие показатели, чем скороспелый сорт Арсенал.

В наших опытах площадь листьев по сортам в среднем за 2010-2014 гг составляла 39-40 тыс.м²/га. Среднеспелый сорт Топаз имеет к концу образования бобов на 2 тыс.м²/га больше листовой поверхности, чем скороспелый Арсенал.

Следует отметить, что к началу цветения сорт Арсенал сформировал площадь листовой поверхности на 5-8 % больше, чем Топаз и Аксайский усатый 3, что связано с более интенсивным ростом скороспелого сорта в начале вегетации. Затем, в период цветения - бобообразования, площадь листовой поверхности изучаемых сортов почти выравнивалась. В дальнейшем, увеличение этого показателя наблюдалось только у сорта Топаз. Примерно такие же результаты получены и в предгорной зоне.

Накопление сухой массы в зависимости от сортовых особенностей гороха проходило неоднозначно; здесь проявились биологические особенности сорта в конкретной зоне выращивания. Для среднеспелых и, особенно, позднеспелых сортов, характерны более высокие стебли, лучшая облиственность, они склонны к накоплению большей сухой массы. В предгорной зоне у сортов гороха к концу вегетации накопленная сухая масса составила 110-113 % в сравнении с сортами гороха, выращенными в степной зоне.

Расчеты показали, что между величиной ассимиляционной поверхности и накоплением сухой массы наблюдается положительная корреляция (r = 0,73). Это характерно для всех сортов гороха в обеих климатических зонах.

Показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности изучаемых сортов гороха приводятся в таблице 1.

Активность симбиотического аппарата определяется долей фиксированного азота воздуха от общего потребления. По нашим данным у позднеспелого сорта Топаз доля фиксированного азота в предгорной зоне составила 43,9 %, это на 2,4 % больше, чем в степной зоне.

Таблица 1. Симбиотическая и фотосинтетическая деятельность сортов гороха в зависимости от зон возделывания (2011 -2014 гг)

В предгорной зоне среднеспелый сорт Топаз заметно превосходит другие два сорта, как по площади листьев, так и по сухому веществу и чистой продуктивности фотосинтеза. Следует отметить, что сорт Топаз имеет более развитую корневую систему, основная масса корней которого (75-80 %) была расположена на глубине почвы 45-50 см.

В обеих природно-климатических зонах сорт Топаз превосходит два другие сорта как по количеству бобов и зерен на одном растении, так и по биологическому и фактическому урожаю зерна (табл.2).

Таблица 2. Сравнительная характеристика элементов продуктивности и урожайность зерна сортов гороха в зависимости от зон возделывания

В ходе полевых опытов нами также была изучена зависимость симбиотической деятельности вики от сортовых особенностей.

Фазы развития растений вики посевной во всех вариантах опытов наступали почти одновременно. Продолжительность межфазных периодов несколько различалась по годам исследований, в зависимости от влажности почвы в период от посева до всходов.

У исследуемых сортов Льговская 60 и Орловская 84 формирование симбиотического аппарата и его активность в разных природно-климатических условиях (степная и предгорная зоны) имело некоторые особенности. Установлено, что лимитирующим фактором симбиотической деятельности культуры является влажность почвы. В годы с достаточным увлажнением почвы формируется наибольшее количество и масса клубеньков. В этой связи в предгорной зоне, где наблюдается наибольшее выпадение осадков по сравнению со степной, показатели симбиотической деятельности посевов были выше.

Количество клубеньков имело тенденцию к нарастанию в период от начала их образования до фазы роста бобов, далее начиналось их отмирание.

При сравнении двух климатических зон, преимущественные показатели были получены по более влагообеспеченной предгорной зоне, а среди изучаемых сортов - у сорта Орловская 84.

Формирование листовой поверхности вики посевной наиболее интенсивно проходило в период от начала цветения до формирования бобов. Максимальная площадь листьев отмечена в фазе роста бобов. В годы с удовлетворительной влагообеспеченностью она достигала 35 - 39 тыс.м²/га, что на 18 - 27 % больше, чем в засушливые годы. В засушливые годы, в первой половине вегетации, площадь листьев до фазы образования бобов оставалась небольшой, на уровне 16 - 19 тыс.м²/га.

Исследования показали, что на формирование площади листьев наибольшее влияние оказали метеорологические условия вегетационного периода, и, в первую очередь, распределение осадков в течение вегетации.

Параллельно, с развитием симбиотического и фотосинтетического аппарата, шло и накопление сухого вещества посевами. Чистая продуктивность фотосинтеза в более засушливые годы была почти в 2 раза меньше, чем в годы с лучшей влагообеспеченностью.

Наибольший урожай зеленой массы вики посевной с сохранением достаточно высокого содержания сырого белка формируется в период плодообразования. Поздняя уборка приводит к снижению содержания сырого белка, поскольку азотистые соединения из вегетативных органов реутилизируются семенами.

Исследования показали, что урожай зеленой массы вики посевной в предгорной зоне выше, чем в степной. В обеих зонах преимущественные показатели получены по сорту Орловская 84. В более благоприятные по влагообеспеченности годы был сформирован и наибольший урожай зеленой массы, чем в годы с недостаточной влагообеспеченностью (табл.3).

Семенная продуктивность вики определяется активностью симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов. Наибольший урожай семян (2,43 - 3,41 т/га) был получен в предгорной зоне в годы с лучшей влагообеспеченностью, когда формировался максимальный симбиотический аппарат, фиксировавший наибольшее количество азота воздуха.

Таблица 3. Структура урожайности семян вики в зависимости от условий возделывания

В засушливые годы урожай посевов вики меньше чем в более влагообеспеченные годы. Показатели по предгорной зоне также выше, чем в степной. Это также подтверждает зависимость элементов продуктивности от природно-климатических условий, влагообеспеченности почвы и агротехнических приемов.

Выводы

Проведенные исследования показали, что наибольшую активность симбиотической деятельности растения гороха и вики показали в условиях наиболее влагообеспеченной предгорной зоны.

Одним из важных показателей, характеризующих сорт, является белковая продуктивность. Более высокое содержание белка, протеина и жира, в растениях гороха и вики, отмечены также в условиях предгорной зоны. Белковая продуктивность раннеспелых сортов была выше в сравнении с более позднеспелыми сортами.

Опыты также показали, что при возделывании гороха и вики в разных климатических зонах активность симбиоза и семенная продуктивность определяются как генотипом растений, так и погодными условиями и подбором сортов. Наибольшей эффективности возделывания посевов гороха и вики можно добиться в условиях предгорной зоны, при оптимальной влагообеспеченности почвы.

Данные исследований рекомендуется использовать на практике, при возделывании гороха и вики в различных климатических зонах.

Список литературы

1. Хамоков Х.А. Влияние различных сроков посева и влагообеспеченности почвы на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность и продуктивность гороха / Х.Хамоков // Зерновые культуры. - № 1. - 2001.

2. Хамоков Х.А. Структура урожая гороха в зависимости от сортотипа и влагообеспеченности почвы /Х.А.Хамоков //Матер. науч. конф. - Нальчик, 2001.

3. Хамоков Х.А. Влияние влажности почвы на элементы продуктивности и урожай зерна гороха / Х.Хамоков, Б.Князев // Зерновые культуры.- № 2 (5). - 2001.

4. Хамоков Х.А. Показатели фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов гороха и вики при различных условиях обеспеченности влагой / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство.- № 5. - 2002.

5. Хамоков Х.А. Влияние влагообеспеченности почвы на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность гороха и вики / Х.Хамоков // Зерновое хозяйство. - 2004.

6. Хамоков Х.А. Зависимость урожая яровой вики от влагообеспеченности, элементов питания и зоны возделывания / Х.Хамоков, А.Хахова // Зерновое хозяйство. - № 5. - 2004.

7. Хамоков Х.А. Фотосинтетическая и симбиотическая деятельность гороха и вики в условиях недостаточного увлажнения / Х.А.Хамоков // Межвузовский сб. науч. трудов «Актуальные проблемы региона». - Нальчик, 2004.- № 10.

8. Хамоков Х.А., Мишхожев В.Х., Урусмамбетов Х.Г. Агробиологические обоснования сроков посева семян гороха и вики и их влияние на показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов // Аграрная Россия. 2015. № 3. С. 39-42.

9. Хамоков Х.А. Хамоков Э.Х. Активность фотосинтеза и симбиотическая деятельность посевов сои, гороха и вики в зависимости от применения микроэлементов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6 (56). С. 23-25.

10. Хамоков Х.А. Продуктивность гороха при различной обеспеченности почвы влагой // Аграрная наука. 2005. № 1. С. 17.

11. Хамоков Х.А. Выбор способов основной обработки почвы под посевы гороха в степной зоне // Аграрная Россия. 2012. № 8. С. 10-12.

12. Хамоков Х.А. Особенности приемов обработки почвы под горох в различных природно-климатических зонах Кабардино-Балкарской Республики // Аграрная Россия. 2013. № 6. С. 5-6.

13. Хамоков Х.А. Приемы обработки почвы под горох в предгорной зоне // Аграрная наука. 2013. № 2. С. 9-10.

14. Хамоков Х.А. Динамика потребления азота и структура урожая сои и гороха в зависимости от уровня обеспеченности почвы микроэлементами // Зерновое хозяйство. 2007. № 2. С. 36-37.

15. Хамоков Х.А. Экономическая эффективность различных приемов технологии возделывания зернобобовых культур // Зерновое хозяйство. 2007. № 3-4. С.41-42.

16. Хамоков Х.А. Формирование урожая и активность симбиотического аппарата зерновых бобовых культур в зависимости от обеспеченности фосфорными удобрениями // Зерновое хозяйство. 2006. № 5. С. 23.

17. Хамоков Х.А. Активность симбиотического аппарата зернобобовых и урожайность в зависимости от обеспеченности почвы фосфорными удобрениями // Зерновое хозяйство. 2006. № 5. С. 27-28.

18. Хамоков Х.А. Урожай и качество семян зернобобовых в зависимости от сортовых особенностей и условий возделывания // Зерновое хозяйство. 2006. № 6. С. 30-31.

19. Хамоков Х., Хахова А. Зависимость урожая яровой вики от влагообеспеченности, элементов питания и зоны возделывания // Зерновое хозяйство. 2004. № 5.

20. Хамоков Х.А. Продуктивность и качество семян гороха в зависимости от десикации растений перед уборкой // Зерновое хозяйство. 2004. № 6. С. 18.

21. Князев Б.М., Хамоков Х.А. Влияние влагообеспеченности почвы на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность гороха и вики // Зерновое хозяйство. 2004. № 2. С. 24.

22. Князев Б.М., Кандроков Ж.М., Хамоков Х.А. Пути повышения технологических свойств зеленого горошка // Зерновое хозяйство. 2002. № 7. С.11.

23. Влияние влагообеспеченности почвы на показатели симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов гороха // Зерновое хозяйство. 2002. № 7. С. 21.

24. Хамоков Х.А. Влияние различных сроков посева и влагообеспеченности почвы на симбиотическую и фотосинтетическую деятельность и продуктивность гороха //Зерновое хозяйство. 2001. № 1. С. 18.

25. Князев Б.М., Хамоков Х.А. Влияние влажности почвы на элементы продуктивности и урожай зерна гороха Текст. // Зерновое хозяйство. 2001. № 2. С.29.

26. Хамоков Х.А. Влияние различных агроприемов на азотфиксирующую способность и урожайность гороха // Зерновое хозяйство. 1999. № 1. С. 26.

27. Хамоков Х.А. Влияние различных агроприемов на образование клубеньков, азотфиксирующую способность и урожайность гороха в степной зоне КБР // Зерновые культуры. 1999. № 6. С. 25.

28. Хамоков Х.А. Влияние различных агроприемов на азотфиксирующую способность и урожайность гороха // Зерновые культуры. 1999. № 6. С. 26.

Размещено на Allbest.ru