Эффективность инокуляции сои, применения цинка и молибдена на предкавказских черноземах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.09, кандидат сельскохозяйственных наук Переверзева, Елена Владимировна

• Переверзева, Елена Владимировна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Переверзева, Елена Владимировна

Введение

Глава I. Активность симбиотической азотфиксации и продуктивность сои в зависимости от условий и приёмов возделывания (обзор литературы).

1.1.Особенности биологии и сорта сои. 1.2.Требования сои к обеспеченности элементами минерального питания. 1.3.Условия активного ризобиального симбиоза. 1.4.Заключение по главе.

Глава II. Место, условия и методика проведения исследований.

Глава III. Симбиотическая деятельность посевов сои в зависимости от инокуляции и разной обеспеченности микроэлементами.

3.1 .Определение нижней границы оптимальной концентрации цинкового удобрения для некорневой подкормки.

3.2. Динамика формирования симбиотического аппарата.

3.3. Содержание леггемоглобина.

3.4. Удельная активность симбиоза.

3.5. Количество фиксированного азота воздуха за межфазные периоды и за вегетацию в зависимости от условий выращивания.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективность инокуляции сои, применения цинка и молибдена на предкавказских черноземах»

Актуальность темы исследований. Проблема биологического азота была и остаётся актуальной для земледелия. Особенно велика его роль в условиях ухудшающейся экологической обстановки и недостаточной обеспеченности сельского хозяйства минеральными азотными удобрениями.

В нашей стране доля биологического азота в азотном балансе растениеводства ещё крайне мала и составляет около 5%. При создании благоприятных условий для симбиоза она может возрасти до 35%, или 12-15 млн. т в год, что эквивалентно экономии 80-90 млн. т самых энергоёмких азотных удобрений. Положение о высокой эффективности, экономичности, экологической целесообразности использования процессов биологической азотфиксации в хозяйственных целях сегодня становится одним из основополагающих для современного земледелия. Данный подход находит своё технологическое воплощение при возделывании многих бобовых культур, и в частности сои.

В настоящее время идёт интродукция сои в районы, где есть условия для её возделывания, в частности в зону неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья.

Учитывая актуальность проблемы растительного белка МСХ Российской Федерации и правительство края приняли ряд документов, в которых обоснована возможность доведения к 2000 году посевных площадей сои в Ставропольском крае до 68,0 тыс. га, а производства зерна до 130 тыс. т.

Однако, несмотря на большой объем проведенных подготовительных работ и создание базы для переработки сои, площади посевов под этой культурой в крае не возрастают и не превышают 5-8, а в отдельные годы снижаются до 1 тыс.га. Остается низкой и урожайность - 8-12 ц/га. Одной из причин сложившегося положения является недостаточная изученность и учёт биологических особенностей сои для наиболее полного использования биологического азота этой культурой, в частности, условий минерального питания применительно к экологическим условиям зоны, что и определило актуальность и направление наших исследований.

Цель исследований. Выявить возможность повышения симбиотической активности и продуктивности сои за счёт инокуляции, применения физиологически активных веществ и оптимизации питания цинком и молибденом при низком содержании их в почве.

В задачи исследований входило:

- уточнить нормы цинковых удобрений при внекорневой подкормке;

- определить наиболее эффективные сроки внекорневых подкормок цинком;

- выявить эффективность предпосевной инокуляции семян при наличии в почве спонтанных форм клубеньковых бактерий;

- установить влияние предпосевной обработки семян молибденовокис-лым аммонием на формирование и активность сим биотического аппарата сои;

- выявить возможность повышения симбиотической и фотосинтетической активности посевов сои за счёт применения экссудата проростков озимой пшеницы для предпосевной обработки семян;

- дать экономическую оценку эффективности изучаемых агроприёмов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований научно-производственного объединения «Нива Ставрополья» по теме 04.05. „Разработать ресурсосберегающие технологии возделывания зернобобовых и крупяных культур для неорошаемых условий Предкавказья" (01.10. НТП по растениеводству).

Научная новизна работы заключается в том, что впервые для черноземов Центрального Предкавказья установлены:

- оптимальные нормы цинковых удобрений при недостаточной обеспеченности почвы подвижным цинком;

- высокая эффективность инокуляции семян сои активным штаммом ри-зобий на фоне цинковых удобрений;

- оптимальные сроки внекорневых подкормок сои цинком.

Практическая ценность работы заключается в том, что определение оптимальных параметров основных факторов среды для максимальной симбио-тической азотфиксации и обеспечение этих параметров позволяет получать на неорошаемых землях Центрального Предкавказья урожай семян сои 20-25 ц/га и сбор белка 800. .900 кг/га без применения азотных удобрений.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на расширенных заседаниях отдела зерновых и зернобобовых культур (СНИИСХ, 1994. 1996 гг.), на 4-ой Международной конференции СОИСАФ «Биологический азот в растениеводстве» (ТСХА, Москва, 1996 г.), на внутривузовской научной конференции Ставропольской ГСХА (Ставрополь, 1998г.).

Автор искренне признателен коллегам: с.н.с., кандидату сельскохозяйственных наук В.Б. Антонову, лаборантам В.И. Кемаевой, Л.А. Куликовой, З.Ф. Кельблер, Т.В. Надуда, Т.Д. Шлыковой за совместную работу и помощь в проведении исследований. В обсуждении результатов принимали участие заведующий лабораторией технологий возделывания полевых культур СНИИСХ, доктор сельскохозяйственных наук А.У. Каппушев и заведующий лабораторией почвоведения СНИИСХ, доктор сельскохозяйственных наук М.Т. Куприченков, за что выражаю им искреннюю благодарность. Благодарю научного руководителя диссертационной работы заведующего отделом технологий возделывания сельскохозяйственных культур СНИИСХ, кандидата сельскохозяйственных наук А.Я. Чернова и профессора Г.С. Посыпанова за методическую помощь в проведении исследований и подготовке диссертации.

Заключение диссертации по теме «Растениеводство», Переверзева, Елена Владимировна

Выводы

1. На чернозёмных почвах Центрального Предкавказья соя сорта Ходсон в благоприятные годы способна формировать урожай семян не менее 25 ц/га за счёт естественного плодородия почвы и биологической фиксации азота воздуха без применения азотных удобрений и орошения.

2. Несмотря на наличие в почве спонтанных форм клубеньковых бактерий, эффективность инокуляция семян активным штаммом ризобий 634б была высокой в течение всей вегетации сои. Масса активных клубеньков в этом варианте увеличивается в 3.4 раза, площадь листьев на 25.50%, накопление сухого вещества на 20.35%, урожай семян на 10.20%, количество фиксированного азота воздуха на 54. 163 кг/га, содержание белка в семенах на 10%, сбор белка с 1 га на 25. .27%.

3. Предпосевная обработка семян молибденово- кислым аммонием в дозе 50 г на гектарную норму семян в 1,1.2,4 раза снижает массу активных клубеньков в фазу полного налива семян, при этом площадь листьев уменьшается, в среднем, на 7 тыс.кв.м/га, накопление сухого вещества 0,9 т/га, а урожай семян остаётся на том же уровне.

4. Оптимизация питания по цинку, в целом, положительно влияет на фотосинтетическую и симбиотическую активность посевов сои. При изучении концентрации раствора сульфата цинка от 0,005 до 0,5% (по действующему веществу) наиболее эффективна концентрация 0,05%» при которой сырая масса клубеньков увеличивается на 85%, урожай семян на 20% в сравнении с контролем. Увеличение концентрации раствора не приводит к повышению показателей симбиотической и фотосинтетической деятельности посевов сои.

5. Применение цинка совместно с инокуляцией создаёт наиболее благоприятные условия для симбиоза: увеличивает массу активных клубеньков в 3,5. 3,9 раза, активный сим биотический потенциал в 3,1 раза, удельную активность симбиоза в среднем за вегетацию на 52%, повышает содержание леггемоглобина в клубеньках на 20. .30%.

6. Накопление азота целым растением достигает максимума в фазу полного налива семян. Доля участия азота воздуха в питании растений сои составляет при оптимальных условиях симбиоза 43. 57% от общего потребления, в контрольном варианте она не превышает 28%. При формировании урожая семян доля биологического азота увеличивается на 14. 17% в вариантах с активной симбиотической азотфиксацией.

7. С улучшением условий для симбиоза повышается фотосинтетическая деятельность посевов. В варианте с оптимальными условиями симбиоза площадь листьев в среднем за 3 года составила 91 тыс.кв.м/га, фотосинтетический потенциал 3515 тыс.кв.м дней/га, что соответственно на 51 и 42% выше, чем в контроле. Активность фотосинтетической деятельности прямо коррелирует с активностью биологической азотфиксации.

8. Коэффициент водопотребления сои в годы с достаточным увлажнением снижается на 21%. В вариантах с активным симбиозом влага на формирование урожая используется эффективнее на 22%.

9. Наибольший урожай семян получен при оптимизации условий для биологической азотфиксации. В среднем за 4 года прибавка урожая за. счёт биологического азота в варианте с инокуляцией семян составла 2,7 ц/га, применение цинка на фоне инокуляции перед цветением достоверно повышает урожайность семян сои на 3,9 ц/га. При этом содержание белка в семенах в варианте с инокуляцией выше на 10%, по сравнению с контролем. Внекорневая подкормка цинком повышает этот показатель ещё на 2,4%. Инокуляция семян и применение цинковых удобрений увеличивают сбор белка с гектара на 176.269 кг. Сбор жира тесно коррелирует с уровнем урожая семян и не зависит от изучаемых факторов.

10. Обработка семян экссудатом проростков озимой пшеницы совместно с инокуляцией значительно активизирует биологическую азотфиксацию и фотосинтетическую деятельность посевов сои: повышает массу активных клубеньков в 3 раза, площадь листовой поверхности на 36, сухую массу на 30%, урожай семян на 2,5 ц/га. Окупаемость энергозатрат на применение экссудата составляет 17 раз.

11. Экономическая оценка изучаемых приёмов показывает, что при создании благоприятных условий для симбиоза достигается наибольшая прибавка урожая и выход белка с гектара, при этом себестоимость 1 ц семян снижается на 15. 17%. Здесь самый высокий уровень рентабельности производства 139. 144% и максимальный условно чистый доход с 1 га -7872.8007 рублей.

Предложения производству

Для получения высоких устойчивых урожаев семян сои в условиях чернозёмов Центрального Предкавказья необходимо создавать оптимальные условия для активного симбиоза:

- семена перед посевом инокулировать активным штаммом ризобий 634° и обрабатывать экссудатом проростков озимой пшеницы,

- проводить внекорневые подкормки 0,05%о раствором сульфата цинка с расходом рабочей жидкости ЗООл/га в фазы 1-2 настоящих листьев и бутонизации. Наиболее технологичной является обработка цинком перед цветением, так как совпадает по сроку с химической прополкой.

1.4. Заключение.

На основе исследований А.У. Каппушева, 1981, 1996; Н.В. Медянникова, 1981; Н.М. Казьмина, 1982; В.Н. Довгаль, 1983; C.B. Волощенко, 1985; C.B. Груздова, 1987; В.Б. Антонова, 1991 для условий Центрального Предкавказья разработаны технологии возделывания сои на основе биологической азотфиксации дифференцированные, с учетом опасности проявления эрозионных процессов, материально-технической оснащённости хозяйств, плановой урожайности сои.

В этих технологиях дано теоретическое обоснование оптимальных параметров основных факторов среды для максимальной азотфиксирующей активности симбиотической системы соя - клубеньковая бактерия. Выявлены восприимчивые к инфицированию клубеньковыми бактериями сорта, эффективные виды и дозы минеральных удобрений, штаммы клубеньковых бактерий. Установлены особенности фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов сои при различных типах минерального питания, формирования урожая (количества и качества).

Однако, до настоящего времени не изучены, а значит и не разработаны приёмы , использования на сое микроэлементов Мо и Ъп, содержащихся в минимуме в обыкновенных черноземах Центрального Предкавказья. На этих почвах, с низким содержанием подвижного фосфора, вносимые фосфорные удобрения связывают и без того малые запасы усвояемого цинка и он становится в первом минимуме. При рН обыкновенных чернозёмов 6,0-6,5 подвижность и биологическая доступность цинка наиболее слабая.

Цинк играет важную роль в процессах фотосинтетической деятельности растений, которая непосредственно связана с симбиотической активностью. Кроме того, цинк активизирует образование триптофана, предшественника ин-долилуксусной кислоты, высокое содержание которой в зрелых клубеньках коррелирует с максимальным уровнем азотфиксации.

Цинк повышает устойчивость растений к сухим и жарким погодным условиям, бактериальным и грибковым заболеваниям, что имеет большое значение в условиях неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья.

Соя весьма чувствительна к недостатку цинка, при котором значительно снижаются показатели фотосинтетической деятельности, падает симбиотиче-ская азотфиксирующая активность. Необходимым условием для развития КлгоЬшт ]рошсит и фиксации азота является сбалансированное питание по фосфору и цинку.

В карбонатных почвах происходит быстрое закрепление растворимых форм цинка, поэтому наиболее эффективно опрыскивание вегетирующих рас

30 тений.

Региональная недостаточность в обыкновенных чернозёмах Центрального Предкавказья растворимых форм молибдена и их важная роль в жизнедеятельности растений, особенно, в процессах фиксации атмосферного азота, определяют эффективность применения молибденовых удобрений. По имеющимся данным, наиболее перспективным способом применения молибдена при возделывании сои является предпосевная обработка семян (25 г элемента на гектарную норму семян) совместно с нитрагинизацией.

Анализ имеющегося материала позволяет предположить, что в условиях неустойчивого увлажнения обыкновенных чернозёмов Центрального Предкавказья инокуляция, предпосевная обработка семян экссудатом проростков озимой пшеницы, молибденом, применение внекорневых подкормок цинком, будут способствовать созданию наиболее благоприятных условий для фотосинтетической деятельности и симбиотической активности посевов сои. Высокий уровень фиксации азота воздуха приведет к увеличению урожайности и белковой продуктивности сои без применения азотных удобрений.

Глава II. Место, условия и методика проведения исследований.

Исследования проводили на экспериментальном поле отдела технологий полевых культур Ставропольского НИИСХ в звене озимая пшеница - соя в 1993. 1996 годах. Почва опытного участка - чернозём обыкновенный среднемощный среднесуглинистый на лесовидных суглинках; рН солевой вытяжки 6,5, содержание гумуса в пахотном слое 3,52%, общего азота 0,27%, подвижного фосфора - 28,8, обменного калия - 220 мг/кг сухой почвы.

Для исходной агрохимической характеристики опытного поля на участке были заложены почвенные разрезы. Содержание микроэлементов по профилю свидетельствует об очень высокой обеспеченности подвижным бором, высокой - марганцем, слабой обеспеченности цинком и молибденом (табл. 1).

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Переверзева, Елена Владимировна, 2000 год

1. Антонов В.Б. Симбнотнческая активность и продуктивность сои в зависимости от приёмов возделывания на чернозёмах Центрального Предкавказья: Дисс. . канд. с.-х. наук. -М., 1991. 158 с.

2. Алов A.C. Удобрение сои в США (сводный реферат) // Сельское хозяйство за рубежом: Растениеводство. 1964. - № 12. - С. 14-19.

3. Анненков Б.Г. Сравнительная интенсивность нарастания сухого вещества и развития клубеньков у некоторых сортов сои // Условия произрастания и урожай сои. Новосибирск, 1978. - С. 92-100.

4. Антыков А.Я., Стоморев А.Я. Почвы Ставрополья и их плодородие. -Ставрополь: Кн. изд-во, 1970. -416 с.

5. Бабич A.A. Удобрение под сою // Зерновое хозяйство. 1975. - № 1. -С. 38-39.

6. Баранов В.Ф. На чернозёмах Северного Кавказа // Зерновое хозяйство. 1978.-№ 9.-С. 45-46.

7. Басистый В.П., Калинина H.A. Удобрение сои на переувлажнённых землях // Зерновое хозяйство. 1974. - № 2. - С. 41-42.

8. Бегун С.А. Развитие клубеньков на корнях сои в зависимости от внешней среды // Вопросы возделывания основных культур в Амурской области / ВАСХНИЛ СО. Новосибирск, 1976. - С. 117-120.

9. Бегун С.А. О распределении клубеньков по корневой системе сои. -Науч.-техн. бюлл. ВНИИ сои. 1976. - Вып.1. - С. 45-49.

10. Беликов И.Ф. Развитие растений сои в зависимости от размещения // Соя.-М., 1963.-С. 88.

11. Беликов И.Ф. Биологические основы рационального использования световых условий в посевах сои // Зерновые и масличные культуры. -1968. -№1,-С. 34-36.

12. Бережной И.Н. и др. Зерновые и зернобобовые культуры. Кишинев, 1975. - 301 с.

13. Бондар Г.В., Лавриненко Г.Т. Зернобобовые культуры. М.: Колос, 1977.-255 с.

14. Бумбу Я.В. Простые опыты с микроэлементами. Кишинев: Штиинца, 1986.-32 с.

15. Вавилов П.П., Посыпанов Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка. М.: Россельхозиздат, 1983. - 253 с.

16. Волощенко С.В. Обоснование основных приемов возделывания сои на предкавказских карбонатных черноземах зоны достаточного увлажнения: Автореф. дисс. канд. с.-х. наук. Ставрополь, 1985. - 20 с.

17. Генкель П.А. Физиология растений. М.: Просвещение, 1975. - 335 с.

18. Герасимов Н. Г. Сравнительная продуктивность зернобобовых культур в Ставропольском крае: Автореф. дисс. . канд. с.-х. наук. -Ставрополь., 1966. -21 с.

19. Гиренко Л., Щербаков В. Соя источник белка // Корма. - 1975. - № 6. -С. 35-36.

20. Глянько А.К., Шевчук В.Е. Эффективность применения микроэлементов под сахарную свёклу, картофель и бобовые культуры в условиях Иркутской области // Изв. Иркут. СХИ. 1966. - Т.З, Вып.25.-С. 139-147.

21. Голов В.И. Особенности накопления и выноса серы и основных микроэлементов растениями сои // Сб. научн. тр.: Биология, селекция и генетика сои. Новосибирск, 1986. - С. 62-73.

22. Гонта В.С. Поглотительная поверхность корневой системы сои в зависимости от доз азотного питания и влажности почвы // Тр./ Благовещен. СХИ. 1971. - Т.6, Вып.2. - С. 130-134.

23. Грицун А.Т. Применение удобрений в Приморском крае. -Владивосток, 1965. 433 с.

24. Груздов C.B. Применение гербицидов в посевах сои на мицеллярнокарбонатных черноземах зоны неустойчивого увлажнения: Автореф. дисс. канд. с.-х. наук. Ставрополь, 1987. - 18 с.

25. Демолон А. Рост и развитие культурных растений: Пер. с франц./ Под ред. З.И. Журбицкого. -М., 1961. -400 с.

26. Джамро Г.Х. Формирование урожая семян зернобобовых культур в зависимости от активности фотосинтетической и симбиотической деятельности посевов.: Дисс. . канд. с.-х. наук. М., 1983. - 232 с.

27. Дмитриенко П.А., Ватриховский П.И. О неодинаковой способности различных бобовых культур усваивать фосфор из труднорастворимых фосфатов // Докл. ВАСХНИЛ. 1965. - Вып.З. - С. 18-22.

28. Довгаль В.Н. Формирование урожая семян сои при разной обеспеченности элементами минерального питания (на типичных черноземах зоны неустойчивого увлажнения): Автореф. дисс. . канд. с.-х. наук. M., 1983. - 14 с.

29. Доросинский Л. М., Новикова А.Т., Загорьев И. В. Некоторые итоги работ и задачи научных учреждений географической сети опытов по изучению эффективности нитрагина // Актуальные проблемы сельскохозяйственной микробиологии. Л., 1974. - С. 3-11.

30. Доросинский Л.М., Тильба В.А., Бегун С.А. Об использовании биологического азота амурскими сортами сои // Биология, генетика и микробиология сои. Л., 1976. - С. 74-79.

31. Доспехов Б.А., Пупонин А.И. Земледелие с основами почвоведения. -М.: Колос, 1978.-256 с.

32. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. - 360 с.33