Действие азобактерина и минеральных удобрений

6.1.1. Действие азобактерина и минеральных удобрений

на динамику содержания усвояемого азота в почве

и основных элементов питания в растениях

Как известно, на дерново-подзолистых почвах Республики Беларусь урожайность сельскохозяйственных культур зависитв первую очередь от обеспеченности растений в течение вегетации лекгоусвояемыми формами азота [272]. Показателем обеспеченности служит потенциально усвояемый азот – сумма минеральных (нитраты, нитриты, водорастворимый и обменный аммоний) и органических (ближайший резерв минеральных) соединений азота, которые могут быть усвоены растениями в течение вегетационного периода. Содержание их в почве подвержено сезонной динамике, что является следствием постоянно идущих процессов минерализации, иммобилизации, поглощения растениями, вымывания и газообразных потерь.

В исследованиях со льном-долгунцом изучение динамики усвояемого азота проводилось в пахотном горизонте дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Полученные результаты показали, что максимальное содержание усвояемых форм азота во всех вариантах вегетационного и полевого опытов отмечено в фазе бутонизации льна-долгунца (рис. 6.1 – 6.2). По мере нарастания надземной и подземной массы растений содержание усвояемого азота в почве в фазе цветения льна значительно снижалось, а в фазе ранней желтой спелости опять возрастало. Как в вегетационном, так и в полевом опытах отмечена тенденция к увеличению содержания усвояемого азота в почве с повышением доз азота в составе полного минерального удобрения во всех фазах роста и развития льна. Однако следует отметить, что повышение дозы азота с N₃₀ до N₄₅ на фоне фосфорных и калийных удобрений сопровождалось незначительным увеличением содержания усвояемого азота в почве. Это, по-видимому, связано с усилением потребления растениями азота почвы и согласуется с результатами ряда исследователей [296, 116, 31, 123].

Внесение азобактерина путем обработки им семян льна увеличивало содержание усвояемого азота в почве на фоне фосфорных и калийных удобрений в обоих опытах (Р_1,0К_1,5 и Р₆₀К₉₀) в фазе бутонизации в

1,3 – 1,5 раза, а на фоне азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений (N_0,25Р_1,0К_1,5 и N₁₅ Р₆₀К₉₀) – в 1,3 – 1,6 раза. Такая же закономерность сохранилась и в другие фазы развития льна. Между содержанием усвояемых форм азота в почве и урожайностью семян и соломы льна-долгунца установлена сильная прямая корреляционная зависимость (r = 0,9324  0,0533 и r = 0,9019  0,0762).

Следовательно, степень обеспеченности почвы усвояемыми формами азота наряду с достаточной обеспеченностью другими элементами минерального питания является важной предпосылкой получения высокой урожайности льна-долгунца и качества льнопродукции.

Изучение динамики накопления сухого вещества в зависимости от конкретных условий выращивания льна-долгунца представляет научный и практический интерес. В связи с этим нами в условиях дерново-подзолистых легкосуглинистых почв изучено влияние минеральных удобрений и aзобактерина на динамику накопления сухого вещества растениями льна-долгунца. Исследованиями установлено, что накопление надземной массы протекало более интенсивно в вариантах с внесением азота в дозе N_0,5 на фоне фосфорных и калийных удобрений (Р_1,0К_1,5) в вегетационном и при внесении N₃₀ на фоне Р₆₀К₉₀ в полевом опытах. Однако на первых этапах роста (фаза быстрого роста) прирост воздушно-сухого вещества был несколько больше в вариантах выше указанных фонов и опытов при внесении азота в дозах N_0,75 и N₄₅ (рис. 6.3 – 6.4). В более поздних фазах развития (цветение и ранняя желтая спелость) внесение азота в этих дозах не только не оказало положительного влияния на увеличение прироста сухой биомассы, но и в значительной степени снизило ее накопление. В. Речич [255] объясняет подобное явление недостатком ассимилятов для связывания азота, что приводит к повышению концентрации аммиака, отравляющего клетки растительных тканей. Кроме того, увеличение уровня азотного питания до N₄₅ способствовало полеганию растений и отрицательно сказалось на нарастании органической массы.

Хорошие условия для накопления сухого вещества растениями на протяжении всего вегетационного периода создавались в вариантах с

внесением азобактерина путем инкрустации им семян. По уровню прироста сухого вещества эти варианты на фоне фосфорных и калийных удобрений были равноценны внесению минеральных удобрений в дозах N_0,25Р_1,0К_1,5 и N₁₅ Р₆₀К₉₀, а на фоне полного минерального удобрения – превышали варианты с внесением N_0,75 Р_1,0К_1,5 и N₄₅ Р₆₀К₉₀. Данные проведенных со льном экспериментов подтверждают результаты исследований ряда ученых [32, 33, 46, 204, 192], полученных в опытах с ячменем и многолетними травами.

Таким образом, инокуляция семян льна азобактерином путем их инкрустации позволяет улучшить режим минерального питания, рост и развитие растений и накопление ими сухого вещества.








6.1.3. Поглощение элементов питания растениями

в зависимости от условий питания
Отмеченные выше различия в накоплении растениями льна-долгунца сухого вещества безусловно связаны с особенностями поступления питательных элементов в растения в течение вегетационного периода и влиянием последних на интенсивность важнейших физиологических процессов. Результаты химического анализа растений показали, что динамика поступления элементов питания в зависимости от уровня обеспеченности азотом на фоне фосфорных и калийных удобрений подчинена общей закономерности. Результаты исследований поступления элементов минерального питания по фазам роста и развития льна-долгунца в наших опытах подтвердили данные, полученные в опытах И. А. Юршис [350], А. А. Каликинского [96], С. Ф. Ходянковой [305], С. И. Трапкова [292] и др. Характерным для льна явилось то, что поглощение элементов питания более быстрыми темпами шло в начальном периоде вегетации, а нарастание биомассы в этот период происходило значительно медленнее, чем в последующие. Поэтому содержание азота, фосфора и калия в растениях было более высоким в начальных стадиях развития с последующим снижением к концу вегетации (табл. 6.1 – 6.2). В абсолютном же выражении (в граммах на 100 растений) количество питательных элементов увеличивалось по мере нарастания надземной массы. Максимальное поступление азота в растения приходилось на периоды бутонизации – цветения. К моменту уборки процентное содержание азота в льносоломе снижалось, а количество его в семенах возрастало. Это указывает на перемещение в период созревания льна азота из стеблей в репродуктивные органы.
Т а б л и ц а 6.1. Динамика содержания основных элементов питания в растениях льна-долгунца в зависимости от условий питания (вегетационный опыт,

среднее за 1998 – 2000 гг.), % от абс. сух. вещества

Вариант	Быстрый рост			Цветение			Ранняя желтая спелость
							Солома				Семена
	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N		Р2О5	К2О
Контроль (без удобрений)	2,07	0,68	2,30	1,94	0,59	1,82	0,72	0,38	0,78	3,42		1,70	0,74
Р1,0К1,5	2,29	0,75	2,60	2,05	0,64	1,95	0,74	0,41	0,83	3,40		1,71	0,79
N0,25Р1,0К1,5	2,35	0,78	2,65	2,18	0,67	1,98	0,78	0,44	0,87	3,50		1,74	0,82
N0,5 Р1,0К1,5	2,58	0,80	2,70	2,39	0,67	2,00	0,82	0,48	0,89	3,61		1,77	0,84
N0,75 Р1,0К1,5	2,61	0,80	2,71	2,41	0,68	2,00	0,84	0,48	0,90	3,62		1,77	0,85
Р1,0К1,5 + азобактерин с семенами	2,42	0,77	2,64	2,20	0,66	1,99	0,80	0,43	0,88	3,54		1,73	0,84
N0,25Р1,0К1,5 + азобактерин с семенами	2,68	0,80	2,74	2,36	0,69	2,12	0,86	0,50	0,92	3,67		1,78	0,87
НСР05	0,02–0,03	0,02–0,03	0,03–0,04	0,03–0,04	0,02	0,02	0,02–0,03	0,02	0,02–0,03	0,02–0,03		0,02	0,02–0,03

Наиболее интенсивное поглощение калия растениями приходилось на периоды быстрого роста – цветения. Очень малое его потребление наблюдалось после цветения. К концу вегетации в стеблях и семенах содержание калия почти выравнивалось.
Т а б л и ц а 6.2. Динамика содержания основных элементов питания в растениях в зависимости от доз минеральных удобрений и азобактерина (полевой опыт,

среднее за 1998 – 2000 гг.) , % к абс. сух. веществу

Вариант опыта	Быстрый рост			Цветение			Ранняя желтая спелость
							Солома			Семена
	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О
Контроль (без удобрений)	2,13	0,77	2,05	1,60	0,50	1,09	0,58	0,28	0,70	3,20	1,57	0,69
Р60К90	2,20	0,80	2,12	1,62	0,54	1,23	0,61	0,31	0,72	3,26	1,60	0,72
N15 Р60К90	2,28	0,79	2,24	1,67	0,55	1,25	0,64	0,31	0,73	3,44	1,62	0,75
N30 Р60К90	2,42	0,81	2,32	1,76	0,59	1,28	0,69	0,33	0,76	3,56	1,65	0,80
N45 Р60К90	2,54	0,83	2,41	1,80	0,59	1,33	0,70	0,35	0,80	3,60	1,64	0,81
Р60К90 + азобактерин с семенами	2,34	0,80	2,25	1,71	0,56	1,26	0,68	0,33	0,75	3,50	1,61	0,78
N15 Р60К90 + азобактерин с семенами	2,53	0,82	2,36	1,77	0,58	1,31	0,74	0,35	0,82	3,66	1,65	0,80
НСР05	0,03–0,04	0,02	0,03–0,04	0,03–0,04	0,02	0,02	0,02–0,03	0,02	0,02	0,02–0,04	0,02	0,02–0,03

Фосфора в растения льна поступало значительно меньше, чем азота и калия. Наиболее интенсивное поступление фосфора отмечалось в начале роста, постепенно снижаясь к созреванию. Самое низкое содержание фосфора отмечено в соломе, а самое высокое – в семенах льна.

Спад в поступлении элементов минерального питания в растения, который происходит в конце вегетации при переходе от зеленой спелости к ранней желтой П. Г. Найдин [200], И. Н. Пархуть [215], Л. И. Петрова [221, 222] объясняют опадением листьев, вымыванием некоторых элементов питания из растительных тканей и оттоком их в почву через корневую систему. Такое явление наблюдалось и в наших вегетационном и –полевом опытах.

Из таблиц 6.1, 6.2 видно, что при увеличении доз азотных удобрений до 0,5 г/сосуд на фоне фосфорных и калийных удобрений в вегетационном и до N₄₅ кг/га в полевом опытах происходило увеличение содержания общего количества азота, фосфора и калия в растенияx, что в конечном итоге привело к формированию более высокой урожайности и качества льнопродукции. При дальнейшем повышении доз азотных удобрений соответственно до N_0,75 и N₄₅, несмотря на незначительное увеличение содержания питательных элементов, накопления NPK в растениях льна-долгунца практически не происходило, так как в более поздних фазах роста и развития прирост сухого вещества снижался.

В многолетнем опыте Долгопрудной агрохимической опытной станции установлено, что с увеличением доз удобрений до известного предела растет сосущая сила корней, а затем резко падает. Считают, что при этом подавляется активный синтез аминокислот, а корни теряют способность регулировать поступление солей. Они устремляются в надземные органы, обмен веществ растений подавляется, рост задерживается, урожай не увеличивается, а снижается [222]. По-видимому, подобное явление происходило и в наших опытах. Применение aзобактерина на фоне фосфорных и калийных удобрений (Р_1,0К_1,5 и Р₆₀К₉₀) способствовало значительному (на 4,1 – 7,4%) повышению содержания азота в растениях, а также некоторому увеличению содержания фосфора и калия по сравнению с вариантами без его внесения (см. табл. 6.1 – 6.2).

Еще более высокое содержание азота и калия в растениях отмечено в вариантах с внесением азобактерина на фоне N_0,25Р_1,0К_1,5 и N₁₅ Р₆₀К₉₀ соответственно в вегетационном и полевом опытах во всех фазах роста и развития льна. В этих вариантах содержание азота в растениях было на 7 – 15% выше, чем в аналогичных вариантах без применения бактериального препарата. Все это наряду с хорошей обеспеченностью другими элементами минерального питания обеспечило высокую урожайность льна и хорошее качество льнопродукции.

Аналогичные результаты при изучении влияния азобактерина на поглощение элементов питания злаковыми травами и ячменем получены в опытах Мороза Г. В., Михайловской Н. А, Жила Г. В. и др. [195]. За счет азобактерина содержание общего азота в растениях ежи повышалось на 20 – 50%, в овсянице – на 10 – 13%. На фонах фосфорно-калийных удобрений и с внесением на этом фоне N₃₀ эффективность использования биологического азота была выше, чем при внесении более высоких доз азотных удобрений, когда азобактерин не оказывал существенного влияния на усвоение фосфора и способствовал активизации поступления калия в растения. В опытах с ячменем за счет инокуляции семян азобактерином содержание общего азота в зерне повышалось на 5 – 10% на фоне фосфорно-калийных удобрений и на 10 – 20% при внесении невысоких стимулирующих доз минерального азота.

Таким образом, проведенные исследования подтверждают зависимость характера усвоения элементов минерального питания льном-долгунцом от вносимых на фосфорно-калийном фоне доз азотных удобрений и aзобактерина, что имеет большое теоретическое и практическое значение для разработки энергосберегающей и экологически безопасной технологии возделывания данной культуры.

Лен-долгунец имеет слаборазвитую корневую систему, располагающуюся в основном в пахотном слое почвы, со слабой усвояющей способностью. Поэтому он требователен к почвенному плодородию и внесению элементов питания в легкодоступной форме. По сведениям П. П. Вавилова [42] у льна-долгунца 80% корней находится в слое почвы 0 – 20 см, 14 – 18% – в слое 21 – 50 см, 3 – 6% – в слое 51 – 100 см. Поэтому около 80% урожая формируется за счет влаги и питательных веществ горизонта почвы 0 – 20 см. По данным исследований А. Р. Рогаш и др. [259], масса корней пахотного горизонта составляет 95 – 97%, а подпахотного – 3 – 5%.

В наших исследованиях изучение влияния условий питания на развитие корневой системы льна-долгунца проводилoсь в сосудах Митчерлиха с массой почвы 7 кг. Установлено, что существенные различия в накоплении надземной биомассы при разных дозах внесения азотных удобрений и aзобактерина на фоне фосфорных и калийных удобрений, а также полного минерального удобрения сопровождались адекватными изменениями в развитии корневой системы (рис. 6.5).

У
величение доз азотных удобрений оказывало стимулирующее действие на развитие корневой системы. При инокуляции семян азобактерином происходило значительное (в 1,3 – 1,8 раза) увеличение массы корней, возрастала их поглотительная способность и улучшалось питание растений.

Аналогичные данные получены в опытах Г. А. Воробейникова и др. [55] со льном-долгунцом, а также в опытах других исследователей [32, 171, 363, 355, 297, 191] с небобовыми культурами. Как указывают М. М. Умаров [297], Г. А. Воробейников и др. [55], А. А. Завалин [92], положительное влияние инокуляции объясняется тем, что диазотрофные микроорганизмы способны продуцировать в прикорневой зоне физиологически активные вещества (ауксины, гиббереллины, цитокинины), которые активизируют поглощение растениями элементов питания и положительно влияют на продуктивность посевов. Они способны также ингибировать развитие потогенной микрофлоры через выделения антибиотиков, стимулировать прорастание семян.

Таким образом, применение на фоне фосфорных и калийных удобрений оптимальных доз азота, а также азобактерина путем инкрустации семян льна способствует развитию корневой системы, улучшению питания растений, положительно сказывается на их продуктивности.