Таблица 3 Азотфиксирующая способность клевера лугового позднеспелого в зависимости

Таким образом, удобрения способствовали не только увеличению количества и доли связываемого азота атмосферы клевером в общем поступлении, но и стабилизировали его приход особенно в неблагоприятные по метеорологическим условиям годы, что позволяет бобовым растениям лучше использовать свой потенциал, адаптироваться к изменяющимся условиям среды обитания.

При возделывании клевера лугового на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах средней степени окультуренности (индекс 0,68) азотфиксирующая его способность зависела как от условий питания покровной культуры, так и от доз применения фосфорных и калийных удобрений в подкормку осенью после его уборки. Коэффициент азотфиксации у клевера лугового позднеспелого при оптимальном сочетании факторов составлял 0,67 [58,59].
1.2.2. Азотфиксация сои в зависимости от условий питания
О значительной азотфиксирующей способности сои, позволяющей в определенной мере удовлетворять повышенные потребности в азоте, свидетельствуют многие исследования.

В.М. Пенчуков и др. [60] отмечают, что при благоприятных условиях соя фиксирует из воздуха от 50 до 70 % необходимого азота, накапливая при этом 30 – 50 кг/га его в почве.

П.Е. Губанов и др. [61] показывают, что за счет азотфиксации клубеньковых микроорганизмов растения сои могут покрывать 1/2 – 2/3 расхода азота на построение органического вещества.

По расчетам В.Ф. Патыки и др. [62] за счет симбиоза из атмосферы соя усваивает 126,7 кг/га или 49,2 % азота.

В опытах М.В. Кашукоева [63] на азотфиксацию приходилось 66 – 77 % от общего усвоенного соей азота. Исследованиями М.А. Таов [64] установлено, что коэффициент азотфиксации у сои зависел от условий питания: без инокуляции он наименьший 0,39, применение фосфорных удобрений и ризоторфина повышает его до 0,51, от микроэлементов коэффициент азотфиксации возрастает до 0,54–0,61. Азотные удобрения резко его снижали.

Все исследователи указывают на большую потребность растений сои в азоте, что объясняется, прежде всего, высоким содержанием белка. Удовлетворить такую потребность за счет минерального азота во все фазы развития невозможно [60-63,65].

Весьма проблематичен вопрос о влиянии минеральных удобрений на процесс симбиотической азотфиксации сои. По данным ряда исследований, азотные удобрения угнетают, а фосфорные и калийные – стимулируют процессы образования и жизнедеятельности клубеньков [65,66].

Из результатов исследований Н.З. Толкачева [67], В.М. Заверюхина [68] видно, что азотные удобрения снижали количество и сухую массу клубеньков тем сильнее, чем больше была доза применяемого азота. Причем умеренные дозы азота не угнетали клубеньковые бактерии.

По данным И.П. Проскуры и др. [69] угнетающее действие минерального азота сильно проявилось только в первый период развития растений сои. По сообщениям П.П. Вавилова и др. [17], даже небольшие дозы азота (30 кг/га) задерживают образование клубеньков. при высоком содержании минерального азота образование клубеньков и нитрогеназная активность оказались ниже.

Стимулирующее влияние фосфорных и калийных удобрений на развитие симбиотического аппарата отмечают В.М. Лекарев [70], А.Г. Глущак [71].

В то же время количество фосфора не оказало заметного влияния на формирование клубеньков. Однако внесение фосфора в фазе налива бобов увеличивало азотфиксацию на 31% [72].

Считают, что недостаток фосфора и калия в почве понижает активность клубеньковых бактерий, повышенные дозы фосфора не усиливают и не снижают азотфиксацию, а повышенные дозы калия – стимулируют [73].

Глубокое (20 см) внесение азотного удобрения (гранулированной мочевины) в отличие от обычного поверхностного не снижает азотфиксацию [74].

Заслуживают внимания исследования Ю.П. Мякушко и др. [75], Б.А. Неунылова и др. [74], которые показали, что дробное внесение минеральных удобрений в подкормки не вызывает заметного угнетения клубеньковых бактерий.

Поэтому, как указывает А.А. Бабич [76], “правильная система удобрения сои усиливает симбиотическую фиксацию азота, является важнейшим путем вовлечения этого дефицитного элемента питания растений в биологический круговорот”.

С учетом анализа результатов исследований о влиянии условий питания на симбиотическую активность сои в условиях дерново-подзолистых почв средней степени окультуренности (индекс окультуренности 0,68) было изучено действие условий питания на эффективность симбиотической азотфиксации cои для дерново-подзолистых легкосуглинистых почв северо-востока Беларуси.

В 1991 и в 1995 гг. определялась азотфиксирующая способность сои сортов Омская-3 и Магева балансовым методом в зависимости от условий питания.

Исследования показали, что величина азотфиксации сои зависила от условий питания. Внесение азота в дозе 40 кг/га совместно с Р₆₀К₉₀ способствовало увеличению фиксации атмосферного азота в сравнении с контрольным вариантом от 21,3 до 31,2 кг/га (табл. 4).

Увеличение дозы азота до 60 кг/га оказало влияние на величину азотфиксации. Количество фиксированного азота соей сорта Омская-3 колебалось от 19,1 в контрольном варианте до 48,7 кг/га при внесении N₄₀Р₆₀К₉₀, у сорта Магева от 15,7 до 53,3 кг/га соответственно. Коэффициент азотфиксации у сои сорта Омская- 3 колебался в зависимости от условий питания от 0,46 до 0,55, а у сорта Магева от 0,44 до 0,57.
Таблица 4

Азотфиксирующая способность сои в зависимости от удобрений и сорта

(среднее за 1991 – 1995 гг.)

Вариант	Содержание азота в растениях, кг/га		Фиксировано из воздуха, кг/га		Коэффициент азотфиксации
	Омская-3	Магева	Омская-3	Магева	Омская-3	Магева
Р10 в рядки (фон)	33,9	35,7	19,1	15,7	0,49	0,44
N40Р60К90 вразброс	80,4	86,9	40,4	46,9	0,50	0,54
N40Р60К90 лентами	88,7	93,3	48,7	53,3	0,55	0,57
N60Р90К120 вразброс	93,8	90,3	43,8	40,3	0,47	0,45
N60Р90К120 лентами	92,2	91,3	42,2	41,3	0,46	0,45

Более высокий коэффициент азотфиксации у обоих сортов 0,55 и 0,57 получен при внесении N₄₀Р₆₀К₉₀ лентами в основное внесение. С увеличением доз азотных удобрений до 60 кг/га коэффициент азотфиксации снизился до 0,45 и 0,47. Существенной разницы коэффициента азотфиксации в зависимости от сорта выявлено не было.

Таким образом, доза минерального азота под сою 40 кг/га лентами на фоне Р₆₀К₉₀ на почвах слабообеспеченных гумусом и среднеобеспеченных фосфором и калием является оптимальной, т.к. не проявляется угнетающего действия его на коэффициент азотфиксации, который составляет 0,57 [77].
1.2.3. Азотфиксирующая способность люпина узколистного
Люпин имеет высокую азотфиксирующую способность. В результате исследований А.К. Антония и др. [78], Г.С. Посыпанова и др. [79] установлено, что в почве после люпина накапливается до 180–200 кг/га биологического азота. Люпин способен обеспечить себя азотом путем азотфиксации на 60 – 70 %, что в значительной степени зависит от условий питания.

Исследования проводились в 1997 – 1998 гг. в полевом опыте, где изучали способы внесения удобрений, регуляторы роста, сапронит. Азотфиксирующую способность люпина определяли по величине активного симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза.

Клубеньки бобовых культур – это сложная азотфиксирующая система, включающая гипертрофированную ткань корня с бактериальными клетками, содержащая леггемоглобин и ферментативный комплекс как продукт симбиоза.

В биологической фиксации азота косвенную, но очень важную роль играет сама корневая система, по которой в клубеньки поступают энергетический материал, вода и элементы минерального питания. Часть корневой системы с расположенными на ней клубеньками называется симбиотическим аппаратом. Чтобы полностью извлечь симбиотический аппарат, необходимо знать особенности размещения клубеньков по корневой системе у изучаемых видов растений и с учетом этого рассчитать размеры монолита.

На основании изучения симбиотического аппарата бобовых культур Г.С. Посыпанов [46] классифицировал их на пять групп, различающихся характером размещения клубеньков по корневой системе и соответственно размерами монолитов почвы. Люпин узколистый относится ко второй группе, у которых 60 – 90% клубеньков находится на главном корне, остальные в радиусе до 12м. Глубина проникновения 25 – 27 м, 60 – 95 % клубеньков расположены в слое 0 – 15м. Радиус монолита для этой культуры 10 – 12 см. Такое размещение клубеньков по корневой системе наблюдается в условиях благоприятных для симбиоза. При неблагоприятных факторах горизонтальное размножение клубеньков несколько изменяется. Если весной выпадает мало осадков и влажность почвы в мае опускается ниже критического минимума (50% ПВ), клубеньки на главном корне не образуются.

После выпадения осадков они появляются на боковых корнях, и чем продолжительнее был засушливый период, тем дальше от главного корня. Но максимальное удаление их не выходит за пределы, характерные для данной группы культур. При этом глубина образования клубеньков не изменяется. На тяжелых почвах или в условиях переувлажнения клубеньки практически всех культур концентрируются в верхнем 3 – 5 см слое при том же радиусе распространения. На легких почвах и в годы с недостаточной влажностью основная масса клубеньков формируется у нижней границы распространения.

При снижении влажности почвы в середине вегетации до критического уровня клубеньки отмирают иногда полностью и появляются вновь при восстановлении влажности почвы до оптимальной по периферии корневой системы.

Для отбора монолита использовали металлическую рамку 300 × 167 мм (0,05 м²) и размещали ее так, чтобы в нее попадали два рядка. Высота монолита 25 см, она соответствовала глубине распространения клубеньков люпина узколистного. Корни с клубеньками отмывали от почвы и определяли массу всех клубеньков монолита. Зная площадь монолита (0,05 м²) и среднюю густоту стояния растений, рассчитывали массу клубеньков на 1 га по формуле:

10 × m

М = ,

где m – масса клубеньков в монолите, г;

S – площадь монолита, м²;

10 – коэффициент пересчета г/м² в кг/га.

Так как изучали динамику формирования симбиотического аппарата, растительные образцы отбирали часто – через 7 – 10 дней, начиная с фазы бутонизации. Масса клубеньков зависит от фазы развития, условий выращивания и может оставаться неизменной в течение 7 – 10 дней. Для расчета массы клубеньков на растение среднюю массу клубеньков монолита делили на среднюю густоту стояния растений.

Благоприятными метеорологические условия для симбиоза люпина в годы исследований не назовешь: 1997 г. характеризовался как слабозасушливый (ГТК–1,29), 1998 – избыточно увлажненный (ГТК – 2,24). В 1997 г. недостаток осадков компенсировался низкой температурой воздуха, что позволило растениям люпина использовать продуктивную влагу почвы при меньших потерях ее на испарение и эффективно связывать азот.

Формирование симбиотического аппарата по годам исследований шло неравномерно. В 1997 и 1998 гг. температура воздуха была близка к средней многолетней. Влажность воздуха была в 1997 г. в июне в 1,5 раза выше, в июле и августе – в 2 раза ниже средней многолетней. В 1998 г. в июле влажность воздуха была в 2 раза выше, июне – августе близка к средней многолетней. ГТК июне – августе в 1997 г. составил 1,26, 1998 – 2,22.

Сырая масса клубеньков в фазе цветения в 1997 г. составила в среднем по опыту 188, а в 1998 г. – 155 кг/га, в фазе полного налива зерна 281 и 209 кг/га соответственно (табл. 5).

Условия питания оказали существенное влияния на увеличение массы сырых клубеньков на корнях люпина. Она изменялась от 35 кг/га на контроле (в 1998 г.) в фазе бутонизации до 118 кг/га при внесении полной дозы удобрений лентами (N₃₀Р₄₀К₆₀), т.е. была в 3 раза выше.

Кроме того, в общей массе клубеньков большая часть их была активной. В фазе полного налива зерна в среднем за два года исследований количество активных клубеньков составило 38 % от общего их числа, а при внесении N₃₀Р₄₀К₆₀ лентами – 84%, при внесении Р₄₀К₆₀ лентами – 93 % (табл. 5). В целом следует отметить благоприятное влияние ленточного внесения удобрений, бактериальных препаратов и регуляторов роста на массу сырых клубеньков: количество их увеличивалось в этих вариантах на 15–20 %.

Следовательно, условия питания являются определяющими в формировании массы клубеньков на корнях люпина узколистного.

Количество симбиотически фиксированного азота зависит не только от массы клубеньков с леггемоглобином, но и от продолжительности их функционирования. Для объединения этих двух показателей азотфиксации Г.С. Посыпановым [46] введен показатель “активный симбиотический потенциал” (АСП).

Общий симбиотический потенциал (ОСП) учитывает массу всех (активных и неактивных) клубеньков. Эти показатели рассчитываются за определенный период вегетации и за весь вегетационный период.

Таблица 5

Влияние условий питания на динамику формирования сырой массы клубеньков

на корнях люпина, кг/га

Вариант	Бутонизация	Цве-тение	Образование бобов	Полный налив		Созревание
				всего	активных	всего	активных
1997 г.
1. Без удобрений	78	102	164	192	111	49	2
2. N30Р40К60 вразброс	107	189	215	263	211	124	14
3. N30Р40К60 лентами	169	186	257	331	287	139	16
4. Р40К60 вразброс	149	168	204	248	206	122	9
5. Р40К60 лентами	162	204	233	296	268	134	14
6. Р40К60 вразброс + сапронит	156	204	236	274	257	136	14
7. Р40К60 лентами + сапронит	179	228	257	326	282	142	16
8. Р40К60 вразброс+сапронит +эпин	145	207	242	296	256	140	12
9. Р40К60 лентами+сапрон.+квартаз.	147	205	240	288	257	141	12
НСР 05	8	13	10	21	18	9	2
1998 г.
1. Без удобрений	39	68	76	96	38	32	0
2. N30Р40К60 вразброс	94	148	184	216	173	59	6
3. N30Р40К60 лентами	118	182	229	264	212	82	12
4. Р40К60 вразброс	85	147	162	195	156	64	2
5. Р40К60 лентами	103	169	184	212	198	80	6
6. Р40К60 вразброс + сапронит	100	166	187	209	180	74	6
7. Р40К60 лентами + сапронит	115	186	219	256	214	82	10
8. Р40К60 вразброс+сапронит +эпин	109	164	182	219	182	88	8
9. Р40К60 лентами+сапрон.+квартаз.	107	169	186	216	186	86	7
НСР 05	7	11	16	12	26	10	2

При оптимальных условиях симбиоза активный симбиотический потенциал у зернобобовых культур достигает 25 тыс. ед. [46]. Установлено, что по мере старения растений и клубеньков происходят изменения ультраструктуры бактероидной ткани корневых клубеньков азотфиксирующих бактерий, что сопровождается снижением нитрогеназной активности вплоть до ее полного отсутствия [82]. В фазе полной спелости у гороха в большинстве случаев регистрировали в основном очень мелкие, мало активные и разлагающиеся клубеньки [83].

При внесении N₃₀Р₄₀К₆₀ лентами и Р₄₀К₆₀ лентами + сапронит в (1997 г.) АСП за период вегетации (от бутонизации и до созревания) составил у люпина узколистного 21,2 и 22,5 тыс. кг дней/га, а на контроле 6,6 тыс.кг дней/га, в 1998г. 18,4 – 18,1 – 4,1 тыс. кг дней/га соответственно.

Применение минерального азота в дозе 30 кг/га д.в. в основное внесение на фоне Р₄₀К₆₀, использование сапронита для инокуляции семян перед посевом, применение эпина и квартазина повышает АСП люпина в среднем на 20% по сравнению с внесением только фосфорных и калийных удобрений в дозе Р₄₀К₆₀ в основное внесение.

Общий симбиотический потенциал (ОСП) составил за вегетационный период в 1997 г. 22,6 тыс. кг дней/га в 1998 – 19,7 тыс. кг дней/га (табл. 7).

Следует отметить, что в зависимости от условий питания по сравнению с контрольным вариантом в 3 разa увеличивался АСП и в 2,4 раза ОСП, т.е. улучшение условий питания способствует существенному увеличению ОСП и АСП, что и является предпосылкой формирования более высокого урожая люпина узколистного.

Как отмечалось, состояние симбиотической системы в период вегетации растений достаточно полно отражает величина активного симбиотического потенциала – произведение массы активных клубеньков на продолжительность их функционирования. Чем больше масса клубеньков и чем дольше они находятся в активном состоянии, тем больше азота воздуха усваивает симбиотическая система.

Для того чтобы по величине симбиотического потенциала рассчитать количество связанного азота воздуха за определенный период вегетации, учитывается количество азота воздуха, фиксируемое 1 кг сырой массы клубеньков в сутки. Этот показатель назван удельной активностью симбиоза (УАС).

Расчеты показали, что в среднем за вегетацию в 1997 г. 1кг сырых клубеньков в сутки усваивал 8,95, в 1998 – 7,3 граммов азота. УАС в зависимости от условий питания изменялось от 7,0 до 9,2 г/кг N в сутки. Применение минерального азота на фоне Р₄₀К₆₀ в основное внесение, инокуляция семян перед посевом бактериальными препаратами увеличивали его на 20%. В 1998 г. количество азота воздуха фиксируемое 1 кг массы клубеньков изменялось от 7 до 8 г/кг в сутки, причем увеличение до 8 г/кг N в сутки отмечается при применении минерального азота в дозе 30 кг/га д.в. на фоне Р₄₀К₆₀. Применение бактериальных препаратов, на этом фоне не привело к увеличению УАС, она оставалась на уровне 7 г/кг N в сутки (табл. 8).

Применение регуляторов роста по годам исследований не оказало существенного влияния на АСП и УАС.

Следовательно, продолжительность активного симбиоза зависит от условий питания в большей степени, чем от погодных условий, а количество азота, фиксируемое массой клубеньков, в большей степени определяется погодно-климатическими условиями. Во влажный год при норме осадков в период образования бобов и налива зерна, т.е. когда идет наиболее активно азотфиксация, снижалась УАС. Коэффициент азотфиксации в среднем по годам исследований составил 0,68, 0,66 соответственно. В зависимости от условий питания он изменялся от 0,62 до 0,75 (табл. 8). При внесении удобрений лентами в урожай люпина поступает 73 % азота из атмосферы, при инокуляции семян и локальном внесении Р₄₀К₆₀ – 71%. При инокуляции семян и внесении удобрений вразброс в урожае люпина содержится 65% азота атмосферы, столько же при обработке посевов в фазе бутонизации – начала цветения эпином или квартазином. Таким образом, регуляторы роста, оказывая, видимо, определенное влияние на азотный обмен в растении, не влияют на азотфиксирующую способность люпина.

Таблица 8

Размеры удельной активности симбиоза люпина в зависимости

от условий питания

Таблица 9

Размеры симбиотически фиксированного азота люпином узколистным

в зависимости от условий питания (среднее за 1997 – 1998 гг.)

Показатель	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Максимальное содержание азота, кг/га	187	265	308	245	282	282	313	293	293
АСП, тыс.кг. дней/га	5,4	14,8	19,8	12,9	17,0	17,5	20,3	18,1	18,2
УАС, г/кг сутки	8,4	8,4	8,4	7,7	8,2	7,9	8,5	8,3	8,3
Фиксированного N воздуха, кг/га	97	124	166	99	139	138	173	150	151
Вынос N урожаем, кг/га	155	187	236	163	210	214	242	226	226
Коэфициент азотфиксации	0,60	0,66	0,70	0,61	0,66	0,64	0,71	0,66	0,67

Для повышения азотфиксирующей способности люпина узколистного с целью рационального использования удобрений необходимо применять ленточный способ внесения фосфорных и калийных удобрений и инокуляцию семян сапронитом перед посевом.

Закладка первых клубеньков является чрезвычайно важным моментом для дальнейшего симбиоза. От того, когда это произойдет, зависит весь последующий процесс азотфиксации, а также общее физиологическое состояние растений, фотосинтез и урожай.

Более раннее образование клубеньков на корнях бобовых растений дает возможность удовлетворить их потребность в азоте за счет фиксации молекулярного азота воздуха и не прибегать к применению даже “стартовых” доз минерального азота в начальные фазы развития растений. Как показали результаты наших исследований, для люпина узколистного необходима или “стартовая” доза минерального азота 30 кг/га д.в. или применение сапронита, эффективность которого находится на уровне этой дозы [82–84].

Таким образом:

1. 
   За счет фиксации азота атмосферы клевер луговой в зависимости от сорта на естественном фоне накапливает от 151 до 164 кг/га азота, соя от 15,7 до 19,1, люпин узколистный 97 кг/га; при внесении удобрений – более 200, 50, 173 кг/га азота соответственно. В условиях дерново-подзолистых легкосуглинистых почв Беларуси средней степени окультуренности коэффициент азотфиксации клевера лугового в удобренных вариантах опыта составил 0,67, сои – 0,57, люпина узколистного – 0,70.
   
2. 
   Внесение удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве повышало размеры и коэффициент азотфиксации клевера, сои, люпина, стабилизировало устойчивость процесса симбиоза к неблагоприятным метеорологическим условиям:
   

а) доза минерального азота 30 кг/га при ленточном ее внесении не снижает азотфиксирующую способность люпина узколистного;

б) обработка семян сои ризоторфином не исключает применения минерального азота в дозе 40 кг/га д.в.;

в) увеличение дозы минерального азота в основное внесение с 60 до 90 кг/га д.в. под покровную культуру клевера снижает его азотфиксирующую способность с 0,67 до 0,56.

3. 
   Определение азотфиксации изучаемых бобовых культур позволяет считать, что для ориентировочного подсчета доступными являются метод баланса и ацетиленовый метод.
   

Более трудоемким, но информативным является метод учета массы клубеньков и удельной активности симбиоза по методу Г.С. Посыпанова [46]. С помощью этого метода установлено, что у люпина узколистного:

а) при ленточном внесении оптимальной дозы удобрений (N₃₀Р₄₀К₆₀) коэффициент азотфиксации увеличивается за счет увеличения в 3 раза массы сырых клубеньков и повышения на 50 % их активности;

б) применение сапронита позволяет повысить активный симбиотический потенциал (АСП) люпина на 20 %;

в) АСП у люпина зависит от фазы его развития и составляет в фазе бутонизации – 13,1, цветения – 19,5, образования бобов – 24,1, полного налива зерна – 14,3 тыс.кг.дней/га. АСП в зависимости от условий питания люпина может увеличиваться в 3 раза;

г) удельная активность симбиоза (УАС) – количество азота воздуха, фиксированное 1 кг сырой массы клубеньков в сутки у люпина узколистного, – в зависимости от условий питания изменяется от 7 до 9,2 г/кг;

д) при оптимальных условиях питания (N₃₀Р₄₀К₆₀ лентами или Р₄₀К₆₀ лентами + сапронит) коэффициент азотфиксации люпина узколистного равен 0,71.

Глава 2. Вклад органического вещества

и азота бобовых в плодородие почвы

Проблема азота и органического вещества почвы – ключевые факторы плодородия, продуктивности севооборотов и экологического равновесия. Эти факторы в теоретическом и практическом плане – самые крупные по масштабу и важные по значению на современном этапе каждой земледельческой зоны.

До недавнего времени в проблеме «азот – органическое вещество почвы» все внимание было сосредоточено на вопросах использования минеральных и органических удобрений. Другие мощные факторы воспроизводства плодородия почвы и экологического равновесия не получили должного развития и в практике земледелия недооцениваются. Таковыми являются симбиотический азот и органическое вещество бобовых. Суммарно они способны зарядить почву большим количеством органического вещества и азота, повысить гумусность и агрегатирование почвенных частиц, уменьшить объемную массу почвы [85].

Г. Пройшен [86], говоря о восстановлении силы земли, писал: “Сейчас уже известно, что корни у многих растений содержат больше органической массы, чем надземная часть. Органическая масса корней к тому же может разлагаться еще при жизни растений, когда отщепляются кусочки корней и поступают в распоряжение преобразующих сил почвы”. Растения не только берут питательные вещества из почвы, но и обуславливают ее плодородие, оставляя ежегодно значительное количество корневых и пожнивных остатков. Эти остатки, являясь одним из основных источников пополнения запасов органического вещества в почве и образования гумуса, служат еще и источником накопления в ней биологического азота, который в этих почвах чаще всего находится в минимуме.

В настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что без учета пожнивных и корневых остатков, поступающих в почву, невозможно изучение круговорота и баланса биогенных элементов в системе почва – растения. Установлено, что масса пожнивно-корневых остатков варьирует в большом диапазоне свойств выращиваемых растений.

Работы по изучению приемов обогащения почвы органическим веществом в севооборотах разного типа приобрели большую актуальность в связи с задачами, стоящими перед сельским хозяйством республики по увеличению урожаев, особенно зерновых культур при одновременном сохранении почвенного плодородия.

Нельзя не учитывать особенностей развития на почвах подзолистого типа корневых систем растений, для которых практически доступен азот лишь верхнего слоя 0 – 20 см.

Биологически связанный бобовыми культурами азот не весь отчуждается с урожаем, значительная часть его остается с корневыми и пожнивными остатками в почве. Доля биомассы бобовых растений, попадающая в почву, неодинакова для разных культур. Кроме того, она изменяется в зависимости от почвенно-климатических условий, от уровня агротехники, величины урожая, условий питания.

В исследованиях Е.П. Трепачева и др. [85] почвозащитное действие культур севооборота зависело от количества накопленных пожнивных и корневых остатков в почве. Под многолетними травами первого года пользования их накапливалось 96 ц/га, многолетними травами второго года пользования – 125 ц/га, овсом с подсевом трав – 56 ц/га, ячменем – 26 ц/га, озимой рожью – 38 ц/га, картофелем – 12 ц/га.

По материалам, полученным в Чехословакии, сельскохозяйственные культуры оставляют в почве после себя следующее количество органического вещества (ц/га): люцерна – 82, клевер луговой – 49 – 57, озимая пшеница – 29 – 35, яровой ячмень – 24 – 26, сахарная свекла – 9 – 10, картофель – 7 – 9 [87].

В условиях Воронежской опытной станции Всесоюзного НИИ кукурузы на долю послеуборочных остатков приходилось 30 – 40% органического вещества урожая, а при внесении удобрений и улучшении роста растений это количество увеличивалось [88].

В условиях Предуралья доля растительных остатков однолетних бобовых культур была меньше отчуждаемого урожая (36 – 80%), но для люцерны и клевера получили совершенно другие результаты – растительные остатки равнялись массе отчуждаемого урожая (98%) или даже значительно превышали его и составляли 122 – 222% [89]. Это подтверждает значение условий возделывания бобовых культур в их влиянии на повышение плодородия почвы.

Э.В. Веверс [90] считает, что количество остающейся растительной массы определяется в виде функциональной криволинейной зависимости от урожайности основной продукции. С ее ростом увеличивается и абсолютное количество остатков. Кроме того, как считает Ф.И. Левин [91], в почву поступает органическое вещество неучитываемых, преимущественно отмирающих корешков и корневых выделений, масса которых в сумме составляет около 30% массы учетных корней.

Т.С. Клемяшова [92] отмечает неравноценность отдельных культур в севообороте. По ее данным, клевер оставляет после себя 56,9, озимая пшеница от 16,4 до 34, ячмень 19 – 28, горох 10 – 28, вико-овес – 13,7 ц/га растительных остатков. В целом же за ротацию севооборота их в почву поступает от 128,7 до 167,5 ц/га.

В.Ф. Зубенко и др. [93] сообщают, что многолетние травы оставляют после себя от 94 до 103 ц/га послеуборочных остатков.

В среднем по севообороту запахивается растительных остатков 3,5 – 3,7 т/га и более, что имеет большое значение для восстановления потерь органического вещества в процессе возделывания культур [94,95].

По данным В.Г. Лошакова и др. [96], после уборки клевера первого года пользования в пахотном слое почвы остается 42,2 ц/га корневых и 12,8 ц/га поукосных остатков.

Установлено, что на массу корневых остатков оказывает влияние внесение органических и минеральных удобрений. По Ф.И. Левину [97], на фоне удобрений и извести количество биомассы, поступающей в почву с пожнивными и корневыми остатками, в 1,5 – 2 раза больше, чем на неудобренном фоне.

М.И. Ярошевич [98] отмечает, что за время звена севооборота (ячмень→клевер→лен) количество растительных остатков на удобренных вариантах возросло на 25,1 ц/га, или на 36,4% по отношению к контролю.

В опытах А.Ф. Стулина [88] установлено, что применение N₆₀Р₆₀К₆₀ увеличивало количество корней вико-овсяной смеси на 30, озимой пшеницы на 37, кукурузы на силос на 40, ячменя – на 58%.

В исследованиях М.З Гайнутдинова [99], прoведенных на серых лесных почвах Татарской республики, доказано, что применение удобрений повышало величину растительных остатков полевых культур. В целом, за ротацию севооборота масса растительных остатков, поступавших в почву в варианте без удобрений, составила 149,6, при средней насыщенности навозно-минеральным удобрением – 199, а с повышенной – 213 ц/га.

В.Н. Шлапунов и др. [100] сообщают, что под влиянием минеральных удобрений, особенно азотных, возрастает количество пожнивных и корневых остатков редьки масличной.

Характерно, что надземная масса растений под действием удобрений увеличивается быстрее, чем масса растительных остатков, поэтому их относительная доля на хорошо удобренных почвах всегда ниже, чем на плохо удобренных. Н.Н Бамбалов и др. [101] отмечают, что масса корневых остатков на торфяных почвах значительно меньше, чем на минеральных. Так, послеуборочные остатки многолетних трав на дерново-подзолистых почвах составили 70, на торфяных – 40 ц/га. Это объясняется тем, что торфяные почвы богаты питательными веществами и запасами влаги, поэтому основная масса корней на торфяных почвах находится в верхнем слое и растения меньше расходуют продуктов фотосинтеза на образование корневой системы.

При изучении и разработке системы удобрения в севообороте, имеющем бобовые культуры, важно выявить, какое же количество органического вещества и элементов минерального питания остается в почве с их пожнивно-корневыми остатками после уборки урожая в условиях конкретной почвенно-климатической зоны.
2.1. Влияние условий питания на массу и химический состав

пожнивно-корневых остатков клевера и люпина
Изучались корневые и пожнивные остатки клевера лугового позднеспелого сорта Мерея и люпина узколистного сорта Гелена, возделываемых в зернотравяно-пропашном севообороте стационарного опыта БГСХА в 1997 – 1999 гг.

Для учета корневых и пожнивных остатков отбирали пробы на делянках по методу Н.З. Станкова [102]: за день до уборки клевера на зеленую массу и за неделю до уборки люпина на зерно. В это время корневая масса культур, убираемых в спелом состоянии, достигает максимума. Эти остатки являются одним из основных источников пополнения запасов органического вещества в почве и образования гумуса. Пробы отбирали из двух несмежных повторностей посередине рамки в слое почвы 0 – 40 см. Корневая система клевера и люпина проникает до 100 см и более. Некоторые исследователи учет их ведут на глубине до 100 см [103].

Е.П. Трепачев [104] в своих исследованиях в лизиметрах вручную послойно учитывал все видные корни на глубине 100 м после трех лет жизни трав (кострец, люцерна). В слое почвы 0 – 40 см было сосредоточено сухих корней костреца – 96%, люцерны – 92% от всей учетной массы в слое 0 – 100 см. Это согласуется с исследованиями других авторов.

В исследованиях применяли метод контроля “парующими” площадками, так как в отмытых остатках отделить живые корни исследуемого растения от корней сорняков и полуразложившихся остатков прошлых лет очень сложно.

Учет количества надземных пожнивных остатков проводили при высоте среза растений 10 см. Пожнивные остатки отделяли от корней по корневой шейке. В отобранных пробах определяли общий азот, фосфор и калий по общепринятым методикам.

После уборки клевера в почве остается корневых и пожнивных остатков от 7,9 (на контроле) до 10,1 т/га (Р₄₀К₆₀+БП) (табл. 10); после уборки люпина – от 4,6 (на контроле) до 6,5 т/га (N₃₀P₄₀K₆₀ лентами) (табл. 11).

Рядом исследователей [91,105–108] установлено, что между урожаем надземной массы и количеством их корневых остатков существует прямая зависимость. При сопоставлении количества пожнивно-корневых остатков и продуктивной части урожая установлено, что с увеличением урожая количество остатков возрастает. Однако увеличение количества корневых и пожнивных остатков не прямо пропорционально приросту надземной массы. В засушливые годы масса пожнивно-корневых остатков (ПКО) была в 1,5 – 2 раза больше урожая их основной продукции, в благоприятные годы увеличение урожая не сопровождалось повышением массы ПКО. Эти выводы согласуются с исследованиями С.С. Барсукова [109]. Тем не менее, все мероприятия, направленные на повышение урожая надземной массы, несомненно, оказывают благоприятное воздействие на развитие корневой системы растений и, таким образом, содействуют увеличению количества корневых и пожнивных остатков. В среднем за три года исследований в варианте без удобрений при урожайности сена клевера за один укос 5,4 т/га масса пожнивно-корневых остатков (ПКО) составила 7,9 т/га (табл. 10), при урожайности зерна люпина 2,16 т/га – 4,64 т/га (табл. 11). У клевера лугового при внесении Р₄₀К₆₀ + сапронит + квартазин масса пожнивно-корневых остатков 10,1 т/га.

жүктеу/скачать 2.37 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: