Влияние микроудобрения и ризоторфина на симбиотическую азотфиксацию и продуктивность козлятника восточного при выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве

Работа выполнена на кафедре земледелия и агрохимии факультета агрономии и лесного хозяйства ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина».

Защита состоится 29 мая 2008 года в 14-00 мин. на заседании диссертационного совета Д. 006.029.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова.

Особое значение в активизации процесса биологической азотфиксации, а также в повышении урожайности бобовых трав и содержания в нём белка играет обеспеченность бобовых растений микроэлементами (Школьник, 1957; Пейве, 1980; Ягодин, 2002).

По результатам агрохимического мониторинга доля пахотных почв в Нечерноземье с низким и средним содержанием бора составляет 61,8 %, молибдена – 80,8, меди – 50,4, марганца – 53,7, цинка – 84,5, кобальта – 85,4 % от обследованной пашни (Стокозов, Захарова, 1992).

Для обеспечения растений недостающими микроэлементами применяют соответствующие микроудобрения. Из всех способов их использования наиболее экономически выгодными являются предпосевная обработка семян и некорневая подкормка растений (Анспок, 1990; Панасин, 2006).

В связи с изложенным для оптимизации питания бобовых трав актуальна разработка микроудобрения для предпосевной обработки семян, содержащего в своём наборе комплекс микроэлементов и изучение его эффективности при выращивании новой кормовой бобовой культуры - козлятника восточного в условиях Северной части Нечерноземной зоны.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований заключалась в разработке комплексного микроудобрения, предназначенного для предпосевной обработки семян бобовых трав и изучение его эффективности при раздельном и совместном использовании с ризоторфином.

Объект исследований: козлятник восточный сорта Ялгинский, районированный в Вологодской области.

В связи с поставленной целью выдвинуты следующие задачи:

1. Разработать микроудобрение и определить оптимальную дозу его внесения при предпосевной обработке семян козлятника восточного.

2. Изучить влияние микроудобрения и ризоторфина на урожайность зелёной массы козлятника, сбор сухого вещества и сырого протеина.

3. Исследовать влияние раздельного и совместного применения микроудобрения и ризоторфина на интенсивность процесса биологической азотфиксации козлятника и обогащение почвы биологическим азотом.

4. Изучить влияние изучаемых удобрений на химический состав козлятника и определить вынос макро- и микроэлементов единицей урожая.

5. Определить влияние макро-микроудобрений и ризоторфина на изменение агрохимических свойств почвы.

7. Рассчитать выход ОЭ и кормовых единиц с 1 га и экономическую эффективность применения микроудобрения и ризоторфина.

8. Провести производственную проверку эффективности предпосевной обработки семян козлятника восточного микроудобрением и ризоторфином.

9.  Разработать рекомендации по эффективному применению микроудобрения в сельхозпредприятиях региона.

- Закономерности действия микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на урожайность и химический состав козлятника восточного, сбор сырого протеина, выход кормовых единиц и обменной энергии;

- Накопление биологического азота в надземной и корневой массе козлятника восточного в зависимости от раздельного и совместного применения микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина.

Научная новизна. В результате проведённых исследований разработан микроэлементный комплекс «Аквамикс-т», предназначенный для предпосевной обработки семян бобовых трав. На основании лабораторных и полевых опытов на козлятнике восточном изучена его агрономическая эффективность при раздельном и совместном использовании с ризоторфином. Изучено влияние микроудобрения «Аквамикс-т» на процесс биологической азотфиксации и обогащение почвы биологическим азотом. Определены содержание и вынос макро- и микроэлементов хозяйственным урожаем козлятника восточного под действием применяемых в опыте удобрений.

Практическая значимость. На основании экспериментальных данных предложено к производству комбинированное водорастворимое микроудобрение «Аквамикс-т», содержащее Мо, В, Со, Сu, Zn. В опытных условиях отработана технология его изготовления на ОАО «Буйский химический завод» Костромской области.

По результатам производственной проверки, проведённой в ЗАО Племзавод «Заря» Грязовецкого района Вологодской области в 2006–2007 гг. на площади

Автор выражает искреннюю признательность за помощь при подготовке диссертации научному руководителю к. с.-х. наук, доценту Н.И. Капустину, зав. лаб. биологического азота ГНУ ВНИИ с.-х. микробиологии, к. с.-х. наук А. П. Кожемякову, зам. директора Буйского химического завода А.Г. Ладухину.

Исследования проводились в 2005–2007 гг. на опытном поле факультета агрономии и лесного хозяйства Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии им. Н.В. Верещагина.

С целью изучения влияния различных доз микроудобрения «Аквамикс-т» на урожайность козлятника восточного был заложен микрополевой опыт. Исследования проводились в полевых условиях в круглых сосудах без дна площадью 0,1 м², врезанных на глубину 25 см. Повторность опыта – трёхкратная. Фосфорное и калийное удобрение в виде двойного суперфосфата и сульфата калия вносили в сосуды, исходя из дозы Р₆₀К₁₀₀, и перемешивали со слоем 10–20 см. В каждом сосуде после всходов оставляли по 10 растений. Схема опыта представлена в таблице 1. Семена в день посева обрабатывали соответствующими микроудобрениями, в дозах, указанных в схеме опыта и ризоторфином (300 г/га). Уборку проводили в фазу цветения козлятника.

В полевом опыте изучалось влияние совместного и раздельного применения микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на азотфиксацию и продуктивность козлятника восточного.

Почва опытного участка дерново-слабоподзолистая, среднесуглинистая. Мощность пахотного горизонта – 20–22 см. Перед закладкой опыта почва имела следующие агрохимические характеристики: рН_(КСl) – 5,8, гидролитическая кислотность (по Каппену) – 1,74 мг-экв /100 г почвы, сумма поглощённых оснований (по Каппену-Гильковицу) – 13,5 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями – 88,6 %, содержание гумуса (по Тюрину) – 2,50 %, подвижного фосфора – Р₂О₅ (по Кирсанову) – 256 мг/кг, калия – К₂О (по Кирсанову) –
217 мг/кг. Содержание подвижных форм микроэлементов в почве (по Пейве-Ринькису) составляло: бора – 0,28 мг/кг (низкая обеспеченность), меди –
2,9 мг/кг (средняя), цинка (ААБ с рН=4,8) – 2,93 мг/кг (средняя).

В основу полевого опыта положена схема, включающая 5 вариантов: 1. – контроль (без удобрений); 2. – Р₁₀₀К₁₄₀ (фон); 3. - Фон + ризоторфин; 4. - Фон + микроудобрение «Аквамикс-т»; 5. - Фон + ризоторфин + микроудобрение «Аквамикс-т».

Внесение фосфорных (двойной суперфосфат) и калийных (сульфат калия) удобрений осуществлялось под перепашку из расчёта Р₁₀₀К₁₄₀ кг д.в. на 1 га. Кроме того, осенью 2006 года были внесены калийные удобрения из расчёта К100. Перед посевом семена обрабатывали микроудобрением «Аквамикс-т» из расчета 40 г на гектарную норму высева семян и ризоторфином (300 г/га) согласно схеме опыта. Микроудобрение «Аквамикс-т» предварительно растворялось в дистиллированной воде из расчета 40г/литр. Норма расхода раствора – 1 литр на 20 кг семян. Посев: 19 мая 2005 года, беспокровный. Норма высева– 20 кг всхожих семян/га. Общая площадь каждой делянки в опыте составляла 15,0 м², учётная – 10,0 м², повторность – трёхкратная.

Агрометеорологические условия в годы проведения исследований в основном были типичными для Северо-западной части Нечерноземной зоны. Величина гидротермического коэффициента (ГТК Селянинова) колебалась за период май-сентябрь в пределах 1,43–1,59, т. е. 2005–2007 годы были умеренно влажными и тёплыми. В 2006 году в июле-августе наблюдался дефицит осадков, что отрицательно повлияло на урожайность козлятника 2-го укоса.

Наблюдения в полевом опыте и лабораторные анализы почвы и растений проводили в соответствии с общепринятыми методиками (Методические указания по проведению исследований в длительных полевых опытах с удобрениями, 1985; Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, 1987; Практикум по агрохимии, 1989).

Учёт урожая проводили сплошным методом. При уборке отбирали образцы растений для определения сырого протеина, жира, клетчатки, зольности, каротина, а также макро- и микроэлементов: кальция, фосфора, калия, меди, цинка, кобальта, марганца и железа. Анализ почвы и растительных образцов проводили в лаборатории кафедры земледелия и агрохимии, лабораторно-аналитическом центре ВГМХА и в ФГУ ГЦАС «Вологодский».

Количество фиксированного азота определено методом сравнения с небобовой культурой (овсяницой тростниковидной), обогащение почвы биологическим азотом рассчитано по методике Трепачёва (1989).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по

По результатам лабораторных и полевых опытов был разработан микроэлементный комплекс «Аквамикс–т», для предпосевной обработки семян бобовых трав. Для его изготовления используются следующие соединения: молибдат аммония, борная кислота, сульфат кобальта, комплексонаты меди и цинка на основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). В своём составе «Аквамикс-т» содержит следующие микроэлементы: Мо -16,9%, В - 3,4%, Со - 2,1%, Сu - 2,8%, Zn - 2,8%.

Как видно из данных, полученных в микрополевом опыте (табл. 1), возрастающие дозы микроудобрения способствовали повышению урожайности козлятника. Доза «Аквамикса-т» в 20 г/га н.в. семян на фоне Р₆₀К₁₀₀ увеличила урожай зелёной массы на 8 %, а 40 г/га н. в. привела к удвоению прибавки (+16% к контрольному варианту с инокуляцией ризоторфином и + 6% по сравнению с обработкой семян молибдатом аммония).
Таблица 1

Влияние различных доз микроудобрения «Аквамикс-т» на урожайность зелёной массы козлятника восточного

Как показали исследования, выполненные в полевом опыте, при совместном использовании ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» в 1-й год жизни козлятника число клубеньков на 1 растение через месяц после всходов (28.06), было в 4 раза больше, чем в варианте с инокуляцией семян ризоторфином без микроэлементов (табл. 2).

Таблица 2

Динамика формирования симбиотического аппарата козлятника восточного в год посева (количество клубеньков на 1 растение, шт.)

В 1-й год жизни козлятника (2005) наибольший сбор сухой массы отмечен при совместной обработке семян ризоторфином и микроудобрением (на фоне Р₁₀₀К₁₄₀), при этом прибавка к фону составила 71,3 % (табл. 3).

Урожайность сухой массы козлятника восточного (2005-2007 гг.), т/га

Максимальный сбор сухой массы (за 2 укоса) во 2-й год жизни также получен в варианте с совместным применением ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» – 127,1 % к фону, и 111,1 % к варианту с инокуляцией одним ризоторфином. В связи с засушливой погодой отрастание козлятника после проведения 1-го укоса шло медленно, в результате чего сбор сухого вещества во 2-м укосе были примерно в 3,5 раза ниже, чем в 1-м. Хотя погодные условия для получения 2-го укоса были неблагоприятными, во всех вариантах получена достоверная прибавка в урожайности (см. табл. 3).

В 2007 году, на 3-й год жизни козлятника восточного, наблюдается уменьшение прибавки урожайности от изучаемых факторов. Так, если в первом укосе достоверная прибавка в накоплении сухой массы по сравнению с фоном получена только в 5 варианте, то во 2-м укосе разница в сборе сухого вещества между всеми вариантами была несущественной (F_ф05). По всей вероятности, это связано с «затуханием» эффекта изучаемых факторов к концу третьего года жизни. В период формирования 2-го укоса сложились благоприятные погодные условия. Так, за июль выпала 2-х месячная норма осадков при температуре воздуха несколько выше среднемноголетней. Это также оказало влияние на сглаживание различий по урожайности между вариантами.

В сумме за три года получена существенная прибавка сухой массы козлятника восточного во всех опытных вариантах. При этом следует отметить, что при раздельной обработке семян микроудобрением «Аквамикс-т» (вар. № 4) и ризоторфином (вар. № 3) получена примерно одинаковая прибавка сухого вещества (6,7 и 7,6 % к фону) соответственно. Наибольший сбор сухой массы – 35,58 т/га получен в варианте с совместным применением микроудобрения и ризоторфина, что в 1,18 раза выше варианта с фоновым удобрением. Дополнительный сбор сухого вещества от совместного применения данных препаратов составил 10% в сравнении с их раздельным использованием.