биологический азот - Электронный каталог научных трудов БГСХА
реклама
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ Т.Ф. Персикова А.Р. Цыганов И.Р. Вильдфлуш БИОЛОГИЧЕСКИЙ АЗОТ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ БЕЛАРУСИ Минск Белорусское издательское Товарищество «ХАТА» 2003 2 УДК 581.133.:631.416.1(476) ББК 40.3 П 278 б.а. Рецензенты: А.С. МЕЕРОВСКИЙ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор; Н.Г. БАЧИЛО, доктор сельскохозяйственных наук Персикова Т.Ф., Цыганов А.Р., Вильдфлуш И.Р. П 278 б.а. Биологический азот в земледелии Беларуси: Монография. – Мн., Бел. изд. Тов-во «ХАТА», 2003 с. ISBN В монографии представлены результаты многолетних исследований о симбиотической азотфиксации клевера и люпина в зависимости от условий питания, охарактеризована зависимость между размерами азотфиксации и урожайностью и качеством урожая последующих культур, использование ими азота пожнивно-корневых остатков, а также влияние биологического азота на его баланс и изменение азотного фонда почвы. Показано влияние биологического азота и способов внесения удобрений на уровень плодородия и биологическую активность почвы. Определен вклад органического вещества и азота бобовых в плодородие почвы. Установлена эффективность новых бактериальных препаратов сапронита, ризобактерина, фитостимофоса и их бинарных смесей, а также регуляторов роста – эпина и квартазина в посевах люпина, зерновых культур и картофеля на разных фонах азотного питания при биологизации севооборотов. Сделан прогноз возможных размеров вовлечения биологического азота и органического вещества бобовых в земледелие Беларуси. Предназначена для научных работников, преподавателей ВУЗов, аспирантов, руководителей и специалистов сельского хозяйства, студентов агрономических специальностей сельскохозяйственных ВУЗов ISBN © Персикова Т.Ф., Цыганов А.Р., Вильдфлуш И.Р., 2003 © БИТ “ХАТА”, 2003 3 Введение Основной особенностью и принципиальной сущностью нынешнего этапа развития сельского хозяйства является необходимость наращивания производства сельскохозяйственной продукции в условиях сокращения энергоресурсов. Производство минеральных удобрений и, особенно азотных, – весьма энергоемкий процесс. Согласно многолетним оценкам энергозатраты на производство, транспортировку, хранение и внесение удобрений растут значительно быстрее по сравнению с ростом урожаев. Расчеты показывают, что в развитых странах энергозатраты на производство и использование азотных удобрений составляют 35 – 42% от общих затрат в растениеводстве. Существенно снизить потребность азотных удобрений, повысить продуктивность земледелия можно за счет увеличения в структуре посевных площадей доли бобовых культур и использования диазотрофных препаратов для бобовых и небобовых культур. Большинство бобовых культур не только обеспечивают себя азотными соединениями, но и накапливают их в почве в составе удобряющих ее остатков. Интенсивность симбиотической азотфиксации зависит от вида и урожайности бобовых культур, условий их выращивания. В монографии приведен большой фактический материал по симбиотической азотфиксации бобовых культур в зависимости от условий питания растений, применения бактериальных препаратов и регуляторов роста. Чтобы получить высокую отдачу от применения удобрений, необходимо организовать их рациональное использование на основе внедрения в хозяйствах энергосберегающих, экологически сбалансированных систем удобрения сельскохозяйственных культур, формирование ризосферной среды, в том числе для ассоциативной и симбиотической азотфиксации. В аграрноразвитых странах до одной трети общей площади зерновых и зернобобовых культур бактеризуют диазотрофными препаратами и за счет этого на 25 – 40% сокращают потребление небезопасных азотных удобрений. В настоящее время в республике биологические диазотрофные препараты не производятся. С 1993 года на Несвижском биохимическом заводе прекращено производство азотфиксирующего препарата для бобовых культур ризоторфина, которым Беларусь ранее обеспечивала весь Советский Союз. Экономическое состояние большинства хозяйств республики не позволяет в полном объеме закупать минеральные удобрения. В этой связи разработка низких по энерго- и материалоемкости, дешевых, экономически безопасных препаратов азотфиксирующих бактерий является одним из вариантов повышения эффективности растениеводства. 4 Учитывая актуальность вышесказанного в Институте микробиологии НАН Беларуси и НИРУП “Институт почвоведения и агрохимии” НАН Беларуси на основе всестороннего изучения местных эффективных штаммов симбиотических бактерий созданы диазотрофные препараты для бобовых и небобовых культур. В монографии обобщены результаты исследований с диазотрофными препаратами, проведенные в Беларуси и за рубежом. Новыми эффективными препаратами осуществляющим биологическую фиксацию атмосферного азота и предназначенными для предпосевной обработки семян зернобобовых культур и бобовых трав является сапронит и зерновых культур ризобактерин и ризобактерин-С, азобактерин. Их производство планируется наладить в ближайшее время в Беларуси. Почва является биологической системой, и все процессы превращения питательных веществ, их доступность для растений определяются жизнедеятельностью микроорганизмов. При расширенном воспроизводстве плодородия почв система удобрения и вся технология возделывания бобовых культур должны способствовать максимальной симбиотической фиксации азота атмосферы и благодаря этому обеспечивать высокую урожайность без применения азотных удобрений или при минимальном научно обоснованном их количестве. В связи с этим в монографии должное внимание уделяется слабоизученному вопросу влияния культур севооборота и систем удобрения на биологическую активность почвы, симбиотическую азотфиксацию бобовых культур. В связи с резким уменьшением в последнее время применения органических удобрений возросла роль корневых и пожнивных остатков в поддержании бездефицитного баланса гумуса в почве. В монографии приведены результаты опытов по влиянию условий питания на массу пожнивно-корневых остатков клевера, люпина, озимой и яровой пшеницы, картофеля, баланс гумуса. Дальнейшее повышение эффективности удобрений неразрывно связано с совершенствованием способов их внесения. Локальный способ внесения удобрений позволяет создать благоприятные условия минерального питания растений, полнее использовать все их питательные вещества и на этой основе повысить урожайность сельскохозяйственных культур и снизить загрязнение окружающей среды минеральными удобрениями. В настоящее время большое внимание уделяется прогнозированию изменения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур на перспективу. В монографии сделан прогноз размеров вовлечения биологического азота и органического вещества бобовых в земледелие Беларуси до 2005 года. 5 “Если не говорить о воде, то именно азот является самым могущественным двигателем в процессах развития, роста и творчества природы. Его уловить, им овладеть - вот в чем задача, его сберечь – вот в чем ключ к экономике; подчинить себе его источник, бьющий неистощимой энергией, - вот в чем тайна благосостояния”. Шульц (“Песнь об азоте”) [1] ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ БОБОВЫХ КУЛЬТУР НА ИХ СИМБИОТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ 1.1. Значение биологического азота в земледелии Продуктивность любого фитоценоза определяется в первую очередь количеством доступного растением азота. Сохраняя истину, надо сказать, что слово “азот” известно еще с древних времен. В лексиконе средневековых алхимиков оно означало своего рода каббалистическое заклинание, которое отражало, конечно, не конкретный газ, входящий в состав воздуха, а некую абстрактную “первичную материю металлов”, “философский Меркурий” (считавшийся “философским началом и концом всех начал”), который искали и не могли никак найти алхимики средневековья [1]. В начальный период эволюции растительного мира, главным источником азота для растений был биологически фиксированный азот. На протяжении эпох симбиотические и ассоциативные диазотрофы включали азот воздуха в биологический круговорот естественных фитоценозов. Этот азот аккумулировался почвой. В гумусе дерново-подзолистых почв, например, его накоплено 0,3 – 0,9 т/га, а в черноземных почвах – 10 – 50 т/га [2]. В зоне умеренного климата биологического азота достаточно для получения 1,5 – 3 т/га биомассы [3]. Научному изучению усвоения атмосферного азота растениями предшествовал длительный период эмпирических наблюдений и практического использования “биологического” азота в сельском хозяйстве. Задолго до открытия азота как химического элемента и прежде чем научные методы позволили решать вопрос об азотном питании растений, земледельцы наблюдали способность бобовых культур обогащать почву питательными веществами. С древних времен в сельском хозяйстве практиковалось восстановление и улучшение истощенных песчаных почв путем выращивания на них бобовых растений, о чем свидетельствовала агрономическая литература древнего Рима [4]. Свободный азот, из которого почти на четыре пятых состоит одевающий земной шар воздушный океан, является первичным источником для пополнения тех резервов связанного азота, которым располагает растительный (а через последний – и животный) мир, причем два пути ведут через ряд этапов 6 от азота воздуха к азоту нервной и мышечной ткани: один путь берет начало в клетках некоторых микроорганизмов, а другой – в колонках синтеза на крупных химических комбинатах. Уяснение этих путей стоило человечеству немало труда: решение вопросов о роли свободного азота в жизни растений потребовало полстолетия (1837 – 1886) упорных исканий. Начало строгому эксперименту в этой области положил Буссенго, впервые констатировавший в конце 30-х годов прошлого столетия особую роль культуры бобовых как важной приходной статьи при сведении азотного баланса в земледелии. Он показал, что клевер и люцерна влияют на баланс азота, располагая каким-то его источником, не доступным другим растениям, и поэтому сами дают большие урожаи богатого азотом сена, не только не истощая почвы, но еще и повышая ее плодородие. В Ротамстеде в опытах 1850 – 1860 гг. с разным чередованием культур бобы оказались гораздо лучшим предшественником пшеницы, чем чистый пар. А за десять лет 5 урожаев пшеницы и 5 урожаев бобов содержали 827 кг азота, между тем как 10 урожаев пшеницы (без чередования с бобами) содержали 262 кг азота на гектар. У Шульца в его “Wustenei Lupitz” нельзя было получить урожай картофеля выше 8 т, а после введения в 70-ых годах системы люпин-картофель урожаи пошли в гору и достигли в 80-ых годах 20 т, причем анализы люпиновой почвы, произведенные Меркером в 1881 г., показали значительное обогащение почвы азотом под влиянием повторной культуры люпина (Цит. по Д.Н. Прянишникову) [1]. Введение клевера в практику хозяйства явилось крупнейшим достижением XVIIIв. К.А. Тимирязев писал: “Едва ли в истории найдется много открытий, которые были бы таким благодеянием для человечества, как включение клевера и вообще бобовых растений в севооборот, так поразительно увеличившее производительность труда земледельца. Но если польза получаемая от культуры клевера, была так очевидна, что она встретила восторженных сторонников почти в каждом, кто решался ее испробовать, то потребовалось целое столетие научных исследований для того, чтобы выяснить причину этого факта “ [5]. Впервые опыты разведения в России бобовых трав - клевера и люцерны были поставлены русским ученым агрономом А. Т. Болотовым. Последователи А.Т. Болотова русские помещики Д.М. Полторацкий и И. И. Самарин широко популяризовали разведение бобовых на почвах России. “Основателями русского травосеяния” назвал их выдающийся агроном-просветитель первый доктор наук в области сельского хозяйства в России, профессор Петербургского университета А.В. Советов. Позднее Виноградский открыл свободноживущий анaэробный азотфиксатор Azotobactor. Эти открытия знаменовали величайшие достижения науки второй половины ХIХ столетия и явились мощным импульсом к дальнейшим исследованиям биологической фиксации азота. С развитием азотнотуковой промышленности, человечество получило возможность резко поднять урожаи всех полевых культур. Применение высоких норм азотных удобрений позволило увеличить урожайность зерновых 7 колосовых в отдельных странах с 1,0 – 1,5 до 6,0 – 8,0 т/га кукурузы с 2,0 – 3,0 т до 8,0 – 10,0 т/га [1]. Производство азотных минеральных удобрений – весьма энергоемкий процесс. Согласно многочисленным оценкам энергозатраты на производство, транспортировку, хранение и внесение удобрений растут значительно быстрее по сравнению с ростом урожаев; повышение урожайности зерновых культур в 2 раза (с 20 до 40 ц/га) требует увеличения суммарных затрат энергии в 10 раз, причем основная доля в них приходится на синтез азотных удобрений. Так, в США энергозатраты на производство и использование азотных удобрений составляют около 35% от общего объема энергопотребления в сельском хозяйстве, а в странах Западной Европы они достигают 42% [6]. В Англии, например, из всего количества энергии, потребляемой сельским хозяйством, почти 25% идет на производство минеральных удобрений. Из этого количества на производство азотных минеральных удобрений приходится около 90%. Столь высокий уровень энергозатрат обусловлен большой энергоемкостью применяемых в настоящее время промышленных способов получения азотных удобрений и необходимостью многократного в течение вегетационного периода внесения их в почву. Ограниченность запасов углеродных энергоносителей (нефть, газ, уголь), на использование которых базируется почти 90% мирового производства энергии, и все больше усложняющиеся условия их добычи вызывают быстрый рост стоимости азотных удобрений и общее удорожание продукции сельского хозяйства. Считается, что, несмотря на быстрый прогресс сложной энергетики, еще не менее 150-200 лет основным источником энергии на планете будет углеводное топливо, вследствие чего имеющаяся тенденция к росту стоимости азотных удобрений будет устойчиво сохраняться [7]. Поэтому высказывание о безграничных возможностях производства азотных удобрений для нужд земледелия без учета энергетического фактора нельзя считать правомерным, именно с этим факторoм связано появление в зарубежной литературе последнего времени публикаций, среди которых выделяется работа “Бобовые культуры и кризис энергии” [8]. В ней отмечается, что на минеральный азот приходится большая доля от всей энергии, затрачиваемой на производство растительной продукции: на получение 1 т аммиачного азота потребляется 13,5 тыс. кВт, а 600 синтезирующих аммиак установок на земном шаре “пожирают” в эквивалентном исчислении 125 млн. л нефти в сутки. Во Франции под пшеницу вносят 98 кг/га азота, что соответствует 75% всей затрачиваемой энергии (удобрение, пестициды, горючее), под однолетний райграс – 358 кг/га азота, что соответствует 90% всей затрачиваемой энергии, тогда как под люцерну ничего не затрачивается. В нашей республике вопрос об энергетических ресурсах стоит также остро, как в странах Запада и США, и с этим фактом мы должны считаться. Поэтому очень важно определить рациональные пропорции двух основных источников азота – технического и биологического. С ростом стоимости энергоносителей высокие нормы минерального азота становятся экономически невыгодными. Кроме того, и это наиболее важный 8 аспект, такие нормы наносят существенный экологический вред – они активизируют деятельность почвенной микрофлоры, минерализующей органическое вещество, снижают содержание гумуса в почве. Повышенные дозы азотных удобрений в почве вызывают многочисленные изменения в химическом составе растений, что в свою очередь приводит к снижению продуктивности сельскохозяйственных животных, отрицательно сказывается на здоровье людей. Загрязнение атмосферы аминокислотами азота способствует усилению процессов мутагенеза и канцерогенеза [9]. При использовании высоких норм азотных удобрений часть окисленных форм азота с горизонтальным стоком попадает в открытые водоемы, загрязняя их, а часть проникает в грунтовые воды. В странах и регионах, где многие годы применяли высокие нормы азота, содержание нитратов в грунтовых водах многократно превышает ПДК и они не пригодны для питья. В этих районах отмечена повышенная онкологическая заболеваемость [10]. Абсолютное доминирование минерального азота, так резко и быстро увеличившего урожайность всех культур снижается. По прогнозам на первую четверть XXI века население земного шара может достичь более 8 млрд. человек. Для обеспечения продовольствием такой массы людей необходимо будет по оценкам экспертов произвести к 2025 году около 4 млрд. тонн зерна [10]. Человечество не может отказаться от получения высоких урожаев всех культур. Если решение энергетической проблемы производства азотных удобрений в перспективе возможно (хотя и связано с такими сложными вопросами, как тепловое “загрязнение” планеты), то задачи, связанные с охраной природной среды от избытка соединений, будут сохранять свою актуальность длительное время. Задача состоит в том, чтобы рациональнее использовать азотные удобрения, снизить их нормы, а для того, чтобы не допустить резкого падения урожаев необходим поиск альтернативных источников питания растений азотом. Единственный альтернативой минеральному азоту является азот биологический. Он полностью входит в органическое вещество растений, не оказывая ни какого отрицательного влияния на экологическую среду. В классической работе Д.Н. Прянишникова “Азот в жизни растений и в земледелии СССР” [1] красной нитью проходит мысль о том, что разрешение проблемы азота должно состоять в сочетании двух путей: 1) повышение обеспеченности минеральными удобрениями, прежде всего технических культур и 2) максимальное использование биологического азота за счет расширения культуры азотособирателей. Анализируя опыт наиболее развитых стран Запада, где уже был достигнут высокий уровень использования минеральных удобрений, Д.Н. Прянишников [7] показал, что и там биологический азот имеет большое значение. В условиях же нашего сельского хозяйства, принимая во внимание его масштабы, биологический азот должен играть большую роль, чем на Западе и никогда не потеряет своего агроэкологического значения. Oчень важно правильно соразмерить дальнейший рост производства минеральных удобрений с возможностями, по выражению Д.Н. Прянишникова 9 “азотирования наших полей” с помощью культуры “азотособирателей”. В ставке главным образом на биологический азот клевера, люпина, люцерны в первую очередь, он видел путь к решению азотной проблемы для нашей главной культуры – зерновых хлебов. Значение бобовых в условиях безудержного роста цен на энергоносители, когда внесение органических удобрений низкорентабельно, а применение минеральных ограничено для многих хозяйств из-за финансовых сложностей, особенно возрастает. Каждый куст бобового растения это в сущности миниатюрный завод по утилизации атмосферного азота, работающего за счет солнечной энергии. Обобщенные литературные данные показывают, что количество азота, фиксируемого клубеньковыми бактериями, в зависимости от культуры неодинаково. Так, по сообщению В.М. Бурлачука [11], белый люпин фиксировал 228,3 кг, а желтый – 134 кг/га азота. В.К. Михновский [12] приводит следующие данные по размерам симбиотической азотфиксации: люцерна – 271 кг/га, клевер – 149, люпин многолетний – 265, люпин однолетний – 98 и остальные однолетние бобовые – до 127 кг/га. П.И. Шиян и др. [13] в вегетационных опытах Черниговской опытной станции с помощью 15 N установили, что растения клевера переводили в почву 277-372 кг/га атмосферного азота. Многолетние бобовые травы могут фиксировать азот воздуха до 200 кг/га, горох – до 100 кг/га. Возделывание в полевых севооборотах клевера ползучего Волат позволили не только экономить минеральные азотные удобрения, но и решать проблемы кормового белка. Внесение 540 кг/га минерального азота за ротацию севооборота можно полностью заменить биологическим азотом, фиксируемым клевером ползучим [14]. При благоприятных для развития растений и микроорганизмов годы за счет фиксированного из атмосферы азота растения получают до 24-38% от общего количества азот, накопленного растениями. В менее благоприятные годы доля биологически фиксированного азота снижалась до 15%. При этом основное поступление азота (до 70%) происходило за счет азота почвы. На долю удобрений в зависимости от года приходилось от 5 до 20%. Расчеты Б.Х. Жерукова [15] показывают, что расширение площади посева бобовых культур с 33 до 45 тыс. га, создание благоприятных условий для бобово-ризобиального симбиоза позволит увеличить количество симбиотически фиксированного азота бобовыми культурами с 2,2 до 7,4 тыс.т. и долю его в азотном балансе пашни Кабардино-Балкарской Республики с 12 до 27 %, что эквивалентно применению 45 тыс.т. аммиачной селитры. Велика роль биологического азота в решении проблемы белка. Один из путей ликвидации белкового дефицита – широкое использование бобовых культур, зерно которых содержит до 40-50 % белка и до 20% жира. Белок бобовых включает незаменимые аминокислоты – лизин, метионин, триптофан. По качественному составу он близок к белкам молока, мяса, яиц. Исследованиями Е.П. Трепачева [16] установлено, что при внесении в сумме за 3 года под костер безостый 360 кг/га азота (дробно по годам и укосам) 10 содержание азота в сене возросло с 1,66% по фону РК до 2,26%, а сбор белка – с 4,1 до 14,5 ц/га, т.е. более чем утроился. Люцерна же без внесения азота содержала 3,44% азота в сене, а сбор белка составил 18,3 ц/га. Но дело не только в количестве белка, но и в его качестве, которое определяется двумя главными показателями: степенью усвояемости белков и содержанием в белках незаменимых аминокислот. В белковом комплексе бобовых растений преобладают альбумины и глобулины, растворимые в воде и водных солевых растворах. Злаковые растения содержат главным образом проламины и глутамины, растворимые в щелочных и спиртовых растворах. Более легкая растворимость белков бобовых означает высокую их усвояемость и переваримость животными. Стоимость белков бобовых в 2-3 раза ниже, чем злаковых белков [17]. Исследованиями Н.В. Парахина и др. [18] установлено, что под действием только бобового предшественника (без удобрений) урожайность зерна озимой пшеницы увеличилась на 0,6 т/га, а при внесении по 90 кг/га фосфора и калия эта прибавка составила 0,8-1,4 т/га по сравнению с бессменными посевами. В севооборотах с многолетними бобовыми (клевер), бобово-злаковыми (клевер+тимофеевка) травами и зернобобовыми (люпин) за счет целенаправленного применения органических и минеральных удобрений поступление органического вещества и азота с пожнивно-корневыми остатками может быть доведено до 202 ц/га сухого вещества и 476 кг/га азота за ротацию. В пахотном слое накапливается органическое вещество с высоким содержанием азота, например, вика-овсяная смесь накапливает до 2,0-3,0 т/га органического вещества, многолетние травы – 9,0 т/га, что эквивалентно 30-35 т навоза. В севооборотах с бобовыми культурами на хорошо окультуренной почве, как считает П.Г. Акулов и др. [19], можно сокращать нормы азота под все культуры, в том числе и под предшествующие бобовым, как минимум на 50%. За счет биологических факторов (заделки в почву некормовой соломы и симбиотической азотфиксации бобовыми культурами) можно добиться стабилизации основных показателей плодородия почвы на склонах крутизной более 3о. Бобовые сидераты в результате симбиоза с клубеньковыми бактериями, особенно при применении нитрагина, увеличивают в почве накопление азота. И.Н. Елагин [20] считает, что при выращивании бобовых сидератов (люпин, сераделла и др.) на каждом гектаре образуется до 400-500 ц зеленой массы, содержащей до 150-200 кг азота, при этом количество азота одной тонны зеленой массы сидерата равноценно одной тонне навоза. Донниковое удобрение в исследования В.С. Шевчука [21] приравнивалось к 30-35 т/га навоза. Применение зеленых удобрений повышает урожай зерновых, кормовых и других культур. Е.Н. Мишустиным и др. [6] проведены следующие расчеты: средний урожай зерна в 18 ц/га потребляет 72 кг азота. При этом только 30 кг азота усваивается из всех поступлений, остальные 42 кг азота берутся из минерализуемого перегноя. В 8-польном севообороте с 1 годом многолетних бобовых теряется в год около 0,85 т/га перегноя. Для компенсации этих потерь 11 необходимо увеличить среднюю дозу органических удобрений с 4,5 до 10-15 т/га. Эту дозу можно снизить за счет расширения посевов многолетних бобовых или при использовании зеленых удобрений. На Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции (Брянская обл.) на песчаной почве без удобрений урожай озимой ржи за 23 года исследований в среднем получен на 5,8 ц/га, при люпиновом удобрении – 11,2 ц/га (на 5,8 ц/га больше), картофеля за 21 год – соответственно 130,8 и 184,7 ц/га (на 53,9 ц/га больше), овса за 19 лет в последействии – 7,8 и 9,7 ц/га (на 1,9 ц/га больше). Суммарный урожай за севооборот составил без удобрения – 100%, при люпиновом зеленом удобрении – 145%. Расчеты К.И. Довбана [22] показывают, что применение бобовых сидератов в качестве промежуточных культур, не занимающих самостоятельного поля только на 3% площади пашни и 5% естественных суходольных лугов, дадут возможность получать в Белоруссии около 220-250 тыс.т. биологического азота. Анализ круговорота биологического азота в сельском хозяйстве, проведенный Н.И. Черепковым [23], показывает, что эффективное использование последействия биологического азота происходит в первые четыре года севооборота: использовано 1,2 млн.т. реутилизированного азота (или 80%). Следовательно, выгодно иметь в четырехпольном севообороте одно поле бобовых таково требование эффективного земледелия. Данное положение аргументируется еще физиологическими запросами животноводства иметь ¼ корма в виде бобовых трав или бобового молотого зерна (для молодняка – до 25-30%). В этом случае лучше утилизируются белки злаковых и других кормовых культур. Примерно такие же физиологические запросы по составу белков имеет и человек. Микробиологическая фиксация атмосферного азота – единственный экологически чистый путь снабжения растений связанным азотом, при котором принципиально невозможно загрязнение почв, водоемов и атмосферы. Кроме того, микробная азотфиксация осуществляется главным образом за счет энергии солнца и позволяет избежать громадных затрат энергетического сырья [24]. Интерес к проблеме микробиологической фиксации атмосферного азота обусловлен не только главной ролью этого процесса в азотном балансе биосферы земли, но и его перспективностью как источника связанного азота для обеспечения быстрорастущих нужд сельского хозяйства и промышленности. Основное внимание уделяется экологическим особенностям азотфиксации, ее значению в азотном питании сельскохозяйственных культур и балансе азота почв. Важным аргументом при этом выступает его полная безвредность для человека и окружающей среды и относительно небольшие затраты энергии на активизацию микроорганизмов, осуществляющих азотфиксацию. Многочисленные полевые исследования, проведенные на Летбриджской опытной станции (Канада), показали, что если растения пшеницы 10 – 20% своей потребности в азоте покроют за счет фиксации из атмосферы, то прием 12 инокуляции азоспириллой может внести значительный вклад в азотный баланс [25]. Исследования И.Р. Вильдфлуш и др. [26] показали, что при обработке семян ячменя бактериальным удобрением на основе азоспириллы урожайность зерна по сравнению с фосфорно-калийным фоном в среднем за 3 года возрос на 9,1 ц/га. Действие бактериального удобрения было эквивалентно 30 кг/га азота. Весьма эффективным, по данным И.А. Михайловской и др. [27], оказалось применение этого удобрения и под многие злаковые травы. Действие его было эквивалентно внесению 40 - 60 кг/га минерального азота, а прибавка урожайности многолетних трав (ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая, кострец безостый) составили 7,9 - 24,4%. В опытах Н.В. Путырского и др. [28] при обработке семян озимой ржи в среднем за 5 лет прибавки урожая составили: от азоспириллы – 0,8, от артробактерина – 2,5, от флавобактерина – 2,9, от агроспириллы – 3,1 ц/га при урожае на фоне N60Р90К90 - 39,1 ц/га. В опытах с гречихой в среднем за 4 года прибавки урожая на фоне Р60К30 составили: от ризоагрина – 1,9, от агрофина – 1,3, от флавобактерина – 1,1, от серрацила – 1,4, от ризоэнтерина – 1,6 ц/га, а от внесения N20 и N30 соответственно 1,0 и 1,5 ц/га. Таким образом, применение этих препаратов под гречиху было эквивалентно внесению 20 - 40 кг минерального азота. Кроме того, применение на 1 га препаратов ассоциативных микроорганизмов способствовало увеличению натуры, выравненности и массы 1000 семян озимой ржи, выходa ядра зерна гречихи. Бактериальные препараты ассоциативных микроорганизмов (экстрасол, агрофил, флавобактерин, ризоэнтерин) при обработке ими семян повышали нитрогеназную активность ризосферы льна в вегетационных опытах на 17 - 50, а в полевых – на 10 - 12%. Более высокое ее значение наблюдалось в варианте с применением ризоэнтерина. Из испытываемых препаратов более эффективными были агрофил, экстросол и ризоэнтерин. Применение их в полевых опытах увеличивало техническую длину стеблей льна на 5 - 8 см, а суммарный выход волокна на 25 - 31% [29]. В опытах кафедры агрохимии БГСХА на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве обработка семян овса повышала урожайность зерна на фоне N8P40K60 на 7,5 ц/га [30]. Биопрепарат ризобактерин способствовал увеличению урожайности ярового ячменя в среднем на 5,3, озимой ржи – 5,9, озимой пшеницы – 4,6, яровой пшеницы – 3,5 ц/га [31]. При использовании ризоагрина и флавобактерина на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в благоприятные годы прибавка урожайности яровой пшеницы составляла 2,4-2,9 ц/га, а в засушливые годы – 1,7-1,9 ц/га, у озимой пшеницы от ризоагрина 5-8 ц/га. Эффективно применение диазотрофов при бактеризации семян ярового рапса [32]. В полевых опытах на черноземе, типичном лесостепи Украины, на фоне минимализированной органо-минеральной системы удобрения установлено положительное влияние инокуляции семян кукурузы препаратом ассоциативных бактерий ризоэнтерин в комплексе с культурой 13 фосфатмобилизирующих бактерий. Применение этого комплексного бактериального препарата, способствовало более продуктивному использованию растениями элементов питания из почвы и удобрений без снижения урожайности и ухудшения качества силосной массы, позволило уменьшить дозы внесения минеральных удобрений под кукурузу на 50% [33]. В исследованиях М.В. Чистотина [34] установлена зависимость действия ризоагрина на урожайность зерна яровой пшеницы от кислотности почвы и одновременно от влагообеспеченности в начале вегетации. На почвах с реакцией, близкой к нейтральной, предпосевная обработка семян на фоне NPK повышает урожайность на 0,1-0,4 т/га. Эффект положительно связан с количеством осадков за май. При рН ниже 5,5 инокуляция не влияла на продуктивность независимо от погодных условий. Преимуществo ассоциативных бактерий в их разностороннем воздействии на растения. Прибавка урожая может быть вызвана не азотфиксацией, а другими факторами, например, выделениям бактериями ростстимулирующих и фунгистатических веществ. В процессе жизнедеятельности корневые диазотрофы выделяют специфические биологически активные соединения, фитогормоны и антибиотики, способные оказывать значительный ростостимулирующий и антифунгальный эффект. М.А Красильниковым и др. [35] было установлено, что антибиотики, продуцируемые микроорганизмами ризосферы, поступающие в растения через корневую систему, могут повышать устойчивость растений к заболеваниям. Содержание азота в растениях льна по основным фазам роста и развития при применении азобактерина увеличивалось на 4,1-7,4%; калия на 1,5-3,5% по сравнению с аналогичными вариантами без его внесения [36]. Защитное действие ассоциативных бактерий проявляется в подавлении развития фитопатогенных почвенных грибов [37]. Кроме того, применение бактериального удобрения на основе азоспириллы снижало поступление цезия137 в растения трав в 1,4 - 1,7 раза. [27]. Наряду с приведенными выше данными о богатстве и разнообразии азотфиксирующего генофонда почв и фитоплана имеются многочисленные свидетельства не эффективности инокуляции. Инокуляция проростков риса приводилa к ускоренному развитию растений, но не оказала влияния на содержаниe азота в урожае [38]. Бактеризация сорго селекционными штаммами (A. brasilense) в большинстве случаев не приводила ни к каким положительным результатам, и лишь в одном было обнаружено увеличение сухого веса растений на 11 – 24% и содержания азота на 9 – 39% [39]. По данным M.U. Tyler и др. [40], активность азотфиксации в ризосфере зерновых злаков при инокуляции в ряде опытов возросла, но различие между опытами и контрольными растениями в содержании азота были недостоверны. Особенно актуально изучение продуктивности ассоциативной азотфиксации при адаптивном земледелии, где в значительной степени учитывается последействие предшественников, берутся за основу рациональные способы внесения удобрений. 14 Всестороннее изучение биологической (симбиотической и несимбиотичекой) фиксации азота особенно бобовыми растениями при различных условиях выращивание, влияние их на плодородие почвы и повышение коэффициента использования биологического азота относится к числу важнейших проблем рациональной интенсификации сельскохозяйственного производства. К сожалению, биологическому пути азотонакопления у нас еще не уделено должного внимания и он недооценивается. Биологическая фиксация азота – одна из кардинальных проблем современного земледелия и растениеводства. О важности этой проблемы свидетельствует создание Международной биологической программы (IBP), а также национальных программ “Биологический азот”. Периодически (приблизительно раз в три года) организуются Международные симпозиумы по этой проблеме. Следовательно, имеется ряд причин возросшего внимания к проблеме биологического азота. Это экономия энергетических ресурсов, решение проблемы растительного белка, повышение плодородия почвы и экологической безопасности. Задача состоит в том, чтобы создать условия для максимальной эффективности биологического азотонакопления. Одновременно возникает необходимость в безупречных научных экспериментах и методах по количественной характеристике статьи биологического азота в азотном балансе. 1.2. Азотфиксирующая способность бобовых культур в зависимости от условий питания Решение проблемы азота в интенсивном земледелии при повышенных требованиях к экологической безопасности новых технологических систем требует разработки теоретических основ симбиотической азотфиксации. Большое значение в активизации процессов синтеза биологического азота должно придаваться совершенствованию систем удобрений и выведению новых сортов бобовых культур, способных кардинально улучшить экологоагрохимическую ситуацию в экосистемах [41]. Исследования показывают, что в восстановлении почвенного плодородия доля биологического азота от общего его поступления может составлять до 45 – 50% [6], что существенно стабилизирует продуктивность зерновых культур [42]. Установлено, что за счет фиксации атмосферного азота бактерии рода Rhizobium в симбиозе с бобовыми растениями могут накапливать в зависимости от биологических особенностей культуры от 100 до 600 кг/га связанного азота в год [43]. Это имеет большое значение в улучшении азотного питания и интенсификации продукционного процесса растений. Вопрос о реальных размерах фиксации азота атмосферы остается до сих пор недостаточно изученным и дискуссионным. Несмотря на обилие работ о связывании атмосферного азота клубеньковыми бактериями [6,11,13,42–46], 15 часто нельзя найти ответ на наиболее интересующий агрономов вопрос – какое же количество азота накапливают бобовые из воздуха. Представления о размерах азотфиксации построены, главным образом, на данных вегетационных и лабораторных опытов для условий конкретной почвенно-климатической зоны. Вопрос о методах определения размеров симбиотического азота в полевых условиях становится одним из самых актуальных. Без правильного решения этого вопроса проблема биологического азота сложно решаема. Большие площади, занятые бобовыми, широкая химизация земледелия, большое количество методических подходов [46] требуют всестороннего рассмотрения азотфиксации с тем, чтобы установить в полевых условиях влияние питания на азотфиксирующую способность бобовых культур в условиях конкретной природно-климатической зоны. В своих исследованиях мы использовали следующие методы: баланса [46], ацетиленовый [47], расчет азотфиксации по величине активного симбиотического потенциала и удельной активности симбиоза [46]. 1.2.1. Азотфиксирующая способность клевера лугового Исследованиями Е.Н. Бронь [48], Г.С. Посыпанова и др. [49], Е.П. Трепачева [50] установлено, что наиболее интенсивно протекает фиксация азота у клевера в период бутонизации – начала цветения, т.е. когда проводят укос. В это время приход пластических веществ в растения от фотосинтеза намного превосходит расход, поэтому в корневой системе клевера накапливается большое количество питательных веществ, в частности, азота. После укоса в связи с резким снижением поступления углеводов в клубеньки их масса снижается, а затем увеличивается к следующему укосу. На величину азотфиксирующей способности клевера во многом влияют почвенно-климатические и агротехнические условия. Данные разных исследователей, обобщенные М.В. Федоровым [51], показывают, что клевер за год фиксирует азота из атмосферы до 143 кг/га. На величину азотфиксации растений клевера оказывают заметное влияние минеральные удобрения. Как уже отмечалось, при недостатке фосфора и калия замедляется образование клубеньков, вследствие чего снижается интенсивность усвоения атмосферного азота. Например, по данным Н.Н. Кормякова и др. [52], в первый год жизни клевером на фоне Р60К60 усвоено 54 кг/га азота, на фоне Р120К60 – 52 кг/га, что выше на 15 – 13 кг/га по сравнению с контролем. С.С. Черепнина [53] отмечает, что размеры азотфиксации клевером до 305 кг/га обеспечивало внесение фосфорных и калийных удобрений. В вариантах без удобрений азотфиксация снижалась до 197 кг/га. О величине азотфиксации растениями клевера имеются различные данные. А.А. Кутузова [54] отмечает, что в центральных районах России в более влажном году урожай бобовых трав содержал биологического азота 126, в сухом – 512 кг, а в отдельные годы в особо благоприятных условиях – до 300 кг/га. 16 П.Н. Шиян и др. [55] считает, что растения клевера усваивают в год 277 – 372 кг/га атмосферного азота. В условиях Белоруссии фиксация атмосферного азота на гектаре посевов клевера за 2 года пользования колеблется от 70 кг/га при слабой обеспеченности почв фосфором, калием, микроэлементами, до 170 кг/га при внесении этих элементов питания и инокуляции [56]. Высокий уровень агротехники, обеспечение растений клевера необходимыми макро- и микроэлементами в течение всего вегетационного периода – залог не только высокого прироста зеленой массы, но также и хорошего развития корневой системы и увеличения азотонакопления [57]. Симбиотическая азотфиксация протекает успешно, когда растения не угнетаются атмосферной и почвенной засухой, избыточным увлажнением в период бутонизации – цветения, поздними заморозками. Величина фиксации атмосферного азота растениями клевера раннеспелого сорта Слуцкий ранний, определяемая ацетиленовым методом, по нашим данным, зависела от метеорологических условий, норм и способов внесения основного удобрения под покровную культуру и колебалась от 152 до 205 кг/га (табл. 1). Таблица 1 Азотфиксирующая способность клевера в зависимости от условий питания Внесено под покровную культуру Р10 в рядки (фон) N60Р60 К60 вразброс N60Р60 К60 лентами N90Р90 К90 вразброс N90Р90 К90 лентами НСР 05 1984 г. Усвоено Количест атмосферного азота во растений, за вегетацию, кг/га шт/м2 мг/раст. 103 165 170 110 170 187 108 178 192 107 146 156 103 148 152 5 1985 г. Усвоено Количест атмосферного азота во растений, за вегетацию, кг/га шт/м2 мг/раст. 130 122 158 137 135 185 136 154 209 137 135 185 132 138 182 9 Как следует из таблицы 1, в 1984 г. количество азота, фиксируемое одним растением за период вегетации, было на 14% выше, чем в 1985 г., но в связи с тем, что в 1985 г. количество растений на 1 м2 было на 21% больше, то и количество фиксируемого азота в 1985 г. оказалось на 62 кг/га больше, чем в 1984 г. Внесение минерального азота в дозе N60 под покровную культуру в сочетании с Р60К60 после ее уборки способствовало увеличению фиксации атмосферного азота клевером по сравнению с контрольным вариантом от 22 до 36 кг/га. Увеличение дозы азота до 90 кг/га уменьшило азотфиксацию на 15 и 33 кг/га по сравнению с нормой N60Р60К60. В среднем за два года исследований больше усвоено атмосферного азота клевером при внесении N60Р60К60 лентами под покровную культуру, что составило 2/3 от всего количества азота в растениях, или 200 кг/га (табл. 2). Коэффициент азотфиксации в этом варианте составил 0,66. 17 В 1996 и 1997 гг. балансовым методом определяли азотфиксирующую способность клевера позднеспелого сорта Мерея в зависимости от доз фосфорных и калийных удобрений внесенных осенью в подкормку клевера после уборки покровной культуры (схема опыта в табл. 3). В наших исследованиях величина азотфиксации растениями клевера зависела от условий питания и колебалась по годам: в 1996 от 148 до 200; в 1997 от 154 до 206 кг/га, в среднем за два года исследований от 151 до 203 кг/га (табл. 3). Коэффициент азотфиксации в среднем за 2 года изменялся от 0,52 до 0,67. Максимальная азотфиксирующая способность клевера позднеспелого (203 кг/га) и коэффициент азотфиксации 0,67 отмечены при внесении под клевер в подкормку после уборки покровной культуры Р60К70, такой же коэффициент азотфиксации и при внесении Р40К50. Таблица 2 Влияние условий питания на содержание азота в растениях клевера (среднее за 1984 – 1985 гг.) Внесено под покровную культуру N Р2О5 К2 О 60 60 60 90 10 60 60 90 90 60 60 90 90 В т.ч. азота атмосферы в корнях и всего в % ко всего, послеукосных растен всему кг/га остатках ии азоту 76 252 164 65 82 276 186 67 90 302 200 66 92 302 171 56 94 306 167 55 Содержание азота, кг Способ внесения в зеленой массе В рядки (фон) Вразброс Лентами Вразброс Лентами 176 194 212 210 212 Таблица 3 Азотфиксирующая способность клевера лугового позднеспелого в зависимости от условий питания Вариант Без удобрений Р30К40 Р40К50 Р50К60 Р60К70 Содержание азота в растениях, кг/га 1996 1997 среднее 285 296 290 298 295 297 302 304 303 302 306 304 303 303 303 Фиксировано из воздуха, кг/га 1996 1997 среднее 148 154 151 182 186 184 196 210 203 200 202 201 208 206 207 Коэффициент азотфиксации 1996 1997 среднее 0,52 0,52 0,52 0,61 0,63 0,62 0,65 0,69 0,67 0,66 0,66 0,66 0,66 0,68 0,67 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. 18 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. 19 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 Р10 в рядки (фон) N40Р60К90 вразброс Содержание азота в растениях, кг/га Омская-3 Магева 33,9 35,7 80,4 86,9 Фиксировано из воздуха, кг/га Омская-3 Магева 19,1 15,7 40,4 46,9 Коэффициент азотфиксации Омская-3 Магева 0,49 0,44 0,50 0,54 20 N40Р60К90 лентами N60Р90К120 вразброс N60Р90К120 лентами 88,7 93,8 92,2 93,3 90,3 91,3 48,7 43,8 42,2 53,3 40,3 41,3 0,55 0,47 0,46 0,57 0,45 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]. 21 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. 22 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=, S 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 %. 23 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 1. Без удобрений 2. N30Р40К60 вразброс 3. N30Р40К60 лентами 4. Р40К60 вразброс 5. Р40К60 лентами 6. Р40К60 вразброс + сапронит 7. Р40К60 лентами + сапронит 8. Р40К60 вразброс+сапронит +эпин 9. Р40К60 лентами+сапрон.+квартаз. НСР 05 1. Без удобрений 2. N30Р40К60 вразброс 3. N30Р40К60 лентами 4. Р40К60 вразброс 5. Р40К60 лентами 6. Р40К60 вразброс + сапронит 7. Р40К60 лентами + сапронит 8. Р40К60 вразброс+сапронит +эпин 9. Р40К60 лентами+сапрон.+квартаз. НСР 05 Полный Образов налив Бутони Цвеание зация тение активн бобов всего ых 1997 г. 78 102 164 192 111 107 189 215 263 211 169 186 257 331 287 149 168 204 248 206 162 204 233 296 268 156 204 236 274 257 179 228 257 326 282 145 207 242 296 256 147 205 240 288 257 8 13 10 21 18 1998 г. 39 68 76 96 38 94 148 184 216 173 118 182 229 264 212 85 147 162 195 156 103 169 184 212 198 100 166 187 209 180 115 186 219 256 214 109 164 182 219 182 107 169 186 216 186 7 11 16 12 26 Созревание всег активн о ых 49 124 139 122 134 136 142 140 141 9 2 14 16 9 14 14 16 12 12 2 32 59 82 64 80 74 82 88 86 10 0 6 12 2 6 6 10 8 7 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 24 регистрировали в основном очень мелкие, мало активные и разлагающиеся клубеньки [83]. Проведенные в 1997 г. исследования показали, что в среднем по опыту в фазе бутонизации АСП составил 13,1 тыс. кг дней/га, в фазе цветения — 19,5, образования бобов — 24,1 тыс. кг дней/га. Начиная с фазы полного налива зерна, АСП уменьшается до 14,3 тыс. кг дней/га. В 1998 г. соответственно до 8,1 – 14,1 – 20,5 тыс. кг. дней/га (табл. 6). Таблица 6 Влияние условий питания на динамику активного симбиотического потенциала люпина, тыс.кг. дней/га Вариант Без удобрений N30Р40К60 вразброс N30Р40К60 лентами Р40К60 вразброс Р40К60 лентами Р40К60 вразброс+БП* Р40К60 лентами+БП Р40К60 вразбр.+БП+эпин 1997 г. АСП бутон цвет образо нали изаци ение вание в я бобов зерн а 4,8 7,0 8,7 5,7 11,9 17,4 22,3 13,5 3,9 9,2 13,6 15,3 17,5 15,6 22,0 15,4 19,5 22,3 24,8 23,2 30,5 19,8 23,7 26,7 29,9 27,7 Р40К60 вразброс+БП+кварт. 15,8 23,6 27,8 П р и м е ч а н и е . БП – сапронит. 18,2 10,8 14,4 16,3 17,9 16,1 1998 г. АСП за бутон цвет образо нали за вегет изаци ение вание в вегета ацию я бобов зерн цию а 6,6 3,1 5,0 5,5 2,8 4,1 16,3 6,7 13,3 19,4 13,4 13,2 21,2 10,7 19,0 13,8 6,1 12,8 17,8 9,7 10,3 20,2 8,7 15,3 22,5 10,9 18,5 20,7 8,7 15,9 16,1 20,8 8,7 16,0 26,6 17,2 23,5 20,9 26,3 22,5 16,8 11,9 15,3 14,0 16,8 14,3 18,4 12,0 16,2 14,7 18,1 15,4 22,7 14,5 15,5 Следовательно, в фазе полного налива зерна у люпина узколистного оканчивается активный симбиоз, происходит переход леггемоглобина в холеглобин. 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 25 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. Таблица 7 Влияние условий питания на симбиотический потенциал посевов люпина узколистного, тыс. кг дней/га Вариант 1. Без удобрений 2. N30Р40К60 вразброс 3. N30Р40К60 лентами 4. Р40К60 вразброс 5. Р40К60 лентами 6. Р40К60 вразброс + сапронит 7. Р40К60 лентами + сапронит 8. Р40К60 вразброс + сапронит + эпин 9. Р40К60 вразброс + сапронит + квартазин 1997 г. АСП ОСП 6,6 10,1 16,3 22,6 21,2 26,7 13,8 18,9 17,8 22,1 20,2 24,5 20,5 28,0 20,7 25,5 20,8 25,3 1998 г. АСП ОСП 4,1 7,7 13,2 19,2 18,4 24,9 12,0 17,7 16,2 21,0 14,8 20,1 18,1 24,4 15,4 21,3 15,5 21,4 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 погодноклиматическими условиями. Во влажный год при норме осадков в период 26 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 Вариант Без удобрений N30Р40К60 вразброс N30Р40К60 лентами Р40К60 вразброс Р40К60 лентами Р40К60 вразброс + БП* Р40К60 лентами + БП Р40К60 враз.+БП+эпин Р40К60 враз.+БП+кварт. *БП – сапронит. АСП, тыс.кг дн/га 6,6 16,3 21,2 13,8 17,8 20,2 22,5 20,7 20,8 1997 г. 1998 г. УАС, Фикси- Коэфф. АСП, УАС, Фикси- Коэфф. г/кг ров. N, азотфик тыс.кг г/кг ров. N, азотфик сутки кг/га -сации дн/га сутки кг/га -сации 4,1 8,8 143 0,67 13,2 8,0 106 0,70 9,2 195 0,71 18,4 8,0 147 0,75 8,8 121 0,63 12,0 7,0 84 0,63 9,1 162 0,66 16,2 7,0 113 0,65 8,8 178 0,68 14,7 7,0 103 0,62 9,2 207 0,72 18,1 7,5 136 0,70 9,2 190 0,70 19,4 7,0 108 0,60 9,1 185 0,70 18,5 7,0 111 0,61 В среднем за два года исследований при внесении N30Р40К60 лентами коэффициент азотфиксации у люпина узколистного составил 0,70 против 0,66 при их внесении вразброс. Инокуляция семян перед посевом бактериальным препаратом на фоне ленточного внесения Р40К60 увеличила его до 0,71 против 0,64 при внесении вразброс Р40К60, т.е. применение сапронита при локальном внесении основного удобрения можно приравнять по эффективности к использованию 30 кг/га д.в. минерального азота (табл. 9). Таблица 9 Размеры симбиотически фиксированного азота люпином узколистным в зависимости от условий питания (среднее за 1997 – 1998 гг.) Показатель Максимальное содержание азота, кг/га АСП, тыс.кг. дней/га 1 2 3 4 Вариант 5 187 265 308 245 282 282 313 293 293 5,4 14,8 19,8 12,9 17,0 17,5 20,3 18,1 18,2 6 7 8 9 27 УАС, г/кг сутки Фиксированного N воздуха, кг/га Вынос N урожаем, кг/га Коэфициент азотфиксации 8,4 8,4 8,4 7,7 8,2 7,9 8,5 8,3 8,3 97 124 166 99 139 138 173 150 151 155 187 236 163 210 214 242 226 226 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. 28 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 29 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 пожнивнокорневых 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 30 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 31 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 пожнивнокорневыми остатками после уборки урожая в условиях конкретной почвенноклиматической зоны. 32 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 33 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. Таблица 10 Влияние условий питания на массу пожнивно-корневых остатков (ПКО) клевера лугового 1998 г. 1999 г. 5,3 6,2 6,6 6,6 5,6 6,0 6,2 0,18 2,2 3,0 3,2 3,3 2,7 3,1 3,2 0,15 2,1 3,1 3,7 3,2 2,9 3,2 3,0 0,18 2,2 3,4 3,6 3,6 2,8 3,4 3,0 0,19 8,1 9,0 10,1 10,3 8,4 9,1 9,6 среднее за 3 года Отношение урожайности к массе ПКО 1997 г. 6,0 6,5 6,2 6,6 5,2 5,9 6,0 0,26 1999 г. 1999 г. 5,9 6,0 6,9 7,0 5,7 6,0 6,4 0,38 1998 г. 1998 г. 5,4 6,8 7,4 7,6 6,0 7,0 7,2 0,35 Сумма ПКО, т/га 1997 г. 1997 г. Без удобрений Р40К60 в подкор.(фон I) Р40К60+ эпин+БП* Р40К60+квартазин+БП Р30К50 (фон II) Р30К50+эпин+БП Р30К50+квартазин+БП НСР05 * БП – сапронит Урожайность сена, т/га Вариант Сухие ПКО, т/га корневые пожнивные остатки остатки 8,1 7,5 7,9 9,6 9,6 9,4 9,9 10,2 10,1 9,8 10,2 10,1 8,1 8,4 8,3 9,1 9,4 9,2 9,0 9,2 9,3 0,68 0,72 0,73 0,75 0,72 0,76 0,77 Таблица 11 Влияние условий питания на массу пожнивно-корневых остатков (ПКО) люпина узколистного 1997 г. 1998 г. 1999 г. 3,62 3,87 4,00 4,64 4,56 3,98 4,02 4,09 4,48 4,44 0,94 1,47 1,29 4,01 2,00 0,53 1,01 1,05 1,81 1,78 0,89 1,23 1,17 1,69 1,63 НСР05 0,07 0,18 0,20 0,22 0,47 0,42 0,38 4,88 5,64 5,47 6,85 6,86 4,15 4,88 5,05 5,45 6,34 4,87 5,25 5,26 6,17 6,07 среднее за 3 года Отношение урожайности к массе ПКО 1999 г. 3,94 4,17 4,18 4,84 4,86 1999 г. 1998 г. 2,16 2,81 2,84 3,06 2,93 1998 г. 1997 г. Без удобрений N30Р40К60 вразброс Р40К60 вразброс N30Р40К60 лентами Р40К60 лентами Вариант Сумма ПКО, т/га 1997 г. Урожайность, т/га Сухих ПКО, т/га корневые пожнивные остатки остатки 4,64 5,26 5,26 6,49 6,42 0,47 0,53 0,54 0,47 0,46 При ленточном внесении N30P40K60 под люпин в среднем за три года исследований урожайность увеличилась по сравнению с внесением этой дозы вразброс на 0,25 т/га, в этом же варианте больше и масса сухих пожнивнокорневых остатков – 6,5 т/га (табл. 11). Используя данные опытов, был рассчитан средний за все годы коэффициент, позволяющий ориентировочно определять массу ПКО клевера лугового и люпина узколистного по урожаю их основной продукции. 34 Усредненный коэффициент представляет собой отношение урожая основной продукции бобовых (сена, зерна), полученного в годы, различные по погодным условиям, к массе пожнивно-корневых остатков, оставляемых в почве этими же бобовыми в те же годы. Расчеты показали, что для клевера лугового он составил на естественном фоне 0,68, при внесении удобрений – 0,75; люпина узколистного – 0,47 и 0,54 соответственно (табл. 10,11). Доля ПКО люпина к урожаю зерна колеблется от 47 до 54 %. Поскольку масса растительных остатков находится в зависимости от урожая возделываемой культуры, некоторые авторы [91,107,109–111] предложили для определения массы ПКО уравнения линейной регрессии как функцию определенного интервала урожайности основной продукции данной культуры. Использование таких формул позволяет иметь ориентировочные усредненные показатели массы пожнивно-корневых остатков, оставляемых в почве. Наши расчеты показывают, что масса ПКО люпина на 48%, а клевера на 87% зависит от урожайности культур. Для люпина установлена прямая средняя (r=0,69) корреляционная зависимость между этими показателями, у клевера сильная (r=0,93). Уравнения регрессии для учета массы ПКО (У) с учетом урожайности этих культур (Х) имеют следующий вид: для люпина У=12,3175 + 1,6340 × Х ; для клевера У=12,4449 + 1,1293 × Х , где У – масса ПКО, ц/га, Х – урожайность (люпин – зерно, клевер – зеленая масса), ц/га. При изучении химического состава пожнивно-корневых остатков Н.А. Павловец и др. [112] установили, что наиболее богаты азотом пожнивнокорневые остатки (ПКО) клевера и картофеля, ПКО озимой ржи содержали азота примерно в 4 раза меньше, чем клевера и в 3 раза меньше, чем картофеля. ПКО клевера содержали значительно больше фосфора и калия, причем ПКО клевера отличались высокой степенью минерализации (50,6%) и высвобождением азота. Химический анализ пожнивно-корневых остатков клевера и люпина в наших исследованиях показал, что процентное содержание азота в корнях выше, чем в пожнивных остатках, калия, наоборот, больше содержится в пожнивных остатках. Содержание фосфора в пожнивных остатках несколько превышает содержание его в корнях. Содержание азота в корнях клевера при внесении в подкормку Р40К60 + сапронит + квартазин (оптимальный вариант) составило 2,48, фосфора 0,62, калия 0,95 %, в пожнивных остатках 1,89 – 0,71 – 1,87 % соответственно (табл. 12). В корнях люпина узколистного при внесении лентами N30Р40К60 (оптимальный вариант) содержание азота 1,80, фосфора 0,35, калия 0,67%, в пожнивных остатках 1,26 – 0,29 – 1,21 % соответственно (табл. 13). Большую роль в изменении почвенного плодородия играет валовое содержание основных элементов питания в послеуборочных остатках. 35 Таблица 12 Содержание элементов питания в пожнивно-корневых остатках клевера лугового (среднее за 1997–1999 гг.) В пожнивнокорневых остатках Вариант Без удобрений С пожнивноN P2O5 K2O корневыми остатками % на сухую массу кг/га 1 2 1 2 1 2 N P2O5 K2O N P2O5 K2O 1,87 1,55 0,43 0,58 0,62 0,97 1,78 0,47 0,72 140,6 37,1 57 Р40К60 (фон I) 2,23 1,63 0,60 0,75 0,86 1,62 2,04 0,66 Р40К60 +эпин+ 2,34 1,89 0,61 0,71 0,95 1,84 2,18 0,65 сапронит Р40К60 + квартазин + 2,48 1,89 0,62 0,71 0,95 1,87 2,27 0,65 сапронит Р30К50 (фон II) 2,17 1,64 0,52 0,69 0,73 1,54 1,99 0,58 Р30К50 + эпин + 2,26 1,70 0,61 0,68 0,85 1,68 2,07 0,63 сапронит Р30К50 +кварта2,28 1,74 0,62 0,68 0,87 1,68 2,10 0,64 зин + сапронит НСР05 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 П р и м е ч а н и е : 1 – корневые остатки; 2 – пожнивные остатки. 1,11 191,8 62,0 104 1,26 220,2 65,7 127 1,26 230,0 65,7 127 1,00 165,2 48,1 83 1,14 190,4 58,0 105 1,14 225,8 59,5 106 Таблица 13 Содержание элементов питания в пожнивно-корневых остатках люпина узколистного (среднее за 1997–1999 гг.) N P2O5 K2O Вариант % на сухую массу 2 1 2 В пожнивнокорневых остатках С пожнивнокорневыми остатками кг/га N P2O5 K2O 1 2 1 N P2O5 K2O Без 1,47 0,91 0,24 0,18 0,42 1,12 1,37 0,22 0,54 63,6 удобрений N30Р40К60 1,80 1,17 0,28 0,23 0,61 1,16 1,65 0,27 0,74 86,8 вразброс Р40К60 1,52 1,0 0,28 0,22 0,62 1,18 1,40 0,27 0,75 73,6 вразброс N30Р40К60 1,80 1,26 0,35 0,29 0,67 1,21 1,65 0,33 0,82 107,1 лентами Р40К60 1,72 1,22 0,30 0,38 0,65 1,20 1,58 0,32 0,80 101,4 лентами НСР05 0,04 0,02 0,02 0,02 0,03 0,02 П р и м е ч а н и е : 1 – корневые остатки; 2 – пожнивные остатки. 10,2 25,0 14,2 38,9 14,2 39,5 21,4 53,2 20,5 51,4 Расчеты показали, что выше содержание азота, фосфора и калия в пожнивно-корневых остатках клевера при подкормке его осенью Р40К60 в сочетании с сапронитом и квартазином. Содержание азота составило 230, 36 фосфора – 66, калия – 127 кг/га (табл. 12). В пожнивно-корневых остатках люпина выше содержание азота, фосфора и калия при ленточном внесении N30Р40К60 и составило 107, 21, 53 кг/га соответственно (табл. 13). Усиленное ветвление корней, которое отмечается и другими исследователями [113-115], обеспечивает формирование большей поглощающей поверхности с начальных этапов развития растений. Повидимому, в этот период растения при ленточном внесении удобрений, образуя большую по массе корневую систему, чем при разбросном способе внесения, поглощают и больше элементов питания, что подтверждается результатами наших исследований [116–119]. 2.2. Расчет возможного вклада органического вещества и азота клевера и люпина в плодородие почвы Расчетные величины массы пожнивно-корневых остатков культур далеко не всегда корректны по конкретному полю и, кроме того, из учета обычно выпадают тонкие живые (d < 1,5 мм) и отмершие корни, прижизненные корневые экссудаты и опад, клубеньки, высоко обогащенные углеродом и азотом. Это неучтенное активное органическое вещество, синтезированное в почве многолетними бобовыми травами, как показали исследования Е.П. Трепачева и др. [89], играет даже большую роль в биохимии почвы и повышении урожайности последующей культуры, чем сравнительно огрубевшие учтенные пожнивно-корневые остатки. Например, на основании проведенных Е.П. Трепачевым [104] опытов с люцерной и клевером, выращиваемых на дерново-подзолистой суглинистой почве с применением стабильного изотопа 15N установлено: после трех лет жизни клевера или люцерны, получивших меченный азот, в почве без корней иммобилизованного азота в 3 – 4 раза больше, чем в учетных пожнивнокорневых остатках; биомассой озимой пшеницы (зерно, солома, корни) использовано более 80% меченного азота от внесенного и только менее пятой части – из учетных пожнивно-корневых остатков. Увеличение урожая происходило главным образом, благодаря азоту неучтенного активного органического вещества бобовых. Прибавка зерна озимой пшеницы возрастала в 2 – 3 раза по сравнению с тимофеевкой или кострецом, выращиваемых в строго сопоставимых условиях с использованием той же индикаторной метки. Основное количество азота в слое 0 – 40 см светло-каштановой почвы по вариантам РК, NK, NP сосредоточено не в крупных (d>1,5 мм), а в шейках и отмерших корнях люцерны. Максимум азота приходился на вариант РК [120]. Б. Моссе [121] отмечает, что корневые волоски функционируют всего несколько недель и даже суток, после чего они опадают и быстро заселяются микроорганизмами. Кроме мелких и отмерших корней, почва обогащается корневыми выделениями (экссудатами), содержащими азот и другие элементы. Результаты исследований Е.П. Трепачева и др. [122] позволили рекомендовать ориентировочные поправочные коэффициенты на полноту учета 37 органической массы и азота, поступающих в почву после бобовых предшественников для зернобобовых – 1,4; многолетних трав 2,0. Умножая для данной группы бобовых учетную массу пожнивно-корневых остатков на соответствующий поправочный коэффициент, рассчитали полновесную величину органического вещества бобовых в почве в варианте без удобрений и при оптимальных условиях питания (табл. 14) Таблица 14 Вклад органического вещества и азота клевера и люпина в плодородие почвы Количеств Содержание в На 1 т Количеств Масса о Коэффи ПКО, кг/га урожайност о сухих органическ циент Условия питания и симбиотич ПКО, о-го азотфикс органическо N P2O5 K2O еского т/га вещества, ации го в-ва, т азота, кг/га т/га Клевер (сено, один укос) Без удобрений 7,9 15,8 2,93 141 37 57 0,52 73 Р40К60+сапронит+ квартазин 10,1 20,2 2,66 230 66 127 0,67 154 Люпин (зерно) Без удобрений 4,6 6,4 2,91 64 10 25 0,66 42 N30Р40К60 лентами 6,5 9,1 2,94 107 21 53 0,70 75 После клевера без внесения удобрений остается 15,8 т/га органического вещества, при оптимальных условиях питания – 20,2 т/га, после люпина – 6,4 (без удобрений) и 9,1 т/га (N30P40K60 лентами), т.е. на 1 т основной продукции после клевера (сено) остается 2,93 и 2,66, после люпина узколистного (зерно) – 2,91 и 2,94 т/га органического вещества. С пожнивно-корневыми остатками клевера без применения удобрений согласно проведенным расчетам запахивается 141 кг азота, 37 кг фосфора и 57 кг/га калия, с ПКО люпина – 64, 10, 25 кг/га соответственно. При оптимальных условиях питания в почву с ПКО клевера поступает азота 230, фосфора 66, калия 127 кг/га, с ПКО люпина – 107, 21, 53 кг/га соответственно. Учитывая, что 1 т полуперепревшего навоза содержит 5 кг азота, 2,5 кг фосфора и 6 кг калия [123] с пожнивно-корневыми остатками клевера в почве остается количество азота, фосфора и калия эквивалентное внесению их с 17,4 т, с пожнивно-корневыми остатками люпина с 7 т навоза. При оптимальных условиях питания клевера и люпина в почве на 1га остается количество элементов питания, эквивалентное содержанию их в 31 и 12,7 т подстилочного навоза соответственно. Но это лишь количественный эквивалент, так как при равных эквивалентах по значению для окультуривания почвы, экологической безопасности, энергетическим затратам навоз значительно уступает многолетним травам. Это органическое вещество в отличие от навоза свободно от семян сорных 38 растений, на уничтожение которых требуются гербициды и другие энергетические затраты, содержит больше активных соединений, таких, как углеводы, аминокислоты, липиды, органические кислоты. Они способны быстро окисляться и выделять за короткий период времени много энергии, воздействующей на биохимические процессы почвенных микроорганизмов, в том числе на активность несимбиотических азотфиксаторов, в частности азотобактера, и через них улучшать состояние питательных веществ в почве [124]. Огромным преимуществом этой массы, как органического удобрения является равномерное распределение ее между частицами почвы, где она в результате гумификации минерализуется, а также образует деятельный перегной почвы. Проведенные нами расчеты содержания общего азота в растительных остатках (табл. 12, 13) и коэффициентов азотфиксации клевера и люпина (табл. 3, 9) дают возможность получить представление об объемах поступления в почву симбиотического азота с органическим веществом клевера и люпина. Доля симбиотического в общем поступлении азота выше на удобренных вариантах (эффект удобрения), чем на неудобренных. Его количество колеблется от 73 до 154 кг/га после клевера и от 42 до 75 кг/га после люпина, т.е. с улучшением условий питания увеличивается количество фиксированного азота в ПКО. Следовательно, в почву поступает в расчете на гектар значительное количество общего и симбиотического азота, без учета которого нельзя правильно построить баланс азота и обосновать дозы азотных удобрений. При расчетах баланса азота важно не общее накопление фиксированного азота бобовыми растениями, а та доля его, которая остается с корнями и пожнивными остатками в почве на единицу урожая. Величина эта является непостоянной и меняется в зависимости от биологии тех или иных бобовых растений, агротехники их возделывания. Проведенные расчеты показали, что в 1 т основной продукции с корневыми и пожнивными остатками в почве после клевера при урожайности сена 5,4–7,6 ц/га остается симбиотического азота в зависимости от условий питания 13,5 и 20,3 кг, после люпина на зерно при урожайности 2,2 и 3,1 т/га – 19 и 24 кг (табл. 15). Таблица 15 Осталось в почве элементов питания с пожнивно-корневыми остатками (ПКО) клевера и люпина (в расчете на 1 т основного продукта) Условия питания Без удобрений Р40К60+сапронит+квартазин Урожа йность, т/га Содержание в ПКО, кг/т основной продукции N Р2О5 К2 О Клевер (сено) 5,4 26 6,9 7,6 30,3 8,6 Люпин (зерно) 10,6 16,7 Доля сим- Симбиотическ биотическ ий азот, ого азота, оставшийся в % почве, кг/т 52 67 13,5 20,3 39 Без удобрений N30Р40К60 лентами 2,2 3,1 29,0 34,5 4,5 6,8 11,4 17,1 66 70 19 24 Из приведенных данных следует, что обеспечение почвы органическим веществом за счет пожнивно-корневых остатков клевера и люпина зависит от уровня их питания в течение вегетации. Это, в свою очередь, отразится на питании последующих культур севооборота и балансе элементов питания. Использование удобрений под следующие культуры севооборота наиболее рационально и эффективно тогда, когда дозы будут уточнены с учетом количества питательных веществ, оставшихся с пожнивно-корневыми остатками бобовых культур в почве. В этом случае наибольший выход продукции будет сопровождаться минимальным расходом азота, фосфора и калия, что особенно важно при энергосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. В связи с этим важно оценить значение вклада азота органического вещества бобовых в почву для урожайности последующей зерновой и пропашной культуры в зернотравяно-пропашном севообороте на основе наших расчетных данных. При определении возможных прибавок урожаев яровой пшеницы и картофеля раннеспелого (предшественниками их были люпин и клевер) учитывали такие нормативные показатели, как коэффициент использования азота бобовых и количество азота, необходимое на формирование тонны зерна и соломы. Согласно исследованиям Г.В. Ишанова [125], Е.D. Ladda [126], азот органического вещества бобовых (клевера, люцерны) в почве используется последующей культурой на 22–29%, т.е. примерно так же, как из подстилочного навоза. На основании результатов исследований, затраты азота на формирование 1 ц зерна яровой пшеницы составляет 2,59 кг (см. табл. 47), на 1 ц клубней картофеля раннеспелого – 0,66 кг (см. табл. 48). При урожайности сена клевера 5,4 т/га (на неудобренном фоне) в почву поступает с пожнивно-корневыми остатками (ПКО) 141 кг/га общего азота, в т.ч. 73 кг/га симбиотического. Так как коэффициент использования азота из ПКО картофелем равен 0,29, находим, что картофелем может быть усвоено 41 кг/га азота, в т.ч. 21 кг/га симбиотического. На формирование 1 ц клубней картофеля и соответствующего количества ботвы необходимо 0,66 кг азота, тогда прибавка урожайности за счет общего азота органического вещества клевера составит 62 ц/га (41 : 0,66), в том числе за счет симбиотического 32 ц/га (21 : 0,66). При средней урожайности зерна люпина узколистного 2,2 т/га в почву поступает 64 кг/га общего азота, в т.ч. 42 кг/га симбиотического. Если предположить, что коэффициент использования из пожнивно-корневых остатков люпина яровой пшеницей равен 0,22, то ею будет усвоено 14 кг/га азота, в том числе 9,2 кг/га симбиотического. На формирование 1 ц зерна и соответствующее количество соломы яровой пшенице необходимо 2,59 кг азота. Прибавка урожайности яровой пшеницы за счет общего азота 40 органического вещества люпина равна 5,4 ц/га (14 : 2,59), в том числе за счет симбиотического – 3,6ц/га (9,2 : 2,59). Следует иметь ввиду, что разлагающиеся растительные остатки высвобождают, кроме азота, – фосфор, калий (см. табл. 12 и 13), кальций, серу, микроэлементы; являются также важным средством микробиологической мобилизации в почве труднодоступных дефицитных элементов питания за счет энергии органического вещества [127], что имеет большое значение в повышении плодородия почвы и урожайности последующих культур севооборота. Таким образом: 1. Масса пожнивно-корневых остатков (ПКО) клевера на 87 %, а люпина на 48 зависит от урожайности культуры. С пожнивно-корневыми остатками (ПКО) клевера лугового и люпина узколистного в почве остается количество азота, фосфора и калия эквивалентное содержанию их на естественном фоне выращивания культур в 17,4 и 7 т подстилочного навоза, при оптимальных условиях питания 31 и 12,9 т соответственно. При урожайности сена клевера (один укос) от 5,0 до 7,5 т/га в почве остается от 73 до 154 кг/га симбиотического азота, от 15,8 до 20,2 т/га органического вещества. При урожайности зерна люпина 2–3 т/га остается от 42 до 75 кг/га симбиотического азота, от 6,0 до 9,0 т/га органического вещества. 2. В расчете на 1 т основной продукции после клевера (сено) с ПКО остается от 13,5 до 20,3 кг, после люпина в расчете на 1 т зерна от 19 до 24 кг симбиотического азота, на 1 т сена клевера – 2,93 и 2,66 т органического вещества, на 1т зерна люпина – 2,91 и 2,94 т. 3. С учетом последействия органического вещества бобовых культур за счет симбиотического азота, содержащегося в нем, прибавка урожайности картофеля раннеспелого (после клевера) составляет 32 ц/га; яровой пшеницы (после люпина) – 3,6 ц/га. ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ БОБОВЫХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО УРОЖАЯ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА При рыночных отношениях, когда резко возросли цены на энергоносители, удобрения, средства защиты, сельскохозяйственные машины и оборудования, существенно изменилось их использование, претерпевают изменения и системы агроприемов и технологий возделывания зерновых культур. Выращивание продовольственных культур с высокими потребительскими качествами требует высокой технологической дисциплины, строгой агротехники. Опыт мирового земледелия свидетельствует о наличии существенной зависимости между урожайностью сельскохозяйственных культур и количеством применяемых удобрений. По подсчетам специалистов, рост урожайности на 50% определяется применением удобрений и около 50% приходится на другие приемы – агротехнику, сорта, мелиорацию и т.п. [128]. 41 Учитывая экологическую ситуацию и мировой опыт, развитие отрасли земледелия в Беларуси должно базироваться на стратегии адаптивной интенсификации, которая характеризуется биологизацией и экологизацией интенсификационных процессов [129]. Неоспоримым остается факт первостепенного значения бобового предшественника в системе удобрения культур севооборота. Окончательной оценкой степени влияния бобовых культур на плодородие почвы служит урожай последующей культуры. До широкого применения минеральных удобрений такие культуры, как клевер, люцерна, повышали не только урожай одной последующей культуры, но и продуктивность всего севооборота в целом, в особенности по сбору протеина с 1 га [7]. Встает вопрос, какую урожайность следующих после бобовых предшественников культур севооборота при ресурсосберегающей технологии их возделывания можно получить без применения и с применением экологически оправданных доз азотных удобрений. В условиях интенсивного земледелия зернобобовые культуры имеют большое практическое значение для увеличения урожайности последующих культур. Так, на почвах Нечерноземья, по данным А.К. Антония, А.П. Пылова [78], наилучшими предшественниками ячменя оказались бобовые культуры с более длительным периодом накопления азота: желтый кормовой люпин, кормовые бобы, пелюшка. По сравнению с посевами овса эти зернобобовые способствовали повышению сбора кормовых единиц последующей культурой – ячменем – на 51 – 77%, а при выращивании на зеленую массу – на 53 – 89%. Урожайность зерна ржи после гороха составил 31,2 ц/га, после ячменя – 23 ц/га. Воздействие кормовых бобов на последующие культуры авторы приравнивают по эффективности 3 ц аммиачной селитры на 1 га, а последействие гороха и клевера равно эффекту 4 ц аммиачной селитры. В опыте Северо-западного НИИ сельского хозяйства изучали последействие клевера с нитрагином на три культуры – картофель, яровую пшеницу и овес, которые выращивали на двух фонах удобрений – фосфорно-калийных и азотнофосфорно-калийных. В первый год после запашки клевера дополнительно (по сравнению с таким предшественником, как ячмень) получили с 1 га 13 – 42 ц клубней картофеля, на второй год после клевера – 2,5 – 7,3 ц зерна яровой пшеницы, на третий год – 0,5 – 5,1 ц зерна овса. Последействие клевера без нитрагина было значительно ниже и уже не проявлялось на третьей культуре [130]. По исследованиям Мoosо [131], культура клевера – важное средство замены минерального азота при выращивании злаковых трав, что иллюстрируется следующими данными. В злаковых травостоях – райграса многолетнего, бермудской травы - проводили посев клевера лугового, ползучего, пузырчатого, инкарнатного, подземного и александрийского, выращивали без азотных удобрений в сравнении с пастбищами без подсева клеверов с внесением N 80 – 160 – 240 кг/га д.в. По влиянию на продуктивность пастбища действие клеверов было равноценно действию доз N 123 – 119 – 93 – 92 – 89 – 74, а в среднем N100 кг/га. 42 В длительном севооборотном опыте Смоленского СХИ по мере окультуривания дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (вторая ротация), после клевера с урожайностью сена 40 – 50 ц/га доза азота под последующую озимую пшеницу более 60 кг/га оказалось мало эффективной [132]. В.Д. Пaнников [133] показал важное значение бобовых предшественников для устойчивости урожая озимой пшеницы в неблагоприятные годы. Так, отклонение ее урожайности в засушливом году от благоприятного года по стерневому предшественнику составило 44%, по клеверу – лишь 18%. Вопрос о дозах минерального азота под зерновые и пропашные культуры после бобовых предшественников должен получить экспериментальное обоснование в связи с урожайностью культур, свойствами почвы, вкладом органического вещества и азота бобовых в азотный баланс почвы. Такие исходные данные необходимы для разумного использования двух главных источников азота в земледелии – биологического и минерального при планировании урожая. С целью обеспечения экономически целесообразного и экологически безопасного повышения урожайности сельскохозяйственных культур, производства конкурентноспособной на рынках сбыта продукции, сохранения, и умножения плодородия почвы были проведены исследования в зернотравнопропашном севообороте, заложенном в 1996 г. на опытном поле БГСХА со следующим чередованием культур: яровая пшеница – клевер – картофель раннеспелый – озимая пшеница – люпин. При определении возможной прибавки урожайности последующей культуры за счет азота бобовых растений в своих исследованиях учитывали нормативные показатели, полученные в результате наших исследований как коэффициент использования азота бобовых и количество азота, требуемое на формирование тонны продукции. С учетом последействия предшественников на фоне минеральной и органоминеральной системы удобрения, рациональных способов их внесения, изучали эффективность бактериальных препаратов для следующих культур – картофель, озимая пшеница, яровая пшеница. В Институте микробиологии НАН Беларуси получены штаммы бактерий, обладающих способностью фиксировать азот атмосферы, подавлять развитие фитопатогенных грибов. Ризобактерин – разработан на основе ассоциативного диазотрофа Enterobacter Sh. 54, обладающий множественным эффектом (фиксация атмосферного азота, биосинтез ИУК). Замена минерального азота удобрения на биологический азот еще не означает продуктивного его использования, поскольку метаболизм растений в значительной степени зависит от других элементов питания, в частности фосфора. При его недостатке азот не включается в состав белков и нуклеиновых кислот растений, а накапливается в виде нитритов и нитратов, что ухудшает качество продукции. 43 Фитостимофос – Enterobacter sp.27, Flavobacterium sp.25) – ростстимулирующий биопрепарат, осуществляющий микробиологическую трансформацию труднорастворимых фосфатов почвы и удобрений в доступную растениям форму. Они способны колонизировать корни небобовых культур, образуя тесную ассоциацию. В целом ряде стран сейчас успешно применяют совместную инокуляцию семян различных культур препаратами азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий, что позволяет одновременно улучшить азотное и фосфорное питание растений и сократить дозы внесения минеральных удобрений. Ризобактерин + фитостимофос БП1 – Klebsiella plantico1a 5 + Enterobacter Sp. 27) и БП2 – Enterobacter Sp. 5 + Flavobacterium Sp.25. – многокомпонентные биопрепараты на основе взаимодействия диазотрофных и фосфатмобилизующих интродуцентов [134]. Семена культур, соответствующие норме высева, в день посева обрабатывали рабочей смесью, состоящей из 200 г гектарной порции биопрепарата и 2 л прилипателя (2%-ный раствор соли NaКМЦ). Дозы минеральных удобрений взяты по результатам наших исследований и рекомендаций с учетом биологических особенностей культур и уровня плодородия почвы. 3.1. Урожайность культур севооборота в зависимости от предшественника и условий питания 3.1.1. Яровая пшеница Яровой пшенице, в структуре зерновых культур в республике уделяется большое внимание. Это связано с тем, что у нее высокие хлебопекарные качества зерна, растения устойчивы к полеганию и ржавчине, дружно созревают. В последние годы площади под посевами пшеницы в Беларуси начали расширяться. Начиная с 1999 г., в хозяйствах республики резко расширились посевные площади под яровой пшеницей, которые составили 193 тыс. га, в 2001 г. – 184,9 тыс. га яровой пшеницы [135]. При средней урожайности 35 – 45 ц/га республика может ежегодно получать до 1,5 – млн.т. пшеничного зерна и почти полностью удовлетворять потребности хлебопекарной промышленности [136]. Большая роль в получении высоких урожаев яровой пшеницы в условиях Беларуси, несомненно, принадлежит азотным удобрениям [137–140]. Оптимальная доза азотных удобрений для яровой пшеницы по данным ряда авторов колеблется в переделах 60 – 90 кг/га д.в. [132,134,135]. Единого мнения о преимуществе дробного внесения перед разовым нет. В ряде исследований подтверждена эффективность подкормки яровой пшеницы азотными удобрениями [137–139], в других она не отмечена [140,141]. Согласно существующим научным подходам необходимость азотной подкормки можно определить с помощью растительной диагностики в период вегетации растений 44 [142]. Важным условием получения высококачественного зерна является достаточная обеспеченность азотом в течение всей вегетации особенно к периоду налива. Научный и практический интерес представляет изучение в севообороте влияния новых бактериальных препаратов, регуляторов роста, способов внесения удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы. Наши исследования проводились с яровой пшеницей сорта Иволга в 1996 – 2000 гг. Предшественник яровой пшеницы в 1996 – соя, в 1997 – 2000 – люпин узколистный. На урожайность зерна яровой пшеницы и его качество оказали влияние как метеорологические условия в годы проведения исследований, так и условия питания. Если в более благоприятные годы 1996, 1997 и 2000 гг. урожайность в среднем по опыту колебалась от 3,70, 3,83 и 4,0 т/га соответственно, то влажное и прохладное лето 1998 г. и засушливый период 1999 г. вызвало массовое размножение болезней яровой пшеницы, что наряду с другими отрицательными факторами явилось одной из причин снижения продуктивности растений до 3,4 и 3,2 т/га соответственно (табл.16). Таблица 16 Урожайность зерна яровой пшеницы в зависимости от условий питания Урожайность, т/га Вариант Без удобрений Вермиком. 2 т/га + Р60К90 Вермиком. 2 т/га + Р60К90+БП* N60Р60К90 вразб. N60Р60К90 вразб. + БП N60Р60К90 лентами + БП N60Р60К90 лентами N60Р60К90 вразб. + N30 N60Р60К90 лентами + N30 N60Р60К90 вразб.+N30+ Cu N60Р60К90 вразброс + N30 + Cu + Zn N60Р60К90 + эпин N60Р60К90 + квартазин Вермиком. 2 т/га+N60Р60К90 НСР 05 Прибавка, т/га средне к от от 1996 1997 1998 1999 2000 от е за 5 конт- локал рег. г. г. г. г. г. БП* лет ролю . роста 2,48 2,37 2,29 2,78 3,15 2,61 – – – – 3,34 3,27 3,04 2,80 3,72 3,23 0,62 – – 3,75 3,64 3,22 3,03 4,12 3,55 0,94 – – 0,32 3,84 4,06 4,34 4,07 4,08 4,43 4,00 4,17 4,38 4,85 4,11 4,17 4,78 3,99 3,53 3,69 4,08 3,73 3,81 4,19 3,81 0,92 1,08 1,47 1,12 1,20 1,58 1,20 – – – 0,20 – 0,38 – – – – – – – – 0,16 0,35 – – – – 3,98 3,85 3,79 3,26 4,03 3,78 0,95 – – – 3,90 4,00 4,00 0,20 3,68 3,70 3,83 0,08 1,07 1,09 1,22 – – – 0,15 0,17 – – – – 3,50 3,79 4,28 4,00 3,82 4,26 4,00 3,82 3,86 4,00 0,22 3,09 2,95 3,56 3,29 3,72 4,08 3,82 3,15 3,25 3,87 0,24 3,05 3,26 3,37 3,18 3,24 3,39 3,24 3,39 3,28 3,13 0,15 4,15 4,12 4,14 0,11 *БП – бактериальный препарат ризобактерин+фитостимофос. Для практических целей достаточно точная оценка действия бобовых предшественников на минеральное питание и продуктивность последующих культур севооборота может быть получена агрономическим методом с учетом 45 конкретных почвенно-климатических, агротехнических условий и уровня продуктивности культур. Связано это, прежде всего с тем, что при агрономической оценке бобовых предшественников практическое значение имеет лишь общий уровень накопления органически связанного азота ПКО в корнеобитаемом слое почвы и интенсивность минерализации органического вещества. Только с учетом последействия предшественника урожайность в среднем за пять лет исследований получена 2,61 т/га с колебаниями по годам от 2,29 в 1998 г. до 3,15 т/га в 2000 г. (табл. 16). Если учесть, что балл плодородия почвы по Могилевской области составляет 31,6 [143], цена балла почвы для яровой пшеницы 52, следовательно, за счет естественного плодородия урожайность составит 1,64 т/га (31,6 × 52), тогда за счет последействия органического вещества пожнивно-корневых остатков люпина узколистного прибавка урожайности получена 0,97 т/га (2,61 – 1,64). Эффективной была на фоне пожнивно-корневых остатков люпина как минеральная, так и органо-минеральная система удобрения, прибавка урожайности по сравнению с контролем колебалась от 0,61 до 1,50 т/га, а урожайность в среднем при применении удобрений получена 3,71 т/га, с колебаниями в зависимости от условий питания от 3,22 до 4,11 т/га, при окупаемости удобрений 4,4 и 6,6 кг зерна (табл. 16). Фактическая окупаемость минеральных удобрений в республике в среднем за период с 1996 по 2000 гг. составляет 4,4 кг зерна на 1 кг NPK, задача состоит в том, чтобы повысить ее до 6-7 кг зерна [144]. Следовательно, при соответствующей системе удобрения в адаптивном земледелии можно повысить окупаемость удобрений в посевах яровой пшеницы до 6,6 кг зерна. Урожайность пшеницы, как показали результаты корреляционного анализа на 89 % зависела от количества колосьев (r = 0,95), на 74% от массы 1000 зерен (r = 0,86), на 60,5 % от количества зерен в колосе (r = 0,78) (табл. 17). С учетом высокой корреляционной зависимости урожайности пшеницы (У) от элементов ее структуры (Х) рассчитаны уравнения регрессии, пользуясь которыми можно рассчитать урожайность яровой пшеницы с учетом: количества колосьев, шт/м: У= -54,63+0,23×Х; количества зерен в колосе: У = -22,05 + 2,08 × Х; массы 1000 зерен, г: У = - 51,41 + 2,17 × Х. При минеральной системе удобрения с учетом последействия предшественника дробное внесение минерального азота перед посевом N60P60K90 вразброс и в фазе выхода в трубку N30+Cu прибавка урожайности получена 1,2 т/га, окупаемость 1 кг NPK составила 5 кг зерна. Применение цинка совместно с медью и азотом в подкормку не оказало существенного влияния на урожайность яровой пшеницы, а привело к ее снижению. По нашим данным, после люпина яровая пшеница без применения азотных удобрений на фоне органо-минеральной системы удобрения формирует урожайность зерна порядка 3,53 т/га при окупаемости 1 кг РК 4,8 кг зерна. При внесении 2 т/га вермикомпоста + N60P60K90 прибавка урожайности получена 1,22 т/га, окупаемость 1 кг NPK составила 5,8 кг зерна. 46 Следовательно, при органо-минеральной системе удобрения, снизив дозу минерального азота на 30 кг/га д.в. на фоне последействия бобового предшественника, можно получить урожайность близкую к минеральной системе удобрения с дозой минерального азота 90 кг/га д.в. По мнению ряда исследователей [145], яровая пшеница формирует менее мощную, чем другие зерновые культуры корневую систему. Рост и развитие вторичных корней в значительной степени зависит от уровня обеспеченности растений влагой и элементами минерального питания. По данным В.К. Трапезникова [113], на интенсивность формирования вторичных корней большое влияние оказывают и способы внесения удобрений. При ленточном внесении нитроаммофоса количество узловых корней к началу трубкования и колошения было в полтора и более раза выше чем, при разбросном способе. При локальном внесении у озимой и яровой пшеницы раньше появляется и быстрее развиваются вторичные корни, более интенсивно проходят фазы вегетации. Ускорение формирования вторичной корневой системы у зерновых культур очень важно в засушливые годы, так как усиливает рост боковых побе- Таблица 17 Влияние условий питания на структуру урожая яровой пшеницы (1997 – 2000 гг.) Вариант 1. Без удобрений Количество, шт/м2 растен стеблей колосьев ий 218 369 357 Кустистость Количество зерен в продукти общая колосе, шт. вная 1,69 1,64 24 Масса 1000 зерен, г 37 Масса зерна 1 колоса, г 0,89 2. Вермикомпост 2 т/га + Р60К90 205 406 372 1,98 1,81 29 40 1,13 3. Вермикомпост 2 т/га + Р60К90 + БП 224 427 402 1,90 1,78 28 40 1,12 4. N60Р60К90 вразброс 220 391 386 1,78 1,75 27 40 1,08 5. N60Р60К90 вразброс + БП 230 440 407 1,90 1,83 28 42 1,16 6. N60Р60К90 лентами + БП 234 442 410 1,92 1,83 29 42 1,22 7. N60Р60К90 лентами 223 414 399 1,86 1,79 28 42 1,18 8. N60Р60К90 вразброс + N30 237 444 411 1,87 1,73 28 40 1,12 9. N60Р60К90 лентами + N30 222 427 407 1,92 1,83 29 42 1,22 10. N60Р60К90 вразброс + N30 + Cu 222 440 400 1,98 1,80 28 42 1,18 11. N60Р60К90 вразброс + N30 +Cu + Zn 219 422 403 1,93 1,84 28 42 1,18 12. N60Р60К90 + эпин 217 426 400 1,96 1,84 29 40 1,16 13. N60Р60К90 + квартазин 230 427 400 1,86 1,74 29 40 1,16 14. Вермикомпост 2 т/га+N60Р60К90 226 430 402 1,90 1,78 29 40 1,16 НСР05 18 16 10 1,04 1,8 0,01 * БП – ризобактерин + фитостимофос. гов и способствует формированию колосьев с большим количеством колосков. Формирование генеративной сферы у яровой пшеницы и рост колоса совпадают с началом интенсивного роста надземной части растений. Дефицит влаги и элементов минерального питания в этот период приводит к обострению донорно-акцепторных отношений между производящими и потребляющими органами. Влияние минеральных удобрений, особенно при ленточном способе их внесения, в значительной мере снижает эту напряженность и само растение в состоянии обеспечить более гармоничное формирование всех органов [113]. В результате исследований установлено, что ленточное внесение N60P60K90 на фоне последействия предшественника увеличило урожайность яровой пшеницы на 1,1 т/га по сравнению с контролем и на 0,2 т/га по сравнению с внесением удобрений вразброс. Более эффективным было сочетание основного внесения N60P60K90 лентами с внекорневой подкормкой в фазе выхода в трубку N30 кг/га д.в. – прибавка урожайности составила 1,5 т/га, от локализации 0,38 т/га, окупаемость 1 кг NPK – 6,6 кг зерна. Изучение влияния брассиностероидов на продуктивность растений зерновых культур при обработке их в фазе цветения показало, что эпибрассинолид в концентрации 0,01 – 0,1 М вызывает увеличение массы колоса на 20 – 30%, повышает количество семян в колосе на 30%. Опрыскивание растений пшеницы эпибрассинолидом в дозе 10 мг/га в фазе цветения главного побега приводит к увеличению числа колосков и зерен в колосе. Это обуславливается, видимо, оттоком ассимилятов из вегетативных органов в колос [146]. По данным В.В. Лапы и др. [147], применение квартазина на дерновоподзолистой временно избыточно увлажняемой суглинистой почве повышало урожайность зерна ячменя на 1,9 ц/га. Обработка посевов яровой пшеницы эпибрассинолидом в дозе 20 мл/га, эмистимом 5 мл/га, квартазином 100 г/га фазе выхода в трубку повышали урожайность зерна на 6,2 ц; 3,2 ц и 4,5 ц/га соответственно [148]. Под влиянием регуляторов роста увеличилось содержание в зерне яровой пшеницы белка на 0,5 – 0,7% и сырой клейковины на 0,5 – 0,8% [149]. В наших исследованиях в посевах яровой пшеницы в фазе начала выхода в трубку применяли эпин (20 мл/га) и квартазин (200 г/га). Прибавка урожайности от регуляторов роста была существенной в 1997 (ГТК в мае 1,2) и 1999 (ГТК в мае 0,75) и составила от эпина 0,32 и 0,34 т/га, квартазина 0,36 и 0,23 т/га соответственно. В другие годы исследований эффективность изучаемых регуляторов роста не установлена. Учитывая, что урожайность яровой пшеницы в вариантах с применением эпина и квартазина на фоне N60 находилась в одном интервале значимости с урожайностью в варианте N90P60K90, можно считать, что эффективность их с учетом последействия предшественника равноценна действию 30 кг/га минерального азота. В исследованиях А.А. Завалина и др. [150] инокуляция семян ризоагрином яровой пшеницы, выращиваемой после клевера не обеспечивала прибавки урожая. Эффект имел место только при недостатке атмосферных осадков. В наших исследованиях последействие предшественника (люпин) для яровой пшеницы сказалось на эффективности ризобактерина+фитостимофос. 49 Прибавка урожайности в зависимости от бактериального препарата на фоне внесения удобрения вразброс составила 0,14 т/га, на фоне локализации 0,36 т/га. Применение ризобактерина+фитостимофос на фоне разбросного и ленточного внесения по фону РК уменьшенной дозы (60 кг/га д.в.) азотных удобрений во все годы исследований обеспечило урожайность зерна близкой к полной дозе (90 кг д.в.) 3,8 и 4,2 т/га соответственно (табл. 16). Повышение урожайности зерна на фоне N60 кг/га д.в. + бактериальный препарат происходит за счет увеличения массы 1000 зерен (r=0,86). Такую же зависимость в своих исследованиях отмечают А.А. Завалин, М.В. Чистотин и др. [151], Л.Э. Байрамов [152]. Положительное действие препарата на рост и развитие растений яровой пшеницы связан с отсутствием дефицита азота. Исследованиями Л.Б. Сироты [153] в опытах на песке с 15NH415NO3 выявлено, что одной из причин положительной реакции растений на инокуляцию свободноживущими диазотрофами (из рода азоспирилл, акваспирилл и флавобактерий) является активизация поглотительной способности корней при увеличении их массы. Увеличение массы корней отмечается и в наших исследованиях. Анализ энергетической эффективности применения удобрений под яровую пшеницу по балансу затраченной и полученной энергии показывает, что коэффициент энергоотдачи в целом по опыту изменяется от 1,26 до 2,11 (табл. 18). В оптимальном по урожайности варианте N60Р60К90 лентами + N30 энергтическая эффективность составила 1,78. Ленточное внесение основного удобрения под яровую пшеницу позволило снизить затраты связанные с применением удобрений на 19%, а применение эпина и квартазина на фоне 60 кг/га д.в. минерального азота по сравнению с N90 на 15 и 14 % соответственно. Таблица 18 Влияние условий питания яровой пшеницы на энергетическую и экономическую эффективность Удельные Условный Себесто Рентабе ОкупаеЭнерго энергозат чистый ильмость 1 Вариант отдача ра-ты, доход, мость, ность, кг NPK, МДж/ц у.ед/га у.ед/т % кг зерна Без удобрений Вермикомпост 2 т/га + Р60К90 2,11 780 12,2 83 120 6,1 Вермикомпост 2 т/га+ Р60К90+БП* 2,96 566 39,4 66 151 6,3 N60Р60К90 вразброс 1,54 1072 14,8 84 119 4,4 N60Р60К90 вразброс + БП 2,20 945 41,4 66,3 151 5,1 N60Р60К90 лентами + БП 2,37 719 90,2 46,6 214 7,0 N60Р60К90 лентами 1,77 932 38,1 66 152 5,3 N60Р60К90 вразброс + N30 1,45 1137 29,8 75 133 5,0 N60Р60К90 лентами + N30 1,78 92 74,1 53 188 6,6 N60Р60К90 вразброс+N30+ Cu 1,50 1095 29,8 75 133 5,0 N60Р60К90 вразброс+N30+Cu+Zn 1,26 1306 5,3 94 106 4,0 N60Р60К90 + эпин 1,71 962 27,1 73 134 5,1 N60Р60К90 + квартазин 1,70 976 29,1 73 136 5,2 Вермикомпост 2т/га+ N60Р60К90 1,71 * БП ризобактерин+фитостимофос 50 962 37,4 69 144 5,8 Смесь ризобактерина и фитостимофоса в посевах яровой пшеницы при внесении удобрений вразброс повышает окупаемость 1 кг удобрений на 16%, снижает удельные энергозатраты связанные с применением удобрений на 12% при ленточном внесении на 32% и 23% соответственно, снижает себестоимость 1т зерна на 20 у.ед., повышает рентабельность на 32 и 62 % соответственно. Оптимальным с точки зрения экономической эффективности является внесение N60P60K90 лентами + БП. Условный чистый доход в этом варианте с 1 га составил 90, себестоимость 1 т продукции 47 у.ед., рентабельность 214 %, окупаемость 1 кг NPK 7 кг зерна. Применение регуляторов роста на фоне N60P60K90 повышает рентабельность на 16% и условный чистый доход с 1 га на 13 у.ед. Таким образом, при минеральной системе удобрения оптимальной дозой минерального азота под яровую пшеницу с учетом последействия предшественника (люпин) является 60 кг/га лентами и применение ризобактерина+фитостимофоса. Указанная доза обеспечивает высокую окупаемость и энергетическую эффективность минеральных удобрений и урожайность зерна более 4,0 т/га. Применение регуляторов роста эпина и квартазина позволяет снизить дозу минерального азота на 30 кг/га д.в. При органо-минеральной системе удобрения, обработка семян ризобактерином+ фитостимофос на фоне Р60К90 эквивалентна внесению 60 кг/га минерального азота. 3.1.2. Картофель Беларусь является одним из важнейших регионов по производству картофеля среди стран СНГ и располагает благоприятными почвенноклиматическими условиями для возделывания культуры в объемах, необходимых как для внутреннего, так и внешнего рынка. Для экономики сельскохозяйственных предприятий с бедными почвами картофель имеет первостепенное значение. На таких почвах во многих случаях, кроме кукурузы на силос, это единственная пропашная культура, которая позволяет интенсифицировать все процессы земледелия. На этих почвах картофель в решающей мере определяет величину чистого дохода. В регионах с благоприятным климатом, вблизи городов, возделывание раннеспелого картофеля является экономически выгодным. Низкие требования картофеля к предшественникам, широкий диапазон сортов, благодаря которым он может приспосабливаться к разным условиям выращивания, позволяют включить картофель в севообороты. Как предшественник он способствует повышению урожайности зерновых. Производство картофеля экономически целесообразно при урожайности 120 – 130 ц/га, но такая продукция неконкурентоспособна на внешнем рынке ввиду высокой себестоимости. Высокорентабельное товарное производство в 51 Беларуси можно обеспечить при урожайности свыше 200 ц/га и объеме производства 10 – 12 млн. т [154]. Азотное удобрение играет первостепенную роль в формировании высоких урожаев картофеля, особенно раннеспелых сортов. Его доля в этом процессе составляет не менее 20% [155]. В.В. Лапа и др. [156] считают, что для картофеля, возделываемого на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах дозу азота N90 можно рассматривать как оптимальную, т.е. достаточную для получения потенциально-возможной урожайности сорта. Л.П. Детковская [157] рекомендует дозы азотных удобрений под картофель 130 – 150 кг/га. Чем больше растениям картофеля доступен азот в почве, тем меньше должны быть дозы азотных удобрений. При выращивании раннеспелого картофеля (и под пленкой) рекомендуется 200 кг азота на гектар [155]. Особенности выращивания картофеля в альтернативном или экологическом земледелии вытекают из общих принципов экологического или альтернативного хозяйствования. За основу в своих исследованиях мы взяли следующие: разностороннее использование почвы с высокой долей бобовых культур в севообороте; научно обоснованный севооборот повышает потенциал устойчивости картофеля к патогенам; низкие затраты на удобрения, использование органических удобрений; выращивание бобовых культур в качестве источника азота. Предшественник раннеспелого картофеля сорта Аноста – клевер одногодичного использования. В результате исследований установлено, что урожайность картофеля только с учетом последействия предшественника в среднем за пять лет исследований (1996 – 2000 гг.) составила 25,5 т/га с колебаниями по годам исследований от 23,1 до 26,5 т/га. За счет естественного плодородия урожайность получена 10,5 т/га (31,6×332), за счет последействия ПКО клевера – 15 т/га (25,5-10,5) (табл. 19). Погодно-климатические условия в течение 5 лет исследований были не идеальными (табл. 20), но урожайность раннеспелого картофеля в зависимости от условий питания была близка или более 30,0 т/га (табл. 19). Прибавка урожайности к контролю в зависимости от условий питания колебалась от 4,8 до 9,1 т/га. Увеличение урожайности, как показали исследования, связано со структурой урожая. Так, например, количество товарных клубней с одного куста по массе увеличивалось с 3,2 на контроле до 4,2 кг при внесении удобрений (табл. 21), а по числу с 33 до 42 шт. соответственно (табл. 22). Корреляционный анализ показал, что между урожайностью раннеспелого картофеля и количеством товарных клубней по массе прямая, сильная связь (r = 0,77), по числу – средняя (r=0,58). Изучалась на фоне последействия предшественника (клевер) минеральная и органо-минеральная система удобрения с дозами минерального азота от 30 до 120 кг/га д.в. Из доз минерального азота на фоне последействия бобового предшественника при минеральной системе удобрения оптимальной была доза 52 N120 кг/га д.в. Урожайность в этом варианте получена в среднем за пять лет 34,6 т/га, прибавка к контролю составила 9,1 т/га. Окупаемость 1 кг NPK составила 34 кг клубней картофеля, энергоотдача – 1,78 ед., чистый доход – 265 у.ед., себестоимость 1т продукции – 54 у.ед., рентабельность – 154%. Таблица 19 Урожайность картофеля в зависимости от условий питания и регуляторов роста Урожайность, т/га Прибавка, т/га к контот от ролю регулятора СuSO4 роста - 1996 г. 1997 г. 1998 г. 1999 г. 2000 г. среднее за 5 лет 1. Без удобрений 26,1 26,5 23,1 25,2 26,5 25,5 2. Навоз 50 т/га 31,8 33,1 24,1 31,3 31,4 30,3 4,8 - - 3. N30Р30К45 лентами 34,4 28,5 27,4 31,8 38,2 32,1 6,6 - - 4. Вермикомпост 5 т/га+ N60Р60К90 вразброс 32,5 29,2 29,9 33,9 32,8 31,7 6,2 - - 5. Вермикомпост 5 т/га 32,0 31,7 30,9 30,1 31,6 31,3 5,8 - - 6. Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 34,1 36,8 32,1 34,0 32,6 33,9 8,4 - - 7. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс 33,0 33,2 26,1 34,1 33,4 32,0 6,5 - - 8. Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45 лентами 34,2 35,7 34,1 33,6 32,7 34,1 8,6 - - 9. N60Р60К90 вразброс 33,4 28,7 25,3 32,4 36,9 31,3 5,8 - - 10. N60Р60К90 вразброс + эпин 33,7 28,6 28,5 32,5 37,4 32,1 6,6 0,8 - 11. N60Р60К90 вразброс + квартазин 36,2 33,7 29,2 34,0 38,2 34,3 8,8 3,0 - 12. N90Р60К90 вразброс 35,4 31,1 26,5 33,8 38,5 33,1 7,6 - - 13. N90Р60К90 вразброс + Cu 36,5 32,6 30,3 34,2 38,7 34,5 9,0 - 1,4 14. N120Р60К90 вразброс 36,5 31,9 31,9 34,0 38,7 34,6 9,1 - - НСР 05 2,6 2,0 2,6 1,6 1,4 0,09 Варианты опыта 54 Таблица 20 Влияние условий питания на структуру урожайности картофеля по массе (среднее за 1997 – 2000 гг.) Вариант < 30 г 30 – 50 г 50 – 70 г >70 г Товарных кг % кг % кг % кг % кг % 1. Без удобрений 0,37 10,8 0,41 11,3 0,65 16,3 1,26 56,3 3,2 78,9 2. Навоз 50 т/га 0,39 10,1 0,56 11,9 0,78 15,7 3,14 61,0 3,97 79,4 3. N30Р30К45 лентами 0,36 7,9 0,47 10,1 0,60 13,3 3,37 68,7 4,0 82,8 4. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 вразброс 0,30 6,4 0,49 11,0 0,77 15,1 3,17 67,6 4,2 81,9 5. Вермикомпост 5 т/га 0,32 5,9 0,44 8,3 1,02 17,9 3,35 68,1 4,1 86,5 6. Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 0,54 6,6 0,46 8,1 0,81 13,7 4,18 71,2 5,0 86,4 7. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс 0,47 8,0 0,60 10,3 0,80 14,4 3,50 67,2 4,3 81,0 8. Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45 лентами 0,34 6,8 0,51 9,8 0,87 16,0 3,40 67,4 4,3 84,7 9. N60Р60К90 вразброс 0,37 8,2 0,49 11,8 0,75 16,9 2,70 63,1 3,5 80,8 10. N60Р60К90 вразброс + эпин 0,37 8,0 0,68 13,0 0,94 18,4 3,00 60,4 4,0 80,1 11. N60Р60К90 вразброс + квартазин 0,35 6,2 0,48 9,8 0,75 15,4 3,40 68,8 4,2 84,5 12. N90Р60К90 вразброс 0,36 7,4 0,46 9,1 1,13 19,4 3,10 64,3 4,2 84,4 13. N90Р60К90 вразброс + Cu 0,25 5,1 0,39 9,3 0,71 15,4 3,61 70,4 4,3 84,0 14. N120Р60К90 вразброс 0,40 6,7 0,51 10,3 1,11 21,0 3,09 62,1 4,2 80,8 НСР05 0,01 0,01 0,02 0,18 55 Таблица 21 Влияние системы удобрения на структуру урожайности картофеля по числу клубней (среднее за 1997 – 2000 гг.) Вариант < 30 г 30 – 50 г 50 – 70 г >70 г Товарных шт. % шт. % шт. % шт. % шт. % 1. Без удобрений 23 32 13 18 11 14 22 36 33 51 2. Навоз 50 т/га 17 23 15 21 13 18 28 38 42 62 3. N30Р30К45 лентами 20 29 11 15 13 20 23 36 37 58 4. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 вразброс 23 32 15 18 12 15 28 35 45 58 5. Вермикомпост 5 т/га 19 25 10 13 15 20 26 42 41 64 6. Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 21 23 11 13 14 19 33 39 47 64 7. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс 25 27 14 18 13 18 27 38 41 52 8. Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45 лентами 21 27 11 13 11 17 25 41 37 60 9. N60Р60К90 вразброс 21 29 11 17 12 18 22 38 35 57 10. N60Р60К90 вразброс + эпин 21 27 17 22 14 17 27 34 44 56 11. N60Р60К90 вразброс + квартазин 19 25 9 15 12 18 29 43 43 65 12. N90Р60К90 вразброс 24 27 10 13 18 20 26 41 43 62 13. N90Р60К90 вразброс + Cu 17 23 11 16 11 17 30 47 44 65 14. N120Р60К90 вразброс 20 26 11 15 19 24 23 36 43 59 В фазе бутонизации картофеля проводили внекорневую подкормку CuSO4 из расчета 25 г/га д.в. Урожайность картофеля при дозе минерального азота 90 кг/га д.в. и применении меди была на уровне дозы азота 120 кг/га д.в. и составила 34,5 т/га. От применения меди существенной была прибавка урожайности только в 1998 г. (ГТК – 2,24) – 3,8 т/га. Следовательно, повышая устойчивость к фитофторе на фоне последействия бобового предшественника, во влажные годы медь позволяет снизить на 30 кг/га дозу минерального азота под раннеспелый картофель при окупаемости 1 кг NPK 38 кг клубней, энергоотдаче 2,08 ед., рентабельности 155%. Ленточное внесение половинной дозы основного удобрения (N30P30K45) по эффективности было выше полной дозы N60P60K90 вразброс. Урожайность получена 32,1 и 31,1 т/га соответственно. Локализация половинной дозы основного удобрения под раннеспелый картофель позволяет повысить окупаемость 1 кг NPK в 2,3 раза, на 24 % рентабельность, на 10 у.ед. снизить себестоимость 1т продукции по сравнению с дозой N60P60K90. Регуляторы роста эпин (0,025% р.) и квартазин (95% кр.п.) применяли в фазе бутонизации картофеля из расчета 80 мл/га эпина и 300 г/га квартазина. Квартазин на фоне 60 кг/га д.в. минерального азота повышал урожайность на 3,2 т/га. В среднем за пять лет исследований урожайность составила 34,3 т/га. Так как урожайность в этом варианте опыта близка к урожайности при внесении 120 кг/га д.в. минерального азота, то можно предположить, что для раннеспелого картофеля на фоне последействия бобового предшественника действие квартазина равнозначно эффективности 60 кг/га д.в. азота. Применение квартазина на фоне 60 кг/га азота позволяет повысить окупаемость 1 кг NPK в 1,5 раза, на 13% рентабельность, на 5 у.ед. снизить себестоимость 1т продукции. Эпин был эффективен только в 1998 г. (+3,2 т/га), в другие годы исследований его эффективность не установлена. При органо-минеральной системе удобрения эффективно сочетание 50 т/га подстилочного навоза или 5 т/га вермикомпоста с ленточным внесением основного удобрения. Урожайность в этих вариантах составила 33,9 и 34,1 т/га соответственно. Локализация позволяет увеличить урожайность на 1,9 и 2,4 т/га, повысить окупаемость 1 кг NPK в 2,6 раза, 1т органических удобрений в 1,3 раза, рентабельность на 25%, снизить себестоимость 1т продукции на 9 у.ед. При органической системе удобрения определенный интерес представляет эффективность видов органических удобрений на фоне последействия бобового предшественника – 50 т/га подстилочного навоза и 5 т/га вермикомпоста. Урожайность в данных вариантах опыта получена практически одинаковая 30,3 и 31,3 т/га клубней соответственно. Применение 5 т/га вермикомпоста в 12 раз повышает окупаемость 1т органических удобрений по сравнению с 50 т/га подстилочного навоза, но по экономическим показателям эффективность их близка (табл. 22). Расчеты энергетической эффективности применения удобрений под раннеспелый картофель с учетом последействия предшественника показывают, что коэффициент энергоотдачи при внесении 5 т/га вермикомпоста самый высокий и составляет 3,44 ед. при низких удельных энергозатратах на 1 ц урожая – 110 МДж, рентабельности 175%, себестоимости 1т продукции 47 у.ед. Таблица 22 Влияние условий питания картофеля на агрономическую, энергетическую и экономическую эффективность удобрений (среднее за 1996 – 2000 гг.) Вариант 1. Без удобрений 2. Навоз 50 т/га СебестоОкупаемость Удельные Уровень Условный Энергоотдач имость 1т удобрений, энергозатрат интенсифика чистый а продукции, кг клубней ы, Мдж/ц ции, % доход, у.ед/га у.ед. – – Рентабельность, % – *96 /-* 1,60 238 - 172 47 176 - / 63 2,84 133 36 226 49 170 1320 / 60 1,70 224 - 147 59 140 5. Вемикомпост 5 т/га 1160 / - 3,44 110 54 206 47 175 6. Навоз 50 т/га +N30Р30К45 лентами 168 / 80 2,09 182 28 276 50 166 7. Навоз 50 т/га+N60Р60К90 вразброс 130 / 31 1,50 254 - 162 58 143 8. Вермикомпост 5 т/га+N30Р30К45 лентами 1720 / 82 2,68 142 37 280 50 165 9. N60Р60К90 вразброс - / 28 1,84 207 - 147 57 146 10. N60Р60К90 вразброс + эпин - / 31 1,84 207 - 144 57 145 11. N60Р60К90 вразброс+ квартазин - / 42 2,37 160 23 272 52 159 12. N90Р60К90 вразброс - / 32 1,84 207 - 210 55 150 13. N90Р60К90 вразброс + Cu - / 38 2,03 187 10 266 53 155 14. N120Р60К90 вразброс - / 34 1,78 213 12 265 54 154 3. N30Р30К45 лентами 4. Вермикомпост 5 т/га+N60Р60К90 вразброс *В числителе – 1т органических удобрений, в знаменателе – 1 кг минеральных удобрений. При минеральной системе удобрения, оптимальным является ленточное внесение N30P30K45. Энергоотдача в этом варианте составила 2,84 ед., рентабельность 170%. Локализация половинной дозы удобрения по сравнению с дозой N60P60K90 вразброс позволила снизить на 36% энергозатраты, связанные с применением удобрений, на 8 у.ед. себестоимость 1т продукции, на 24% повысить рентабельность. Применение квартазина на фоне 60 кг/га минерального азота позволило в 1,3 раза повысить энергоотдачу и на 25% снизить энергозатраты связанные с применением удобрений. При органо-минеральной системе удобрения оптимальным является внесение 5 т/га вермикомпоста + N30P30K45 лентами, энергоотдача составила 2,68 единицы, удельные энергозатраты – 142 МДж/ц. На этом же уровне и эффективность при применении 50 т/га подстилочного навоза + N30P30K45. Следовательно, с учетом величины урожая, окупаемости удобрений, энергетической и экономической эффективности на фоне последействия бобового предшественника при минеральной системе удобрения оптимальным является внесение под раннеспелый картофель N30Р30К45 лентами, применение квартазина на фоне N60P60K90, при органической - 5 т/га вермикомпоста, или 50 т/га подстилочного навоза, при органо-минеральной – 5 т/га вермикомпоста, или 50 т/га подстилочного навоза + N30Р30К45 лентами. Эффективность ризобактерина в 1998-1999 гг. исследовали на картофеле разных сортов и сроков созревания: Лазурит, Аноста – раннеспелые, Росинка – среднеспелый, Атлант – позднеспелый, при разных дозах минерального азота (60 и 90 кг/га д.в.) при минеральной и органо-минеральной системе удобрения (табл. 19, 23). В действии ризобактерина прослеживается следующая закономерность его эффективности в зависимости от доз минерального азота: - при органо-минеральной системе удобрения он эффективен для всех сортов картофеля на фоне 60 кг/га д.в. минерального азота и близок по эффективности или выше при минеральной системе удобрения с дозой азота 90 кг/га д.в.; - при минеральной системе удобрения для среднеспелого и раннеспелого сортов Росинка и Аноста, которые развивают более мощную корневую систему и удлиненные столоны, ризобактерин эффективен при дозе минерального азота 60 кг/га д.в. Прибавка урожайности составила 4,2 и 3,1 т/га соответственно. Для более слабого в развитии сорта Лазурит эффективность ризобактерина проявляется при дозе минерального азота 90 кг/га. Прибавка урожайности от его применения составила 1,8 т/га. Для позднеспелого сорта Атлант бактериальный препарат эффективен. На фоне органо-минеральной системы удобрения ризобактерин был эффективен для раннеспелого сорта Лазурит (прибавка урожайности 1,9 т/га) и позднеспелого сорта Атлант (прибавка урожайности 1,8 т/га). Урожайность картофеля сортов Аноста и Атлант в вариантах с применением ризобактерина на фоне N60P60K90 находилась в одном интервале значимости (34,4 и 40,2 т/га) с урожайностью в варианте N90P60K120 (34,9 и 39,0 т/га). Таким образом, эффективность ризобактерина на фоне 60 кг/га минерального азота для раннеспелых и позднеспелых сортов картофеля, 59 предшественником которого был клевер, близка к действию 30 кг/га д.в. азота. Как показали Таблица 23 Влияние условий питания и сортовых особенностей на урожайность картофеля Урожайность, т/га Вариант Лазурит среднее 1998 1999 за два г. г. года Аноста 1998 г. 1999 г. среднее за два года Росинка среднее 1998 1999 за два г. г. года 1998 г. Атлант среднее 1999 за два г. года 1. Без удобрений 12,2 28,7 20,5 20,4 23,4 21,9 19,3 31,2 25,3 28,6 46,0 37,3 2. N60P60К90 – фон I 23,5 31,5 27,5 25,7 38,9 32,3 19,0 34,4 26,7 28,6 48,9 39,0 3. Фон I + ризобактерин 18,3 35,3 26,8 28,6 40,2 34,4 22,1 39,7 30,9 29,8 50,2 40,0 4. N90P60К120 - фон II 14,0 34,8 24,4 28,9 40,9 34,9 27,4 43,7 35,6 28,2 50,0 39,0 5. Фон II + ризобактерин 16,2 36,2 26,2 30,1 41,2 35,7 27,7 45,9 36,8 28,9 51,2 40,1 6. N60P60К90+5 т/га вермикомп. - фон III 11,2 38,4 24,8 28,9 40,5 34,7 17,1 47,4 32,3 28,2 53,6 40,9 7. Фон III+ ризобактерин 13,6 39,7 26,7 29,3 41,2 35,3 17,2 49,2 33,2 30,0 55,4 42,7 НСР05 3,9 1,3 1,8 2,3 1,3 1,3 2,3 1,8 1,5 2,0 1,3 1,2 61 Таблица 24 Структура урожайности картофеля в зависимости от условий питания и сортовых особенностей (среднее за 1998-1999 гг.) Лазурит Вариант Аноста Росинка Атлант по числу по массе по числу по массе по числу по массе по числу по массе шт. % кг шт. % кг шт. % кг шт. кг 1. Без удобрений 13 48 1,12 78,3 14 50 1,18 79,0 23 54 1,68 83,2 24 2. N60P60К90 – фон I 23 59 1,9, 88,1 25 60 1,85 80,2 25 46 1,73 79,0 22 60 1,97 82,8 3. Фон I + ризобактерин 20 59 1,63 86,2 27 64 1,95 92,4 27 59 1,86 82,7 27 64 2,28 87,7 4. N90P60К120 - фон II 18 67 1,43 90,7 20 67 1,61 85,4 27 69 2,05 88,4 35 70 2,81 88,6 5. Фон II + ризобактерин 16 68 1,50 92,4 18 68 1,45 83,5 36 72 2,68 90,8 23 67 2,66 86,6 6. N60P60К90+5т/га вермикомпост– фон III 11 33,4 0,80 81,4 28 48 2,41 80,3 16 34 2,74 91,5 25 57 2,24 81,7 7. Фон III + ризобактерин 10 26 54 2,15 84,0 13 62 2,89 94,7 22 62 2,35 82,5 40 % 0,99 89,0 % % % % 53,3 2,35 89,0 результаты исследований, рост урожайности связан с увеличением количества товарных клубней (табл. 24). Ризобактерин, по сравнению с фоном, повышает окупаемость 1 кг NPK у раннеспелых и позднеспелых сортов картофеля на 5-9 кг клубней, среднеспелых на 10-20 кг. При органо-минеральной системе удобрения он снижает энергозатраты, связанные с применением удобрений, на 30% у раннеспелых сортов, на 13% у средне- и позднеспелых. С экономической точки зрения эффективно применение ризобактерина на фоне N60P60K90 для сорта Лазурит. Условный чистый доход составил 390 у.ед., при рентабельности 225%, для сорта Аноста и Росинка на фоне N90P60K90 – чистый доход 815 и 458 у.ед., рентабельность 244 и 194 % (табл. 25). Таблица 25 Агрономическая, энергетическая и экономическая эффективность в зависимости от условий питания и сортовых особенностей картофеля (1998 – 1999 гг.) Вариант 1. Без удобрений 2. N60P60К90 – фон I 3. Фон I + ризобактерин 4. N90P60К120 - фон II 5. Фон II + ризобактерин 6. N60P60К90+5 т/га вермикомп. - фон III 7. Фон III+ ризобактерин 1. Без удобрений 2. N60P60К90 – фон I 3. Фон I + ризобактерин 4. N90P60К120 - фон II 5. Фон II + ризобактерин 6. N60P60К90+5 т/га вермикомп. - фон III 7. Фон III+ ризобактерин 1. Без удобрений 2. N60P60К90 – фон I 3. Фон I + ризобактерин 4. N90P60К120 - фон II 5. Фон II + ризобактерин 6. N60P60К90+5 т/га вермикомп. – фон III 7. Фон III+ ризобактерин 1. Без удобрений 2. N60P60К90 – фон I 3. Фон I + ризобактерин 4. N90P60К120 - фон II 5. Фон II + ризобактерин 6. N60P60К90+5 т/га вермикомп. – фон III 7. Фон III+ ризобактерин Условн ОкупаеКоэффиСебест РентаЭнерг ый мость1 циент оимост бельоотдач чистый кг NPK, энергоь, ность, а доход, кг зерна затрат у.ед/т % у.ед/га Лазурит 33,3 3,1 0,56 341 46 218 30,0 3,2 390 44 225 14,4 4,6 174 55 181 21,1 5,6 0,88 288 50 202 20,5 6,8 193 55 181 29,5 9,8 0,65 314 49 203 Аноста 73,3 4,2 611 41 242 88,1 4,5 744 41 247 71,9 5,7 766 41 243 74,1 6,8 815 41 244 91,9 8,9 746 42 240 99,0 13,7 0,73 782 42 240 Росинка 6,7 3,5 81 100 26,7 9,3 0,54 195 47 173 38,1 9,4 405 43 192 42,6 11,0 0,93 458 42 194 28,6 10,3 243 47 173 37,6 13,7 0,87 282 46 177 Атлант 8,1 0,51 64 44 185 13,8 1,31 0,52 68 59 140 6,3 1,26 77 100 10,4 1,46 0,93 50 64 128 17,1 2,21 101 54 152 25,7 2,98 0,87 50 52 118 63 3.1.3. Ячмень Ячмень является второй по занимаемым посевным площадям после озимой ржи зерновой культурой. В 2002 году ее высевали в Беларуси на площади 636,3 тыс. га. Из яровых зерновых культур ячмень характеризуется наиболее коротким периодом поглощения питательных элементов. Поэтому он предъявляет повышенные требования к наличию питательных элементов в доступной для растений форме. Азотные удобрения обеспечивают наиболее высокие прибавки урожая ячменя. Существенно снизить дозы дорогостоящих азотных удобрений при возделывании ячменя можно при использовании диазотрофных бактериальных препаратов. В настоящее время большое внимание уделяется изучению эффективности препаратов, созданных на основе корневых диазотрофов, являющихся ассоциативными азотфиксаторами. Они развиваются в зоне корней многих небобовых растений и играют важную роль в азотном балансе почвы. Важной задачей является поиск активных форм ризосферных диазотрофов и создание на их основе бактериальных препаратов, приспособленных к возделываемым культурам и почвенно-климатическим условиям. Большой интерес в этом отношении представляют бактерии p. Azospirillum. Наряду со связыванием молекулярного азота азоспириллы оказывают влияние на растение как продуценты различных соединений: фитогормонов, антибиотиков, витаминов и т.п. Фитогормоны способствуют росту и разветвлению корневой системы, увеличению их поверхности, образованию корневых волосков, что способствуют повышению степени использования растениями элементов питания. Способность азоспирилл продуцировать антибиотические вещества повышает устойчивость растений к грибным и бактериальным заболеваниям. Большое влияние на активность ассоциативной азотфиксации оказывают такие факторы как видовая и штаммовая характеристика используемых бактерий, видовые и сортовые особенности растений, тип почвы и ее влажность, уровень аэрации, содержание гумуса и подвижных форм элементов питания, реакция почвы и другие условия. Лучший рост бактерий наблюдается при рН 6,9 – 7,8, но они способны проявлять некоторую активность и при рН около 5,6. Очень важное практическое значение имеет выявление оптимальных доз азотных удобрений для сельскохозяйственных культур, обеспечивающих максимальный уровень азотфиксации. Изучение бактериального препарата азобактерина, полученного на основе бактерий p. Azospirillum в Белорусском НИИ почвоведения и агрохимии, проводилось с ячменем сорта Тутэйшы на опытном поле “Тушково” Белорусской государственной сельскохозяйственной академии на дерновоподзолистой почве, развивающейся на легком лессовидном суглинке, подстилаемом с глубины около 1 м моренным суглинком. Почва опытного участка перед закладкой полевого опыта имела в 1993 и 1994 годах слабокислую, а в 1995 году близкую к нейтральной реакцию. 64 Содержание гумуса по годам исследований было низким, подвижных форм фосфора средним и повышенным и калия средним. Семена, соответствующие норме высева, обрабатывались рабочей смесью, состоящей из 250 г гектарной порции биопрепарата и 1,0 – 1,5 л прилепателя (2% растворов натриевой соли карбоксилметиллюлозы техничес-кой). Минеральные удобрения вносились в форме мочевины, двойного суперфосфата и хлористого калия. Предшественником ячменя была гороха-овсяная смесь. Обработка семян азобактерином способствовала по сравнению с фоном Р60К90 более интенсивному накоплению сухого вещества. Наиболее интенсивно накопление сухой биомассы происходило в вариантах с максимальными дозами азотных удобрений. В 1993 году азотные удобрения существенно повышали урожайность зерна ячменя. При внесении мочевины максимальная урожайность (43,4 ц/га) была получена при применении 60 кг/га азота (табл. 26). Увеличение доз азота до 90 кг/га приводило к полеганию посевов ячменя и снижению урожайности. Применение под ячмень азобактерина в 1993 году было очень эффективным. Только за счет инокуляции семян этим препаратом была получена прибавка урожая зерна по сравнению с фоном Р60К90 в 12,8 ц/га (табл. 26). Таблица 26 Влияние азотных удобрений и азобактерина на урожайность и качество зерна ячменя (среднее за 1993 – 1995 гг.) Урожайность, ц/га Вариант опыта 1. Р60К90 – фон 2. N30 3. N60 4. N90 5. Азобактерин 6. N30 + азобактерин 7. N60+ азобактерин 8. N90+ азобактерин НСР05 Сырой Прибавка к белок, среднее фону, ц/га 1993 г. 1994 г. 1995 г. % за 3 года 26,9 26,2 27,8 27,0 9,7 35,7 33,4 36,8 35,3 8,3 11,2 43,4 36,5 37,5 39,1 12,1 12,3 35,4 34,7 37,1 35,7 8,7 11,9 39,8 33,6 34,8 36,1 9,1 11,2 43,4 34,2 39,2 38,9 11,9 12,0 39,9 34,6 39,1 37,9 10,9 11,9 37,4 37,5 39,6 38,2 11,2 12,6 3,1 2,1 2,5 Масса 1000 зерен, г 47,6 47,7 48,3 48,0 48,7 49,8 47,3 49,3 При совместном применении мочевины в дозе N30 и азобактерина был получен такой же максимальная урожайность ячменя (43,4 ц/га), как и варианте, где применялось 60 кг/га азота в форме мочевины. В 1994 и 1995 годах с недостаточным количеством осадков в летние месяцы по сравнению со среднемноголетними данными эффективность азобактерина оказалось несколько ниже. Урожайность ячменя за счет инокуляции семян повысилась по сравнению с фоном Р60К90 в 1994 и 1995 годах соответственно на 7,4 ц и 8,3 ц/га, а в среднем за 1993 - 1995 годы на 9,1 ц/га. В среднем за три 65 года действие бактериального удобрения на урожай ячменя было эквивалентным 30 кг/га азота. При совместном применении азобактерина и 30 кг/га азота была получена в среднем за 1993 - 1995 годы такая же приближающаяся к максимальной урожайность ячменя (38,9 ц/га), как и в варианте, где применялось 60 кг/га азота. Таким образом, процессы ассоциативной азотфиксации происходили наиболее интенсивно при невысоких дозах минерального азота - N30. Азотные удобрения и азобактерин способствовали увеличению содержания «сырого» протеина в зерне ячменя (табл. 26). Так, только за счет обработки семян азобактерином содержание «сырого» протеина в зерне по сравнению с фоном Р60К90 возросло на 1,5%. Максимальное содержание «сырого» протеина отмечено в варианте с внесением максимальных доз азотных удобрений (N90Р60К90) и обработкой семян азобактерином. Существенного влияния на массу 1000 зерен азотные удобрения и азобактерин по сравнению с фоном Р60К90 не оказали. Это, по-видимому, связано со значительным увеличением репродуктивных органов (репродуктивных стеблей, колосков при инокуляции семян). Применение азотных удобрений и азобактерина обеспечивало высокую окупаемость удобрений (табл. 27). Наибольший чистый доход был получен при инокуляции семян ячменя бактериальным препаратом и применении N 30 на фоне Р60К90 . Таблица 27 Экономическая эффективность применения азотных удобрений и азобактерина при возделывании ячменя. Варианты опыта 1. Р60К90 – фон 2. N30 3. N60 4. N90 5. Азобактерин 6. N30 + азобактерин 7. N60+ азобактерин 8. N90+ азобактерин Прибавка Стоимость Затраты, урожая зерна прибавки урожая у.ед/га к фону, ц/га зерна, у.ед/га 8,3 12,1 8,7 9,1 11,9 10,9 11,2 79,4 115,8 83,2 87,0 113,8 104,3 107,1 18,1 30,7 34,7 13,8 25,3 32,2 40,6 Условный чистый доход, у.ед./га 61,3 85,1 48,5 73,2 88,5 72,1 66,5 Рентабельность, % 340 280 130 530 350 220 160 Нами была рассчитана энергетическая эффективность применения азотных удобрений и азобактерина при возделывании ячменя в соответствии с методикой, разработанной Белорусским НИИ почвоведения и агрохимии [158]. Энергозатраты на производство гектарной порции азобактерина, по данным института почвоведения и агрохимии, составляют 90 МДж, а на обработку семян – 9 МДж. С энергетической точки зрения применение азотных удобрений и азобактерина было выгодным во всех вариантах опыта. Однако наиболее 66 высоким выход энергии с 1 га был в варианте, где применяли под ячмень N30Р60К90 в сочетании с обработкой семян азобактерином (табл. 28). Наиболее высокой энергоотдача удобрений была в вариантах с применением инокуляции семян азобактерином на фоне Р60К90 и N30Р60К90, где она соответственно составляла 6,2 и 3,4. Таблица 28 Энергетическая эффективность применения азобактерина под ячмень (среднее за 1993 – 1995 гг.) Варианты опыта 1. Р60К90 – фон 2. N30 3. N60 4. N90 5. Азобактерин 6. N30 + азобактерин 7. N60+ азобактерин 8. N90+ азобактерин Энергетические затраты, МДж/га 4702 8083 9623 2419 5719 7874 10363 Суммарное количество энергии, воспроизводимой с прибавкой урожая, МДж/га 13654 19905 14312 14970 19576 17930 18424 Выход энергии с 1 га, МДж Биоэнергетический коэффициент 8952 11821 4689 12551 13857 10057 8061 2,9 2,5 1,5 6,2 3,4 2,3 1,8 Таким образом, применение бактериального препарата азобактерина является важным элементом энергосберегающей системы удобрения ячменя. 3.1.4. Озимая пшеница Для обеспечения потребности Беларуси в пшенице продовольственного и кормового назначения требуется 1,5 млн. т. зерна, из которых доля озимых хлебов должна составлять 60%. Этот показатель может быть достигнут при урожайности 30-35 ц/га на площади 400-450 тыс. га. Сбор зерна озимой пшеницы при меньшей урожайности снижает ее рентабельность. Сегодня в республике средняя урожайность озимой пшеницы колеблется в пределах 2024,5 ц/га [159]. Из зерновых культур озимая пшеница является одной из наиболее требовательных к условиям минерального питания, и в первую очередь к азотному питанию. Эффективность применения азотных удобрений под озимую пшеницу в значительной мере зависит от дозы и сроков внесения. Так, в зависимости от почвенно-климатических условий рекомендуют различные уровни оптимальных доз. Например: в Великобритании оптимальная доза азотных удобрений под озимую пшеницу составляет от 160 до 200 кг/га [160], в Голландии около 200 кг/га [161], для Нечерноземной зоны России и запада Украины - в пределах 90 кг/га [162]. В Белоруссии в зависимости от планируемых уровней урожайности, гранулометрического состава почв и предшественников рекомендуются дозы азота от 70 до 150 кг/га [163,164]. 67 Большинство исследователей [162,163,165,166] указывают на большую эффективность дробного внесения азотных удобрений под озимую пшеницу. Выделяются следующие основные стадии развития растений при проведении азотных подкормок: весеннее кущение, начало трубкования, начало колошения. При необходимости предусматривается и осеннее внесение азота под предпосевную культивацию. Считается, что при внесении рекомендуемых доз в оптимальные сроки на суглинистых почвах можно полностью устранить потери азота удобрений от вымывания [167]. Отзывчивость растений на применение азотных удобрений обусловлена многими факторами, но наиболее важными из них в условиях дерновоподзолистых почв Беларуси являются запасы органического вещества, реакция почвенной среды и обеспеченность растений другими элементами питания. Коэффициент использования азота почвы озимой пшеницей не зависит от предшественника. Усвоение же азота удобрений озимой пшеницей в зависимости от предшественника колебалось от 15% по черному пару до 42 – 53% по кукурузе на силос. Поэтому считается, что дозы азота 40 – 60 кг/га под озимую пшеницу после вико-овсяной смеси и кукурузы на силос недостаточны [168]. Удобрения после разных предшественников в неодинаковой степени повышают урожай озимой пшеницы. По пласту многолетних трав и гороху эффективность их бывает ниже, по однолетним травам и кукурузе на силос – выше. При насыщении севооборота зерновыми культурами озимая пшеница в большей степени нуждается в азоте, а при насыщении зерновыми и техническими – в азоте и калии [169], после клевера - калии [170], на фосфорные удобрения по зернобобовому предшественнику, в частности по гороху. Согласно исследований В.В. Лапы и др. [171], при возделывании озимой пшеницы на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве после бобовозлаковых предшественников оптимальная доза азота составляет - 90-120 кг/га при обязательном дробном ее внесении в течение вегетации: N60 весной в начале вегетации, N30-60 в начале трубкования. Учитывая значение предшественников, при разработке ресурсосберегающей системы удобрения озимой пшеницы в зернотравяно-пропашном севообороте в своих исследованиях мы определяли последействие удобрения, внесенного под картофель на урожайность зерна озимой пшеницы сорта Мироновская остистая – селекции Мироновского НИИ (Украина). Система удобрений минеральная и органо-минеральная, внесение основного удобрения вразброс и лентами. При минеральной системе удобрения изучалось последействие органических удобрений, внесенных под предшественник. Дозу минерального азота 60 и 90 кг/га д.в. вносили дробно: N40 весной в начале вегетации + N20 в начале выхода в трубку; N30 осенью под культивацию + N40 весной в начале вегетации + N20 в начале выхода в трубку. Урожайность озимой пшеницы на контроле, только с учетом последействия предшественника, составила 2,61 т/га. В зависимости от условий питания в 68 удобренных вариантах прибавка урожайности колебалась от 0,84 до 1,97 т/га (табл. 29). Ниже прибавка урожайности в вариантах, где не применяли в основное внесение минеральный азот, а доза 60 кг/га д.в. внесена дробно: в подкормку рано весной 40 кг/га и в фазе выхода в трубку 20 кг/га д.в. Таблица 29 Урожайность озимой пшеницы в зависимости от условий питания Урожайность, т/га Вариант Прибавка, т/га среднее к конт- от лока2001 г. за 4 года ролю лизации 1998 г. 1999 г. 2000 г. 2,41 2,16 2,89 2,96 2,61 - - 4,02 3,17 5,76 5,11 4,52 1,91 0,41 3,76 2,84 5,39 4,46 4,11 1,50 - 4. Р45К90 лентами + N60 3,78 3,29 3,91 4,69 3,92 1,31 0,47 5. Р45К90 вразброс + N60 3,53 2,52 3,42 4,32 3,45 0,84 - 4,20 2,55 5,21 5,18 4,29 1,68 - 4,12 2,90 5,58 5,71 4,68 1,97 0,29 3,44 2,29 4,89 4,67 3,82 1,21 - 3,53 2,88 4,97 5,19 4,14 1,53 - 3,46 2,96 4,68 4,85 3,99 1,38 - 3,46 2,58 5,37 4,69 4,08 1,42 - 3,77 2,83 5,72 5,22 4,44 1,78 0,36 3,40 3,38 5,38 5,46 4,41 1,80 0,30 3,48 2,98 4,70 5,29 4,11 1,50 - 0,19 0,11 0,12 0,15 0,07 1. Без удобрений 2. N30 Р45К90 лентами + квартазин + N60 3. N30 Р45К90 вразброс + квартазин + N60 6. N30 Р45К90 вразброс + N60 7. N30 Р45К90 лентами + N60 8. Солома 4 т/га+Р45К90 вразбр.+N60+БП* 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 10. Вермикомпост 2 т/га + Р45К90 + N60 11. N30 Р45К90 вразброс + эпин+ N60 12. N30 Р45К90 лентами + эпин+ N60 13. Навоз 25 т/га+Р45К90 лентами + N60 14. Навоз 25 т/га+Р45К90 вразброс + N60 НСР05 *БП – ризобактерин+фитостимофос. Оптимальные условия питания отмечаются при ленточном внесении основного удобрения. В этом варианте урожайность составила 4,68 т/га, прибавка от локализации удобрений 0,29 т/га, окупаемость 1 кг NPK более 9,1 кг зерна. Причем, даже в неблагоприятный 1999 г. урожайность в этих вариантах была менее подвержена влиянию погодно-климатических условий. 69 Увеличение урожайности связано со структурой урожайности (табл. 30). В результате корреляционного анализа установлено, что урожайность озимой пшеницы на 80% зависит от количества колосьев на 1 м2 (r = 0,90), на 68,7% от количества стеблей (r = 0,83), на 57,1 % от массы 1000 зерен (r = 0,76), на 47% от количества зерен в колосе (r = 0,69). Уравнения регрессии по этим показателям выглядит следующим образом: У = - 8,056 + 0,17 × Х1; У = - 24,49 + 0,21 × Х2; У = - 26,24 + 1,13 × Х3, где Х1 – количество колосьев шт/м2, Х2 – количество стеблей шт/м2, Х3 масса 1000 зерен г. Таблица 30 Влияние условий питания на структуру урожая озимой пшеницы (1998 – 2000 гг.) Количество, шт/м2 Вариант Масса 1000 зерен, г стеблей колосьев зерен в колосе 264 225 25 48 303 290 30 59 288 260 30 56 4. Р45К90 лентами + N60 279 256 28 59 5. Р45К90 вразброс + N60 266 234 28 57 6. N30Р45К90 вразброс + N60 293 287 28 58 7. N30Р45К90 лентами + N60 326 314 28 57 362 349 32 50 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 385 352 32 50 10. Р45К90 + БП + N60 378 346 32 50 11. N30Р45К90 вразброс + эпин+ N60 298 260 30 52 12. N30Р45К90 лентами + эпин + N60 308 290 30 56 309 270 31 56 280 270 30 55 13 10 1,03 1,8 1. Без удобрений 2. N30Р45К90 лентами + квартазин + N60 3. N30Р45К90 вразброс + квартазин + N60 8. Солома 4 т/га вразброс+N60+БП* + Р45К90 13. Навоз 25 т/га + Р45К90 лентами + N60 14. Навоз 25 т/га + Р45К90 вразброс + N60 НСР05 * БП – ризобактерин + фитостимофос. 70 В наших исследованиях с озимой пшеницей изучалась эффективность эпина и квартазина. Регуляторы роста применяли в фазе начала выхода в трубку в дозе 200 г/га квартазина (95% кр.п.) и 20 мл/га эпина (0,025% р.) совместно с подкормкой азотом. Согласно имеющимся в литературе данным, квартазин увеличивает ассимиляционную поверхность листьев, устойчивость к недостатку влаги, снижает отрицательное действие пестицидов [146], эпин – обеспечивает в естественных условиях стимуляцию роста и развития культурных растений, мобилизует их жизненные ресурсы, повышает устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды [172]. Эквивалентным действию 30 кг/га азота на дерново-подзолистой супесчаной почве было применение квартазина и эпина на посевах зерновых культур и картофеля. Как отмечает В.В. Лапа [173], положительное влияние указанных регуляторов роста установленo только на фоне N60. При увеличении уровня азотного питания до 90 кг/га д.в. изучаемые регуляторы роста не действовали. Эффективность эпина и квартазина в наших исследованиях была специфична и зависела от погодно-климатических условий и питания. Квартазин был эффективен на фоне внесения основного удобрения вразброс и лентами в 1999 г. (ГТК в мае – 0,73), эпин и квартазин – в 2001 г. (ГТК в мае – 0,63). Прибавка урожайности от квартазина на фоне внесения удобрений вразброс составила 0,29, при ленточном внесении основного удобрения 0,62 т/га, от эпина 0,16 и 0,14 т/га соответственно. В другие годы исследований положительного действия регуляторов роста на озимой пшенице не установлено. Прослеживается тенденция даже к некоторому снижению урожайности. Так, в 1998 г. (ГТК в мае – 2,08) на фоне внесения удобрения вразброс от эпина урожайность уменьшилась на 0,74 т/га, от квартазина на 0,44 т/га, при ленточном внесении удобрений на 0,35 и 0,10 т/га соответственно. Это характерно и для 2000 г. (ГТК в мае – 1,8). Таким образом, сочетание факторов способных усилить физиологические функции растений не дали ожидаемых результатов во влажные годы, но были эффективны в засушливые на фоне 90 кг/га минерального азота. Следовательно, на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах при низком содержании гумуса (1,3%) применение на озимой пшенице регуляторов роста эпина и квартазина целесообразно при недостатке влаги на фоне 90 кг/га минерального азота. При органо-минеральной системе удобрения на фоне внесения 25 т/га подстилочного навоза и P45K90 лентами и дозе минерального азота 60 кг/га урожайность составила 4,41 т/га, что близко к урожайности полученной при минеральной системе удобрения с дозой азота 90 кг/га д.в. (N30P45K90 лентами + эпин + N60). Окупаемость 1 кг удобрений составила 9,2 кг зерна (табл. 31). При использовании соломы в качестве органического удобрения во все годы исследований действие минерального азота выше, чем действие ризобактерина+фитостимофос, урожайность 4,14 и 3,82 т/га соответственно. 71 По результатам энергетического и экономического анализа, внесение основного удобрения лентами под озимую пшеницу по сравнению с разбросным обеспечило более высокую энергоотдачу, которая составила 1,88 ед., рентабельность – 164%, себестоимость 1т продукции – 61 у.ед (табл. 31). Расчеты показывают, что ленточное внесение позволяет снизить энергозатраты связанные с применением удобрений при минеральной системе удобрения от 9 до 30 %, органо-минеральной – на 15%, повысить рентабельность на 25 и 8 %, снизить себестоимость 1т продукции на 10 и 5 у.ед. соответственно. Применение квартазина и эпина на фоне ленточного внесения основного удобрения в засушливые годы снижает энергозатраты на 17 и 19 % по сравнению с внесением удобрений враброс. Таблица 31 Агрономическая, энергетическая и экономическая эффективность применения удобрений под озимую пшеницу (1997-2000гг.) Вариант 1. Без удобрений ОкупаеУдельные Условный Себестои- РентаЭнермость 1 кг энергочистый мость 1т бельгоотудобрений, затраты, доход, продукции, ность, дача кг зерна МДж/ц у.ед/га у.ед. % – – – – – – 8,5 1,79 92,1 69 64 157 6,7 1,49 110,4 32 79 127 4. Р45К90 лентами + N60 4,3 1,85 89,1 36 72 138 5. Р45К90 вразброс + N60 – 1,29 127,9 – 106 0,95 7,5 1,71 96,3 49 71 141 8,8 1,88 87,5 77 61 164 6,6 2,0 823 39 69 144 7,5 1,63 1007 69 59 170 8,1 1,86 885 57 64 156 6,3 1,38 119,6 26 82 122 7,9 1,70 96,6 59 67 150 9,2 1,55 106,3 42 77 130 7,7 1,31 125,4 27 82 122 2. N30Р45К90 лентами + квартазин + N60 3. N30Р45К90 вразброс+ квартазин + N60 6. N30Р45К90 вразброс + N60 7. N30 Р45К90 лентами + N60 8. Солома 4т/га+Р45К90 вразбр.+N60+БП* 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 10. Вермикомпост 2 т/га + Р45К90 + N60 11. N30Р45К90 вразброс + эпин + N60 12. N30 Р45К90 лентами + эпин + N60 13. Навоз 25 т/га + Р45К90 лентами + N60 14. Навоз 25т/га + Р45К90 вразброс + N60 *БП – ризобактерин + фитостимофос. 72 Таким образом, для получения урожайности зерна озимой пшеницы более 4,0 т/га с учетом последействия предшественника (картофель раннеспелый) на фоне органо-минеральной системы удобрения, оптимальной является доза минерального азота 60 кг/га д.в., при минеральной системе удобрения – 90 кг/га д.в. 73 3.2. Качество урожая культур севооборота в зависимости от предшественников и условий питания Ценность выращиваемого урожая, предназначенного в пищу человека или на корм животных, определяется содержанием в нем питательных компонентов – белка, крахмала, сахаров, жиров, витаминов и т.д. Удобрения в зависимости от предшественника по-разному влияют не только на величину, но и качество урожая. После многолетних трав и зернобобовых культур урожай высокого качества можно вырастить на фоне меньших доз минеральных удобрений, в то же время после кукурузы на силос и однолетних трав для получения урожая высокого качества необходимо применять повышенные дозы удобрений [174]. В этом отношении важно выявить эффективность минерального и биологического азота, позволяющего активно воздействовать на формирование качественных характеристик сельскохозяйственной продукции. Поэтому, при разработке системы удобрения яровой пшеницы с учетом последействия бобового предшественника ставилась задача с помощью совершенствования доз макро – и микроудобрений, сроков и способов их внесения, применения регуляторов роста нового поколения разработать более эффективные приемы управления качеством получаемой продукции. 3.2.1. Яровая пшеница Исследования влияния факторов среды на качество зерна в значительной мере затруднено наличием большого числа его показателей. Технологические качества зерна пшеницы вытекают из розничных свойств и неодинакового соотношения органических веществ в нем, прежде всего белков и углеводов. Однако еще не выработалось достаточно определенного мнения о том, какой показатель качества является определяющим. В частности, имеются многочисленные исследования по вопросу важности количества содержания белка как технологического показателя качества продукции. В то же время существует суждение, что хлебопекарные качества некоторых разновидностей пшеницы практически не зависит от содержания белка. Что касается твердой пшеницы, большинство технологов считает, что с увеличением содержания белка повышается стекловидность и прочность макарон. У мягкой пшеницы с увеличением стекловидности возрастает выход крупы из зерна [175]. Показатели содержания клейковины в муке и зерне, а также протеина довольно тесно связаны друг с другом, об этом свидетельствует клейковинообразующая способность белкового комплекса. Эти показатели хорошо коррелируют с объемным выходом хлеба. Многие технологи считают, что он может служить комплексным показателем технологических качеств зерна. Статистические исследования Г.В. Дегтяревой [176] подтвердили это. Была установлена тесная зависимость стекловидности зерна от влагообеспеченности вегетационного периода (r=0,80) и от количества осадков во время налива и созревания зерна (r=0,74). Объемный выход хлеба имеет довольно выраженную зависимость (r > 0,60) от выполненности зерна и его 74 белковости, отражая одновременно результат процессов накопления углеводной и белковой фракций. Эти два жизненно важных процесса проходят при противоположных условиях среды. Поэтому объемный выход хлеба находится в менее тесной связи с погодными условиями, чем содержание белка и клейковины. Своего рода комплексным показателем технологического качества можно считать содержание сырого протеина в зерне, так как он проявляет наиболее тесную связь со многими другими важнейшими показателями качества зерна. Из физических показателей качества зерна твердой пшеницы наиболее тесную зависимость от количества белка и клейковины имеет стекловидность. Стекловидность, как считают некоторые исследователи - косвенный показатель белковости пшеницы. Наши исследования показали, что локальное внесение удобрений способствовало повышению массы 1000 зерен на 2 г (табл. 32, 33). Масса 1000 зерен связана со степенью спелости зерна, плотностью его тканей, количеством содержащегося в зерне эндосперма. Она находилась на уровне средних значений и изменялась от 37 до 42 г. Масса 1000 зерен, как показали расчеты, на 74% зависит от содержания белка в зерне (от азотного питания) связь между этими показателями сильная (r = 0,86), прямая (табл. 34). Белок в пшеничном зерне – наиболее важная составная часть, от которой зависит высокое качество пшеничного хлеба. Введение севооборотов, внесение азотных и органических удобрений могут существенно улучшить питание пшеницы и увеличить количество белка в зерне в районах влажного климата [177]. Научно-исследовательским центром химии и технологии зерна Могилевского технологического института установлено, что содержание белка в зерне пшеницы, выращиваемой в северной зоне области, составляет 12 – 16, в центральной – 13,3 – 19,1, в южной – 13,6 – 17,2% [174]. В наших исследованиях в среднем за три года в зависимости от условий питания содержание белка в зерне яровой пшеницы колебалось от 11,5 до 14 % (табл. 29, 35). Более высокое его содержание (14 %) и сбор (5,04 ц/га) отмечается при ленточном внесении основного удобрения и дробном внесении азота, т.е. при дозе минерального азота 90 кг/га д.в. При применении меди и цинка в подкормку совместно с азотными удобрениями на фоне внесения основного удобрения вразброс содержание белка составило 13,8, сбор 4,5 ц/га. Применение эпина и квартазина на фоне полного минерального удобрения внесенного вразброс (при дозе N60), способствовало увеличению содержания белка в зерне, которое составило 13,5 и 13,7 %. При органо-минеральной системе удобрения внесение минерального азота в дозе 60 кг/га д.в. увеличивало содержание белка в зерне до 12% по сравнению с фосфорнокалийным фоном. Эта закономерность прослеживается во все годы исследований, т.е. в большей степени на содержание белка в зерне яровой пшеницы влияли условия питания, чем погодно-климатические условия. Применение ризобактерина+фитостимофос повышало содержание белка в зерне на 0,7%. 75 Расчеты показали, что содержание белка на 76,1% зависит от условий питания. Установлена тесная корреляционная зависимость между урожайностью Таблица 32 Влияние условий питания на качество зерна яровой пшеницы среднее за 2 года 1999 г. Содержание крахмала, % 1998 г. среднее за 3 года 1999 г. 1998 г. 1997 г. среднее за 3 года 1999 г. 1998 г. 1997 г. среднее за 3 года 1999 г. 1998 г. Масса 1000 зерен, г Натура, г/л 1999 г. 1997 г. Клейковина, % 1998 г. среднее за 3 года Стекловидность, % 1997 г. среднее за 3 года 1999 г. 1998 г. Вариант 1997 г. Содержание белка, % Без удобрений Вермикомпост 2 т/га + P60K90 Вермикомпост 2 т/га + P60K90 N60P60K90 вразброс N60P60K90 вразброс + БП N60P60K90 лентами 10,2 11,7 12,5 11,5 58 60 72 63 16,8 17,6 24,3 19,6 725 818 876 806 29,5 34,4 48,2 37,3 50,4 54,4 52,4 10,2 11,7 12,9 11,6 61 63 69 64 19,4 20,4 29,0 22,9 778 818 792 796 30,4 41,2 49,3 40,3 53,2 58,6 55,9 12,2 12,7 12,6 12,5 62 63 67 64 21,8 22,3 25,2 23,1 790 829 802 807 35,0 41,1 43,9 40,0 54,4 56,0 55,2 11,2 12,3 13,2 12,2 60 61 72 64 21,2 20,1 27,2 22,8 756 893 798 816 34,2 36,0 50,2 40,4 49,0 59,0 54,0 13,4 13,1 14,0 13,5 65 68 70 68 22,0 23,6 26,4 24,0 779 786 820 795 38,0 40,9 47,1 42,0 52,6 53,0 52,8 13,5 13,6 14,0 13,7 67 69 74 70 24,6 25,2 26,7 25,5 780 846 837 821 39,5 42,8 43,7 42,0 51,0 53,0 52,0 N60P60K90 лентами N60P60K90 вразброс+ N30 N60P60K90 лентами + N30 N60P60K90 вразброс +N30+Сu N60P60K90 вразброс +N30+Zn+Сu N60P60K90 + эпин 12,8 13,2 14,1 13,4 66 61 74 67 23,8 23,7 28,0 25,2 766 920 874 853 38,5 36,0 51,5 42,0 53,2 52,5 52,9 12,8 13,6 13,9 13,4 64 64 71 66 21,4 20,5 27,6 23,2 766 861 771 799 33,7 36,8 51,0 40,3 52,4 53,6 53,0 13,5 14,4 14,0 14,0 65 66 74 68 22,0 22,6 28,6 24,4 772 891 819 827 35,6 38,8 51,9 42,1 49,0 53,0 51,0 13,2 14,1 14,0 13,8 72 66 73 70 25,0 25,0 27,2 25,7 874 989 753 872 36,5 38,0 51,7 42,0 51,7 54,0 52,9 13,3 14,2 14,0 13,8 69 67 73 70 24,8 24,4 27,2 25,5 887 907 859 884 37,1 39,0 51,0 42,3 51,2 52,0 51,6 13,4 13,2 13,9 13,5 64 68 75 69 22,0 23,4 29,0 24,8 927 1000 847 925 33,9 35,8 51,4 40,4 50,2 56,0 53,1 N60P60K90 + квартазин 13,5 13,6 14,0 13,7 65 59 70 65 22,8 22,1 28,2 24,4 837 908 772 839 33,0 35,4 51,6 40,0 51,9 53,0 52,5 Вермикомпост 12,8 12,5 13,6 13,0 64 63 68 65 20,8 20,2 28,6 23,2 782 827 799 803 36,2 38,1 50,0 40,1 52,4 54,4 53,4 2 т/га +N60P60K90 НСР05 0,54 0,40 0,62 0,31 2,1 1,07 2,03 1,02 0,23 0,47 0,65 0,26 40 20 16 15 1,4 1,03 0,89 0,65 0,87 1,07 0,69 *БП – ризобактерин+фитостимофос. 77 Таблица 33 Качество зерна яровой пшеницы в зависимости от условий питания (среднее за 1997 – 1999 гг.) Вариант Без удобрений Вермикомпост 2 т/га + Р60К90 Вермикомпост 2 т/га+Р60К90+БП* N60Р60К90 вразброс N60Р60К90 вразброс + БП N60Р60К90 лентами + БП N60Р60К90 лентами N60Р60К90 вразброс + N30 N60Р60К90 лентами + N30 N60Р60К90 вразброс + N30 + Cu N60Р60К90 вразброс+N30 +Cu+Zn N60Р60К90 + эпин N60Р60К90 + квартазин Вермикомпост 2 т/га + N60Р60К90 НСР05 Содержан ие белка, % 11,5 11,6 12,5 12,2 13,5 13,7 13,4 13,4 14,0 13,8 13,8 13,5 13,7 13,0 0,3 Сбор белка, ц/га 2,58 3,32 3,82 3,70 4,28 4,81 4,30 4,39 5,04 4,52 4,49 4,27 4,36 4,28 – Стеклови дность, % Клейковин а, % 63 64 64 64 68 70 67 66 68 70 70 69 65 65 1,0 19,6 22,9 23,1 22,8 24,0 25,5 25,2 23,2 24,4 25,7 25,5 24,8 24,4 23,2 0,3 *БП – бактериальный препарат ризобактерин+фитостимофос. Клейковинообразующая способность белкового комплекса 1,70 1,97 1,84 1,87 1,78 1,86 1,88 1,73 1,74 1,86 1,85 1,83 1,78 1,78 – Натур Содержани а, е крахмала, г/л % 806 52,4 796 55,9 807 51,0 816 54,0 795 52,0 821 52,0 853 52,9 799 53,0 827 51,0 872 52,9 884 51,6 925 53,1 839 52,5 803 53,4 1,6 0,7 (Х) и содержанием белка (У), коэффициент корреляции r=0,87. Уравнения регрессии между этими показателями имеет следующий вид: У = 5,9364 + 0,1977 × Х, где У – содержание белка, %; Х – урожайность, ц/га. Клейковина – главная составная часть белка, определяющая качество муки и выпекаемого хлеба. От нее зависит формоустойчивость хлеба, его объем и пористость. Как считают Н.П. Кузьмина, В.И. Цивина (цит. по Мухаметову и др.) [174], при нормальных условиях развития, уборки, подработки и хранения зерна соотношение между выходом сырой клейковины и содержанием белка у пшеницы может достигать до 2,2. При этом значительно увеличивается способность к формированию клейковины, т.е. клейковинообразующая способность белкового комплекса. Количественно эта способность может быть охарактеризована отношением содержания клейковины к содержанию белка в безразмерных единицах [175]. По результатам наших исследований клейковинообразующая способность белкового комплекса изменялась от 1,64 до 1,97 (табл. 33). Более высокое соотношение возможно при достаточном минеральном питании яровой пшеницы, при использовании бактериальных препаратов и регуляторов роста на их фоне, а также при органо-минеральной системе удобрения, т.е. когда между содержанием белка и клейковины есть прямая сильная связь. В наших исследованиях коэффициент корреляции между этими показателями составил r = 0,83 (табл. 34). Таблица 34 Корреляционная зависимость между содержанием белка и другими показателями качества зерна яровой пшеницы Содержание белка, % Уравнение регрессии Коэффициент детерминации, % Клейковина, % 0,83 У1 = 7,63 +1,23 × Х* 68,9 Стекловидность, % 0,76 У2 = 41,85+1,86 × Х 57,8 Масса 1000 зерен, г 0,86 У3 = 14,50+1,90 × Х 74,0 Натура, г/л 0,51 У4 = 484,22+26,77 × Х 26,0 Крахмал, % -0,63 У5 = 64,76 – 0,90 × Х 41 Показатель качества Примечание: Х – содержание белка, %; У1 – содержание клейковины, %; У2 – стекловидность, %; У3 – масса 1000 зерен, г.; У4 – содержание крахмала, % . Из внешних признаков, которым придают большое значение в определении хлебопекарных качеств, чаще всего обращают внимание на стекловидность зерна. От стекловидности зерна пшеницы зависит выход муки, ее крупчатость, хлебопекарные свойства и т.д. Оптимальный эффект достигает при стекловидности пшеницы не менее 52 – 55% [174]. В наших исследованиях этот 79 показатель изменяется от 63 до 69,7%. Связь между содержанием белка и стекловидностью прямая, сильная (r=0,76). Вызывает интерес влияние на стекловидность зерна микроэлементов меди и цинка. При внесении их на фоне N60Р60К90 + N30 стекловидность увеличилась на 3,4%, от применения эпина на фоне N60Р60К90 на 4,7%, ризобактерина + фитостимофос на 2%. Содержание крахмала колебалось от 52,4 до 53%. Внесение N30 в подкормку на фоне локального основного удобрения снижало на 2% содержание крахмала по сравнению с внесением удобрений вразброс, т.е. более активно использовался азот, и повышалось содержание белка в зерне. Связь между содержанием белка и крахмала обратная, средняя r = -0,63. Натура зерна несколько снижалась при органо-минеральной системе удобрения (до 759 г/л), но выше при использовании эпина – 925 г/л, а в целом условия питания на фоне последействия предшественника повысили этот показатель качества на 31 г/л. Связь между натурой зерна яровой пшеницы и содержанием белка – прямая средняя (r=0,51). Следовательно, с учетом последействия биологического азота предшественника (люпин), для получения зерна яровой пшеницы соответствующего технологическим нормам [174] доза минерального азота составляет 90 кг/га д.в. Применение регуляторов роста, бактериальных препаратов, ленточного внесения основного удобрения и органо-минеральная система удобрения позволяют снизить ее до 60 кг/га д.в. не изменяя качества зерна. Известно, что важнейшим показателям качества и биологической ценности зерна служит аминокислотный состав его белков. Интерес к аминокислотам растет с каждым годом. Объясняется это тем, что образование и превращение белковых веществ в живой природе осуществляется через аминокислоты. При недостатке незаменимых аминокислот в организме не могут синтезироваться белки крови, лимфы, ферментов, поэтому животные, например, плохо поедают корм, становятся восприимчивыми к разным заболеваниям, теряют в весе, а молодняк плохо растет [178]. Однако должно быть достаточное содержание и заменимых аминокислот. В противном случае они будут синтезироваться в организме за счет незаменимых, что убыточно и недопустимо в практике питания. Зерно злаковых отличается невысоким содержанием сырого белка. Белки злаковых не имеют такой высокой биологической ценности, как белки бобовых. Основным недостатком зерна злаков является низкое содержание лизина, триптофана. Аминокислотный состав сырого белка злаковых может существенно изменяться в наследственной основе и под влиянием условий внешней среды. Вопрос влияния азота удобрений и биологического азота на аминокислотный состав белка в последействии представляет часть важной проблемы правильного использования "технического" и "биологического" азота. В наших исследованиях при внесении аммиачной селитры, мочевины создаются условия резко изменяющие качество и соотношения "биологического" азота и азота "технического", усвоенного растениями, что позволяет изучить влияние их на аминокислотный состав культур, следующих после бобовых предшественников. Содержание аминокислот в зерне яровой пшеницы зависело от условий питания (табл. 35). Например, сумма аминокислот на контроле составила 31,1 80 мг/г, при ленточном внесении удобрений, применении регуляторов роста она увеличивалась на 0,52 и 0,74 мг/г (36,3 и 38,5 мг/г). Таблица 35 Содержание аминокислот в зерне яровой пшеницы в зависимости от условий питания и применяемых регуляторов роста, мг/г зерна (1997 – 1999 гг.) Аминокислоты Лизин Треонин Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Сумма Аргинин Аспарагиновая кислота Серин Глутаминовая кислота Пролин Глицин Аланин Тирозин Сумма Общая сумма Вариант 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Без N60P60K90 N60P60K90 N60P60K90 N60P60K90 N60P60K90 N60P60K90 ВермиВерми- N60P60K90 N60P60K90 удобр вразброс лентами вразброс+ лентами+ вразброс+ вразброс+ компост компост + эпин +квартаений N30 N30 N30+Сu N30 + Сu 2т/га 2т/га зин +Zn P60K90 N30P60K90 Незаменимые 4,1 3,9 4,1 3,9 4,7 4,2 3,7 3,6 4,4 5,0 4,7 4,0 3,8 4,1 3,8 4,7 4,1 3,8 3,5 4,5 5,1 4,7 6,0 5,6 6,2 5,7 6,9 6,0 5,4 5,3 6,4 7,3 6,8 3,7 3,4 3,8 3,4 4,4 3,8 3,4 3,1 4,0 4,6 4,3 7,3 6,8 7,5 6,8 8,6 7,3 6,7 6,2 7,8 9,1 8,4 6,0 5,7 6,1 5,9 7,0 6,3 5,3 5,4 6,5 7,4 7,1 31,1 29,2 31,8 29,5 36,3 31,7 28,3 27,1 33,6 38,5 36,0 Заменимые 5,0 4,7 5,1 4,7 5,9 5,2 4,0 4,5 5,4 6,2 5,9 6,9 6,4 6,9 6,5 7,8 6,9 6,3 6,0 7,2 8,2 7,7 4,9 4,8 5,0 4,6 5,9 5,0 4,4 4,2 5,4 6,1 5,8 26,6 25,9 26,8 26,1 28,4 27,2 25,8 25,7 27,5 28,8 28,9 12,9 13,6 13,9 13,8 13,9 13,4 13,2 13,4 13,6 14,2 14,0 4,7 4,4 4,9 4,5 5,6 4,9 4,2 4,0 2,1 6,0 5,7 5,6 5,4 5,8 5,5 6,2 5,7 5,1 5,1 5,9 6,6 6,2 4,1 3,8 4,1 3,7 4,8 4,2 3,7 3,4 4,5 5,0 4,8 70,7 68,0 71,6 68,4 78,5 72,5 65,7 65,3 74,6 81,1 79,0 101,8 97,2 103,4 97,9 114,8 104,3 94,0 92,4 108,2 119,6 115,0 Внесение азотных удобрений (60 и 90 кг/га д.в.) несколько снижало общую сумму аминокислот (с 101,8 на контроле до 97,2 мг/г). Содержание отдельных аминокислот меняется в различной степени в зависимости от условий питания. Резко увеличивается содержание аспарагиновой кислоты с 6,9 на контроле до 8,2 мг/г при применении эпина на фоне N60P60K90 и ленточном внесении удобрений. Следует отметить, что зерно в этих вариантах характеризовалось и более высоким содержанием – лизина (4,7 и 5,0 мг/г). Это, безусловно, объясняется улучшением азотного питания в результате интенсивного использования азота удобрений и почвы, более полном их включением в синтез аминокислот. Высокое содержание заменимых аминокислот (68 – 69% от общей суммы) обусловлено большим количеством глутаминовой кислоты и пролина, составляющих более 40% суммы всех аминокислот. Математическая обработка аналитических данных показала среднюю корреляционную зависимость между содержанием белка в зерне яровой пшеницы и отдельных аминокислот, r = 0,45 – 0,55. Более высокая зависимость между этими показателями из незаменимых аминокислот у изолейцина и серина, из заменимых – у пролина, более низкая – у лизина. Пользуясь уравнением регрессии, зная содержание белка в зерне (Х), можно рассчитать содержание отдельных аминокислот. Это дает возможность сократить время на проведение дорогостоящих и трудоемких анализов и быстро отобрать наиболее ценные образцы для углубленного изучения их аминокислотного состава (табл. 36). Таблица 36 Коэффициент корреляции и уравнения регрессии между содержанием белка и отдельными аминокислотами в зерне яровой пшеницы Аминокислоты Лизин Треонин Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Аргинин Аспарагиновая кислота Серин Глутаминовая кислота Пролин Глицин Аланин Тирозин Коэффициент Уравнение регрессии корреляции Незаменимые 0,46 У**=1,22+0,23 × Х* 0,51 У=0,56+0,28 × Х 0,46 У=1,85+0,33 × Х 0,52 У=0,19+0,28 × Х 0,50 У=1,04+0,49 × Х 0,47 У=1,54+0,36 × Х Заменимые 0,35 У=1,74+0,26 × Х 0,51 У=1,98+0,38 × Х 0,46 У=0,88+0,32 × Х 0,51 У=18,25+0,67 × Х 0,55 У=10,57+0,23 × Х 0,51 У=0,14+0,36 × Х 0,45 У=2,65+0,24 × Х 0,49 У=0,48+0,23 × Х Примечание: Х – содержание белка, %; У – содержание аминокислоты. Коэффициент детерминации 21,2 26,0 21,2 27,0 25,0 22,0 12,3 26,5 21,6 25,6 30,4 26,1 20,5 23,6 83 3.2.2. Картофель Определенный интерес представляет влияние условий питания на качество урожая. У раннеспелого картофеля с коротким периодом вегетации очень важным показателем является содержание нитратов в клубнях. В связи с повышенным вниманием к получению экологически чистой продукции было определено содержание нитратов в клубнях раннеспелого картофеля. Нитраты, как правило, накапливаются в клеточном соке растений тогда, когда нарушено соотношение элементов питания в почве [179]. Научно обоснованные дозы удобрений повышают урожай и качество сельскохозяйственной продукции, содержание нитратов в таком случае находится в пределах ПДК. Содержание нитратов во все годы исследований не зависело от условий питания и было ниже ПДК (табл. 37, 38). Таблица 37 Влияние условий питания на качество клубней картофеля (среднее 1997 – 2000 гг.) Содержани Крахмал Сырой протеин Нитрае сухого сухое веВариант ты, сбор, сбор, вещества, % щество, мг/кг т/га кг/га % % 1. Без удобрений 18,9 48 13,1 2,73 8,69 179 2. Навоз 50 т/га 19,5 52 13,4 3,27 9,25 226 3. N30Р30К45 лентами 20,4 49 13,6 3,48 8,94 228 4. Вермикомп. 5 т/га+N60Р60К90 вразброс 19,6 40 12,7 3,21 9,63 245 5. Вемикомпост 5 т/га 19,8 36 13,7 3,44 9,31 234 6. Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 18,6 61 12,5 3,45 8,69 240 7. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс 19,6 49 12,1 3,09 9,38 241 8. Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45 лент. 20,6 43 13,1 3,55 8,63 234 9. N60Р60К90 вразброс 19,7 42 12,8 3,20 9,94 223 10. N60Р60К90 вразброс + эпин 18,9 48 12,1 3,03 9,06 229 11. N60Р60К90 вразброс + квартазин 19,5 53 12,2 3,56 8,69 240 12. N90Р60К90 вразброс 18,9 45 12,0 3,16 8,44 227 13. N90Р60К90 вразброс + Cu 19,7 48 12,5 3,45 10,38 288 14. N120Р60К90 вразброс 20,0 50 12,7 3,32 9,00 249 НСР05 0,2 1,2 0,1 – – При неблагоприятных гидротермических условиях в период интенсивного клубнеобразования в 1998 (ГТК-3,1) и 2000 (ГТК-3,2) отмечалось увеличение количества нитратов в клубнях в 2-2,5 раза в зависимости от условий питания по отношению к 1997 году (ГТК-0,95). В контрольном варианте, т.е. с учетом только последействия органического вещества пожнивно-корневых остатков клевера, содержание нитратов было в 1,2-1,5 раза выше по сравнению с другими вариантами опыта. Таблица 38 Влияние условий питания на качество клубней картофеля сорта Аноста Вариант 1. Без удобрений 2. Навоз 50 т/га 3. N30Р30К45 лентами 4. Вермикомпост 5 т/га +N60Р60К90 вразброс 5. Вермикомпост 5 т/га 6. Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 7. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс 8. Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45лентами 9. N60Р60К90 вразброс 10. N60Р60К90 вразброс + эпин 11. N60Р60К90 вразброс + квартазин 12. N90Р60К90 вразброс 13. N90Р60К90 вразброс + Cu 14. N120Р60К90 вразброс НСР05 Содержание крахмала, % сухого вещества, % нитратов, мг/кг среднее среднее среднее 1997 г. 1998 г. 1999 г. 2000 г. за 4 1997 г. 1998 г. 1999 г. за 3 1997 г. 1998 г. 1999 г. за 3 года года года 16,5 10,5 13,0 12,2 13,1 22,4 16,8 17,4 18,9 74 18 52 48 17,2 10,5 13,4 12,6 13,4 22,8 16,8 18,9 19,5 79 24 53 52 17,0 11,0 13,6 12,8 13,6 23,1 17,5 20,5 20,4 62 18 67 49 14,5 11,0 12,7 12,5 12,7 21,9 17,5 19,3 19,6 53 24 43 40 16,5 11,0 13,7 13,7 13,7 22,8 17,5 19,0 19,8 51 18 40 36 13,5 10,8 11,7 13,8 12,5 20,9 16,8 18,1 18,6 88 26 69 61 15,0 11,3 11,2 11,0 12,1 22,2 17,7 18,9 19,6 76 28 43 49 17,0 11,0 12,5 11,9 13,1 23,9 19,0 19,0 20,6 56 22 51 43 16,0 10,3 13,0 11,8 12,8 22,8 16,8 19,5 19,7 57 20 49 42 16,0 10,0 11,5 10,7 12,1 22,5 16,3 18,0 18,9 51 24 69 48 15,0 10,5 13,2 10,4 12,3 21,8 16,8 20,0 19,5 71 22 66 53 14,0 10,3 12,8 11,0 12,0 21,1 16,8 18,7 18,9 53 22 60 45 14,0 10,4 12,7 13,0 12,5 22,1 17,5 19,3 19,7 63 25 56 48 15,0 0,2 11,0 0,2 12,8 0,1 12,0 0,2 12,7 0,1 22,5 0,2 17,7 0,3 19,8 0,4 20,0 0,2 57 2 23 2 70 2 50 1 Существенное увеличение содержания нитратов во все годы исследований отмечалось при ленточном внесении основного удобрения по сравнению с разбросным, применении квартазина и эпина на фоне N60Р60К90, внесении 50 т/га подстилочного навоза. В среднем за четыре года исследований содержание нитратов колебалось от 36 при применении 5 т/а вермикомпоста до 61 мг/кг при внесении 50 т/га подстилочного навоза + N30Р30К45 лентами, т.е. было ниже ПДК (150 мг/кг). Некоторые исследователи [180-182] считают, что наиболее существенное снижение крахмалистости клубней отмечается при применении азотных удобрений. Например, в опытах ЦОС ВИУА внесение под картофель азота в дозе 180 кг/га уменьшило содержание крахмала в клубнях по сравнению с контролем на 1,24% [183]. При внесении N90Р60К190 содержание крахмала по сравнению с контролем уменьшалось в среднем за три года на 2,4%, при внесении N180Р60К190 – на 3,0% [155]. Крахмалопонижающее действие азотных удобрений чаще всего объясняется увеличением количества крупных клубней в урожае, которые менее крахмалисты, чем клубни средней величины. В наших исследованиях крахмалистость клубней зависела от погодных условий в период их формирования. Низкое содержание крахмала по всем вариантам опыта отмечается в 1998 г. (табл. 38). В варианте без внесения удобрений количество крахмала в клубнях изменялось по годам исследований от 10,5 в 1998г. до 16 % в 1997г. Применение органических удобрений не снижало содержание крахмала по годам исследований. С учетом последействия предшественника менее подвержено колебаниям по годам содержание крахмала в клубнях при ленточном внесении половинной дозы основного удобрения и органоминеральной системе удобрения, что связано с более равномерным и сбалансированным поступлением элементов питания в растения. В этих же вариантах выше и урожайность (табл. 19). Негативным на содержание крахмала было действие повышенных доз минерального азота 90 и 120 кг/га д.в. и применение эпина на фоне N60. Количество крахмала в клубнях в этих вариантах уменьшалось на 1 и 3 % по годам исследований. В среднем за четыре года исследований (табл. 37) максимальным содержание крахмала было при внесении N30Р30К45 лентами (13,6%) и 5 т/га вермикомпоста (13,7%), минимальным (12%) – при внесении N90Р60К90 вразброс. Внесение азотных удобрений привело к снижению содержания крахмала и повышению содержания сырого протеина. Снижение содержания крахмала в перерасчете на каждые 30 кг/га д.в. азота составило в среднем 0,9%, а повышение содержание сырого протеина – 0,50 и 0,56%. Однако прямой зависимости между величиной дозы азота и уменьшением показателей качества клубней не отмечено. Расчеты коэффициентов корреляции между содержанием крахмала и сырым протеином показали, что между ними слабая связь (r = 0,26). Сбор крахмала с 1 гектара в среднем за четыре года исследований достоверно увеличивался относительно контроля от 0,36 до 0,85 т/га. Наибольшим он был при дозе минерального азота 60 кг/га вразброс + квартазин 86 и при органо-минеральной системе с дозой N30 лентами в основное внесение. Это свидетельствует о том, что темп роста урожайности картофеля опережал в этих вариантах снижение крахмалистости под влиянием удобрений. Увеличение доз азотных удобрений до 90 и 120 кг/га не приводило к приросту сбора крахмала. Определенный интерес представляет содержание аминокислот в клубнях раннеспелого картофеля. Абсолютное количество аминокислот в картофеле невелико: лизина – 1,2, метионина 0,7 г, триптофана – 0,3 г, а всего незаменимых аминокислот около 8 г/кг [184]. По качеству протеин картофеля только незначительно уступает зеленым кормам. Особенно выделяется он повышенным содержанием критических аминокислот – лизина 5,7% (норма 4,2 – 4,85 %), метионина 3,3% (норма 2,5 – 3,2) и триптофана 1,4% (норма 0,6 – 0,8) [185]. По результатам исследований, общая тенденция такова: отмечается повышение суммы как незаменимых, так и заменимых аминокислот по сравнению с контролем (табл. 39). Максимальное содержание общей суммы аминокислот в клубнях картофеля установлено при дозе азота 90 кг/га на фоне Р60К90 и внекорневом внесении меди – 77,6 мг/г, что на 20% больше, чем при внесении N30Р30К45 лентами. Доля незаменимых аминокислот во всех вариантах опыта составляла 26% от общей их суммы, а при внесении N30Р30К45 – 27%. Ризобактерин (БП) не оказывал существенного влияния на содержание крахмала, а больше сказывались сортовые особенности и сроки созревания картофеля (табл. 40). Выше содержание крахмала у поздних (14,5%) и среднеспелых (13,4%) сортов, ниже – у раннеспелых (12,5%). Таким образом, применение минерального и биологического азота на фоне последействия бобового предшественника не снижает качества клубней раннеспелого картофеля. 3.2.3. Озимая пшеница Проблема повышения качества зерна особенно актуальна в связи с наблюдаемой в последние годы тенденцией к снижению содержания в нем белка и клейковины. Как уже установлено, наиболее эффективным средством регулируемого воздействия на азотный обмен растений является удобрения. В.В. Кидиным [186] было установлено, что внесение небольших доз азота (N30) до посева или ранней весной в подкормку не способствует улучшению качества зерна, а при благоприятных погодных условиях и орошении содержание белка в зерне может даже несколько снижаться вследствие «ростового разбавления». В наших исследованиях увеличение доз азота с 60 до 90 кг/га увеличивает урожай и повышает содержание белка на 0,7 – 1,7%, клейковины на 2 – 4% (табл. 41,42). Клейковинообразующая способность белкового комплекса оценивали как отношение содержания клейковины к содержанию белка в безразмерных единицах. 87 Клейковинообразующая способность белкового комплекса изменялась от 1,91 до 2,17. При органо-минеральной системе удобрения, ленточном внесении Таблица 39 Влияние условий питания и регуляторов роста на содержание аминокислот в клубнях картофеля сорта Аноста, мг/г (среднее за 1997 – 1999 гг.) Аминокислоты 1 2 3 4 Лизин Треонин Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Сумма 3,1 2,5 3,9 2,9 5,7 3,1 21,2 3,8 3,3 5,0 3,6 7,1 4,1 26,9 3,4 2,9 4,6 3,3 6,6 3,8 24,6 3,7 3,4 5,0 3,6 7,1 4,2 27,0 Аргинин Аспарагиновая кислота Серин Глутаминовая кислота Пролин Глицин Аланин Тирозин Сумма Общая сумма 2,7 7,1 2,3 9,4 3,9 3,1 3,4 2,3 34,2 55,4 3,5 8,3 3,2 11,0 5,0 3,9 4,6 3,2 42,7 69,6 3,2 7,7 2,7 10,6 4,8 3,6 4,2 3,0 39,8 64,4 3,6 8,3 3,2 11,5 5,3 4,1 4,6 3,3 43,9 70,9 Вариант 5 6 7 8 Незаменимые 3,6 3,3 3,5 3,5 3,1 2,8 3,1 3,0 4,8 4,3 4,6 4,6 3,4 3,2 3,3 3,3 7,0 6,3 6,6 6,6 3,9 3,5 3,8 3,8 25,8 23,4 24,9 24,8 Заменимые 3,4 3,1 3,2 3,2 8,0 7,6 7,8 7,8 2,9 2,6 2,9 2,8 10,7 10,4 10,5 10,4 5,0 4,5 4,6 4,7 3,8 3,4 3,7 3,6 4,3 3,9 4,2 4,3 3,1 2,7 2,9 2,9 41,2 38,2 39,8 39,7 67,0 61,6 64,7 64,5 9 10 11 12 13 14 2,9 2,4 3,7 2,7 5,4 2,9 20,0 3,7 3,3 5,0 3,5 7,0 4,1 26,6 3,5 3,0 4,6 3,3 6,6 3,9 24,9 3,4 2,9 4,5 3,3 6,5 3,8 24,4 4,1 3,7 5,6 3,9 7,8 4,9 30,0 3,7 3,3 5,0 3,6 7,1 4,3 27,0 2,6 6,9 2,1 9,2 3,8 2,9 3,4 2,2 33,1 53,1 3,5 8,2 3,2 11,3 5,2 4,0 4,5 3,3 43,2 69,8 3,3 7,8 2,8 10,8 4,9 3,7 4,2 3,0 40,5 65,4 3,2 7,7 2,7 10,6 4,7 3,6 4,1 2,9 39,5 62,9 3,9 8,9 3,5 12,3 5,6 4,5 5,1 3,8 47,6 77,6 3,5 8,2 3,0 11,3 5,2 4,0 4,6 3,4 43,2 70,2 89 Таблица 40 Влияние условий питания и сортовых особенностей на содержание крахмала в клубнях картофеля Содержание крахмала, % Вариант Аноста Росинка Атлант 1998 г. 1999 г. среднее 1998 г. 1999 г. среднее 1998 г. 1999 г. среднее 1. Без удобрений 11,0 13,0 12,0 12,1 14,3 13,2 14,2 15,2 14,8 2. N60P60К90 – фон I 11,7 13,7 12,7 12,3 14,3 13,3 14,0 15,6 14,8 3. Фон I + ризобактерин 11,3 13,9 12,6 12,5 14,1 13,3 14,2 15,4 14,8 4. N90P60К120 – фон II 12,5 13,3 12,9 12,0 14,4 13,2 13,5 15,5 14,5 5. Фон II + ризобактерин 12,0 13,8 12,9 12,0 14,6 13,3 14,2 14,8 14,5 6. N60P60К90+5 т/га вермикомпост – фон III 12,2 12,8 12,5 12,8 14,8 13,8 13,5 15,5 14,5 7. Фон III+ ризобактерин 12,7 13,1 12,9 12,8 14,6 13,7 13,3 15,9 14,6 НСР05 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1 удобрения, применении квартазина и в контрольном варианте способность белков формировать клейковину больше двух единиц. Установлена сильная (r = 0,80) корреляционная зависимость между натурой зерна и урожайностью озимой пшеницы. Таблица 41 Влияние условий питания на качество зерна озимой пшеницы (среднее за 1998-2000 гг.) Клейковинообраз ующая Натура способность , белкового г/л комплекса Стеклов идность, % Содержа ние белка, % Сбор белка, ц/га Клейков ина, % 59 11,7 2,63 24,4 2,09 880 64 13,0 5,05 26,2 2,00 950 62 12,8 4,52 24,5 1,91 934 4. Р45К90 лентами + N60 64 12,8 4,32 26,0 2,05 916 5. Р45К90 вразброс + N60 60 12,5 3,71 24,8 1,98 897 61 11,9 4,39 23,0 1,95 906 59 12,4 4,99 23,9 1,91 940 65 12,5 4,11 23,9 1,91 914 68 12,5 4,45 24,6 1,97 923 58 12,1 4,15 24,6 2,03 928 59 13,0 4,56 24,8 1,91 900 64 13,0 4,96 26,1 1,98 920 62 12,7 4,82 26,7 2,17 918 61 12,8 4,52 27,0 2,16 919 0,73 0,04 0,2 – 2,1 Вариант 1. Без удобрений 2. N30 Р45К90 лентами +квартазин + N60 3. N30 Р45К90 вразброс + квартазин+ N60 6. N30 Р45К90 вразброс + N60 7. N30 Р45К90 лентами + N60 8. Солома 4 т/га+Р45К90 вразб.+N60+БП* 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 10. Вермикомпост 2 т/га + Р45К90 + N60 11. N30 Р45К90 вразброс + эпин+ N60 12. N30 Р45К90 лентами + эпин+ N60 13. Навоз 25 т/га+Р45К90 лентами + N60 14. Навоз 25 т/га+Р45К90 вразброс + N60 НСР05 *БП – ризобактерин+фитостимофос В результате наших исследований оптимальным с точки зрения качества зерна следует считать вариант, где внесено лентами с осени N30Р45К90, весной в подкормку N40,, в фазе выхода в трубку N20 кг/га + квартазин. В этом варианте стекловидность составила 66%, содержание белка 13%, клейковины 26%, натура – 950 г/л, масса 1000 зерен 58,7 г, содержание крахмала 51 %. Таблица 42 Влияние условий питания на качество зерна озимой пшеницы Вариант 2000 г. среднее за 3 года 1998 г. 1999 г. 2000 г. среднее за 3 года 1998 г. 1999 г. 2000 г. среднее за 3 года Клейковина, % 1999 г. Стекловидность, % 1998 г. Содержание белка, % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1. Без удобрений 11,9 11,6 11,7 11,7 59 70 47 59 24,4 25,0 23,8 24,4 2. N30Р45К90 лентами + квартазин + N60 13,2 12,8 13,0 13,0 63 70 60 64 25,9 26,7 25,9 23,2 3. N30Р45К90 вразброс + квартазин + N60 12,8 12,8 12,9 12,8 61 67 59 62 24,0 24,0 25,6 24,5 4. Р45К90 лентами + N60 13,5 12,2 12,6 12,8 60 76 57 64 25,6 26,2 25,9 26,0 5. Р45К90 вразброс + N60 13,4 12,1 12,1 12,5 58 70 52 60 25,0 24,3 24,6 24,8 6. N30Р45К90 вразброс + N60 11,2 11,6 12,8 11,9 65 65 54 61 22,0 22,8 24,3 23,0 7. N30 Р45К90 лентами + N60 12,3 12,1 12,9 12,4 56 64 57 59 23,0 23,6 25,1 23,9 8. Солома 4 т/га + Р45К90 + БП + N60 12,2 12,6 12,7 12,5 66 70 59 65 23,7 22,8 25,2 23,9 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 12,3 12,7 12,5 12,5 68 72 64 68 23,7 25,4 24,8 24,6 10. Р45К90 вразброс + БП + N60 12,5 12,8 12,8 12,7 64 68 54 62 23,9 24,7 25,2 24,6 11. N30Р45К90 вразброс + эпин + N60 13,4 12,7 12,9 13,0 58 67 53 59 25,0 25,2 24,3 24,8 12. N30 Р45К90 лент. + эпин + N60 13,2 12,8 13,1 13,0 63 70 59 64 25,8 26,6 25,9 23,1 13. Навоз 25 т/га + Р45К90 лентами + N60 12,5 12,7 13,0 12,7 60 69 57 62 28,2 25,8 26,0 26,7 14. Навоз 25т/га + Р45К90 вразброс + N60 12,7 12,8 12,8 12,8 58 70 55 61 28,4 26,6 25,7 27,0 НСР05 0,1 0,1 0,1 0,1 1,1 1,5 1,1 0,7 0,3 0,4 0,3 0,2 92 Продолжение табл. 42 Вариант 2000 г. среднее за 3 года 1998 г. 1999 г. 2000 г. среднее за 3 года 1998 г. 1999 г. 2000 г. среднее за 3 года Содержание крахмала, % 1999 г. Масса 1000 зерен, г 1998 г. Натура, г/л 1 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1. Без удобрений 814 1004 822 880 45 58 40 48 54 52,6 54,8 54 2. N30Р45К90 лентами + квартазин + N60 960 1012 878 950 53 70 50 58 47 57 49 51 3. N30Р45К90 вразброс + квартазин + N60 934 1016 852 934 51 70 49 57 52 56 54 54 4. Р45К90 лентами + N60 881 1019 848 916 59 72 45 59 54 50 52,0 52 5. Р45К90 вразброс + N60 865 995 831 897 56 72 45 58 52 50 54,0 52 6. N30Р45К90 вразброс + N60 863 992 863 906 52 72 50 58 54 55,4 59,0 56 7. N30 Р45К90 лентами + N60 872 1061 887 940 53 65 52 57 53 55,2 51,4 53 8. Солома 4 т/га + Р45К90 + БП* + N60 859 976 907 914 44 66 40 50 48 57 48 51 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 881 982 906 923 46 64 40 50 49 58 50 52 10. Р45К90 вразброс + БП + N60 866 966 922 918 44 64 42 50 47 57 50 51 11. N30Р45К90 вразброс + эпин + N60 827 1017 856 900 43 70 49 54 49 54 56 53 12. N30 Р45К90 лентами + эпин + N60 870 1016 874 920 52 70 50 57 48 55 50 51 13. Навоз 25 т/га + Р45К90 лентами + N60 870 1008 876 918 47 73 51 57 51 54 50 52 14. Навоз 25т/га + Р45К90 вразброс + N60 879 1008 870 919 45 72 51 56 49 51 53 51 4 4 3 2 2 1 1 1 0,9 0,7 0,7 0,5 НСР05 *БП – ризобактерин + фитостимофос. В среднем по опыту на контроле стекловидность зерна составила 48%, содержание белка – 11,7%, клейковины – 24,5%, натура – 880 г/л, масса 1000 зерен – 48,1г, содержание крахмала – 53,8%. В удобряемых вариантах прослеживается тенденция к улучшению качества зерна по сравнению с контролем, стекловидность увеличивалась на 2,3 %, содержание белка на 0,92%, клейковины на 0,70%, на 40 г/л натура зерна, на 8,4 г масса 1000 зерен. Белок пшеницы – важнейший источник незаменимых аминокислот. В отличие от других зерновых культур белок зерна пшеницы характеризуется низким содержанием лизина, метионина и треонина [187]. Особую проблему представляет накопление в белке лизина, содержание которого значительно ниже, чем требуется человеку. Высоколизиновые сорта озимой пшеницы содержат в белке более 3% лизина, среднелизиновые – 2 – 3% и низколизиновые – менее 2% [188]. В наших исследованиях содержание лизина в белке озимой пшеницы изменялось от 2,96 до 3,74 % (табл.43). Многочисленные исследования были посвящены изучению аминокислотного состава белка зерна озимой пшеницы в связи с применением минеральных удобрений. Однако опубликованные в литературе данные разноречивы и не дают ясного представления о характере и степени изменения содержания аминокислот в белке зерна озимой пшеницы под влиянием удобрений. Главными причинами противоречивости данных можно назвать использование разных аналитических методов, нечеткое построение схем опытов и применение низких доз удобрений (45 – 60 кг/га), которые оказывали слабое влияние даже на накопление суммарного белка. Влияние же таких доз удобрений на накопление отдельных фракций белка и его аминокислотный состав было незначительным и часто неопределенным. Вместе с тем при применении повышенных доз удобрений происходят более существенные изменения белковости зерна. Поэтому важно знать, в каких пределах изменяется содержание аминокислот в белке зерна пшеницы при внесении разных доз удобрений с учетом последействия предшественников в конкретных почвенно-климатических условиях. В Нечерноземной зоне в настоящее время этот вопрос изучен еще недостаточно. В наших исследованиях прослеживается тенденция к увеличению по сравнению с контролем количества как незаменимых (на 1,46 мг/г), так и заменимых (на 5,3 мг/г) аминокислот в зерне озимой пшеницы в зависимости от условий питания (табл. 44). Из незаменимых аминокислот резко (от 1 до 2,4 мг/г) по сравнению с контролем увеличивается содержание лейцина, меньше изменяется содержание лизина, треонина, валина, изолейцина, фенилаланина. У заменимых аминокислот изменяется содержание аспарагиновой кислоты на 1,5 мг/г, пролина – на 1,3 мг/г. Корреляционный анализ показывает, что содержание треонина в белке зерна озимой пшеницы на 52% зависит от содержания белка, и между этими показателями установлена средняя корреляционная зависимость (r = 0,72) (табл. 45). Из незаменимых аминокислот средняя корреляционная зависимость установлена между содержанием белка в зерне озимой пшеницы и лейцина (r = 94 0,66), лизина (r = 0,60), изолейцина (r=0,56), и слабая между фенилаланина (r = 0,27) и валина (r = 0,22). Таблица 43 Содержание аминокислот в белке зерна озимой пшеницы, % от белка (среднее за 1998-2000 гг.) Вариант Аминокислоты Лизин Треонин Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Сумма Аргинин Аспарагиновая кислота Серин Глутаминовая кислота Пролин Глицин Аланин Тирозин Сумма Общая сумма 7. 9. 4. 5. 6. 8. 10. Навоз 11. Навоз 1. Без 2. Р45К90 3. Р45К90 N30Р45К90 N30Р45К90 N Р К N30Р45К90 N30Р45К90 N30Р45К90 25т/га + 25 т/га + удобре вразброс лентами + 30 45 90 вразбр. + лент. + вразброс + лентами + вразбр. + лент. + Р45К90 Р45К90 ний + N60 N60 квартазин квартазин N60 N60 эпин + N60 эпин + N60 вразб.+ N60 лент. + N60 + N60 + N60 Незаменимые 3,50 2,96 3,39 3,79 3,63 3,24 3,59 3,70 3,74 3,68 3,65 3,33 3,20 3,31 3,26 3,87 3,39 3,51 3,70 3,89 3,60 3,49 5,13 4,48 4,96 5,52 5,16 4,78 5,30 5,35 5,49 5,36 5,35 3,08 3,36 3,15 3,53 3,47 3,39 3,43 3,54 3,59 3,52 3,49 5,98 5,92 6,30 6,98 6,85 6,32 6,86 7,09 7,17 6,87 6,81 5,13 5,36 5,12 5,60 5,16 5,01 5,38 5,43 5,49 5,36 5,43 26,15 26,08 26,22 29,05 28,15 26,12 28,06 28,81 29,37 28,38 28,39 Заменимые 4,19 4,40 4,25 4,66 4,92 4,16 4,44 4,75 4,81 4,48 4,54 5,81 5,84 5,67 6,29 6,61 5,47 5,92 6,26 6,33 6,00 6,16 4,02 4,00 3,86 4,22 4,03 4,01 4,13 4,07 4,12 4,16 4,14 23,08 21,76 21,42 23,53 22,58 21,11 21,82 21,34 21,59 22,14 22,38 10,34 3,85 4,70 3,42 60,26 86,75 10,56 4,00 4,56 3,68 58,8 84,88 10,47 3,86 4,57 3,39 57,48 83,70 11,46 4,31 5,00 3,88 63,36 92,41 11,29 4,35 5,08 4,19 63,03 91,21 10,17 3,85 4,62 3,16 56,55 82,67 10,68 4,13 4,75 3,74 59,63 87,69 10,56 4,30 4,90 4,00 60,18 88,99 10,76 4,35 4,96 4,04 60,95 90,31 10,79 4,16 4,80 3,76 60,27 88,65 10,95 4,22 4,87 3,73 60,99 89,38 96 Таблица 44 Влияние условий питания на содержание аминокислот в зерне озимой пшеницы, мг/г (среднее за 1998-1999 гг.) Аминокислоты Лизин Треонин Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Сумма Аргинин Аспарагиновая кислота Серин Глутаминовая кислота Пролин Глицин Аланин Тирозин Сумма Общая сумма Вариант 1. Без 2. Р45К90 3. Р45К90 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Навоз 11. Навоз удобр вразброс лентами + N30Р45К90 N30Р45К90 N30Р45К90 N30Р45К90 N30Р45К90 N30Р45К90 25т/га + 25 т/га + ений + N60 N60 вразброс лентами + вразбр. + вразбр. + лент. + лент. + Р45К90 Р45К90 + N60 N60 эпин + N60 квартазин эпин + N60 квартазин вразб.+ лент. + + N60 + N60 N60 N60 Незаменимые 4,1 3,7 4,3 4,4 4,5 4,2 4,6 4,9 4,9 4,6 4,5 3,9 4,0 4,2 4,2 4,8 4,4 4,5 4,9 5,1 4,5 4,3 6,0 5,6 6,3 6,4 6,4 6,2 6,8 7,1 7,2 6,7 6,6 3,6 4,2 4,0 4,1 4,3 4,4 4,4 4,7 4,7 4,4 4,3 7,0 7,4 8,0 8,1 8,5 8,2 8,8 9,4 9,4 8,6 8,4 6,0 6,7 6,5 6,5 6,4 6,5 6,9 7,2 7,2 6,7 6,7 30,6 32,6 33,3 33,7 34,9 33,9 36,0 38,2 38,5 35,5 35,0 Заменимые 4,9 5,5 5,4 5,4 6,1 5,4 5,7 6,3 6,3 5,6 5,6 6,8 7,3 7,2 7,3 8,2 7,1 7,6 8,3 8,3 7,5 7,6 4,7 5,0 4,9 4,9 5,0 5,2 5,3 5,4 5,4 5,2 5,1 27,0 27,2 27,2 27,3 28,0 27,4 28,0 28,3 28,3 27,7 27,6 12,8 13,2 13,3 13,3 14,0 13,2 13,7 14,0 14,1 13,5 3,5 4,5 5,0 4,9 5,0 5,4 5,0 5,3 5,7 5,7 5,2 5,2 5,5 5,7 5,8 5,8 6,3 6,0 6,1 6,5 6,5 6,0 6,0 4,0 4,6 4,3 4,5 5,2 4,1 4,8 5,3 5,3 4,7 4,6 70,5 73,5 73,0 73,5 78,2 73,4 76,5 79,8 79,9 75,4 75,2 101,5 106,1 106,3 107,2 113,1 107,3 112,5 118,0 118,4 110,9 110,2 Таблица 45 Коэффициент корреляции между содержанием белка и отдельных аминокислот в зерне озимой пшеницы Аминокислоты Лизин Треонин Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Аргинин Аспарагиновая кислота Серин Глутаминовая кислота Пролин Глицин Аланин Тирозин Коэффициент Уравнение корреляции регрессии Незаменимые 0,60 У=0,47+0,39 × Х 0,72 У=1,89+0,50 × Х 0,22 У=4,64+0,15 × Х 0,56 У=0,18+033 × Х 0,66 У=3,04+0,91 × Х 0,27 У=4,46+0,17 × Х Заменимые 0,55 У=0,106+0,44 × Х 0,53 У= 1,29+0,50 × Х 0,48 У= 2,56+0,20 × Х 0,60 У= 21,18+0,51 × Х 0,64 У= 7,44+0,48 × Х 0,56 У= 0,53+0,37 × Х 0,68 У= 0,93+0,41 × Х 0,43 У= 0,075+0,37 × Х Коэффициент детерминации 35,8 51,9 5,06 31,4 43,5 7,2 30,7 28,0 23,5 36,1 41,0 31,6 46,2 18,9 Примечание: У – содержание отдельных аминокислот; Х – содержание белка. Из заменимых аминокислот на 46,2% содержание аланина зависит от содержания белка (r = 0,68), на 41% и 36,0% – содержание пролина и глутаминовой кислоты (r = 0,64 и r = 0,60). Для всех аминокислот разработаны уравнения регрессии, пользуясь которыми, зная содержание белка в зерне можно рассчитать содержание любой аминокислоты в белке зерна озимой пшеницы. 3.3. Вынос элементов питания культурами севооборота в зависимости от условий питания Яровая пшеница. Химический состав растений является одним из наиболее важных показателей, характеризующих биологические особенности культуры и потребность ее в минеральных удобрениях. Определенное влияние на химический состав растений оказывают почвенно-климатические условия, минеральное питание, энергетические процессы в самом растении (фотосинтез, ассимиляция, дыхание и т.п.). Различия в химическом составе растений определяется также их видовыми особенностями и особенностями морфологических органов (репродуктивные, вегетативные). Анализ данных свидетельствует о том, что содержание основных элементов питания как в зерне яровой пшеницы, так и в соломе зависело от условий питания (табл. 46). Таблица 46 Содержание и вынос элементов питания в зависимости от условий питания яровой пшеницы (среднее за 1997-2000 гг.) N Р2О5 К2 О N Р2О5 К2 О N Р2О5 К2 О Коэффициент использования из удобрений, % N Р2О5 К2 О Без удобрений 2,01 0,92 0,61 0,65 0,31 1,26 25,9 12,0 21,6 – – – 68 Вермикомпост 2 т/га + Р60К90 2,04 1,00 0,66 0,67 0,28 1,37 26,2 12,2 23,4 - 19,8 29 67 Вермикомпост 2т/га+Р60К90+БП* 2,14 0,98 0,68 0,80 0,31 1,47 28,7 12,4 24,8 - 22 35 64 N60Р60К90 вразброс 2,28 0,94 0,68 0,78 0,30 1,43 29,7 12,0 24,3 62 18 33 66 N60Р60К90 вразброс + БП 2,36 0,98 0,74 0,80 0,32 1,50 30,6 12,5 25,7 76 25 43 66 N60Р60К90 лентами + БП 2,44 1,02 0,78 0,80 0,32 1,52 31,3 12,9 26,3 100 36 57 67 N60Р60К90 лентами 2,35 0,97 0,64 0,80 0,32 1,50 30,6 12,5 24,9 78 25 41 66 N60Р60К90 вразброс + N30 2,36 0,95 0,62 0,80 0,32 1,54 30,7 12,3 25,2 55 26 44 66 N60Р60К90 лентами + N30 2,44 0,94 0,69 0,80 0,33 1,49 31,3 12,3 25,2 71 34 55 67 N60Р60К90 вразброс + N30 + Cu 2,42 0,95 0,63 0,82 0,30 1,48 31,4 12,1 24,5 58 25 41 66 N60Р60К90 вразброс + N30 +Cu + Zn 2,43 0,95 0,67 0,82 0,35 1,49 31,5 12,6 25,0 57 28 42 66 N60Р60К90 + эпин 2,37 0,97 0,73 0,80 0,32 1,49 30,7 12,5 25,5 76 24 42 66 N60Р60К90 + квартазин 2,40 0,96 0,67 0,80 0,31 1,65 30,9 12,2 27,0 78 23 49 67 Вермикомпост 2 т/га + N60Р60К90 2,28 0,97 0,68 0,78 0,29 1,56 29,6 12,1 26,0 77 25 48 66 НСР05 0,03 0,02 0,04 0,02 0,01 0,05 Зерно Вынос на 1т зерна, кг % на сухое вещество Вариант *БП – ризобактерин+фитостимофос Солома Уборочный индекс азота, % Содержание азота и фосфора было выше в зерне, калия в соломе, причем различия были существенны при локальном внесении основного удобрения и применении в подкормку совместно с азотом CuSO4, а также при опрыскивании регуляторами роста, применении ризобактерина+фитостимофос. Химический состав растений является основой для расчета выноса элементов питания с урожаем. На контрольных вариантах опытов весь содержащийся в растениях азот является азотом почвы. В вариантах с удобрениями вынос азота увеличивается, т.к. в растения поступает азот из почвы, удобрений и в результате азотфиксации микроорганизмами. Исследованиями А.А. Завалина и др. [189] установлено, что на долю азота удобрений приходится в зависимости от погодных условий года от 5 до 21%. За счет фиксированного микроорганизмами азота атмосферы потребности растений удовлетворялись на 20–38% в благоприятные годы и на 15–20% в менее благоприятные. Это связано с повышением устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды. Использование разностного метода предполагает, что потребление культурой азота, фиксированного инокулянтом, и фосфора за счет улучшения фосфорного питания обуславливает повышение выноса этих элементов по сравнению с вариантом без препарата (табл. 46). При этом наблюдаемое повышение хозяйственного выноса азота, фосфора и калия может быть обусловлено дополнительным потреблением их из почвы и удобрений. Если брать за основу контрольный вариант, где присутствуют только азот почвы и пожнивно-корневых остатков, то применение минеральных удобрений увеличивает вынос азота на 0,48, фосфора на 0,02, калия на 0,32 кг на 1 ц основной и соответствующее количество побочной продукции, т.е. в целом незначительно. С учетом только последействия предшественника вынос основных элементов питания на 1 т основной и соответствующее количество побочной продукции яровой пшеницей составило в контрольном варианте по азоту – 25,9, фосфору – 12,0, калию – 21,6 кг. При применении удобрений в среднем по опыту вынос возрастал по азоту и калию на 17%, фосфору на 2%. Увеличение выноса азота на 22% отмечалось при применении меди и бактериального препарата, на 25 % калия от квартазина, на 8 % фосфора от ризобактерина+фитостимофос. По данным В.П. Шабаева и др. [190], проводивших исследования с 15N, увеличение выноса азота инокулированными растениями связано со значительным повышением в них количества “биологического” азота, поступающего из фиксированного в ризосфере бактериями атмосферного азота. Увеличение выноса азота инокулированными растениями, по данным Л.Б. Сироты [191], является результатом повышения коэффициента использования азота удобрений. Бактеризация диазотрофами усилила азотфиксацию в ризосфере. Однако этот азот практически не поступал в надземную часть растений, а оставался в ризосфере, пополняя ее азотный фонд. Следовательно, автор считает, что прибыль азота в урожае происходит не за счет фиксируемого диазотрофами азота, а как результат лучшего использования азота удобрений и почвы. 100 Ассоциативные азотфиксирующие бактерии способны фиксировать азот атмосферы посредством ассоциативных связей с корневой системой растений и тем самым закрепляют его в микробной биомассе. Высвобождающийся при ее минерализации азот, по данным О.М. Паринкиной и др. [192], более доступен для растений, чем почвенный азот, что оказывает большое влияние на азотный фонд почвы и условия азотного питания растений. Коэффициент использования из удобрений азота колебался по вариантам от 55 до 100 %, фосфора – от 20 до 36, калия – от 29 до 57 %. Расчеты показали, что коэффициент использования растениями азота удобрений зависел от погодных условий года, доз удобрений, способов их внесения. Максимальное использование азота из удобрений отмечено при недостатке атмосферных осадков, минимальное – в относительно благоприятные годы. С увеличением доз минерального азота коэффициент использования его из удобрений снижался и возрастал на фоне органических удобрений. При обработке семян ризобактерином+фитостимофос коэффициент использования азота удобрений возрастал при ленточном внесении основного удобрения на 22%, при внесении вразброс на 14%, фосфора на – 11 и 7 %, калия на 16 и 10 % соответственно по сравнению с вариантами, где его не применяли. Ленточный способ по сравнению с внесением основного удобрения вразброс способствовал повышению коэффициента использования азота из удобрений на 16, фосфора на 8, калия на 10%. Коэффициенты использования показывают, какая часть внесенного питательного элемента удобрения поглощается растениями. Однако они не отражают, какая доля поглощенного элемента поступает в товарную часть урожая, т.е. в зерно, где почти весь азот представлен белками. Способность растений в зависимости от условий питания транспортировать поглощенный азот (почвы или удобрения) в зерно можно оценить по так называемому уборочному индексу азота (УИА), который представляет собой отношение выноса азота зерном к выносу этого элемента всей надземной массой [175]. При органо-минеральной и минеральной системе удобрения яровой пшеницы на фоне бобового предшественника в зерно “переходит” до 67 % поступающего в растения азота. Картофель. В клубнях картофеля отмечается высокое содержание фосфора, но ниже азота, калия, кальция и магния по сравнению с содержанием этих элементов питания в ботве (табл. 47). Вынос основных элементов питания в вариантах без удобрений на 1 т основной и соответствующее количество побочной продукции раннеспелым картофелем, предшественником которого был клевер, составляет N – 6,6, P2O5 – 1,8, K2O – 14,0, CaO – 4,9, MgO – 1,4 кг (табл. 47). При внесении удобрений увеличивается вынос азота на 5, фосфора на 22, кальция на 16, калия на 4 и магния на 36%. Следует отметить высокий коэффициент использования фосфора из удобрений от 28 до 100%. Здесь сказывается последействие ПКО клевера как источника фосфора для картофеля. Фосфор ПКО клевера, как считает А.Д. Фокин и др. [193] для последующей культуры имеет преимущество перед минеральными 101 удобрениями, так как он меньше закрепляется минеральными коллоидами дерново-подзолистой почвы. Таблица 47 Содержание и вынос основных элементов питания в зависимости от условий питания картофеля, % на сухую массу (среднее за 1997-2000 гг.) Клубни К2О CaO 2,39 0,05 2,50 0,05 2,45 0,06 MgO 0,14 0,14 0,13 N 1,58 1,66 1,66 1,46 0,68 2,52 0,03 0,12 Вермикомпост 5т/га 1,42 0,65 2,50 0,03 1,45 0,68 2,50 1,46 0,68 Вариант Без удобрений Навоз 50 т/га N30Р30К45 лентами Вермикомп. 5т/га + N60Р60К90 вразброс Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс Вермикомп. 5т/га + N30Р30К45 лентами N60Р60К90 вразброс N60Р60К90 вразброс + эпин N60Р60К90 вразброс + квартазин N90Р60К90 вразброс N90Р60К90 вразброс + Cu N120Р60К90 вразброс НСР05 Ботва К2О CaO 3,76 1,92 3,84 2,28 3,84 2,15 MgO 0,45 0,62 0,60 Вынос на 1 т клубней, кг N Р2О5 К2О CaO MgO 6,6 1,8 14,0 4,9 1,4 7,0 2,0 14,5 5,8 1,8 7,1 2,2 14,7 5,5 1,8 КИУ, % N Р2О5 К2О – – – – 200 77 27 1,62 0,40 3,89 2,17 0,62 7,0 2,3 14,8 5,6 1,6 88 45 124 0,11 1,60 0,39 3,86 2,26 0,60 6,8 2,3 14,7 5,8 1,7 – – – 0,04 0,11 1,68 0,40 3,89 2,12 0,68 6,8 2,3 14,5 5,5 1,9 206 100 304 2,48 0,05 0,11 1,64 0,36 3,87 2,27 0,60 7,0 2,3 14,7 5,8 1,8 95 42 126 1,46 0,68 2,46 0,03 0,15 1,66 0,36 3,87 2,10 0,70 7,2 2,3 14,8 5,4 2,1 256 107 333 1,40 0,63 2,48 0,06 0,13 1,62 0,32 3,80 2,42 0,60 6,8 2,1 14,4 6,2 1,6 73 28 102 1,45 0,65 2,50 0,05 0,15 1,65 0,36 3,83 2,42 0,65 6,9 2,1 14,3 6,2 1,9 76 32 100 1,43 0,65 2,42 0,08 0,12 1,63 0,35 3,96 2,14 0,70 6,9 2,2 14,8 5,6 2,0 117 45 168 1,45 0,65 2,46 0,06 0,12 1,60 0,32 3,89 2,25 0,70 6,8 2,1 14,4 5,8 2,0 62 35 134 1,46 0,65 2,45 0,05 0,12 1,66 0,36 3,87 2,21 0,72 7,0 2,2 14,6 5,7 2,1 83 47 164 1,46 0,65 0,02 0,03 2,45 0,02 0,05 0,01 0,12 0,01 1,66 0,36 0,02 0,04 3,87 0,03 2,10 0,08 0,72 0,04 7,1 2,2 14,7 5,4 2,1 64 48 168 N 1,39 1,43 1,43 Р2О5 0,62 0,65 0,65 Р2О5 0,26 0,30 0,33 П р и м е ч а н и е : КИУ – коэффициент использования из удобрений. При ленточном внесении половинной дозы основного удобрения на фоне последействия клевера повышается коэффициент использования картофелем азота из удобрений в 3, фосфора в 2,8, калия в 2 раза. Применение квартазина в 1,6 раза повышает коэффициент использования азота, фосфора и калия. Медь на фоне N90P60K90 повышает коэффициент использования азота из удобрений на 21, фосфора на 12 и калия на 30% по сравнению с фоном. Озимая пшеница. При применении удобрений увеличивается содержание в зерне азота на 7%, калия в ботве на 9% по сравнению с вариантом без удобрений (табл. 48). Вынос элементов питания на 1 ц зерна и соответствующее количество соломы в варианте без удобрений составил: азота – 2,48, фосфора – 1,26, калия – 1,59 кг. Применение удобрений увеличивает вынос азота на 15, калия на 9% на 1ц зерна, не изменяется вынос фосфора. На фоне ленточного внесения основного удобрения коэффициент использования азота из удобрений выше на 14 и 22%, фосфора на 20 и 17 и калия на 10%, чем при внесении удобрения вразброс. При органо-минеральной системе удобрения и ленточном внесении Р45К90 коэффициент использования азота из удобрений увеличивался на 19% по сравнению с внесением Р45К90 вразброс. На фоне внесения основного удобрения вразброс регуляторы роста не изменяли коэффициент использования элементов питания из удобрений, но применение квартазина на фоне ленточного внесения основного удобрения повышает коэффициент использования азота из удобрений на 4% (табл. 49). Коэффициенты использования азота и калия при применении на фоне 4 т/га соломы бактериального препарата близки к действию на этом фоне 30 кг/га минерального азота, но использование фосфора на 4 % уменьшается. Исследованиями установлено, что уборочный индекс азота (УИА) озимой пшеницы изменялся от 81 до 83 % (табл. 48). На фоне последействия предшественника и органо-минеральной системы удобрения (при ленточном внесении минеральных удобрений) он был равен 83%. Следовательно, при оптимальных условиях питания 80 и более процентов азота удобрения и почвы переходит в зерно озимой пшеницы, где почти весь азот представлен белками. Таким образом: На дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах средней степени окультуренности за счет биологического азота и последействия ПКО бобовых культур получена урожайность раннеспелого картофеля 14,6 т/га, яровой пшеницы – 0,90 т/га, что позволяет экономить от 60 до 160 кг/га азота удобрений. 1. С учетом последействия биологического азота и органического вещества бобовых предшественников для получения урожайности зерна пшеницы более 4,0 т/га с высокими показателями качества, соответствующего требованиям пищевой промышленности, клубней картофеля более 30,0 т/га, оптимальной дозой минерального азота при минеральной системе удобрения является 90, при органо-минеральной – 60 кг/га. 104 Ресурсосберегающие технологии культур севооборота включают локальное внесение основного удобрения, применение регуляторов роста, бактериальных препаратов, микроэлементов: Таблица 48 Содержание элементов питания в зерне озимой пшеницы и вынос их урожаем в зависимости от условий питания Зерно % на сухое вещество Вариант 1. Без удобрений 2. N30 Р45К90 лентами + квартазин + N60 3. N30 Р45К90 вразброс+ квартазин+ N60 4. Р45К90 лентами + N60 5. Р45К90 вразброс + N60 6. N30 Р45К90 вразброс + N60 7. N30 Р45К90 лентами + N60 8. Солома 4 т/га+Р45К90 вразброс + N60+БП 9. Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 10. Р45К90 +БП + N60 11. N30 Р45К90 вразброс + эпин+ N60 12. N30 Р45К90 лентами + эпин+ N60 13. Навоз 25 т/га+Р45К90 лентами + N60 14. Навоз 25 т/га+Р45К90 вразброс + N60 НСР05 Солома N 2,05 2,30 2,25 2,33 2,29 2,34 2,38 2,26 2,30 2,30 2,38 2,43 2,36 2,29 0,04 Р2О5 0,90 0,93 0,94 0,94 0,90 0,82 0,92 0,92 0,92 0,84 0,89 0,93 0,86 0,94 0,02 К2 О 0,50 0,58 0,56 0,58 0,56 0,54 0,57 0,56 0,58 0,57 0,56 0,59 0,54 0,54 0,03 N 0,43 0,55 0,52 0,53 0,53 0,46 0,48 0,50 0,50 0,48 0,54 0,50 0,45 0,52 0,03 Р2О5 0,36 0,40 0,37 0,37 0,34 0,36 0,39 0,35 0,35 0,35 0,32 0,43 0,34 0,31 0,02 Примечание. БП – бактериальный препарат ризобактерин+фитостимофос К2 О 1,39 1,55 1,48 1,46 1,46 1,47 1,49 1,49 1,53 1,41 1,46 1,51 1,49 1,42 0,05 Коэффициент Вынос на 1 т зерна, использования из Уборочны кг й индекс удобрений, % азота, % N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О 21,3 1,08 1,62 83 24,5 1,15 1,83 62 52 45 81 25,8 1,13 1,75 47 40 39 81 24,7 1,13 1,76 69 36 30 81 24,3 1,07 1,74 47 19 20 81 24,9 1,02 1,73 57 34 35 81 25,4 1,13 1,77 71 54 45 80 23,8 1,09 1,76 59 30 28 82 24,1 1,09 1,81 49 38 36 82 23,6 1,02 1,70 64 28 29 82 25,1 1,04 1,74 52 31 32 81 25,9 1,17 1,81 66 53 42 81 25,1 1,12 1,75 92 47 39 81 24,1 1,07 1,68 73 35 30 81 а) ленточное внесение основного удобрения повышает урожайность яровой и озимой пшеницы на 0,38 и 0,29 т/га соответственно по сравнению с внесением удобрений вразброс. Ленточное внесение половинной дозы основного удобрения под картофель (N30P30K45) по эффективности близка к дозе N60P60K90, урожайность – 32 и 31 т/га. Рост урожайности связан с увеличением количества зерен в колосе (r=0,78), количества колосьев на 1 м2 (r=0,95), массы 1000 зерен (r=0,84), количества товарных клубней (r=0,77); б) при недостатке атмосферных осадков действие регуляторов роста (эпина и квартазина) на фоне 60 кг/га д.в. минерального азота в посевах яровой пшеницы и независимо от погодных условий, от квартазина в посевах раннеспелого картофеля было эквивалентно 30 и 60 кг/га д.в. минерального азота соответственно. В посевах озимой пшеницы они были эффективны при недостатке атмосферных осадков на фоне 90 кг/га д.в. минерального азота. Прибавка урожайности яровой пшеницы от регуляторов роста при недостатке атмосферных осадков составила 0,36 т/га, у раннеспелого картофеля – 3,0 т/га; в) применение меди в посевах раннеспелого картофеля во влажные годы по своему действию эквивалентно 30 кг/га минерального азота, прибавка урожайности составила 3,8 т/га; г) на фоне ленточного внесения основного удобрения действие бактериальных препаратов в посевах яровой пшеницы (ризобактерин+фитостимофос), раннеспелого и позднеспелого сорта картофеля (ризобактерин) эквивалентно 30 кг/га д.в. минерального азота. Применение их увеличивает на 0,6% содержание белка в зерне, на 25% стекловидность, на 0,8% содержание клейковины. Прибавка урожайности от ризобактерина+фитостимофос в посевах яровой пшеницы составила 0,35 т/га, у раннеспелого картофеля сорта Аноста – 2,1, среднеспелого Росинка – 4,2 т/га, у позднеспелого на фоне органо-минеральной системы удобрения – 1,8 т/га. ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И УДОБРЕНИЯ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ, БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЕЕ АКТИВНОСТЬ И БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ 4.1. Изменение агрохимических свойств почвы Физико-химические свойства почв помимо непосредственного действия на урожай сельскохозяйственных культур и эффективность внесенных удобрений оказывают значительное влияние на питательный режим почвы, ее биологическую активность, обуславливают характер превращения внесенных в почву удобрений в пахотном горизонте и определяют возможность передвижения некоторых соединений в более глубокие слои. Поддержание достигнутого уровня плодородия почв и дальнейшее его повышение – приоритетная задача, решение которой необходимо для социально-экономической стабильности страны. Интенсивное использование окультуренных почв без применения удобрений приводит к ежегодному снижению рНксl на 0,03 единицы, уменьшению содержания 107 легкогидролизуемого азота на 2,7 мг/кг, подвижного фосфора на 1 мг/кг, калия – на 17 мг/кг, гумуса – на 0,02%; на фоне минеральной системы удобрения: рНксl на 0,03–0,21 единицы, подвижного фосфора на 4–6 мг/кг, калия – на 13–20 мг/кг, гумуса на 0,02–0,03 % [194]. Решение задачи плодородия почвы в настоящее время сопряжено с большими трудностями. Уменьшение вдвое количества ежегодно вносимых органических и минеральных удобрений привело не только к снижению продуктивности сельскохозяйственных угодий на 30–40 %, но и к заметной потере потенциала плодородия почв. На пашне в 43 районах республики снизилось содержание в почве гумуса, в 80 – фосфора, в 77 районах снизилось содержание калия [195]. Длительные опыты свидетельствуют о том, что деградация плодородия по агрохимическим показателям наступает по азоту на 3-й год, по фосфору и калию на 7–8 год и по кислотности на 10–15 год после прекращения внесения удобрений и известкования. В дальнейшем наступает стабилизация агрохимических показателей почв на уровне показателей, характерных для неокультуренных почв данного района [196]. Стратегическая задача земледелия состоит в том, чтобы обеспечить воспроизводство плодородия и реализовать потенциал продуктивности пахотных почв на уровне 40–60 ц/га к.ед., в том числе 30–40 ц/га зерна [195]. В литературе имеется много сведений о влиянии длительного применения органических и минеральных удобрений на агрохимические свойства различных типов почв. Длительное 30-летнее применение удобрений оказало сильное влияние на урожай и на изменение агрохимических свойств почвы. От применения навоза содержания гумуса в почве увеличивалось с 0,94 до 1,47 %, а от одних минеральных удобрений – всего на 0,09 – 0,11 %, т.е. минеральные удобрения при их систематическом применении не оказали существенного влияния на количество гумуса в почве, а при внесении физиологически кислых минеральных удобрений содержание гумуса в почве уменьшилось, снизилась также и степень насыщенности почв основаниями, повысилась кислотность, ухудшились физические свойства почвы [197]. При бессменном возделывании сахарной свеклы за 14 лет показатель содержания гумуса в слое почвы 0–30 см уменьшился на 38 %, а при чередовании культур севооборота за это же время произошло увеличение гумуса на 0,11% [198]. Применение органических, минеральных удобрений и извести оказало существенное влияние на изменение агрохимических свойств дерновоподзолистых супесчаных почв в сторону повышения их плодородия. Содержание гумуса в почве повысилось до 1,48%, или на 0,58% по сравнению с контролем, увеличилась степень насыщенности почвы основаниями, возросло содержание подвижных форм фосфора и калия [199]. Обширные исследования по изучению влияния длительного применения различных систем удобрения в севообороте при различной степени окультуренности на плодородие почвы, урожай культур и его качество проводились в многолетнем стационарном опыте, заложенном в 1949 году 108 профессором А.М. Брагиным в отделении “Иваново” учебно-опытного хозяйства Белорусской сельскохозяйственной академии. Им установлено, что лучшие агрохимические показатели почвы обеспечивает система удобрения, где навоз сочетается с минеральными удобрениями. По этой системе установлено заметное увеличение содержания в почве общего азота и гумуса, в то время как при применении только одних минеральных удобрений по этим показателям достигается стабильное состояние. По содержанию подвижных форм питательных веществ (легкогидролизуемому азоту, фосфору и калию) навозно-минеральная система имеет некоторое преимущество по сравнению с применением только минеральных удобрений. В вариантах с минеральной системой удобрения отмечено значительное подкисление почвы [200]. В зарубежной литературе довольно обстоятельно освещены вопросы влияния длительного применения удобрений на повышение плодородия почвы. По этому вопросу имеются данные опытных станций европейских стран. Опыты на этих станциях проводились в течение 50 – 100 лет. На Ротамстедской опытной станции 70-летнее ежегодное внесение 35 т/га навоза на тяжелой глинистой почве опытного участка Бродбока в опыте с бессменной пшеницей привело к повышению содержания общего углерода и азота более чем в два раза по сравнению с неудобренной почвой. При сравнении с почвой до закладки опыта отмечено, что за 70 лет содержание органического углерода на делянках, где применялся навоз, повысилось на 0,46% (с 2,13 до 2,59 %), а на делянках с минеральными удобрениями увеличение не произошло, наблюдается стабильное состояние органического вещества. По данным Асковской опытной станции (Дания) на суглинистых почвах применение 10 т/га навоза ежегодно в 4-польном плодосменном севообороте сопровождалось значительным накоплением органического вещества и азота в почве. Так, по прошествии 48 лет (1894 – 1942 гг.) содержание органического углерода было таким: на делянках без удобрений – 1,30%, по навозу – 1,52%, по NРК – 1,43%, а содержание общего азота по этим вариантам соответственно равнялось 0,106; 0,130 и 0,118 %. В опытах в Галле (Германия) на суглинистых почвах изменение органического вещества и общего азота в почве под воздействием длительного применения (75 лет) навоза и минеральных удобрений аналогично изменениям, полученных в опытах в Аскове [201]. Таким образом, длительное применение навоза и сочетание навоза и минеральных удобрений значительно увеличивает содержание в почве органического вещества, гумуса и общего азота, а также улучшает физические, агрохимические и биологические свойства почвы. Длительное применение одних минеральных удобрений в средних дозах на фоне известкования не приводит к значительному увеличению содержания органического вещества и азота в почве. Как правило, при применении минеральных удобрений эти показатели стабилизируются. Отмечается улучшение физических, агрохимических и биологических свойств почвы. В нынешний период воспроизводство плодородия почв должно преимущественно базироваться на принципах самоокупаемости почвоулучшающих мер при ограниченных государственных 109 капиталовложениях [195]. Так, например, Ю.И. Касицкий [202] считает, что оптимальное содержание подвижного фосфора в известкованных минеральных почвах Нечерноземной зоны для полевых севооборотов находится в интервале 100–150 мг/кг. При использовании доз фосфора, компенсирующих его вынос из почвы, в указанном интервале можно получить урожаи основных культур, составляющие не менее 95% от максимальных. При этом оптимум для зерновых культур, трав, льна тяготеет к нижней границе интервала, картофеля – к верхней, что необходимо учитывать при распределении фосфорных удобрений в севообороте. Исследованиями В.В. Барашенко [203] установлена зона оптимума фосфатного режима почв для севооборотов, насыщенных посевами зерновых культур и клевера при средней продуктивности 80–120 ц/га к.ед.; содержание Р2О5 по Кирсанову – 150–400 мг/кг почвы. При этом нижняя оптимальная граница содержания подвижного фосфора для возделываемых культур составляет 150–200 мг/кг почвы. При длительном применении удобрений может резко измениться эффективность удобрений и перемещаться порядок минимумов. Например, систематическое внесение физиологически кислых минеральных удобрений требует соответствующих мероприятий по устранению нежелательного подкисления почвы и сохранению благоприятных ее агрохимических свойств на определенном уровне, обеспечивающем произрастание возделываемых культур. В полевом опыте в зернотравяно-пропашном севообороте изучались изменения агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием систематического применения удобрений с учетом последействия бобовых предшественников и системы удобрения на их фоне. В 1995 г. осенью участок был произвесткован. Доза известкового материала (доломитовая мука) с учетом гранулометрического состава почвы и обменной кислотности составила 4,6 т/га. Определение агрохимических показателей почвы стационарного опыта нами проводилось спустя год и пять лет после его закладки. С учетом последействия извести, а также предшественников и применяемых удобрений весной 1997 г. перед закладкой опытов были проанализированы почвенные образцы. Прежде чем перейти к рассмотрению влияния различных систем удобрения на агрохимические показатели почвы, сопоставим эти показатели перед закладкой опыта и спустя год в вариантах без удобрений, где четко прослеживается влияние известкования и предшественников. Известкование повысило содержание в почве обменных оснований, снизилась обменная и гидролитическая кислотность. Так, гидролитическая кислотность, например, после люпина снизилась с 2,10 до 1,56, обменная до рН 5,92 против рН 5,80, повысилась степень насыщенности почвы основаниями с 78,8 до 85,4%, увеличилось содержание подвижного фосфора на 11 мг/кг почвы, но уменьшилось на 37 мг/кг почвы содержание подвижного калия (табл. 49, 50). Здесь сказался антагонизм катионов калия и кальция, причем в большей 110 степени при выращивании калиелюбивых культур. Так, например, после картофеля содержание подвижного калия снизилось со 172 до 90 мг/га почвы. Таблица 49 Влияние системы удобрения культур севооборота на агрохимические показатели дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (весна 1997 г.) Вариант рНксl Hг S T м.-экв. на 100 г почвы После люпина 5,92 1,56 5,87 1,82 0,07 0,03 После яровой пшеницы Без удобрений 6,00 1,50 Органо-минеральная система удобрения 6,00 1,60 Минеральная система удобрения 5,86 1,61 НСР05 0,07 0,04 После клевера Без удобрений 5,89 2,07 Минеральная система удобрения 5,88 2,07 НСР05 0,08 0,03 После картофеля Без удобрений 6,00 1,44 Органическая система удобрения 6,00 1,63 Органо-минеральная система удобрения 6,00 1,80 Минеральная система удобрения 5,90 1,79 НСР05 0,06 0,04 После озимой пшеницы Без удобрений 6,10 1,43 Органо-минеральная система удобрения 6,09 1,64 Минеральная система удобрения 6,04 1,46 НСР05 0,03 0,04 Без удобрений Минеральная система удобрения НСР05 V, % Р2О5 К2 О мг/кг почвы 8,75 10,30 8,83 10,70 0,09 – 85 83 – 175 202 5,8 135 153 3,0 9,20 10,70 8,90 10,50 8,80 10,40 0,30 – 86 85 85 – 214 217 216 4,1 160 178 181 3,8 7,92 9,09 7,95 10,02 0,01 – 79 79 – 163 173 7,8 156 158 2,4 8,80 9,30 9,10 8,50 0,20 10,24 10,93 10,90 10,29 – 86 85 83 83 – 171 178 185 174 6, 6 90 93 128 111 5,1 8,30 9,73 8,70 10,34 8,60 10,06 0,32 – 85 84 85 – 185 186 185 3,2 162 184 174 5,8 Таблица 50 Агрохимические показатели почвы в севообороте перед закладкой опыта в 1997 г. Вариант 1 Без удобрений N30Р40К60 вразброс Р40К60 вразброс + сапронит Р40К60 вразброс N30Р40К60 лентами Р40К60 лентами Hг S T м.-экв. на 100 г почвы 2 3 4 5 После люпина 6,02 1,56 9,05 10,6 5,83 1,83 8,73 10,6 5,98 1,86 8,87 10,73 5,98 1,80 8,97 10,8 5,80 1,88 8,69 10,6 5,80 1,78 8,79 10,7 рНкс1 Р2О5 V,% К2 О мг/кг почвы 6 7 8 85,4 82 83 83 82 82 175 200 200 199 202 200 135 148 151 153 151 158 111 Р40К60 лентами + сапронит НСР 05 5,83 0,07 1,78 0,03 8,91 0,07 10,7 – 83 – 208 6 158 3 112 1 2 3 4 После клевера Без удобрений 5,69 2,07 7,92 Р40К60 + сапронит 5,80 2,09 7,93 Р40К60 вразброс 5,80 2,08 7,94 Р30К50 5,69 2,06 7,97 Р30К50 + сапронит 5,67 2,04 7,92 НСР05 0,07 0,03 0,01 После картофеля Без удобрений 6,90 1,44 8,8 Навоз 50 т/га 6,90 1,52 9,4 N30Р30К45 лентами 5,80 1,87 8,8 Вермикомп. 5т/га+N60Р60К90 вразбр. 5,85 1,82 9,0 Вермикомпост 5 т/га 5,90 1,74 9,2 Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 5,80 1,78 9,2 Навоз 50 т/га+ N60Р60К90 вразброс 5,90 1,76 9,2 Вермикомп. 5т/га+N30Р30К45 лент 5,80 1,84 9,0 N60Р60К90 вразброс 5,80 1,72 8,8 N90Р60К90 вразброс 5,80 2,08 8,2 N120Р60К90 вразброс 5,80 2,11 8,0 НСР 05 0,06 0,04 0,2 После яровой пшеницы Без удобрений 6,0 1,50 9,2 Вермикомпост + Р60К90 5,95 1,62 9,0 Вермикомпост + БП* + Р60К90 5,90 1,60 9,0 N60Р60К90 вразброс 5,90 1,68 8,6 N60Р60К90 вразброс + БП 5,90 1,66 8,8 N60Р60К90 лентами + БП 5,87 1,62 9,0 N60Р60К90 лентами 5,86 1,54 8,8 N60Р60К90 вразброс + N30 5,82 1,60 8,8 N60Р60К90 лентами + N30 5,80 1,56 9,0 Вермикомпост + N60 Р60К90 5,80 1,58 8,8 НСР 05 0,07 0,04 0,3 После озимой пшеницы Без удобрений 6,10 1,63 7,3 Р45К90 вразброс + N60 6,80 1,24 7,5 N30Р45К90 вразброс + N60 6,10 2,01 7,7 N30Р45К90 лентами + N60 6,40 1,41 8,4 Солома + БП + Р45К90 + N60 6,10 2,15 8,8 Солома + N30Р45К90 + N60 5,85 1,98 8,4 Навоз + Р45К90 лентами N60 5,90 2,06 8,8 Навоз + Р45К90 вразброс + N60 5,95 1,98 8,8 Р45К90 + БП + N60 5,90 1,76 8,8 НСР 05 0,03 0,04 0,3 Примечание. БП – ризобактерин + фитостимофос. Продолжение табл. 50 5 6 7 8 9,09 10,07 10,02 10,03 9,96 – 79 79 79 79 80 – 163 178 168 167 178 8 156 159 157 158 159 2 10,24 10,92 10,67 10,82 10,94 10,98 10,96 10,84 10,52 10,28 10,11 – 86 86 82 83 84 84 84 83 84 80 79 – 171 183 175 184 173 182 185 188 173 178 169 7 90 94 114 124 91 130 127 129 94 117 117 5 10,70 10,62 10,60 10,28 10,46 10,62 10,34 10,40 10,56 10,38 – 86 85 85 84 84 85 85 85 85 85 – 214 217 216 214 215 216 216 216 217 217 4 170 179 179 172 175 184 182 182 188 175 4 8,93 8,74 9,71 9,81 9,95 10,38 10,26 10,78 10,56 – 82 86 79 86 78 81 80 82 82 – 185 205 206 236 189 184 188 188 182 3 176 148 165 196 148 165 206 198 190 6 113 Минеральная и органо-минеральная система удобрения культур севооборота с учетом последействия предшественников не изменяет обменную (5,9 против 5,8), но значительно снижает гидролитическую кислотность (1,74 против 2,10 м.-экв. на 100г почвы) по сравнению с исходной почвой. Повысилась степень насыщенности почвы основаниями (до 84 против 78,8 %). Что же касается запасов подвижного фосфора и калия, то здесь сказывается как система удобрения на фоне последействия предшественника, так и способы внесения основного удобрения. Так, после яровой пшеницы, предшественником которой в 1995г. была соя, при минеральной системе удобрения на фоне ленточного внесения основного удобрения значительно увеличилось содержание подвижного фосфора (на 53 мг/кг почвы) и подвижного калия (на 16 мг/кг почвы). После картофеля, где предшественником был клевер, при органо-минеральной системе удобрения на 21 мг/кг почвы повысилось содержание подвижного фосфора, уменьшение содержания подвижного калия произошло в меньшей степени, чем в вариантах без удобрений (44 против 82 мг/кг почвы). Различия между агрохимическими показателями за короткий срок свидетельствует о том большом влиянии, какое оказывает на ход почвенных процессов известкование, предшественники, внесение удобрений, обработка почвы. По истечении первой ротации зернотравяно-пропашного севооборота произошло улучшение агрохимических свойств почвы в вариантах опыта без удобрений, что очень важно с точки зрения последействия предшественников при адаптивной системе земледелия. На неудобренных вариантах опыта заметно снизилась гидролитическая кислотность (до 1,10 против 2,10 м.-экв. на 100г почвы), изменилась обменная кислотность рНксl (6,03 против 5,80), возросла степень насыщенности почвы основаниями (90 против 79 %) (табл. 52), увеличилось на 62 мг/кг почвы содержание подвижного фосфора (226 против 164 мг/кг почвы). Ежегодный прирост подвижного фосфора после люпина составил 12,4, клевера 10,8 мг/кг почвы (табл. 51, 52). Увеличение количества подвижного фосфора в варианте без удобрений можно объяснить деятельностью корневой системы растений и известкованием, способствующим переводу труднодоступных соединений в усвояемые. Возможно, в этом случае сказалась биологическая особенность люпина, который способен не только усваивать труднодоступный фосфор, но и «перекачивать» его из нижележащих горизонтов в верхние. Увеличение содержания подвижного фосфора на фоне последействия ПКО предшественников при длительном применении навоза и минеральных удобрений происходит за счет его минеральных и органических форм. Количество подвижного калия к концу 5-го года исследований снизилось на 19 мг/кг почвы или на 11% по сравнению с исходным содержанием (153 против 172 мг/кг почвы) (табл. 53). Это связано с тем, что потребность в калии у большинства сельскохозяйственных культур выше, чем в фосфоре. У зерновых (зерно+солома) вынос калия превышает вынос фосфора более чем в 1,5 раза. У картофеля клубни в 4, ботва в 8 раз больше выносят калия, чем фосфора. 114 Люпин и клевер (зеленая масса) соответственно в 2 и 5 раз больше выносят калия, чем фосфора. Таблица 51 Влияние систем удобрения культур севооборота на агрохимические показатели дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (осень 2000 г.) Вариант рНкс1 Hг S T м.-экв. на 100 г почвы После люпина Без удобрений 6,00 0,59 Минеральная система удобрения 5,80 1,30 НСР05 0,07 0,02 После яровой пшеницы Без удобрений 6,00 0,99 Органо-минеральная система удобрения 5,89 1,16 Минеральная система удобрения 5,88 1,25 НСР05 0,05 0,03 После клевера Без удобрений 6,03 1,47 Минеральная система удобрения 5,90 1,81 НСР05 0,08 0,04 После картофеля Без удобрений 6,05 1,50 Органическая система удобрения 6,08 1,06 Органо-минеральная система удобрения 6,02 1,04 Минеральная система удобрения 5,96 1,09 НСР05 0,04 0,02 После озимой пшеницы Без удобрений 6,05 0,93 Органо-минеральная система удобрения 6,08 1,18 Минеральная система удобрения 5,93 1,18 НСР05 0,04 0,01 V, % Р2О5 К2О мг/кг почвы 10,7 11,29 93 10,1 11,40 89 0,24 – – 225 157 272 197 12,3 23,7 8,0 8,99 89 9,4 10,56 89 10,1 11,35 89 0,16 – – 250 296 283 9,2 9,0 10,49 86 8,9 10,74 83 0,15 – – 218 169 244 183 12,5 10,2 12,2 11,6 11,2 11,2 0,3 89 91 92 91 – 230 246 258 240 8,2 114 184 183 169 10,4 13,2 14,13 93 9,5 10,68 89 10,9 12,08 90 0,23 – – 206 212 206 3,2 165 185 180 5,1 13,70 12,70 12,20 12,30 – 162 186 174 8,7 Таблица 52 Агрохимические показатели почвы после освоения севооборота (2000 г.) Hг Вариант 1 Без удобрений N30Р40К60 вразброс Р40К60 вразброс + сапронит Р40К60 вразброс N30Р40К60 лентами. рНкс1 S T м.-экв. на 100 г почвы 2 3 После люпина 6,20 0,59 6,00 1,26 5,95 1,28 6,15 1,28 5,50 1,23 V,% 4 5 6 10,7 9,2 9,1 11,0 10,1 11,3 10,5 10,4 12,3 11,3 95,0 88,0 88,0 92,0 89,0 Р2О5 К2О мг/кг почвы 7 8 225 272 250 280 290 157 197 158 193 205 115 Р40К60 лентами Р40К60 лентами + сапронит НСР 05 5,90 6,10 0,07 1,86 1,37 0,02 9,6 9,6 0,2 12,0 11,0 - 84,0 88,0 - 289 285 12 205 163 24 116 1 2 3 4 После клевера Без удобрений 6,03 1,47 9,02 Р40К60 + сапронит 5,85 1,74 8,88 Р40К60 вразброс 5,98 1,82 8,94 Р30К50 5,90 1,86 8,97 Р30К50 + сапронит 5,87 1,80 8,92 НСР05 0,08 0,04 0,15 После картофеля Без удобрений 6,45 1,50 12,2 Навоз 50 т/га 6,45 1,03 12,4 N30Р30К45 лентами 6,50 1,03 12,0 Вермикомп. 5т/га+N60Р60К90 вразбр. 6,40 0,99 10,7 Вермикомпост 5 т/га 6,40 1,08 10,7 Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 6,50 1,13 12,0 Навоз 50 т/га+ N60Р60К90 вразброс 6,50 0,99 11,5 Вермикомп. 5 т/га+ N30Р30К45 лент. 6,40 1,03 10,7 N60Р60К90 вразброс 6,40 1,10 11,2 N90Р60К90 вразброс 5,85 1,08 10,9 N120Р60К90 вразброс 6,40 1,15 10,7 НСР 05 0,04 0,02 0,3 После яровой пшеницы Без удобрений 6,35 0,93 10,9 Вермикомпост + Р60К90 6,30 0,99 14,5 Вермикомпост + БП* + Р60К90 6,35 0,99 15,0 N60Р60К90 вразброс 6,30 1,06 13,5 N60Р60К90 вразброс + БП 6,30 1,01 12,6 N60Р60К90 лентами + БП 6,35 1,06 12,1 N60Р60К90 лентами 6,25 0,99 13,1 N60Р60К90 вразброс + N30 6,40 0,91 14,5 N60Р60К90 лентами + N30 6,25 0,99 12,9 Вермикомпост + N60 Р60К90 6,25 1,01 12,1 НСР 05 0,05 0,03 0,2 После озимой пшеницы Без удобрений 6,25 1,26 9,2 Р45К90 вразброс + N60 5,95 1,74 10,7 N30Р45К90 вразброс + N60 8,85 1,26 10,4 N30Р45К90 лентами + N60 5,95 1,36 10,1 Солома 4 т/га + БП + Р45К90 + N60 5,90 1,15 9,5 Солома 4 т/га + N30Р45К90 + N60 5,90 1,15 9,4 Навоз 25 т/га + Р45К90 вразброс N60 5,80 1,34 8,6 Навоз 25 т/га+Р45К90 лент. + N60 5,85 1,01 9,6 Р45К90 + БП + N60 5,85 1,34 9,5 НСР 05 0,04 0,01 0,2 Примечание: БП – ризобактерин + фитостимофос. 5 Продолжение табл. 52 6 7 8 10,49 10,62 10,76 10,83 10,72 - 86 84 83 83 83 - 218 246 246 240 247 13 169 188 184 180 180 10 13,70 13,40 13,03 11,70 11,80 13,10 12,50 11,70 12,30 11,98 11,85 - 89 92 92 92 91 91 92 91 91 91 90 - 230 248 245 248 244 265 265 255 245 240 242 8 114 183 176 180 185 185 185 180 173 170 170 10 14,83 15,49 15,99 14,56 13,16 13,16 14,09 15,41 13,89 13,11 - 94 94 94 93 93 92 93 94 93 92 - 250 296 295 278 276 296 296 283 286 296 9 162 186 186 178 176 180 180 176 170 187 9 10,46 12,44 11,66 11,46 10,65 10,55 9,94 10,61 10,84 - 88 86 89 88 89 89 87 90 88 - 206 203 200 214 308 208 2,15 225 210 3 165 172 180 185 182 185 185 187 185 5 117 Таблица 53 Влияние условий питания на содержание подвижных соединений фосфора и калия к концу ротации зернотравяно-пропашного севооборота Внесено удобрений орган NPK, ичекг/га д.в. ских, т/га – Исходное содержан ие, мг/кг Р2О К концу ротации севооборота После уборки культур севооборота (2000 г., осень), мг/кг яровой пшеницы клевера картофеля озимой пшеницы люпина 157 мг/к г 226 К2 О Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О 164 172 250 162 218 169 230 114 206 165 225 5 Р2О5 К2 О 62 мг/к г 153 -19 ± ± N24P37K60 14 164 172 296 186 246 184 248 183 212 188 272 187 255 91 188 16 N24P43K69 4 164 172 295 186 246 182 245 176 204 175 250 158 248 84 175 3 N42P49K78 10 164 172 278 178 248 182 248 180 210 184 280 193 253 89 183 11 N24P37K60 10 164 172 276 176 248 184 244 185 203 172 290 205 252 88 184 12 N36P43K69 10 164 172 296 180 246 188 265 185 205 176 289 205 250 96 187 15 N42P49K78 10 164 172 296 180 246 188 265 185 209 183 285 163 260 96 180 8 N36P43K69 14 164 172 283 176 246 188 255 180 200 184 285 163 254 90 178 5 N48P47K76 4 164 172 286 170 240 180 245 173 210 184 289 193 254 90 180 8 N42P47K76 - 164 172 278 178 240 180 240 164 210 182 268 158 247 83 174 2 N48P47K76 - 164 172 276 176 240 180 235 165 202 175 284 163 247 83 172 - N48P47K76 - 164 172 276 158 240 180 240 170 206 185 296 158 252 88 170 -2 N42P47K76 5 164 172 278 173 240 180 240 171 216 189 280 174 251 87 178 6 N48P47K76 9 164 172 296 187 240 180 242 170 214 188 280 158 254 90 177 5 118 Судя по агрохимическим показателям, почву можно отнести к средне окультуренной (индекс окультуренности 0,75) [204]. Система удобрения культур севооборота, способы их внесения на фоне последействия предшественников в севообороте оказывали положительное действие на ее плодородие. Подкисление почвы в результате систематического внесения физиологически кислых минеральных удобрений отмечалось во многих исследованиях при проведении длительных опытов на дерново-подзолистых почвах [205–207]. На величину рН в ризосфере большее влияние оказывал вид растений, чем форма и доза азотных удобрений. Так, корни сои оказывали на рН ризосферы более сильное влияние, чем корни ячменя [206]. Действие удобрений на кислотность почвы зависело от предшествующей культуры (табл. 51, 52). После клевера и люпина, например, обменная кислотность во всех вариантах опыта практически не изменилась и была близка к исходной (рН 5,8). Положительное действие бобовых прешественников (люцерны, донника, люпина) на снижение кислотности почвы отмечают в своих работах А.К. Ярцева и др. [208]. Хотя встречаются данные [209] о повышении обменной кислотности почвы после бобовых предшественников. Повышение кислотности под этими растениями обусловлено деятельностью корней, которые способны продуцировать большое количество углекислоты и кислые корневые выделения. Возросла степень насыщенности почвы основаниями на 10–15%. Увеличение количества поглощенных оснований в почве после бобовых предшественников, возможно, связано с биологической аккумуляцией кальция в пахотном слое вследствие перемещения его при помощи корней из нижних горизонтов почвы. При органо-минеральной и органической системах удобрения положительное влияние предшественника на произвесткованном фоне сохранялось в течение пяти лет, что привело к значительному снижению гидролитической кислотности почвы (1,23 против 2,10 м.-экв. на 100г почвы), увеличению степени насыщенности почвы основаниями (89 против 78,8%). Поглотительная способность определяет многие свойства почв, обуславливает “устойчивость” к воздействию веществ, поступающих извне, т.е. загрязнителей [210], к концу ротации севооборота емкость поглощения увеличилась с 9,9 до 11,6 м.-экв. на 100 г почвы. Установление желаемого фосфатного уровня является одной из сложных задач науки, не только потому, что фосфор имеет большое значение в обеспечении необходимых урожаев, но и потому, что количество доступных растениям фосфатов зависит от многих почвенных процессов, растений, удобрений и других факторов [211]. Формирование фосфатного фонда почвы зависит от особенностей использования органических и минеральных удобрений, известкования и приемов обработки почвы [212]. Известкование увеличивает подвижность фосфатов, и в том случае, если не изменяется содержание подвижного фосфора 119 в почве [213], содержание фосфорорганических соединений увеличивается при повышении количества гумуса [214]. Одинаковое действие на фосфатный режим минеральной и органо-минеральной системы удобрений установлен по результатам длительного опыта на черноземе [215]. По результатам некоторых длительных опытов Белоруссии делается вывод о том, что система удобрения не влияет на распределение фосфатов по профилю почвы [216]. В результате исследований А.И. Горбылевой [217] установлено, что при локализации удобрений заметно повышается фосфатный уровень. При окультуривании в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве происходит накопление активных минеральных фосфатов алюминия и легкоподвижных фосфатов кальция. Одновременно идут процессы закрепления фосфора в виде труднорастворимых форм [218]. Пожнивно-корневые остатки предшественников, внесение удобрений в наших опытах заметно повышали подвижность фосфатов. К концу первой ротации пятипольного севооборота содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте почвы при минеральной, органо-минеральной и органической системе удобрения существенно увеличилось. Так, при органоминеральной системе удобрения после раннеспелого картофеля его содержание составило 258, после яровой пшеницы 296, озимой пшеницы 212, при минеральной после люпина 272, после клевера – 244 мг/кг почвы. Средний ежегодный прирост подвижного фосфора при применении минеральных удобрений после люпина составил 9,4, после клевера 5,2 мг/кг почвы. С учетом последействия пожнивно-корневых остатков клевера ежегодный прирост фосфора при органической системе удобрения раннеспелого картофеля составил 3,2, органо-минеральной – 5,6, минеральной 2 мг/кг почвы. После пожнивно-корневых остатков люпина узколистного при органо-минеральной системе удобрения следующей культуры севооборота яровой пшеницы ежегодный прирост фосфора составил 9,2, при минеральной – 6,6 мг/кг почвы. Снижение ежегодного прироста фосфора при применении удобрений связано с тем, что при увеличении урожайности культур увеличивается вынос основных элементов питания из почвы. В вариантах с ленточным внесением удобрений по сравнению с внесением удобрений вразброс содержание фосфора увеличивалось на 10 и 18 мг/кг почвы. К концу ротации севооборота содержание подвижного фосфора в зависимости от системы удобрения, культуры севооборота увеличивалось на 42 (после озимой пшеницы) и на 132 мг/кг (при органо-минеральной системе удобрения яровой пшеницы) к исходному уровню и составило 206 и 296 мг/кг почвы. Увеличение фосфора связано не только с содержанием его в пожнивно-корневых остатках, но и увеличением свежего органического вещества повышающим энергию гетеротрофных микроорганизмов и тем самым доступность и усвояемость фосфора из резервов самой почвы. При внесении калийных удобрений возрастает запас подвижного калия, увеличивается его доступность особенно в пахотном слое, происходит мобилизация калия и его передвижение в нижележащие горизонты. 120 Под действием удобрений в пахотном и подпахотном горизонтах буроземов повышалось содержание водорастворимого, обменного и подвижного калия. Минеральные удобрения увеличили уровень подвижного калия за 10 лет на 390 мг/кг, за 21 год на 500 мг/кг почвы. Органические удобрения действовали несколько хуже [219]. В результате исследований А.И. Горбылевой и др. [220] установлено, что наиболее благоприятный калийный режим дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы создается при минеральной и навозно-минеральной системе удобрения и содержании гумуса 3,5–4,0%. В контроле без удобрений выращивание культур севооборота привело к снижению подвижного калия по сравнению с исходным содержанием, убыль колебалась от 2% после клевера до 34% после картофеля. При продолжительном выращивании без калийных удобрений потребность в калии не только сохранялась на протяжении 5 лет, но даже увеличивалась, о чем свидетельствует отрицательный его баланс в севообороте (табл. 53). На фоне последействия предшественника при ежегодном применении органических удобрений в дозе от 4 до 14 т/га, внесении калийных удобрений от 60 до 80 кг/га д.в. отмечается увеличение его содержания по сравнению с исходной почвой от 5 до 16 мг/кг почвы (табл. 51). Содержание подвижного калия в почве после клевера и люпина существенно увеличивается при применении удобрений – на 40 и 14 мг/кг почвы, т.е. ежегодный прирост составил 8 и 2,8 мг/кг почвы соответственно. На содержание калия оказали влияние как предшественники, так и система удобрения культур севооборота. Это связано с повышенным выносом его растениями в зависимости от их биологических особенностей, величины урожая (табл. 50). Так, даже после калиелюбивой культуры – картофеля – (предшественник клевер) при органической и органо-минеральной системе удобрения ежегодный прирост калия составил 2,4 мг/кг почвы, при минеральной отмечается некоторое его уменьшение. После яровой пшеницы (предшественник люпин) при органо-минеральной системе удобрения ежегодный прирост калия составил 4,8 мг/кг почвы, при минеральной он остался на уровне исходной величины. Последействие бобовых предшественников несколько стабилизировало содержание подвижного калия в почве, о чем свидетельствует содержание его после ротации севооборота (табл. 53). Следовательно, с точки зрения ресурсосберегающих технологий при адаптивной системе земледелия с учетом последействия бобовых предшественников на плодородие почвы дозы фосфорных удобрений при органической, минеральной и органо-минеральной системе удобрения можно уменьшать, но применение калийных удобрений обязательно при любой системе удобрения, т.к. недостаток их может привести к снижению плодородия почвы по этому элементу. Это согласуется с исследованиями А.И. Горбылевой и др. [220], где использование ионообменников в вегетационных опытах показало, что только наличие больших количеств обменного калия в почве обеспечивает хорошее калийное питание растений. Все это подтверждает необходимость дифференцированного 121 подхода при расчете норм удобрений для различных сельскохозяйственных культур при адаптивной системе земледелия. 122 Таблица 54 Среднегодовой баланс элементов питания в севообороте Внесено на 1 га (ежегодно) по севообороту органических NPK, кг д.в. удобрений, т – N24P37K60 14 N24P43K69 4 N42P49K78 10 N24P37K60 10 N36P43K69 10 N42P49K78 10 N36P43K69 14 N48P47K76 4 N42P47K76 N48P47K76 N48P47K76 N42P47K76 5 N48P47K76 9 Приход, кг/га Расход, кг/га Баланс общий, кг/га ± Интенсивность баланса, % Выход к. ед., т/га N P2O5 K2О N P2O5 K2О N P2O5 K2О N P2O5 K2О 5,3 6,9 7,1 7,0 6,9 7,4 7,4 7,3 6,8 6,9 7,2 7,1 7,5 7,2 74 187 141 181 175 181 187 181 165 165 153 147 170 188 2 74 59 76 64 70 76 70 63 59 49 49 61 71 11 180 117 167 149 158 167 158 118 118 87 87 126 157 88 137 134 142 139 145 146 148 134 134 134 142 151 150 47 66 64 69 63 70 68 66 66 63 66 71 73 69 153 185 203 203 198 215 224 211 191 194 206 226 235 218 -14 50 7 39 36 36 41 33 31 31 19 5 19 38 -45 8 -5 7 1 8 4 -3 -4 -17 -22 -12 2 -142 -5 -92 -36 -49 -57 -58 -53 -73 -76 -119 -139 -109 -61 84 136 105 127 126 125 128 122 123 123 114 104 113 125 4,3 112 92 110 102 100 112 106 95 94 74 69 84 103 7,2 97 55 82 75 73 75 75 62 61 42 38 54 72 123 4.2. Азотный режим почв в зависимости от применяемых систем удобрения Азотный режим почв связан с содержанием, составом и свойствами органического вещества почвы, а также активностью микроорганизмов. Проблема поддержания и восстановления плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании теснейшим образом связана с проблемой поддержания и восстановления в почвах запасов азота в органической форме. Получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур на дерновоподзолистых почвах, обладающих низким потенциальным плодородием, тесно связано с содержанием органического вещества. Последние двадцать пять лет в республике на пахотных почвах поддерживался положительный баланс гумуса за счет большого выхода навоза на торфяной подстилке и расширения доли многолетних трав до 24% от общей площади посева. В результате средневзвешенное содержание гумуса в пахотных почвах республики было повышено с 1,78% (1975 г.) до 2,29 (2000 г.). За последние десять лет внесение навоза уменьшилось вдвое, а накопление запаса гумуса в пахотных почвах уменьшилось в пять раз [195]. Потери гумуса в почвах при их сельскохозяйственном использовании приобретают общемировые масштабы. Так, в почвах Канады, США, Аргентины потери гумуса в пахотном горизонте за 8 лет (1990–1999 гг.) составили 30–45%. В Бразилии в освоенных почвах содержание гумуса снизилось в 3 раза (с 6 до 2%), что привело к увеличению объемного веса почв на 50% и ухудшило их водопроницаемость в 15–20 раз. В почвах Западной Европы потери гумуса составляют 20–76% [221]. Поэтому первостепенная задача современного земледелия – приостановить уменьшение запасов гумуса и обеспечить воспроизводство его в большинстве обрабатываемых почв. Увеличение содержания гумуса в почвах сельскохозяйственного использования лишь на 0,3–1% имеет важное значение не только для повышения продуктивности земель, но и для оптимизации функционирования биосферы [222]. Учитывая, что воспроизводство и накопление гумуса в почвах – процесс исключительно сложный, дорогой и длительный, возникает вопрос: к каким параметрам показателей гумусированности почв необходимо стремиться в процессе регулирования баланса органического вещества почв? Исследователи, решая проблему оптимизации гумусового состояния почв как одну из главных задач земледелия, отмечают, что однозначный ответ неприемлем вследствие многоплановой роли гумуса в почвообразовании, различного влияния его на свойства почв и урожай культур в конкретных почвенно-климатических условиях [223]. В.К. Дьяконова [222] выделяет три границы содержания гумуса: минимальное, оптимальное и максимальное. Оптимальное содержание гумуса позволяет получать программируемый урожай. Максимальное – это такое количество гумуса, которое не растет даже при использовании повышенных доз органических удобрений (для дерново-подзолистых почв этот показатель равен 124 примерно 3,0%). При минимальном содержании гумуса почва практически перестает его терять, так как он целиком представлен консервативной формой, слабо минерализуется, поэтому дальнейшая его убыль практически невозможна. К.А. Шпогис [224] считает, что оптимальное содержание гумуса в почве определяют при помощи корреляционно-регрессионного анализа, который позволяет выявить, при каком содержании гумуса в разных почвах (при конкретном уровне ведения хозяйства, дозах удобрений, системе обработки почвы) наблюдаются наибольшие урожаи. Такой же точки зрения придерживаются В.Г. Минеев и др. [225], указывая при этом, что показатели плодородия почвы оптимальны в том случае, если они обеспечивают формирование высокого планируемого урожая и качество продукции всех культур севооборота. Они соответствуют биологическим требованиям культурных растений при содержании гумуса в дерново-подзолистых почвах на уровне 2,5%. В некоторых штатах США не планируют получение урожайности озимой пшеницы на уровне 50 ц/га и больше при содержании гумуса в почве менее 2%. В западноевропейских странах высокопродуктивное сельскохозяйственное производство чаще всего ведется при содержании гумуса не менее 2% [222]. По мнению Т.М. Кулаковской [226], оптимальный уровень, на котором следует поддерживать баланс гумуса в почве в условиях Беларуси, составляет на средне и легкосуглинистых почвах не менее 2,5%, супесчаных и песчаных 2,0%. В результате обобщения огромного экспериментального материала ею установлено, что увеличение содержания гумуса на 0,5% в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв вызывает повышение урожайности ячменя на 5–6 ц/га в диапазоне содержания гумуса от 1,35 до 3,08%. Оптимальная гумусированность почвы для озимой ржи 1,6 – 3,0%, картофеля 3,0 – 4,0%, ячменя 3,1 – 3,5%, многолетних трав 2,1 – 2,5%. Исследованиями В.Б. Воробъева [111] установлено, что наибольшую урожайность ячменя, возделываемого на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах, обеспечивают почвы с общим содержанием гумуса около 3,5%. На дерново-подзолистых супесчаных почвах оптимальное содержание гумуса составляет для ячменя 2,8%, озимой ржи 2,0%. Согласно исследованиям НИРУП «Институт почвоведения и агрохимии», оптимальным следует считать для дерново-подзолистых суглинистых почв содержание гумуса 2,5–3,0, супесчаной 2,0–2,5, песчаной 1,8–2,2 % [195]. По данным длительного опыта W. Flaig, H. Sochtig в Лаухштедт, положительная существенная взаимосвязь между содержанием гумуса и урожаями картофеля и ячменя была отмечена лишь в засушливые годы. Для озимой пшеницы этого не наблюдалось. Сложность выявления прямого действия гумуса на урожай объясняется тем, что это действие проявляется при неблагоприятных для роста и развития растений условиях: недостаток влаги, питательных веществ, чрезмерной концентрации солей [227]. В оптимальных условиях немецкие ученые этой взаимосвязи не выявили [228]. 125 Анализ данных изменения содержания органического вещества в почвах различного сельскохозяйственного использования указывает на то, что растения и удобрения и в настоящее время остаются ведущими факторами в сохранении и повышении количества гумуса в почвах. Научно обоснованное применение удобрений в сочетании с рациональной системой севооборотов обеспечивает максимальное поступление в почву биомассы растений и других компонентов органического вещества. Значение удобрений в регулировании запасов органического вещества почв определяется видом выращиваемых культур, а следовательно, и типом севооборота [226,229]. Определение оптимальных доз удобрений, обеспечивающих сохранение и повышение содержания гумуса в почвах – важнейший вопрос прежде всего прикладного характера, затрагивающий экономические аспекты, проблему энергетических и технических ресурсов. Он непосредственно связан с фактором времени регулирования культурного почвообразования. Исследователи называют различные величины доз удобрений, необходимые для создания бездефицитного баланса органического вещества, что объясняется и различиями свойств почв, и особенностями их сельскохозяйственного использования. Тем не менее, для конкретных почвенных регионов эти величины уже определены. Для сохранения содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах на уровне 2 – 2,5 % необходимо вносить на фоне минеральных удобрений на связных почвах около 15 т/га, на почвах легкого гранулометрического состава 18 т/га навоза [226]. В условиях лесостепи Украины на почвах черноземного типа для предотвращения потерь гумуса следует вносить 8 – 12 т/га, в условиях степи – 8 – 9 т/га навоза [230]. Такие же дозы навоза при обычном сельскохозяйственном использовании земли рекомендованы и для условий Центрально-черноземной области [231]. На почвах Молдавии дозы органических удобрений должны составлять 5–10 т/га [232]. Для сохранения содержания гумуса в черноземах на уровне 6% при дозах NРК 35 – 40 кг/га требуется вносить 5 – 6 т/га навоза. На почвах с низким содержанием гумуса следует дозы навоза довести до 14 – 15 т/га [233,234]. Уменьшение количества используемых органических удобрений до 6–7 т/га ставит под угрозу поддержание не только положительного, но и бездефицитного баланса гумуса в пахотных почвах Беларуси, поэтому необходимо обеспечить внесение их на пашне не менее 9–10 т/га. Если выход навоза снизился до уровня менее 9 т/га пашни, необходимо использовать энергосберегающую структуру посевов из расчета трех гектаров многолетних трав на каждый гектар пропашных культур [195]. Вопрос состоит в том, чтобы установить, как влияют на содержание гумуса и его баланс в севообороте с 40% бобовых культур система удобрения, способы внесения удобрений, культуры севооборота. 4.3. Влияние системы удобрения в севообороте на содержание и баланс гумуса 126 В результате проведенных исследований установлено, что в зернотравянопропашном севообороте по окончании его первой ротации в вариантах без удобрений произошло некоторое увеличение содержания гумуса на 0,01; 0,02; 0,06 % по сравнению с исходной почвой в полях, где циклозакрывающей культурой являлись яровая пшеница, люпин и клевер (табл. 55,56). Таблица 55 Влияние условий питания культур севооборота на азотный режим дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (осень 2000г.) Вариант 1 1. Без удобрений 2. Вермикомпост + Р60К90 3. Вермикомпост + N60 Р60К90 4. N60Р60К90 вразброс 5. N60Р60К90 вразброс + БП 6. N60Р60К90 лентами + БП 7. N60Р60К90 лентами 8. N60Р60К90 вразброс N30 9. N60Р60К90 лентами N30 НСР 05 1. Без удобрений 2. Р45К90 вразброс + N60 3. N30Р45К90 вразброс + N60 4. N30Р45К90 лентами + N60 5. Солома + N30Р45К90 + N60 6. Навоз + Р45К90 лентами + N60 7. Навоз + Р45К90 вразброс + N60 8. Р45К90 + БП + N60 НСР 05 1. Без удобрений 2. Р40К60 + сапронит 3. Р40К60 вразброс 4. Р30К50 5. Р30К50 + сапронит НСР05 1. Без удобрений 2. N30Р40К60 вразброс 3. Р40К60 вразброс + сапронит 4. Р40К60 вразброс Гумус, % 2 Яровая пшеница 1,34 1,52 1,53 1,52 1,52 1,53 1,52 1,52 1,52 0,01 Озимая пшеница 1,32 1,43 1,44 1,45 1,46 1,48 1,48 1,46 0,01 Клевер 1,32 1,36 1,36 1,32 1,34 0,02 Люпин узколистный 1,32 1,45 1,45 1,46 Минеральный азот, мг/кг почвы NO3, % от N-NH4 N-NO3 суммы 3 4 5 12,4 15,6 18,4 17,1 10,0 12,3 11,5 15,6 14,9 0,7 4,2 6,1 6,4 6,3 5,0 10,4 9,2 6,0 5,3 0,3 25,3 28,1 25,8 26,9 33,3 45,8 44,4 27,8 26,2 9,1 9,3 11,4 10,1 8,1 9,5 14,6 15,9 0,6 3,2 5,8 7,3 5,7 9,7 5,3 4,2 4,7 0,3 26,0 38,4 39,0 36,1 54,5 35,8 22,3 22,8 21,7 24,7 22,2 23,2 23,8 0,7 4,0 5,9 4,6 4,6 5,9 0,3 15,6 19,3 17,2 16,5 19,9 13,1 15,5 16,6 14,2 4,5 6,1 6,5 5,3 25,6 28,2 28,1 27,2 5. N30Р40К60 лентами 6. Р40К60 лентами 7. Р40К60 лентами + сапронит НСР 05 127 1,44 1,46 1,46 0,01 16,8 15,4 16,2 0,6 6,1 5,9 8,8 0,2 26,6 27,7 35,2 344 128 1 2 3 Картофель раннеспелый 1. Без удобрений 1,31 14,6 2. Навоз 50 т/га 1,49 13,8 3. N30Р30К45 лентами 1,46 11,0 4. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 1,46 15,1 вразброс 5. Вермикомпост 5 т/га 1,44 16,4 6. Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами 1,50 13,6 7. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс 1,50 15,4 8. Вермикомп. 5 т/га + N30Р30К45 лент. 1,48 14,3 9. N60Р60К90 вразброс 1,48 14,4 10. N60Р60К90 вразброс 1,48 17,8 11. N120Р60К90 вразброс 1,48 10,5 12. Навоз 50т/га+N60P60K90 вразб.+БП 1,50 13,7 13. Вермикомп. 5т/га+ 1,48 16,1 N60P6005K90 вразброс+БП НСР 0,02 0,7 Продолжение табл. 55 4 5 5,8 4,4 3,9 5,3 6,0 6,0 4,9 8,1 7,4 6,9 7,1 5,9 6,9 0,2 28,4 24,2 26,2 25,9 26,8 30,6 24,1 36,2 33,9 27,9 40,3 30,1 30,0 Примечание: БП – ризобактерин + фитостимофос. Осталось содержание гумуса на уровне исходной величины (1,30%) после озимой пшеницы и уменьшилось на 0,02% после картофеля. Применение удобрений на фоне последействия пожнивно-корневых остатков оказало положительное влияние на содержание гумуса в почве: при минеральной системе удобрения яровой пшеницы оно увеличилось на 0,16, клевера на 0,28, люпина на 0,24 %, органо-минеральной системе удобрения яровой пшеницы – на 0,23, озимой пшеницы – на 0,02 %. В литературе мало сведений о влиянии способов внесения основного минерального удобрения на режим гумусонакопления. В результате исследований А.И. Горбылевой [217] обнаружены различия в процессе гумусообразования в зависимости от технологии внесения минеральных удобрений. Установлено, что при ежегодном и периодическом внесении удобрений прирост в содержании гумуса составляет 3–12% по сравнению с локальным внесением NPK (снижение в среднем на 9%). В результате исследований Т.Э. Минченко [235] установлено, что на дерново-подзолистой почве локализация только азотных удобрений привела к уменьшению содержания гумуса по сравнению с ежегодным разбросным и запасным способами. По отношению к этим вариантам снижение достигало 22– 20%, а по отношению к контролю – 3%. Автор отмечает, что длительное систематическое внесение минеральных удобрений локальным способом активизирует процессы минерализации органического вещества за счет повышенной микробиологической активности, в результате чего общее содержание гумуса снижается. Установлено, что при локализации NPK гумус имеет более выраженный фульватный характер. Локализация удобрений способствует снижению подвижности гумуса по сравнению с разбросным их внесением. Дефицит гуму- 129 Таблица 56 Азотный режим дерново-подзолистой легкосуглинистой в зависимости от культур севооборота и условий питания (осень 2000г.) Культуры севооборота Общий Гумус, азот, мг/кг % почвы Без удобрений Минеральная система удобрения Органо-минеральная система удобр. НСР05 1,31 1,46 1,53 0,03 701 814 819 - Без удобрений Минеральная система удобрения НСР05 1,36 1,58 0,02 701 771 - Без удобрений Минеральная система удобрения Органическая система удобрения Органо-минерал. система удобрения НСР05 1,28 1,30 1,30 1,30 0,02 696 792 787 792 - Без удобрений Минеральная система удобрения Органо-минерал. система удобрения НСР05 1,30 1,30 1,32 0,02 696 771 787 - Без удобрений Минеральная система удобрения 1,32 1,54 701 776 Легкогидролизуем Трудногидролизуе ый азот мый азот мг/кг % от общ. Яровая пшеница 69,7 9,9 80,9 9,9 81,4 9,9 Клевер 69,7 9,9 76,6 9,9 Картофель 69,2 9,9 78,7 9,9 78,2 9,9 78,7 9,9 Озимая пшеница 69,2 9,9 76,6 9,9 78,2 9,9 Люпин 69,7 9,9 77,1 9,9 мг/кг % от общ. 104,3 121,0 121,8 - 14,9 14,9 14,9 - 104,3 114,7 - Nлг. Nтр. Минеральный азот, мг/кг почвы N-NO3 от суммы, % N-NH4 N-NO3 0,67 0,67 0,67 - 12,4 13,6 17,0 0,68 4,2 7,0 6,3 0,28 25,3 34,0 27,0 - 14,9 14,9 - 0,67 0,67 - 21,7 23,5 0,72 4,0 5,3 0,19 15,6 18,4 - 103,5 117,8 117,0 117,8 - 14,9 14,9 14,9 14,9 - 0,69 0,69 0,69 1,69 - 14,6 13,4 16,1 14,9 0,66 5,8 6,3 6,2 6,5 0,14 28,4 32,0 27,8 30,4 - 103,5 114,7 117,0 - 14,9 14,9 14,9 - 0,69 0,69 0,69 - 9,1 10,3 12,0 0,62 3,2 6,3 6,0 0,27 26,0 38,0 33,3 - 104,3 115,4 14,9 14,9 0,69 0,69 13,1 15,8 4,5 6,5 25,6 29,1 130 НСР05 0,02 - - - - - - 0,62 0,24 - 131 са при локальном внесении удобрений компенсируется повышением его коллоидных форм и увеличением реакционной способности. Данные наших исследований показали, что длительное систематическое ленточное внесение основного удобрения не оказало существенного влияния на увеличение содержания гумуса в сравнении с разбросным способом, но оно увеличивалось в сравнении с контролем от 9 до 14 % в зависимости от системы удобрения. Выше был прирост гумуса при органо-минеральной системе удобрения (табл. 55). Процессы новообразования гумусовых веществ и накопления азота в почве могут усиливаться не только за счет разложения корневых и пожнивных остатков высших растений, но и органических удобрений. Не выявлено существенных различий в увеличении содержания гумуса в зависимости от вида органических удобрений, применяемых в опытах при органо-минеральной системе удобрения. При органической системе удобрения выше эффективность навоза на соломенной подстилке, чем вермикомпоста: содержание гумуса увеличилось на 0,05% (1,49 против 1,44%). Непосредственным материалом для образования почвенного гумуса и его азотсодержащей части являются поступающие в почву остатки растений, животных и микроорганизмов. С отмирающими корнями и в виде опада травянистых растений в почву ежегодно поступает 7–18 т/га сухой органической массы и до 0,212 т/га азота в ее составе [236]. Согласно расчетам М.И. Ярошевича [237], для условий Беларуси за счет растительных остатков количество гумуса ежегодно увеличивается на 4,8–6,2 ц/га. На долю растительных остатков приходится в среднем 49–53 % свежего органического вещества, подступающего в почву от всех источников. В почве органические остатки подвергаются сложным превращениям химического и биологического характера под влиянием различных факторов: воды, света, воздействия кислой или щелочной среды, температуры, ферментов и микроорганизмов. Главным фактором этих превращений, как считает М.М. Кононова [238], является микрофлора, которая обладает дифференцированным ферментативным аппаратом. Интенсивность разложения и гумификации растительных остатков в почве определяется их химическим составом, уровнем агротехники, почвенноклиматическими условиями. Процесс разложения и гумификации растительных остатков зависит от соотношения С : N в составе их органического вещества. В остатках клевера оно составляет 12 – 25 : 1, картофеля 14 – 20:1, зерновых и конопли 40 – 50:1. При этом отношение С : N в корнях большинства культур, за исключением картофеля, меньше, чем в стерне. Более ценными являются растительные остатки многолетних бобовых трав, большое количество и химический состав которых способствует образованию значительного количества гумуса в почве. Наоборот, гумификация пожнивнокорневых остатков зерновых и ряда других культур, имеющих широкое отношение С : N, протекает медленно, и полнота ее возрастает лишь при использовании экзогенных источников азота. 132 Роль различных растений в восполнении запасов гумуса в пахотных почвах неодинакова. Лишь при гумификации пожнивно-корневых остатков многолетних бобовых трав обеспечивается не только восстановление запасов минерального гумуса, но и увеличение его количества в почве. В среднем многолетние бобовые травы в зависимости от срока возделывания и уровня урожаев накапливают в почве 0,5 – 1,0 т/га гумуса. Баланс гумуса в севообороте в значительной мере зависит от структуры посевных площадей. В севообороте, включающем 25% зерновых, 50 – пропашных и 25% клевера, ежегодная убыль почвенного гумуса составляет в среднем 12,8 ц/га. В то же время в зернотравяном севообороте, где многолетние бобовые травы занимают 40% и более, растительные остатки сельскохозяйственных культур полностью восполняют потери гумуса в результате его минерализации. В севообороте, включающем 75% многолетних бобовых трав, содержание гумуса ежегодно увеличивается в среднем на 21,1 ц/га [239]. При недостатке в пахотных почвах энергетического материала, представленного пожнивно-корневыми остатками сельскохозяйственных культур и органическими удобрениями микроорганизмы в качестве его источника используют почвенный гумус, что ведет к снижению его содержания в почве. Задача регулирования баланса гумуса на пашне должна решаться двумя основными путями: во-первых, увеличением поступления в почву свежего органического вещества (ПКО, органические удобрения); во-вторых, применением приемов, уменьшающих минерализацию органического вещества почвы. С целью определения возможного вклада в плодородие почвы органического вещества культур севооборота, имеющего 40% бобовых культур, учитывалась масса, и определялся химический состав их пожнивно-корневых остатков (ПКО). В результате исследований установлено, что после озимой пшеницы в зависимости от условий питания остается от 26,9 до 43,5 ц/га ПКО (табл. 57) при содержании азота в них от 15 до 33, фосфора – от 8,6 до 20,1, калия от 14,1 до 31 кг/га Таблица 57 Влияние условий питания на массу пожнивно-корневых остатков (ПКО) озимой пшеницы и содержание в них основных элементов питания Вариант Без удобрений Р45К90 вразброс + N60 Р45К90 лентами + N60 N30Р45К90 вразброс + N60 N30Р45К90 лентами + N60 Навоз 25т/га Р45К90 вразб.+N60 Масса сухих ПКО, ц/га 1999 2000 средн г. г. ее 19,0 28,8 23,9 25,6 33,5 29,6 32,3 37,7 35,0 25,9 49,0 37,5 28,9 52,2 40,6 29,6 44,6 37,1 Содержание в ПКО % на сухую массу кг/га N P2O5 K2O N 0,64 0,70 0,76 0,72 0,77 0,78 0,36 0,40 0,43 0,43 0,45 0,45 0,59 0,63 0,66 0,65 0,70 0,71 15,3 02,7 26,6 27,0 31,3 28,9 P2O5 K2O 8,6 11,8 15,1 16,1 18,3 16,7 14,1 18,6 23,1 24,4 28,4 26,3 Навоз 25 т/га Р45К90 лент.+N60 НСР05 33,1 1,03 133 50,5 41,8 3,09 0,79 0,48 0,74 33,0 20,1 30,9 Условия питания оказали существенное влияние на увеличение их массы. При локальном питании как при минеральной, так и органо-минеральной системе удобрения количество их увеличивается на 60% по сравнению с контролем и на 14% – по сравнению с внесением удобрений вразброс. Применение 25 т/га навоза не оказало существенного влияния на массу ПКО по сравнению с минеральной системой удобрений (41,8 и 40,6 ц/га соответственно). Следует отметить, что при внесении N30Р45К90 ПКО больше на 6 – 8 ц/га по сравнению с Р45К90, т.е. уже с осени достаточное питание обеспечивает развитие более мощной корневой системы, что впоследствии сказывается на урожайности зерна. В результате корреляционного анализа установлена прямая связь между массой ПКО и урожайностью озимой пшеницы (r=0,98). Пользуясь уравнением регрессии, можно рассчитывать количество ПКО озимой пшеницы, которое остается в почве после ее уборки: У = 3,68 + 0,8742 × Х, где У – масса ПКО, ц/га; Х – урожайность озимой пшеницы, ц/га. Масса сухих ПКО яровой пшеницы в зависимости от условий питания изменялось от 20,9 до 29,5 ц/га при содержании азота в них от 14,0 до 25, фосфора от 4,8 до 10,6, калия от 14,6 до 29,5 кг/га (табл. 58). Локальное внесение удобрений увеличивало массу ПКО яровой пшеницы на 11,2% по сравнению с внесением удобрений вразброс. Таблица 58 Влияние условий питания на массу пожнивно-корневых остатков (ПКО) яровой пшеницы и содержание в них основных элементов питания Масса сухих ПКО, ц/га Вариант Без удобрений Вермикомп. 2т/га+Р60К90 Вермикомп. 2т/га+N60Р60К90 N60Р60К90 вразброс N60Р60К90 лентами НСР05 1996 г. 21,8 26,2 29,6 29,3 30,1 2,03 1997 г. 21,2 26,4 29,7 27,0 29,5 2,19 1998 г. 20,1 24,3 29,2 25,0 26,0 1,29 сред нее 20,9 25,6 29,5 27,0 28,5 Содержание в ПКО % на сухую кг/га массу N 1,34 1,57 1,64 1,61 1,77 P2O5 K2O 0,51 0,70 0,75 0,73 0,81 1,52 1,68 2,05 1,88 2,01 N 28,0 40,2 48,4 43,5 50,4 P2O5 K2O 10,7 17,9 22,1 19,7 23,1 31,8 43,0 60,5 50,8 57,3 Установлена прямая тесная (r=0,82 – 0,92) корреляционная зависимость между урожайностью яровой пшеницы и массой ее ПКО (коэффициент детерминации = 78). Уравнение регрессии выглядит следующим образом: У = 8,67 + 0,533 × Х, где У – масса ПКО, ц/га; Х – урожайность зерна яровой пшеницы ц/га. Пользуясь им можно рассчитать массу ПКО по величине урожайности яровой пшеницы. 134 Массу пожнивно-корневых остатков (ПКО) картофеля в опыте рассчитывали, пользуясь уравнением регрессии предложенным Т.Э. Минченко [235]. В результате исследований проведенных в условиях дерновоподзолистых легкосуглинистых почв Республики Беларусь ей установлена тесная корреляционная зависимость между количеством ПКО и урожайностью картофеля (r = 0,95). Уравнение имеет следующий вид: У = 0,04Х × 0,85, где У – масса ПКО, ц/га; Х – урожайность картофеля, ц/га. Количество ПКО картофеля в нашем опыте изменялось в зависимости от условий питания от 8,7 (контроль) до 11,8 ц/га (N120Р60К90 вразброс) (табл. 59). Таблица 59 Влияние условий питания на массу пожнивно-корневых остатков картофеля Вариант Контроль Навоз 50 т/га Вермикомпост 5 т/га Навоз 50 т/га + N60Р60К90 вразброс Вермикомпост 5 т/га+N60Р60К90 вразброс Навоз 50 т/га + N30Р30К45 лентами Вермикомпост 5 т/га + N30Р30К45 лентами N30Р30К45 лентами N60Р60К90 вразброс N120Р60К90 вразброс N90Р60К90 вразброс Урожайность, ц/га (1996 – 2000 гг.) 255 303 313 320 317 339 341 321 313 346 331 Сухая масса ПКО, ц/га 8,7 10,3 10,6 10,9 10,8 11,5 11,6 10,9 10,6 11,8 11,3 Зная количество органического вещества, оставляемого после уборки культур севооборота, рассчитали вклад его в плодородие почвы (табл. 60) Таблица 60 Продуктивность севооборота и количество органического вещества, оставляемое в почве после уборки культур Урожайно Масса Органическ Культуры севооборота сть, т/га к. ПКО, ое вещество, ед. т/га т/га При оптимальных условиях питания Яровая пшеница + клевер 5,74 2,95 2,95 Клевер 12,80 10,1 20,2 Раннеспелый картофель 10,23 1,16 1,16 Озимая пшеница 6,36 4,18 4,18 Люпин 3,61 6,5 9,1 В среднем за год 7,75 4,98 7,52 В контрольном варианте Яровая пшеница + клевер 3,58 2,06 2,06 Клевер 9,20 7,8 15,6 Раннеспелый картофель 7,65 0,87 0,87 Озимая пшеница 3,55 2,69 2,69 Содержание в ПКО кг/га N Р2О5 К2 О 24 230 – 33,0 107 98,5 10,6 66 – 20,1 21 29,4 29,5 127 – 30,9 53 60,1 14,0 141 – 15,3 4,8 37 – 8,6 14,6 57 – 14,1 Люпин В среднем за год 2,48 5,29 135 4,63 3,61 6,48 5,54 64 58,6 10 15,1 25 27,7 При оптимальных условиях питания продуктивность севооборота составляет более 7,0 т/га к.ед. и остается после уборки 7,5 т/га органического вещества, что по содержанию элементов питания эквивалентно внесению 13,8 т/га подстилочного навоза, в вариантах без удобрений – 5,3, 5,0, 7,4 т/га соответственно. Если учесть, что из 1 т подстилочного навоза образуется на суглинистых почвах 50 кг гумуса [239], то за счет органического вещества ПКО культур севооборота при оптимальных условиях питания приход гумуса в год будет составлять +690 кг/га, без применения удобрений – 370 кг/га. Баланс гумуса представляет разницу между его расходом, или минерализацией, при возделывании сельскохозяйственных культур и новообразованием в почве за счет гумификации пожнивно-корневых остатков и вносимых органических удобрений. Его рассчитывают с целью прогнозирования изменения содержания гумуса и определения потребности в органических удобрениях, предотвращающих снижение (бездефицитный баланс) или создающих условия для его постепенного накопления в почве (положительный баланс). При расчетах баланса гумуса в севообороте использовали методику, предложенную А.И. Жуковым и др. [240], и результаты своих исследований. Убыль (минерализацию) почвенного гумуса определяли по расходу органически связанного азота при формировании урожая сельскохозяйственных культур. Исследованиями Н.Н. Семененко [241] установлено, что количество азота минерализуемых органических соединений в общем выносе урожаем азота почвы колеблется в пределах 65–85% по зерновым и 80–95% – по картофелю. Исследованиями с меченным 15N установлено и затем принято при расчетах гумусового баланса, что в условиях интенсивного земледелия при использовании высоких доз минеральных удобрений 50%, при более низких дозах – 55–60% и более азота, отчуждаемого с урожаем основной и побочной продукции из почвы, является азотом гумуса [240]. Непроизводительные потери гумуса, связанные с неодинаковой интенсивностью обработки почв и различиями в их гранулометрическом составе, рассчитывали, используя поправочные коэффициенты к выносу почвенного азота урожаем: для легкого суглинка 1,2; для многолетних трав – 1; зерновых и зернобобовых – 1,2; пропашных – 1,6. Под бобовыми культурами учитывали поступление азота в почву из атмосферы. В результате наших исследований установлено, что поступление азота за счет азотфиксации составляет у клевера – 66% [58,59], у люпина – 70% [84] от общего выноса азота урожаями этих культур. Потери гумуса (минерализация), которые не компенсируются новообразованием гумусовых веществ из корней и стерни составляют 1/5 часть от общих потерь почвенного гумуса. 136 Интенсивность минерализации органических соединений азота, как считает Н.Н. Семененко и др. [24], зависит от содержания органических веществ, влажности и температуры почвы. На почвах суглинистых с низким содержанием гумуса при внесении удобрений интенсивность процессов минерализации ↔ иммобилизации близка к уравновешенности. При оптимальных гидротермических условиях потенциальная азотминерализующая способность в зависимости от содержания гумуса составляет в суглинистых почвах 200–280 кг/га. Коэффициенты гумификации (Кг) растительных остатков и органических удобрений, приводимые в литературе, неоднозначны и противоречивы. А.Л. Шенявский [242] для растительных остатков приводит Кг, равный 0,15, А.Д. Фокин [243] приводят значение Кг равное 0,08–0,10. Согласно данным М.М. Кононовой [244], коэффициент гумификации многолетних трав равен 0,4. В.Б. Воробьев [111] считает, что коэффициент гумификации остатков клевера равен 0,3. В то же время Л.Н. Александрова [245] для некоторых растительных остатков определяет Кг равный 0,6–0,7. А.И. Жуков и др. [240] считают, что коэффициент гумификации органического вещества ПКО изменяется в пределах 0,05–0,20, органических удобрений 0,10–0,30. Они выше для остатков многолетних бобовых трав, имеющих более благоприятное отношение С : N, и ниже для пропашных культур (картофель, корнеплоды). На основании обобщения результатов исследований последних лет при расчете баланса гумуса рекомендуются следующие усредненные коэффициенты гумификации пожнивно-корневых остатков: клевера, люпина – 0,3, зерновых культур – 0,15, картофеля – 0,05. Сухая масса навоза – 0,20. Минерализация гумуса в контроле после клевера составила 6,5, после люпина – 7,6 ц/га. При оптимальных условиях питания эти показатели составили 8,6 и 10,3 ц/га соответственно. Новообразование гумуса за счет пожнивно-корневых остатков колебалось от 21,3 в контроле до 30,3 ц/га при внесении под клевер Р40К60+квартазин+сапронит. За счет пожнивно-корневых остатков люпина – 13,9 в контроле и 19,3 ц/га при локальном внесении Р 40К60 (табл. 61,62). Баланс гумуса после клевера и люпина в севообороте положителен и составляет 17,9 и 9,9 ц/га соответственно (табл. 63). При локальном внесении основного удобрения под люпин баланс гумуса составил +17,0 ц/га (табл. 62). После яровой пшеницы с учетом последействия предшественника (люпина) отмечается положительный баланс гумуса: при органо-минеральной системе удобрения +14,3 и 16,3 ц/га; минеральной +2,3 и 7,4 ц/га; без внесения удобрений +5,3 ц/га (табл. 64). После озимой пшеницы установлен дефицитный баланс гумуса (–7,2 и –13,2 ц/га). Только органо-минеральная система удобрения способствует положительному балансу гумуса (+1,2 и 1,1 ц/га) (табл. 65). После картофеля отмечается отрицательный баланс гумуса. Если при органической системе удобрения он колеблется от –0,1 до –8,6, органоминеральной – от –4,3 до –10,8 ц/га, то при минеральной – от –27,2 до –40,7 ц/га (табл. 66). 137 В результате исследований В.К. Афанасьева и др. [246] установлено, что для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в 5–7-польных севооборотах, включающих клеверный пар, минимальная доза внесения органических удобрений на дерново-подзолистых почвах среднего механического состава и черноземах составляет 7,5 т/га, а в севооборотах с двумя полями многолетних трав – 5 т/га при условии, что дозы минеральных удобрений вносили под планируемый урожай. При замене клеверного пара на викоовсяный следует повысить дозы органических удобрений до 10 т/га севооборотной площади. 138 Таблица 61 Баланс гумуса в зависимости от условий питания клевера Вариант Урожай ность, ц/га Вынос азота, кг/га Общий Образовано гумуса, ц/га Минера Количес расход Баланс лизация тво из из ПКО азота гумуса, из гумуса, ПКО, органич. прешест всего ± ц/га почвы, ПКО ц/га ц/га удобр. в. кг/га всего в т.ч. из почвы 54 132 27,0 32,4 6,5 70,9 21,3 – 3,1 24,4 17,9 Р40К60 в подкормку осенью 66,5 156 29,2 35,0 7,0 94,0 28,2 – 3,8 32,0 25,0 Р40К60 + квартазин 70,8 168 31,2 37,4 7,5 92,6 27,8 – 4,1 31,9 24,4 Р40К60 + эпибрассинолид 69,0 181 34,1 40,9 8,2 90,4 27,1 – 4,1 31,2 23,0 Р40К60 в подкормку + Мо 69,5 159 29,7 35,6 7,1 90,9 27,3 – 4,2 31,5 24,4 Р40К60 в подкормку + сапронит 72,1 146 27,5 33,0 6,6 93,9 28,2 – 5,1 33,3 26,7 Р40К60 в подкормку + сапронит + квартазин 75,5 186 34,7 41,6 8,3 101,0 30,3 – 4,3 34,6 26,3 Р40К60 в подкормку + сапронит + эпин 72,8 176 33,0 39,6 7,9 101,0 30,3 – 4,4 34,7 26,8 Р30К50 в подкормку 59,5 156 29,2 35,0 7,0 83,0 24,9 – 4,6 29,5 22,5 Р30К50 в подкормку + квартазин 65,8 151 28,1 33,7 6,7 86,8 26,0 – 4,3 30,3 23,6 Р30К50 в подкормку + эпин 65,0 148 27,5 33,0 6,6 85,9 25,8 – 4,3 30,1 23,5 Р30К50 в подкормку + сапронит 66,7 176 33,0 39,6 7,9 87,8 26,3 – 4,2 30,5 22,6 Р30К50 + квартазин + сапронит 72,0 190 35,8 43,0 8,6 93,0 27,9 – 4,2 32,0 23,5 Р30К50 + эпин + сапронит 68,6 180 33,6 40,3 8,1 92,0 27,6 – 4,4 32,0 23,9 Без удобрений 139 Таблица 62 Баланс гумуса в зависимости от условий питания люпина Вынос азота, кг/га Образовано гумуса, ц/га Общий Минера Количес расход Баланс из лизация тво из ПКО азота гумуса, из оргнич. всег гумуса, ПКО, прешест почвы, ± ц/га ПКО удобрени о ц/га ц/га в. кг/га й. Урожай ность, ц/га всего в т.ч. из почвы Без удобрений 21,4 148 26,4 38,0 7,6 46,4 13,9 – 3,6 17,5 9,9 N30P40K60 вразброс 26,7 184 30,3 43,6 8,7 52,6 15,8 – 6,7 22,5 13,8 P40K60 вразброс + сапронит 28,0 196 32,5 46,8 9,4 57,9 17,4 – 5,9 23,3 13,9 P40K60 вразброс 27,2 201 33,0 47,5 9,5 52,6 15,8 – 5,3 21,1 11,6 N30P40K60 лентами 30,9 216 36,0 51,8 10,4 64,9 19,5 – 4,4 23,9 13,5 P40K60 лентами 29,1 166 27,5 39,6 7,9 64,2 19,3 – 5,6 24,9 17,0 P40K60 вразброс + бор 26,0 148 24,2 34,8 7,0 54,7 16,4 – 6,1 22,5 15,5 P40K60 лентами + сапронит 31,1 218 35,8 51,6 10,3 63,0 18,9 – 5,5 24,4 14,1 P40K60 лентами + эпин 30,7 212 35,2 50,7 10,1 62,3 18,7 – 5,8 24,5 14,4 P40K60 вразброс + эпин 28,1 186 30,8 44,4 8,9 58,1 17,4 – 5,6 23,0 14,1 P40K60 вразброс + квартазин 27,2 185 30,8 44,4 8,9 56,6 17,0 – 5,9 22,9 14,0 P40K60 вразброс + эпин + сапронит 31,6 224 36,9 53,1 10,6 63,8 19,1 – 6,3 25,4 14,8 27,0 205 33,6 48,4 9,7 56,3 16,9 – 6,3 23,2 13,5 28,3 192 31,9 45,9 9,2 58,4 17,5 – 5,6 23,1 13,9 Вариант P40K60 вразброс + квартазин + сапронит P40K60 лентами + квартазин 140 Таблица 63 Баланс гумуса в севообороте в зависимости от условий питания культур Внесено на 1 га Баланс гумуса после культур севооборота, т/га (ежегодно) Выход органическ к.ед., озимая через 5 NPK, кг их яровая картоф т/га клевер пшениц люпин лет, ± д.в. удобрений, пшеница ель а ц/га т – 5,3 15,3 17,9 –27,1 –7,2 9,9 8,8 – N24P37K60 14 6,9 14,9 25,0 –0,1 –13,2 13,8 40,4 N24P43K69 4 7,1 16,3 24,4 –33,4 –11,7 13,9 9,5 N42P49K78 10 7,0 4,7 23,0 –9,2 –11,8 11,6 18,3 N24P37K60 10 6,9 7,4 24,4 –8,6 –10,1 13,5 26,6 N36P43K69 10 7,4 4,6 26,7 –10,8 –10,8 17,0 26,7 N42P49K78 10 7,4 2,3 26,3 –11,3 –13,1 15,5 26,7 N36P43K69 14 7,3 4,4 26,8 –6,7 –10,9 14,1 27,7 N48P47K76 4 6,8 2,4 22,5 –27,2 –2,5 14,4 9,6 N42P47K76 – 6,9 2,7 23,6 –30,9 –0,3 14,1 9,2 N48P47K76 – 7,2 2,3 23,5 –33,2 –11,8 14,0 –5,2 N48P47K76 – 7,1 5,1 22,6 –33,7 –12,9 14,8 –4,1 N42P47K76 5 7,5 2,6 23,5 –40,7 1,2 13,5 0,1 N48P47K76 9 7,2 14,3 23,9 –36,6 1,1 13,9 16,6 А.И. Жуков [239] считает, что в зависимости от типа севооборотов, структуры посевных площадей и урожайности культур доза навоза для обеспечения бездефицитного баланса гумуса увеличивается с 2,2 до 28,2 т/га. При наличии в полевом севообороте 40% трав бездефицитный баланс гумуса обеспечивается даже без внесения навоза. Этого же мнения придерживается В.К. Михновский и др. [247]. В результате наших исследований установлено, что к концу ротации зернотравяно-пропашного севооборота при продуктивности его 7 и более т/га к.ед., согласно расчетам при органо-минеральной системе удобрения (не менее 4 т/га органических и 120 кг/га д.в. минеральных удобрений), обеспечивается положительный баланс гумуса (табл. 63). Если же в севообороте применяется только минеральная система удобрения (продуктивность 7,1 т/га к.ед.) – баланс гумуса дефицитный (–4,1 и –5,2 ц/га). Насыщенность зернотравяно-пропашного севооборота удобрениями, равная 120 кг/га NPK + 14 т/га органических удобрений обеспечивает в сочетании с пожнивно-корневыми остатками положительный баланс гумуса, но по продуктивности не имеет преимуществ перед системой удобрения с насыщенностью 165 кг/га NPK + 4 т/га органических удобрений. Следовательно, для получения положительного баланса гумуса в севообороте, имеющем 40% бобовых культур и продуктивности его не менее 7 т/га к.ед., обязательно применение не менее 4 т/га органических удобрений на фоне 120–165 кг/га минеральных [248]. 141 142 Таблица 64 Баланс гумуса в зависимости от условий питания яровой пшеницы Без удобрений Вермикомпост 2 т/га + P60K90 вразброс 26,1 68 40,8 Общий расход азота почвы, кг/га 58,7 35,3 93 51,2 73,7 14,7 25,6 3,8 10 15,8 29,6 14,9 Вермикомпост 2т/га+P60K90+БП 35,4 96 52,8 76, 15,2 27,5 4,1 10 17,4 31,5 16,3 N60P60K90 вразброс 35,3 96 52,8 76,0 15,2 27,0 4,1 – 15,8 19,9 4,7 N60P60K90 вразброс + БП 36,0 103 56,7 81,6 16,3 27,8 4,2 – 19,5 23,7 7,4 N60P60K90 лентами + БП 40,6 125 68,8 99,1 19,8 33,8 5,1 – 19,3 24,4 4,6 N60P60K90 лентами N60P60K90 вразброс + N30 (фаза выхода в трубку) N60P60K90 лентами + N30 (фаза выхода в трубку) N90P60K90 вразброс + N30 + Cu 37,3 116 63,8 91,9 18,4 28,5 4,3 – 16,4 20,7 2,3 38,1 119 65,5 94,3 18,9 28,9 4,4 – 18,9 23,3 4,4 41,9 132 72,6 104,5 20,9 30,9 4,6 – 18,7 23,3 2,4 38,1 120 66,0 95,0 19,0 28,9 4,3 – 17,4 21,7 2,7 N90P60K90 вразброс+N30+Cu+Zn 37,8 120 66,0 95,0 19,0 28,7 4,3 – 17,0 21,3 2,3 N60P60K90 + эпибрассинолид 36,8 115 63,3 91,2 18,2 28,2 4,2 – 19,5 23,3 5,1 N60P60K90 + квартазин 37,0 117 64,4 92,7 18,5 28,3 4,2 – 16,9 21,1 2,6 Вермикомпост 2 т/га+N60P60K90 38,3 111 61,1 88,0 17,6 29,5 4,4 10 17,5 31,9 14,3 Вариант Урожай ность, ц/га Вынос азота, кг/га всего в т.ч. из почвы Примечание. БП – ризобактерин+фитостимофос. Образовано гумуса, ц/га Минера Колич Баланс лизация ество из ПКО гумуса, из из органич. гумуса, ПКО, предшес всего ± ц/га ц/га ц/га ПКО удобрений тв. 11,7 20,9 3,1 – 13,9 17,0 5,3 143 Таблица 65 Баланс гумуса в зависимости от условий питания озимой пшеницы Вариант Урожай ность, ц/га Вынос азота, кг/га всего в т.ч. из почвы Общий Образовано гумуса, ц/га Минера Количес расход Баланс лизация тво из оргаиз ПКО азота гумуса, из гумуса, ПКО, нич. предшест всего ± ц/га почвы, ПКО ц/га ц/га удобр. в. кг/га 56 11,2 23,9 3,6 – 0,4 4, -7,2 Без удобрений N30P45K90 лентами + N60 весной + квартазин N30P45K90 вразброс + N60 + квартазин P45K90 лентами + N60 весной 26,1 65 39 46,8 129 71 102 20,4 44,4 6,7 – 0,5 7,2 -13,2 41,1 114 63 91 18,2 39,5 5,9 – 0,6 6,5 -11,7 39,2 110 61 88 17,6 35,0 5,3 – 0,5 5,8 -11,8 P45K90 вразброс + N60 весной 34,5 94 52 75 15,0 29,6 4,4 – 0,5 4,9 -10,1 N30P45K90 вразброс + N60 42,9 107 59 85 17,0 37,5 5,6 – 0,6 6,2 -10,8 N30P45K90 лентами + N60 Солома 4 т/га + P45K90 вразброс + N60 весной + БП Солома 4 т/га + N30P45K90 + N60 46,8 125 69 99 19,8 40,6 6,1 – 0,6 6,7 -13,1 37,7 108 59 85 17,0 36,5 5,5 – 0,6 6,1 -10,9 40,3 118 65 94 18,8 38,8 5,8 10 0,5 6,3 -2,5 P45K90 + БП + N60 38,8 104 57 82 16,4 37,5 5,6 10 0,5 6,1 -0,3 N30P45K90 вразброс + N60 + эпин 40,8 115 63 91 18,2 39,2 5,9 – 0,6 6,4 -11,8 N30P45K90 лентами + N60 + эпин 44,4 126 69 99 19,8 42,3 6,3 – 0,6 6,9 -12,9 Навоз 25т/га+P45K90 лент.+N60 44,1 115 63 91 18,2 41,8 6,3 12,5 0,6 19,4 1,2 Навоз 25т/га+P45K90 вразбр.+N60 41,1 111 61 88 17,6 37,1 5,6 12,5 0,6 18,7 1,1 Примечание. БП – ризобактерин+фитостимофос. 144 Таблица 66 Баланс гумуса в зависимости от условий питания картофеля Вариант Урожай ность, ц/га Вынос азота, кг/га всего в т.ч. из почвы Общий Образовано гумуса, ц/га Минера Количес расход лизация тво из орга- из ПКО азота из гумуса, ПКО, нич. предшес всего почвы, ПКО ц/га ц/га удобр. тв. кг/га Баланс гумуса, ± ц/га Без удобрений 255 212 127 244 48,8 8,7 0,4 – 21,3 21,7 -27,1 Навоз 50 т/га 303 255 140 269 53,8 10,3 0,52 25,0 28,2 53,7 -0,1 N30P30K45 лентами 321 292 161 309 61,8 10,9 0,55 – 27,8 28,4 -33,4 Вермикомпост 5 т/га + N60P60K90 вразброс 317 292 161 309 61,8 10,8 0,54 25,0 27,1 52,6 -9,2 Вермикомпост 5 т/га 313 291 160 307 61,4 10,6 0,53 25,0 27,3 52,8 -8,6 Навоз 50т/га+N30P30K45 лентами 339 305 168 323 64,6 11,5 0,58 25,0 28,2 53,8 -10,8 Навоз 50т/га+N60P60K90 вразброс 320 285 157 301 60,2 10,9 0,55 25,0 30,3 55,9 -4,3 Вермикомпост 5т/га+N30P30K45 лентами 341 297 163 313 62,6 11,6 0,58 25,0 30,3 55,9 -6,7 N60P60K90 вразброс 311 249 137 263 52,6 10,6 0,53 – 24,9 25,4 -27,2 N60P60K90 вразброс + эпин 311 271 149 286 57,2 10,6 0,53 – 26,0 26,3 -30,9 N60P60K90 вразброс + квартазин 343 281 155 298 59,6 11,0 0,55 – 25,8 26,4 -33,2 N90P60K90 вразброс 331 288 158 303 60,6 11,3 0,57 – 26,3 26,9 -33,7 N90P60K90 вразброс + Сu 345 328 180 346 69,2 11,8 0,59 – 27,9 28,5 -40,7 N120P60K90 вразброс 346 308 169 324 64,8 11,8 0,59 – 27,6 28,2 -36,6 145 4.4. Содержание общего азота и минеральных его форм в зависимости от условий питания культур севооборота Азотный фонд дерново-подзолистых почв представлен преимущественно органическими соединениями 97–99% [241], и только 1–2% занимают усвояемые минеральные азотные соединения [243]. Органические соединения азота обычно недоступны растениям и являются лишь резервным источником подвижного азота, хотя данные последних лет свидетельствуют о том, что часть органических соединений азота используется растениями. Даже на богатых азотом черноземных почвах растения нередко страдают от его недостатка. Исследованиями Г.П. Гамзикова и др. [249] установлено, что длительное применение навоза увеличивало содержание общего азота, легкогидролизуемой и трудногидролизуемой фракций. Солома снижала количество минерального азота, но увеличивала содержание всех фракций органического азота. В полевых условиях при внесении азотных удобрений в среднем 20–30% общего выноса азота растениями приходится на дополнительно мобилизованный почвенный экстра-азот. Нормальное обеспечение растений азотом зависит от скорости минерализации азотистых органических соединений. Наиболее важными показателями, характеризующими азотный режим почвы, являются содержание общего азота, минеральных его форм, способность органических соединений азота к аммонификации и нитрификации. По данным многих авторов, содержание азота в пахотном слое почв колеблется в среднем от 0,1 до 0,5 %. Поскольку основная часть почвенного азота входит в состав гумуса, существует определенное соотношение между содержанием гумуса и азота в почве. В большинстве почв азот составляет 5–8 % от общего содержания гумуса [238]. В результате исследований, проведенных Н.Н. Семененко и др. [24], установлены корреляционные зависимости и описаны уравнения регрессии, пользуясь которыми мы рассчитали содержание общего, легкогидролизуемого, трудногидролизуемого и гидролизуемого азота в пахотном горизонте почвы опытного участка в зависимости от культур севооборота и условий питания (см. табл. 56). В почвах естественных ценозов (лес) содержание легкогидролизуемой фракции азота в перегнойном горизонте составляет около 10 % от общего азота. При антропогенном воздействии на почву содержание легкогидролизуемого азота в пахотном слое суглинистых почв возрастает от 76,1 до 154,2 мг/кг почвы, что составляет 4,9–8,0%. Изменение легкогидролизуемого азота, считает Н.Н. Семененко, согласуется с распределением общего азота и гумуса, о чем свидетельствует тесная корреляционная связь (r=0,899–0,957), описываемая уравнением регрессии У = 23,0 + 30,22 × Х, где Х – содержание гумуса, % [24]. В результате расчетов установлено, что содержание легкогидролизуемого азота составило 9,9% от общего. При сельскохозяйственном использовании содержание трудногидролизуемой фракции азота в пахотном слое суглинистых почв составляет 7,8–11,9% от общего азота. Наиболее высокое содержание 146 трудногидролизуемого азота – в окультуренной почве. Между содержанием трудногидролизуемых соединений азота в почвах и гумусом установлена тесная связь (r=0,904–0,961), описываемая уравнением регрессии для суглинистых почв: У = 33,10 + 46,52 × Х, где Х – содержание гумуса. Содержание трудногидролизуемого азота колебалось от 103,5 до 121,8 мг/кг почвы, оно составило 14,9% от общего азота. Велико соотношение между фракциями легко- и трудногидролизуемого азота, которое может быть одним из диагностических показателей окультуренности почв: в слабоокультуренных почвах оно составляет 1,3 и выше, среднеокультуренных 0,8–1,3, повышенной окультуренности и окультуренных – менее 0,8 [24]. К концу первой ротации зернотравянопропашного севооборота это соотношение составило 0,69, т.е. почву опытного участка можно считать окультуренной. Степень окультуренности почвы, как показали результаты исследований, определяет уровень урожайности и эффективность применяемых технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Суммарное содержание фракций легко- и трудногидролизуемого азота определяет содержание в почвах гидролизуемого азота, процентное же отношение гидролизуемого относительно общего азота принято считать характеристикой подвижности азотного фонда почв. По данным Н.Н. Семененко [24], степень подвижности азотного фонда перегнойного слоя суглинистых почв колеблется в пределах 15,5–21,4%. Расчеты показали, что содержание гидролизуемого азота колебалось от 173 до 202 мг/кг почвы, а степень подвижности азотного фонда составила 24,8%. Характеризуя азотный фонд почвы опытного участка, мы пришли к выводу, что она окультурена с высокой степенью его подвижности. Азотный фонд дерново-подзолистых почв представлен фракциями, различающимися по степени подвижности, доступности и возможности усваиваться растениями. Соединения азота, которые могут служить источником питания растений, характеризуются как доступные или усвояемые. Хотя содержание усвояемого азота в почве невелико, оно имеет большое значение для питания растений, особенно на окультуренных почвах. К непосредственно используемым растениями – легкоусвояемым – относятся нитраты, растворимые в воде, и обменно поглощенный аммоний. В связи с тем, что аммиак и нитраты являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, содержание их в почве подвержено значительным колебаниям, и поэтому знание закономерностей этих колебаний очень важно для разработки мероприятий по регулированию азотного питания растений. По исследованиям В.И. Никитишена и др. [250], в состав органических соединений почвы переходит 16–21 % азота удобрений и 36–52 % аккумулируется в слое 0–20 см в виде нитратного азота. Результаты многочисленных исследований показали, что количество нитратного азота в почве изменяется по определенным закономерностям в зависимости от метеорологических факторов и культурного состояния почвы. 147 Д.Н. Прянишников [7] считает, что нитрификация, т.е. минерализация азотсодержащих органических соединений, является верным признаком культурной почвы, и что вообще имеется связь между способностью почвы к накоплению нитратов и ее плодородием. Процесс окисления аммиака до нитратов протекает лишь при условии достаточной обеспеченности почвы кислородом. Однако в естественных почвенных условиях обеспечение кислородом нитрифицирующих бактерий часто бывает недостаточным, особенно при плохой структуре почв. В отношении накопления нитратов под посевами сельскохозяйственных культур необходимо отметить, что с усилением роста растений в большинстве случаев происходит уменьшение содержания нитратов в почве, а иногда и полное их исчезновение. Уменьшение или полное исчезновение нитратов под растениями обусловлено, главным образом, потреблением их растениями. Однако, как показали расчеты, убыль нитратов не соответствует выносу их растениями. Кроме усвоения нитратов растениями количество их под посевами уменьшается в связи с подавлением процесса нитрификации, снижением влажности и аэрации почвы, а также в результате процесса денитрификации [251]. Нитраты в почве под растениями могут восстанавливаться специфическими микроорганизмами, которые усиленно развиваются в зоне корней. Установлено, что в почве под культурами сплошного сева нитратов обнаруживается меньше, чем под пропашными культурами. Эту закономерность в накоплении нитратов авторы объясняют более благоприятным водно-воздушным режимом почв под пропашными культурами [252]. Содержание нитратного азота в почве осенью после уборки культур севооборота в вариантах без удобрений колебалось от 4,0 до 5,8 мг/кг почвы, что составило 15,6 и 28,4 % от суммы аммиачного и нитратного азота (см. табл. 55). Низким содержание нитратного азота было после уборки клевера, выше – после картофеля. Под влиянием органических и минеральных удобрений усиливается микробиологическая деятельность, процесс нитрификации проходит более интенсивно. Содержание нитратного азота в этих вариантах опыта существенно увеличивалось (от 0,5 до 2,8 мг/кг почвы) по сравнению с неудобренными вариантами. Однако при органо-минеральной системе удобрения после озимой и яровой пшеницы снизилось содержание нитратного азота по сравнению с минеральной системой на 5 и 10 % соответственно, что связано с микробиологическим поглощением азота почвы. Исследованиями Г.П. Гамзикова и др. [249] установлено, что локальное внесение обеспечивает длительное сохранение азота удобрений в минеральной форме в зоне корней, что облегчает его поглощение растениями и повышает коэффициент использования. Применение сапронита на фоне ленточного внесения удобрений увеличивает количество нитратного азота в почве на 13% после яровой 148 пшеницы и на 28 и 40% после клевера и люпина соответственно. Увеличивается количество нитратного азота в почве на фоне органоминеральной системы удобрения при ленточном внесении основного удобрения от 22 до 53%. При использовании соломы в качестве органического удобрения содержание нитратного азота увеличивалось в 2 раза по сравнению с подстилочным навозом и вермикомпостом. Весь нитратный азот в почве образуется за счет окисления имеющегося в ней аммиачного азота. Отсюда следует, что высокая энергия нитрификации в почве косвенно свидетельствует и об интенсивном образовании в ней аммиачного азота, который, однако, не успевает накопиться в больших количествах и при наличии благоприятных условий быстро окисляется в нитраты. Поэтому малое количество в почве аммиачного азота отнюдь не является свидетельством слабой энергии аммонификации. Процессы аммонификации хотя и зависят от метеорологических условий, все же в меньшей степени подвержены их влиянию, чем процессы нитрификации. Осенью разложение органического вещества протекает при подавлении процесса нитрификации из-за переувлажнения и низкой температуры, что способствует накоплению аммония в почве. Установлено, что под культурами сплошного сева поглощенного аммония накапливается больше, чем под пропашными [253]. В зернотравяно-пропашном севообороте в почве после уборки клевера содержание аммиачного азота составляет более 20, после люпина – более 15 мг/кг почвы (см. табл. 55). Содержание аммиачного азота в почве повышается на 30 и 40% при органо-минеральной системе удобрения культур севооборота, при минеральной – на 8–21%, органической – на 10%. Ленточное внесение удобрений, применение бактериальных препаратов под культуры севооборота увеличивало количество аммиачного азота в почве на 8 и 17 %. По данным Е.Х. Ремпе и др. [254], повышенная концентрация азота при локальном внесении удобрений приводит к снижению численности нитрифицирующих бактерий, что обуславливает более высокое содержание аммонийного азота. Изучение агрохимических свойств почв в отрыве от биологической активности приводит только к констатации результатов без выявления причин и механизмов этих процессов. Поэтому установление взаимосвязи между биологической активностью, применением удобрений и урожайностью культур является важной научной и практической проблемой. 4.5. Влияние культур и удобрения севооборота на биологическую активность почвы Почва является биологической системой, и все процессы превращения веществ в ней определяются жизнедеятельностью микроорганизмов. Интенсификация сельскохозяйственного производства с широким применением различных агротехнических приемов сопровождается значительными 149 изменениями биологической активности почв. В этих условиях неизбежно возрастает уровень процессов минерализации, обусловливающей высокую интенсивность разложения органических остатков и снижение коэффициентов их гумификации. Быстрое исчезновение свежего органического вещества приводит к возникновению в почве условий, когда углеродное питание микроорганизмов преимущественно удовлетворяется за счет гумуса. Поэтому в условиях современного земледелия в целом складывается неблагоприятная обстановка для процессов гумусообразования. В связи с этим разработка научно-обоснованных агротехнических приемов, способствующих накоплению гумуса в почве, – одна из важнейших задач земледелия. Несмотря на обстоятельное объяснение преимуществ севооборотов с агротехнической и агрохимической точек зрения, оно остается неполным без учета микробиологических процессов, протекающих в почве. Микроорганизмы очень чувствительны к смене условий почвенной среды, а всякие нарушения деятельности микрофлоры ведут к изменению почвообразовательных процессов. При изменении структуры севооборотов, введении новых систем удобрения уделяется серьезное внимание возможному влиянию этих приемов на уровень биологической активности почвы, а также на способность ее к самоочищению. Следует отметить, что работ по изучению влияния длительного применения удобрений в севообороте на микрофлору немного [217,255–257]. Ряд авторов [258,259] указывает, что органические удобрения повышают уровень биогенности почв. В большинстве случаев отмечалось достоверное увеличение численности аммонифицирующих, целлюлозоразлагающих и нитрифицирующих микроорганизмов [260]. В.М. Чекановой [257] установлено, что биогенность дерново-подзолистой слабо оподзоленной почвы и соотношение в ней отдельных групп микробного центра коррелятивно связаны с применением органических и минеральных удобрений: при органоминеральной системе удобрения повышается активность споровых аммонификаторов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов, внесение органического удобрения оказывает активизирующее влияние на развитие бактерий и актиномицетов, снижает количество плесневых грибов. Влияние минеральных удобрений на почвенную микрофлору более сложное и зависит от видов удобрений, доз, соотношений, продолжительности их действия, агрохимических свойств почвы, ее влажности, буферности, возделываемых культур и т.д. [261]. Минеральным удобрениям, как фактору, определяющему биодинамику почвы и ее биологическую активность, посвящены исследования многих авторов. Вместе с тем, единого мнения по вопросу их действия на состав и деятельность почвенных микроорганизмов в литературе нет, что в большой мере обусловлено сложностью этой проблемы. Ряд авторов указывает на стимулирующее действие минеральных удобрений на микрофлору. Под кормовой свеклой, высеваемой после озимой пшеницы по обороту пласта многолетних трав, на фоне (NPK)60 в 2 раза больше бактерий, 1,5 – грибов, и в 3 раза – актиномицетов по сравнению с неудобренным вариантом. Закономерное увеличение численности бактерий, грибов и 150 актиномицетов наблюдается при увеличении доз минеральных удобрений до (NPK)90. На фоне более высоких доз эффект менее выражен [262]. Еще Е.Н. Мишустин [263] отмечал благотворное влияние небольших и угнетающее действие больших количеств минеральных удобрений на численность микрофлоры. Депрессивное действие больших доз удобрений (N180Р160К180) через 1,5–2 месяца после внесения снималось. Последнее обстоятельство связывается с уменьшением концентрации внесенных солей по мере потребления их растениями. По мнению Л.А. Карягиной [260], длительное внесение минеральных удобрений на фоне извести не снижает общую биогенность почвы, а в благоприятные по погодным условиям периоды существенно увеличивает численность бактериальной и микрофлоры, особенно аммонифицирующих микроорганизмов. Количество целлюлозоразлагающих микроорганизмов в этих условиях возрастало идентично внесению в почву органических и смешанных удобрений. Торфо-навозный компост в сочетании с минеральными удобрениями достоверно увеличили количество в почве аммонификаторов, целлюлозоразлагающих и нитрифицирующих микроорганизмов. Основным естественным источником органического вещества для гетеротрофных микроорганизмов в почве полевых севооборотов служат систематически поступающие в нее растительные остатки. Насыщение севооборотов различными сельскохозяйственными культурами существенно влияет на количество микроорганизмов и почвенномикробиологические процессы, что отражается и на биологической активности почвы. Установлено, что при насыщении севооборотов зерновыми культурами и особенно при их монокультуре урожайность яровой пшеницы, например, падала с 32 ц/га в севообороте до 12,6 ц/га при монокультуре [264]. При включении в севооборот бобовых культур, после которых в почве остается масса, богатая азотом, легкоразлагающегося органического вещества, биологическая активность почвы значительно повышается. В результате исследований, проведенных в разных почвенно-климатических условиях установлено, что роль предшествующей культуры в севообороте изменяется в зависимости от почвенно-климатических условий. В зоне недостаточного увлажнения для почв, богатых органическим веществом, определяющим фактором биологической активности почвы и урожайности растений является влага. Предпочтение отдается таким предшественникам, как пар и пропашные культуры, которые смягчают неблагоприятный водновоздушный режим [265,266]. Биологическая активность и плодородие почв с невысоким содержанием органического вещества, сформированных в условиях избыточного или оптимального увлажнения, находятся в основном в зависимости от количества поступающего в них органического вещества. Поэтому влияние предшествующих культур на почвенные процессы в таких условиях определяется, главным образом, массой и химическим составом их пожнивных и корневых остатков. 151 На почвах с низким естественным плодородием чередование культур в севообороте должно способствовать не только увеличению урожайности, но и повышению плодородия почвы, усилению в ней активности биологических и биохимических процессов. Изучение микрофлоры почвы с посевами различных сельскохозяйственных культур проводится давно. Основное направление исследований в данной области вплоть до настоящего времени лежит в русле изучения накопления биологического азота бобовыми растениями, инокуляции семян активными штаммами микроорганизмов, исследовании биологии формирования клубеньков на корнях бобовых. Вместе с тем, серьезного изучения требуют вопросы влияния различных агротехнических приемов (в т.ч. и применение бактериальных препаратов) возделывания растений на численность микроорганизмов доминирующих групп, биогенность и структуру микробоценозов ризосферы, поскольку плодородие почвы в значительной степени зависит от интенсивности круговорота веществ, осуществляемого микрофлорой. В экологических исследованиях нет необходимости устанавливать все существующие в данной почве виды микроорганизмов, а достаточно ограничиться определением доминирующих групп или выявлением производимых ими процессов [267]. Объектами наших исследований служили микроорганизмы следующих физиологических групп: аммонифицирующие, усваивающие минеральный азот, олигонитрофильные, нитрифицирующие и микроскопические грибы. Аммонифицирующие микроорганизмы осуществляют разложение азотсодержащих органических соединений с выделением аммиака. Это самая богатая и разнообразная физиологическая группа. Она включает бактерии и их спорообразующие формы. Интенсивность минерализации в значительной мере определяется численностью и активностью аммонификаторов и обуславливает степень обеспеченности почвы минеральными соединениями, последние – эффективное ее плодородие. Аммонифицирующие неспорообразующие бактерии начинают процесс минерализации органического вещества. Споровые их формы минерализуют наиболее устойчивые соединения органического вещества, доводя процесс аммонификации до высвобождения аммиака. Нитрифицирующие бактерии осуществляют в почве процесс нитрификации – аммонийные соли, образующиеся в процессе аммонификации органических веществ, подвергаются в почве окислению до нитритов и нитратов. Усваивающие минеральный азот – интенсивность развития этих микроорганизмов, способных использовать минеральный азот, может быть показателем хода минерализации органического вещества. Олигонитрофильные микроорганизмы составляют большую группу почвенного микронаселения, они завершают минерализацию органических соединений, имеют существенное значение в азотном балансе почв. Благодаря способности использовать органические и неорганические соединения азота в 152 почве, они функционируют как аммонификаторы, денитрификаторы и азотфиксаторы. Эти микроорганизмы имеют относительно высокую потребность в углероде субстрата и низкую – в азоте. Поэтому они являются своеобразным индикатором обеспеченности почвы мобильным органическим веществом. В своих исследованиях мы ставили цель выявить специфику ризосферного микробного комплекса озимой пшеницы, узколистного люпина, клевера лугового, яровой пшеницы, картофеля и установить структурные изменения, происходящие в нем в связи с изучаемыми способами внесения удобрений и использованием в зернотравяно-пропашном севообороте минерального и биологического азота. Наблюдения проводились в течение двух лет. Изучение структуры микробного ценоза почвы под влиянием разных агротехнических приемов (органические, минеральные удобрения, дозы и способы их внесения, применение биопрепаратов и др.) проводили методом посева на агаризованные среды [268]. Аммонифицирующие микроорганизмы, способные использовать органический азот, выявляли на разбавленном 1:5 мясо-пептонном агаре (МПА); микроорганизмы, усваивающие минеральный азот – на крахмало-аммиачном агаре (КАА). Содержание олигонитрофильных микроорганизмов определяли на среде Эшби; микроскопические грибы – на подкисленном сусло-агаре (СА). Голодный агар (ГА) с аммонийно-магниевыми солями использовали для учета нитрифицирующих бактерий. Групповой состав микроорганизмов устанавливали дважды: в исходной почве до внесения удобрений и посева бактеризованных семян различных сельскохозяйственных культур и в период наибольшей метаболической активности растений (бутонизации – цветения у бобовых и картофеля, цветения – начала колошения – у зерновых). Расчет численности микроорганизмов вели в колониеобразующих единицах на 1г сухой почвы с учетом влажности соответствующих образцов, определяемой одновременно с учетом численности микроорганизмов. Исследования проводили в 1999 и 2000 гг. Коэффициент минерализации определяли по соотношению численности микроорганизмов, усваивающих минеральный азот к количеству аммонификаторов (КАА/МПА), общую биогенность – путем определения суммарной численности микроорганизмов исследуемых доминирующих групп в течение 2-х вегетационных периодов. Определение численности сапрофитных микроорганизмов показало в целом почти одинаковую картину количественного состава бактерий, непосредственно участвующих в разложении веществ растительного и животного происхождения. Вместе с тем, как видно из данных, приведенных в табл. 67, общая биогенность почвы выше после бобовых предшественников (люпин, клевер). Таблица 67 Численность микроорганизмов и общая биогенность почвы под культурами севооборота (среднее за 1999–2000 гг.) Культура Предшест Численность микроорганизмов, КОЕ/г с.п.* Общая Коэффиц 153 севооборот венник аммониф усваивающ олигонитр нитрифи биогенно иент а икаторы ие офилы цирующ микроми сть, минерал минеральн ие цеты КОЕ/г изации ый азот с.п. Картофель Клевер 3,31×106 4,80×106 2,09×106 7,69×104 9,08×102 10,3×106 1,45 Яровая пшеница 3,12×106 4,56×106 0,76×106 1,01×105 1,24×103 8,54×106 1,46 2,81×106 0,69×106 6,79×103 3,93×102 5,09×106 1,78 2,90×106 1,08×106 6,72×104 5,20×102 5,55×106 1,93 2,78×106 1,44×106 8,72×104 9,52×102 6,00×106 1,64 Клевер Люпин Озимая пшеница Люпин Яровая 1,58×106 пшеница Озимая 1,50×106 пшеница Картофел 1,69×106 ь * КОЕ/г с.п. – колониеобразующие единицы в 1г сухой почвы В наибольшей степени активизации микрофлоры среди предшественников способствовал клевер. Установлено, что корневые и пожнивные остатки яровой и озимой пшеницы слабо влияли на количественный состав микроорганизмов изучаемых групп: общая биогенность почвы была почти вдвое ниже, чем под бобовыми предшественниками. Увеличение общей численности микроорганизмов показывает, что в почве интенсифицируются процессы разложения органических веществ, ускоряется круговорот биогенных элементов, что в итоге может положительно влиять на урожай последующих культур севооборота. Значение коэффициента минерализации органического вещества (отношение численности микроорганизмов, усваивающих минеральный азот, к количеству аммонификаторов) несколько выше в вариантах с зерновыми предшественниками и картофелем, что в большей мере может быть связано со структурой микробного ценоза почвы. Во всех вариантах опыта самой многочисленной в структуре микробоценоза ризосферы культур севооборота была группа микроорганизмов, усваивающих минеральный азот. Соответственно и долевое участие их в микробоценозах колебалось от 46 до 55%. Численность аммонификаторов выше под бобовыми предшественниками (32 и 37%). Подсчет нитрифицирующих микроорганизмов показал, что максимальное их количество обнаружено в почве под люпином – 1,01 × 105. Аналогичная тенденция характерна и для микроскопических грибов [269]. ГЛАВА 5. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА 5.1. Люпин узколистный Как показали результаты исследований, в 1999 г. (табл. 68) в зависимости от способов внесения фосфорно-калийных удобрений общая биогенность почвы практически не изменялась (в среднем 9,72 × 106). При ленточном внесении 154 доминирующими являлись микроорганизмы, усваивающие минеральный азот; при внесении Р40К60 вразброс – аммонифицирующие микроорганизмы. Инокуляция R. lupini (БП) на фоне фосфорно-калийных удобрений способствовала значительному увеличению общей биогенности ризосферы. Увеличение численности бактерий, утилизирующих органические и минеральные формы азота, олигонитрофилов, микроскопических грибов указывает на усиление мобилизационных процессов в период, когда закладывается основа урожая. К фазе бутонизации – началу цветения произошла перегруппировка в структуре микробоценоза (рис. 1). Если в исходной почве доминирующими были микроорганизмы, усваивающие минеральный азот (52,3%), то в фазе бутонизации – начала цветения в контрольном варианте и при внесении вразброс доминировали аммонифицирующие микроорганизмы, долевое участие которых с 27% (исходная почва) возрастает в 2,5 раза (68,8%) в контроле и в 2,0 раза (57,9%) при внесении Р40К60 враз- 155 Таблица 68 Влияние условий питания на численность микроорганизмов и общую биогенность почвы в посевах культур севооборота по годам исследований Вариант опыта 1 Численность микроорганизмов, КОЕ/г с.п. Общая Коэффици биогенность усваивающи ент , аммонификат е олигонитр нитрифицир микромице минерализ КОЕ/г с.п. оры минеральны офилы ующие ты ации й азот 2 3 4 5 6 7 8 Люпин узколистный (1999 г.) 1. Контроль 8,52 × 106 3,04 × 106 7,38 × 105 8,97 × 104 1,63 × 103 12,39 × 106 0,36 2. Р40К60 вразброс 5,47 × 106 1,97 × 106 1,95 × 106 5,62 × 104 1,45 × 103 9,45 × 106 0,36 3. Р40К60 вразброс + сапронит 7,15 × 106 1,20 × 107 3,01 × 106 1,01 × 105 1,29 × 103 22,26 × 106 1,67 4. Р40К60 лентами + сапронит 1,17 × 107 1,19 × 107 4,25 × 106 1,25 × 105 3,39 × 103 27,98 × 106 1,02 5. Р40К60 лентами 3,42 × 106 4,56 × 106 1,90 × 106 1,05 × 105 5,13 × 103 9,99 × 106 1,33 Исходная почва 1,50 × 106 2,90 × 106 1,08 × 106 6,72 × 104 5,20 × 102 5,55 × 106 1,93 Люпин узколистный (2000 г.) 1. Контроль 9,4 × 106 62,9 × 106 7,1 × 106 208,0 × 103 34,8 × 103 79,6×106 6,69 2. Р40К60 вразброс 6,8 × 106 37,1 × 106 6,61 × 106 295,0 × 103 35,4 × 103 51,1×106 5,45 3. Р40К60 вразброс + сапронит 8,6 × 106 46,1 × 106 18,5 × 106 389,4 × 103 28,3 × 103 73,6×106 5,36 4. Р40К60 лентами + сапронит 11,7 × 106 49,1 × 106 4,7 × 106 351,0 × 103 21,1 × 103 65,9×106 4,19 5. Р40К60 лентами 11,0 × 106 54,1 × 106 13,7 × 106 510,0 × 103 67,3 × 103 79,4×106 4,92 156 Продолжение табл. 67 1 2 3 4 5 6 7 8 Яровая пшеница (1999 г.) 1. Контроль 3,42 × 106 6,84 × 105 2,96 × 105 1,64 × 105 1,56 × 103 4,57 × 106 0,20 2. N90Р60К90 лентами 3,27 × 106 1,06 × 106 6,30 × 105 1,79 × 105 1,94 × 103 5,14 × 106 0,32 3. N90Р60К90 вразброс 5,62 × 106 1,90 × 106 5,93 × 105 2,20 × 105 4,82 × 103 8,34 × 106 0,34 3,73 × 106 1,52 × 106 6,76 × 105 0,904 × 104 1,25 × 103 6,02 × 106 0,41 4,18 × 107 2,20 × 106 3,19 × 105 1,40 × 105 2,31 × 103 6,84 × 106 0,53 3,12 × 106 4,56 × 106 0,76 × 106 1,01 × 1 05 1,24 × 103 8,54 × 106 1,16 4. N90Р60К90 лентами + ризобактерин + фитостимофос 5. N90Р60К90 вразброс + ризобактерин + фитостимофос 6. Исходная почва Яровая пшеница (2000 г.) 1. Контроль 26,9 × 106 46,4 × 106 39,4 × 106 770,0 × 103 10,0 × 103 113,47 ×106 1,72 2. N90Р60К90 лентами 223,0 × 106 123,4 × 106 44,8 × 106 310,0 × 103 120,4 × 103 391,6 ×106 0,55 3. N90Р60К90 вразброс 133,2 × 106 110,5 × 106 57,1 × 106 300,0 × 103 196,0 × 103 301,3 ×106 0,83 29,5 × 106 65,8 × 106 10,8 × 106 420,0 × 103 124,0 × 103 106,6 × 106 2,23 13,9 × 106 37,9 × 106 16,4 × 106 320,0 × 103 79,8 × 103 2,73 4. N90Р60К90 лентами + ризобактерин + фитостимофос 5. N90Р60К90 вразброс + ризобактерин + фитостимофос 68,6 ×106 157 Продолжение табл. 67 1 2 3 4 5 6 7 8 Картофель (1999 г.) 1. Без удобрений 3,80 × 106 2,28 × 106 0,71 × 106 1,14 × 105 3,68 × 103 6,91 × 106 0,60 2. N120Р60К90 2,74 × 106 6,38 × 106 2,03 × 106 1,64 × 104 2,85 × 103 11,17 × 106 2,33 2,57 × 107 8,13 × 106 2,55 × 106 1,52 × 105 3,31 × 103 36,54 × 106 0,32 8,29 × 106 1,39 × 107 2,28 × 106 3,39 × 104 2,88 × 103 24,51 × 106 1,68 3,31 × 106 4,80 × 106 2,09 × 106 7,69 × 104 9,08 × 102 10,3 × 106 1,45 3. Подстилочный навоз 50 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос 4. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос Исходная почва Картофель (2000 г.) 1. Без удобрений 2. Навоз 50 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос 3. Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 + ризобактерин + фитостимофос 4. N120Р60К90 17,1 × 106 46,1 × 106 9,6 × 106 520,0 × 103 56,0 × 103 73,3×106 2,69 6,5 × 106 65,2 × 106 3,3 × 106 390,0 × 103 52,0 × 103 75,4×106 10,0 21,5 × 106 38,4 × 106 12,9 × 106 530,0 × 103 64,4 × 103 73,4×106 1,78 51,7 × 106 42,0 × 106 11,8 × 106 810,0 × 103 30,0 × 103 106,3×106 0,81 158 Контроль 4 0,7% 3 6% 2 24,5% 5 0,01% 4 0,6% 3 20,6% 1 68,8% 1 57,9% 2 20,8% РК лентами + сапронит РК вразброс + сапронит 3 13% 4 0% 5 0% 1 32% 2 55% 3 19% 2 45,6% РК вразброс 5 0,02% 3 15,2% 4 0,4% 5 0,01% 1 41,8% 2 42,5% 4 1,1% Исходная почва РК лентами 5 0,05% 3 119,5% 34,2% 4 1,2% 5 0,009% 2 52,3% Рис. 1. Структура микробоценоза под люпином узколистным в 1999 г.: 1 - аммонификаторы, 2 – усваивающие минеральный азот, 3 – олигонитрофилы, 4 – нитрификаторы, 5 - микромицеты 1 27% 159 брос. Соответственно сужается соотношение между двумя этими группами, и коэффициент минерализации снижается с 1,93 (исходная почва) до 0,36 (контроль и Р40К60 вразброс). Общее число аммонифицирующих бактерий, утилизирующих органические азотсодержащие соединения, в фазе бутонизации – начала цветения люпина увеличивается по всем вариантам опыта в среднем на 21%, а численность микроорганизмов, усваивающих минеральный азот уменьшается в среднем на 14,8% по сравнению с исходной почвой. В 2000 г. в ризосфере узколистного люпина в период бутонизации – начала цветения численность микроорганизмов доминирующих групп существенно различалась (табл. 68). В сравнении с контролем в варианте с фосфорнокалийными удобрениями, внесенными вразброс, снижается общая биогенность ризосферы в основном за счет уменьшения численности аммонифицирующих (на 28%) и усваивающих минеральный азот микроорганизмов (на 41%). Ленточное внесение Р40К60, напротив, стимулирует развитие всех исследуемых групп микроорганизмов, в результате чего возрастает общая биогенность ризосферы на 29%. Инокуляция клубеньковыми бактериями оказывает определенное воздействие на микробоценоз ризосферы люпина. В первую очередь, это касается численности олигонитрофильных микроорганизмов, имеющих существенное значение в азотном балансе почвы. Двухлетние исследования показали, что предпосевная обработка семян препаратом клубеньковых бактерий (сапронит) оказала стимулирующее влияние на размножение олигонитрофильных микроорганизмов: в среднем их количество в ризосфере люпина, выращиваемого на фоне ленточного внесения фосфорнокалийных удобрений, возросло в 2,3 раза, на фоне внесения Р40К60 вразброс – в 2,75 раза в сравнении с контролем. В вариантах без инокуляции численность олигонитрофильных микроорганизмов незначительно отличалась от контроля (табл. 69). Таблица 69 Численность микроорганизмов под посевами узколистного люпина ( среднее 1999 – 2000 гг.) Численность микроорганизмов, млн КОЕ/г с.п. Общая Коэффиц биогенн иент усваив. Вариант аммонифи минеральн олигонитр нитрифиц микромиц ость, минерали КОЕ/г зации цирующие ый азот офильные ирующие еты с.п. Контроль 8,96±1,0 32,97±1,9 3,9±0,7 0,07±0,01 0,13±0,01 46,03 3,68 Р40К60 вразброс 6,14±0,83 19,54±0,5 4,28±0,7 0,05±0,01 0,15±0,01 30,16 3,18 Р40К60 вразброс+БП 7,88±0,93 23,65±1,6 10,76±1,1 0,06±0,01 0,20±0,02 42,55 3,00 Р40К60 лентами 22,95±1,6 47,35±2,3 3,3±0,6 0,06±0,01 0,18±0,01 73,84 2,06 Р40К60 лент.+ БП 6,09±0,82 33,00±1,9 8,98±1,0 0,1±0,01 0,26±0,02 48,43 5,41 Примечание. БП – сапронит. 160 Известно, что количество и качество пожнивных и корневых остатков разных сельскохозяйственных культур неодинаково. Их влияние на микрофлору и микробиологические процессы также различается. Предшественник люпина в зернотравяно-пропашном севообороте – озимая пшеница, остатки которой отличаются широким отношением С:N и содержат 60% трудногидролизуемой фракции углеродсодержащих веществ, медленно разлагаются и плохо используются микрофлорой [270]. Судя по полученным данным, преимущественное развитие в ризосфере люпина (по всем вариантам опыта) микроорганизмов, усваивающих минеральный азот, обладающих, как правило, высокой гидролитической активностью, свидетельствует о их доминирующей роли в разложении пожнивно-корневых остатков озимой пшеницы. Коэффициенты минерализации органического вещества колеблются по вариантам опыта от 2,06 при локализации удобрений до 5,41 при локализации удобрений и инокуляции семян сапронитом. Соответственно уровню активности микробиологических процессов происходит накопление биологической массы растений. Семенная продуктивность люпина узколистного была максимальной в варианте с ленточным применением фосфорно-калийных удобрений и инокуляцией сапронитом – 36,3 ц/га к.ед. [271]. 5.2. Яровая пшеница Общая тенденция в 1999 г. заключалась в менее активном, чем в исходной почве течении процессов превращения азотсодержащих соединений: в исходной почве коэффициент минерализации 1,16; в фазе цветения – начала колошения – в среднем в 3,2 раза ниже (табл. 68). Общая биогенность выше в варианте N 90Р60К90 вразброс – близка к исходной почве. Произошли изменения в структуре микробного ценоза: перегруппировка в сторону увеличения долевого участия аммонификаторов по всем вариантам опыта. Увеличение в фазе цветения – начала колошения долевого участия нитрификаторов с 1,2% в исходной почве до 3,59% в контроле. Ленточное внесение минерального азота в дозе 90 кг/га д.в. увеличивает количество нитрификаторов в 3 раза по сравнению с применением 60 кг/га д.в. азота в сочетании с ризобактерином (рис. 2). В результате исследований в 2000 г. отмечается, что при ленточном внесении основного удобрения по сравнению с внесением вразброс увеличивается общая биогенность почвы (107 против 69 млн. КОЕ/г с.п.), но снижается коэффициент минерализации (2,23 против 2,73). В структуре микробоценоза ризосферы яровой пшеницы при внесении удобрений вразброс количество аммонифицирующих микроорганизмов составляет 50 и 57%, при ленточном внесении преобладает группа микроорганизмов, усваивающих минеральный азот (53 и 60%). Данные, приведенные в табл. 70, отчетливо демонстрируют влияние способов внесения минеральных удобрений и предшественника (люпина) на общую 161 Контроль 2 15% N 90P 60K 90 лентам и 3 6,48% 4 3,59% 5 0,03% 1 74,8% 3 7,11% 4 2,64% 5 0,04% 2 20,6% 1 63,6% N90P60K90 лентами + ризобактерин+фитостимофос N 90P 60K 90 вразб рос 2 22,8% 4 3,48% 3 12,3% 5 0,06% 2 25,2% 3 11,2% 4 0,15% 5 0,02% 1 67,4% 1 62% N90P60K90 вразброс + ризобактерин+фитостимофос 2 32,2% 3 4,66% 4 2,05% Исходная почва 5 0,03% 3 8,89% 1 61,1% 4 1,18% 5 0,01% 2 53,4% Рис. 2. Структура микробоценоза под яровой пшеницей в 1999 г. 1 - аммонификаторы, 2 – усваивающие минеральный азот, 3 – олигонитрофилы, 4 – нитрификаторы, 5 – микромицеты 1 36,5% 162 биогенность ризосферы яровой пшеницы, минерализационные процессы в ней и структуру микробоценоза. Таблица 70 Влияние условий питания на численность микроорганизмов и общую биогенность почвы под посевами яровой пшеницы (среднее за 1999 – 2000 гг.) Контроль Численность микроорганизмов, млн КОЕ/г с.п. аммон усваивающ oлигонитриф ифици ие нитроф микром ицирую рующ минеральн ильные ицеты щие ие ый азот 15,16 23,54 19,85 0,09 0,39 Общая Коэффи биоген циент ность, минерал КОЕ/г изации с.п. 59,03 1,55 N90Р60К90 лентами N90Р60К90 вразброс 16,39 114,31 Вариант 33,43 62,65 5,72 22,70 0,15 0,17 0,21 0,16 55,90 199,99 2,04 0,55 N60Р60К90 лентами+БП 8,82 19,71 8,54 0,09 N60Р60К60 вразброс+БП 87,5 56,35 28,71 0,17 Примечание. БП – Ризобактерин + фитостимофос. 0,16 0,15 37,32 172,88 2,23 0,64 Известно, что способы внесения минеральных удобрений существенным образом влияют на трансформацию питательных веществ [113], численность микроорганизмов и микробиологическую активность [272]. Проведенные исследования показали, что в сравнении с контролем (без NРК и инокуляции) на фоне стимуляции развития аммонифицирующих и усваивающих минеральный азот микроорганизмов и снижения численности олигонитрофилов (в 3,5 раза) общая биогенность ризосферы яровой пшеницы при ленточном внесении N90Р60К90 практически остается без изменения. Доминируют в структуре микробоценоза в вариантах с ленточным внесением удобрений микроорганизмы, усваивающие минеральный азот. Внесение этой же дозы NРК вразброс способствует увеличению биогенности ризосферы яровой пшеницы в 3,4 раза. Доминирующее положение по численности (114,3 млн КОЕ/г с.п.) и долевому участию в микробоценозе при таком способе внесения удобрений занимают аммонифицирующие микроорганизмы. Отмеченная тенденция характерна и в случае снижения дозы минерального азота на 30 кг/га за счет применения синергетической популяции азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий. При ленточном и разбросном способах внесения удобрений инокуляция семян биопрепаратом стимулирует развитие резидентных азотфиксирующих бактерий: при ленточном способе численность олигонитрофилов в варианте с инокуляцией возрастает в 1,5 раза (8,54 против 5,72), при разбросном – в 1,3 раза (28,71 против 22, 70 млн. КОЕ/г с.п.). В целом, в опыте с яровой пшеницей биогенность ее ризосферы и, как следствие, микробиологическая активность выше, чем в опыте с люпином (см. табл. 69). 163 Причины таких количественных различий, на наш взгляд, могут определяться разным качеством органического вещества, поступающего в почву после культур севооборота. По данным Ю.М. Возняковской и др. [264], сравнительный анализ корневых и пожнивных остатков пшеницы и люпина методом кислотного гидролиза показал, что в остатках пшеницы содержится в 2 раза больше трудногидролизуемой фракции углеводов (целлюлоза) – 251 мг/г против 121 мг/г в люпине и в 2 раза меньше легкодоступных для микроорганизмов водорастворимых углеводов (крахмал, сахар) – 22 мг/г и 47 мг/г соответственно. Обогащение почвы легкогидролизуемым органическим веществом предшественника (люпина), являющегося основным ресурсом, поддерживающим почвенное плодородие, способствует нормальной жизнедеятельности полезной почвенной микрофлоры. Приведенные данные показывают явное преимущество последействия растительных остатков люпина по сравнению с яровой пшеницей. 5.3. Картофель раннеспелый В 1999 г. установлена зависимость микробиологической активности почвы от системы удобрения и погодно-климатических условий (табл. 68) при органоминеральной системе: численность аммонификаторов возрастает в 2,5 раза, нитрифицирующих микроорганизмов снижается в 2 раза при внесении вермикомпоста 5 т/га + N60Р60К90 по сравнению с исходной почвой. общая биогенность в 3 раза выше по сравнению с исходной почвой и в 5 раз по сравнению с контролем при использовании в качестве органического удобрения подстилочного навоза 50 т/га + N60Р60К90. при применении подстилочного навоза в 5,8 раза увеличивается численность микрорганизмов, усваивающих минеральный азот, по сравнению с вариантом, где вносили вермикомпост. При минеральной системе удобрения (N120Р60К90) отмечается более высокий коэффициент минерализации 2,33. По результатам исследований 2000 г. (табл. 68) общая биогенность была самой высокой при минеральной системе удобрения (106,3 млн. КОЕ/г с.п.). В этом же варианте наблюдается и низкий коэффициент минерализации (0,81). Достаточное количество влаги и тепла (1999г.) улучшили мобилизацию азота микроорганизмами на фоне минеральной системы удобрения картофеля, при избытке влаги (2000 г.) активнее на этом фоне были аммонификаторы. Расчеты показали, что в структуре микробоценоза ризосферы раннеспелого картофеля в контрольном варианте и при внесении подстилочного навоза преобладали усваивающие минеральный азот микроорганизмы (52,2 и 82,7%), при минеральной системе удобрений – аммонифицирующие (46,3%) (рис. 3). В целом следует отметить, что в условиях слабозасушливого года (ГТК – 1,27) общая биогенность почвы выше при органо-минеральной системе удобрения, коэффициент минерализации – при минеральной системе. При нормальном увлажнении (ГТК – 1,5) коэффициент минерализации значительно выше при Контроль 3 11,14% 4 0,19% 164 5 0,56% 1 35,87% 3 6,59% Навоз 50 т/га + N60P60K90 4 0,23% 5 0,45% 2 52,23% 2 82,52% Вермикомпост+N60P60K90 3 17,77% 2 46,59% 1 10,22% 4 0,12% 5 0,63% N120P60K90 1 34,89% 3 11,78% 2 41% Рис. 3. Структура микробоценоза ризосферы раннеспелого картофеля: 1 - Аммонификаторы; 2 - Усваиваивающие минеральный азот; 3 Олигонитрофилы; 4 - Нитрифицирующие; 5 - Микромицеты. 4 0,03% 5 0,70% 1 46,32% 165 внесении подстилочного навоза, общая биогенность почвы увеличивается при минеральной системе удобрения. В таблице 71 приведены средние данные двухлетних наблюдений за численностью доминирующих групп микроорганизмов ризосферы картофеля, выращиваемого в условиях минеральной и органо-минеральной системы применения удобрений на фоне последействия пожнивно-корневых остатков клевера. Таблица 71 Влияние системы удобрения раннеспелого картофеля на численность микроорганизмов и общую биогенность почвы под посевами раннеспелого картофеля (среднее за 1999 – 2000 гг.) Вариант Контроль Численность микроорганизмов, млн КОЕ/г с.п. Коэфф Общая ициент усваиваиваю аммони олигон нитриф микро биогеннос минера щие фициру итрофи ицирую мицет ть, КОЕ/г лизаци минеральны с.п. ющие льные щие ы и й азот 16,61 Навоз (50 т/га) + 4,54 N60Р60К90 Вермикомпост 14,90 (5т/га)+N60Р60К90 N120Р60К90 27,22 24,19 5,16 0,09 0,26 46,31×106 1,46 36,67 2,93 0,10 0,20 44,34×106 8,08 19,90 7,59 0,05 0,27 42,71×106 1,34 24,19 6,92 0,02 0,41 58,76×106 0,89 Исследования показали, что общая биогенность почвы с естественным плодородием (контроль) была достаточно высокой, что в большой мере связано с последействием бобового предшественника (клевера). Посевы бобовых, особенно многолетних, как считает М.А. Смурыгин [273], обеспечивают положительный баланс гумуса в почве, улучшают ее структуру, создают благоприятный микробиологический фон. Их положительное действие на последующие культуры проявляется в течение 2 – 3 лет. На органо-минеральном фоне общая биогенность несколько ниже. Наиболее значительная перестройка микробоценоза зафиксирована при использовании подстилочного навоза: снижается численность аммонифицирующих бактерий более чем в 3,5 раза, олигонитрофильных – в 1,8 раза; стимулируется размножение микроорганизмов, усваивающих минеральный азот. В результате минерализация органического вещества идет более интенсивно (коэффициент минерализации в этом варианте опыта выше контроля в 5,5 раз). На минеральном фоне удобрений общая биогенность составляет 58,76 млн. КОЕ/г почвы, что выше контроля на 21%. Коэффициент минерализации органического вещества в этом варианте опыта самый низкий – 0,89. 166 5.4. Клевер луговой В результате исследований установлено, что в сравнении с исходной почвой произошло увеличение численности аммонифицирующих микроорганизмов по всем вариантам опыта (табл. 72, рис. 4). Таблица 72 Численность микроорганизмов и общая биогенность почвы под посевами клевера (среднее за 1999–2000 гг.) Вариант Контроль Численность микроорганизмов, КОЕ/г с.п. Общая биогенно усваиваю олигони нитриф сть, аммониф щие трофил ицирую микром икаторы минеральн ы щие ицеты КОЕ/г с.п. ый азот 6 6 5 4 3 4,18×10 1,06×10 6,38×10 1,14×10 1,22×10 5,89×106 Коэффи циент минерал изации 0,25 Р40К60+ сапронит 8,21×106 1,19×107 2,61×106 3,27×104 1,14×103 22,75×106 1,45 Р40К60 6,84×106 4,79×106 2,02×106 1,03×105 1,74×103 13,75×106 0,70 Исходная почва 1,58×106 2,81×106 0,69×106 6,79×103 3,93×102 5,09×106 1,77 В контрольном варианте зафиксировано снижение численности микрорганизмов, усваивающих минеральный азот. В вариантах с фосфорнокалийным фоном и применением сапронита, напротив, плотность микроорганизмов этой группы увеличивается в 4,5 и 1,12 раза соответственно. Такая же тенденция развития наблюдалась и в отношении аммонифицирующих микроорганизмов: снижение их количества в контроле и увеличение плотности в вариантах с Р40К60 и Р40К60 + сапронит в среднем в 1,8 раза. Возросла численность нитрифицирующих микроорганизмов по всем вариантам. Максимальное их количество отмечается по фосфорно-калийному фону + сапронит (3,27 млн. КОЕ/г с.п.). Общая биогенность в вариантах с сапронитом в 4,5 раза выше, чем в исходной почве и почти в 4,0 раза, чем в контроле. В прикорневой зоне клевера, семена которого инокулированы сапронитом, более значительно активизированы процессы, связанные с превращением азотсодержащих соединений, о чем свидетельствует увеличение коэффициента минерализации (табл. 72) (1,45 против 0,25 в контроле и 0,70 по фосфорнокалийному фону). 5.5. Целлюлозолитическая способность почвы Биологическая активность почвы может определяться не только по численности отдельных групп микроорганизмов, но и по интенсивности некоторых процессов, вызываемых ими. 167 Целлюлозолитическую активность почвы определяли по интенсивности разложения льняного полотна [274]. Скорость разложения клетчатки в почве К о нтро ль 3 11% 2 1 7 ,9 % 5 0 ,1 % 4 0 ,2 % 1 7 0 ,8 % Р40К60+сапронит 3 12% 4 0,1% 2 51,9% 3 14,9% 5 0,1% 1 35,9% Р40К60 4 0,7% 5 0,1% 1 49,6% 2 34,7% Рис. 4. Структура микробоценоза под клевером луговым: 1 - аммонификаторы, 2 – усваивающие минеральный азот, 3 – олигонитрофилы, 168 4 – нитрификаторы, 5 – микромицеты 169 зависит от наличия в ней легкодоступного азота, поэтому данный метод позволяет судить об энергии мобилизации почвенных процессов в целом. Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный полисахарид растительного мира, высшие растения на 15 – 50% состоят из целлюлозы. В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода биосферы и расщепление ее имеет большое значение в круговороте углерода [270]. Являясь очень устойчивой к действию физико-химических факторов, она легко разлагается микроорганизмами с выделением углерода, который в форме различных соединений участвует в создании почвенного плодородия. Целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактерии. Для большинства микроорганизмов, разлагающих целлюлозу, характерна высокая специфичность по отношению к этому веществу. В кислых почвах ее разрушают главным образом грибы и в небольшой степени актиномицеты, в нейтральных почвах – грибы, актиномицеты и бактерии. Особенностью целлюлозоразлагающих микроорганизмов является их высокая требовательность к источникам азотного питания. Микроорганизмы почв, разрушающие целлюлозу, служат важнейшими поставщиками органических веществ для разнообразных групп микроорганизмов (в том числе азотфиксирующих), связанных общей пищевой цепью. Поскольку активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов зависит также от наличия в почве доступного фосфора и других элементов, то степень распада клетчатки, можно считать, отражает направленность хода микробиологических процессов в целом. Целлюлозолитическая активность за вегетацию в 1999 г. у яровой пшеницы составила 74; картофеля 78,9, озимой пшеницы 73,9, люпина 75,7%, в 2000 г. 86,8, 83,8, 84,5, 85,0% соответственно (табл. 73). Исследования показали, что на целлюлозолитическую активность, являющуюся главным звеном микробиологической деятельности, оказали влияние предшественники и условия питания, а также погодно-климатические условия в годы исследований: более активны они были в 2000 г., когда ГТК за май – июль составил 1,91 (в 1999 г. – 1,17) Более активно разложение целлюлозы происходило после бобовых предшественников и в посевах зернобобовых культур. В среднем за вегетацию у картофеля (предшественник клевер) целлюлозолитическая активность составила 81,4; у яровой пшеницы (предшественник люпин) – 80,4, в посевах люпина узколистного (предшественник озимая пшеница) – 79,2, у озимой пшеницы (предшественник раннеспелый картофель) – 79,8%. Общая закономерность влияния условий питания сводится к следующему: при минеральной и органо-минеральной системе удобрения по сравнению с контролем (последействие предшественника) повышается активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов в фазе выхода в трубку – начала колошения у зерновых, в период бутонизации – начала цветения у картофеля и люпина от 4 до 14%. 170 Ленточное внесение основного удобрения по сравнению с внесением удобрений вразброс, применение бактериальных препаратов повышали активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов в среднем на 5%, а высокие дозы минерального азота (120 кг/га д.в. под картофель, 90 кг/га д.в. под яровую пшеницу) приводили к снижению их активности на 5%. Таблица 73 Сравнительное действие различных условий питания в зернотравянопропашном севообороте на целлюлозолитическую способность дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (% разложения льняного полотна к исходной массе) Вариант Контроль N60Р60К90 вразброс N60Р60К90 лентами N60Р60К90 вразброс + БП* N60Р60К90 лентами + БП Вермикомпост 2т/га + N60Р60К90 НСР05 Контроль Р45К90 вразброс + БП + N60 Солома 4 т/га + БП + Р45К90 + N60 Р45К90 + БП + N60 Навоз 25т/га+Р45К90 лентами+N60 НСР 05 Вариант Контроль Навоз 50 т/га + N60Р60К90 Вермикомпост 5 т/га + N60Р60К90 N120Р60К90 N90Р60К90 НСР 05 Контроль N30Р40К60 вразброс Р40К60 вразброс + сапронит Р40К60 вразброс Р40К60 лентами 1999 г. 2000 г. Выход в Всего Выход в Всего трубку – за трубку – за колошен вегета колошен вегета ие цию ие цию Яровая пшеница 40,0 71,9 49,0 89 48,3 68,2 58,0 84 56,8 72,0 70,6 90 53,7 75,7 64,5 86 58,7 77,2 66,8 88 54,9 79,0 63,3 88 2,2 1,8 1,4 1,8 Озимая пшеница 45,6 73,5 60,2 89,8 50,8 72,5 56,9 79,1 49,4 76,5 63,7 87,3 46,3 76,1 60,8 79,9 49,7 77,1 67,9 86,5 1,7 1,2 2,1 2,4 Картофель Бутониза Всего Бутониза Всего ция – за ция – за начало вегета начало вегета цветения цию цветения цию 58,0 78,9 64,3 87,6 68,3 84,7 72,8 89,7 64,0 82,8 72,2 88,4 54,0 72,9 65,2 75,6 59,7 75,3 69,5 77,8 1,4 1,7 1,2 1,1 Люпин 41,8 67,2 53,0 82,7 48,6 63,9 68,3 89,8 61,5 78,9 69,2 85,4 60,9 74,6 60,8 80,6 60,5 79,5 63,6 81,2 1999 – 2000 гг. Выход в Всего трубку – за колошен вегета ие цию 44,5 53,2 63,7 59,1 62,8 59,1 80,5 76,1 81,0 80,9 82,6 83,5 52,9 53,9 56,6 53,6 58,8 81,7 75,8 81,9 78,0 81,8 Бутониза Всего ция – за начало вегета цветения цию 61,2 83,3 70,6 87,2 68,1 85,6 59,6 74,3 64,6 76,6 47,4 58,5 65,4 60,9 62,1 75,0 76,9 82,2 77,6 80,4 171 Р40К60 лентами + сапронит 62,6 80,2 НСР05 1,4 1,2 * БП – ризобактерин+фитостимофос. 68,2 1,1 86,0 1,6 65,4 83,1 С учетом последействия (2 год) бобового предшественника (клевера), озимая пшеница не испытывала депрессии от внесения соломы в качестве органического удобрения. Активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов была на уровне действия подстилочного навоза и составила за вегетацию в среднем за 2 года 81,9%. По влиянию различных условий питания на целлюлозоразлагающую способность почвы варианты опыта для культур севооборота с учетом последействия предшественника располагаются в следующей последовательности: Для яровой пшеницы: органо-минеральная система удобрения → ленточное внесение основного удобрения → внесение удобрений вразброс и применение БП → предшественник. Картофель, озимая пшеница: органо-минеральная система удобрения → последействие предшественника → минеральная система удобрения. Люпин: ленточное внесение основного удобрения → применение бактериальных препаратов → предшественник. Комплексная относительная оценка биологической активности дерновоподзолистой легкосуглинистой почвы, суммирующая ее микробиологическую активность и целлюлозолитическую способность, представлена в табл. 74. В целом следует отметить, что в севообороте, где присутствует 40% бобовых культур, отмечается достаточно высокий уровень биологической активности (100 и более процентов) как в контроле, так и при применении удобрений. Оценивая полученную комплексную биологическую активность и продуктивность севооборота, важно отметить, что более высокой продуктивности соответствует и более высокий уровень напряженности биологических процессов. Хотя есть и исключения: у раннеспелого картофеля при минеральной системе удобрения при внесении удобрений вразброс при высокой продуктивности культуры снижается биологическая активность почвы (93%). Это характерно и для яровой пшеницы (97%). 5.6. Баланс основных элементов питания в зернотравяно-пропашном севообороте Количественные расчеты баланса питательных веществ в конкретных условиях необходимы, так как именно в этом показателе находят отражение знания о сложных связях удобрений с почвой, растением и окружающей средой, ими же оценивается система удобрений в севообороте. Из известных методов балансовых расчетов (биологический, хозяйственный, дифференцированный и эффективный) в практике агрохимического обслуживания сельскохозяйственного производства, а также в научных исследованиях наиболее широко применяется хозяйственный баланс. 172 Он определяется по валовому поступлению и отчуждению элементов питания. При расчете хозяйственного баланса учитываются все приходные и расходные статьи, в том числе и непроизводительные потери. Хозяйственный баланс характеризует не только долю участия удобрения в малом биологическом круговороте, обеспе- 173 Таблица 74 Относительная оценка влияния условий питания на продуктивность культур севооборота и ее биологическую активность, % (среднее за 1999 – 2000 гг.) Продуктивно сть Вариант Контроль N60Р60К90 лентами N60Р60К90 вразброс N60Р60К90 лентами + БП* N60Р60К90 вразброс + БП Контроль Р40К60 вразброс Р40К60 вразброс + сапронит Р40К60 лентами + сапронит Р40К60 лентами Контроль Навоз 50 т/га+N60Р60К90 Вермикомп. 5 т/га+N60Р60К90 N120Р60К90 N90Р60К90 Контроль Р40К60 + сапронит Р40К60 Сумма Оценка Целлюлозо показателей показателей литическая биологическ Усваивающ биологическо % к АммоОлигон Нитри Микро Общая способност ой к.ед., ие конт- нифиитрофи фицир мицет биогенн ь почвы, % активности, й активности, т/га минеральн % ролю каторы лы ующие ы ость, % % ый азот Яровая пшеница 3,58 100 25,7 39,9 33,6 0,15 0,66 100,00 80,5 180,5 100, 5,11 143 29,3 59,8 10,23 0,27 0,38 99,98 81,0 180,98 100,3 4,84 135 57,2 31,3 11,4 0,09 0,08 100,07 76,1 176,17 97,6 5,59 156 23,6 52,8 22,8 0,24 0,43 99,87 82,6 182,47 101,1 5,06 141 50,6 32,6 16,6 0,1 0,09 99,99 80,9 180,89 100,2 Люпин 2,48 100 19,5 71,6 8,5 0,15 0,28 100,04 75,0 175,0 100,0 3,16 127 20,4 64,8 14,13 0,17 0,50 100,00 77,6 178,0 101,7 3,25 131 18,5 55,6 25,2 0,14 0,47 99,91 82,2 182,2 104,1 3,61 146 12,6 68,1 18,5 0,21 0,54 99,95 83,1 183,1 104,6 3,38 136 31,1 64,1 4,5 0,08 0,24 100,02 80,4 180,4 103,0 Раннеспелый картофель 7,65 100 35,87 52,24 11,14 0,19 0,56 100,00 83,3 183,30 100,0 9,60 125 10,24 82,70 6,61 0,23 0,45 100,23 87,2 187,43 101,1 9,51 124 34,89 46,59 17,77 0,12 0,63 100,00 85,6 185,60 100,2 10,38 136 46,32 41,17 11,78 0,03 0,70 100,00 74,3 174,3 94,1 9,93 130 44,8 36,0 10,7 0,05 0,52 92,1 76,6 168,7 91,0 Клевер 9,2 100 71,0 17,9 10,8 0,19 0,02 99,9 – – 100,0 12,3 134 36,1 52,3 11,5 0,14 0,00 100,0 – – 101,0 11,3 123 49,7 34,8 14,7 0,7 0,01 99,9 – – 100,0 * БП – ризобактерин+фитостимофос Структура микробоценоза, % 174 ченности сельскохозяйственных культур элементами питания, но и характер изменения их содержания в почве, позволяет количественно прогнозировать тенденции изменения плодородия почв. Имеются попытки определения биологического баланса в системе почва – растения – удобрения. Однако в связи с трудностью определения коэффициентов использования азота, фосфора, калия почвы, авторы, как правило, пользуются данными, полученными в других, отличных от условий эксперимента районах. Б.Т. Музычкин, Э.И. Шконде [275] для определения баланса азота и калия в системе почва – растение – удобрение использовали данные агрохимического анализа почвы по содержанию подвижных соединений, а баланс фосфора считали по внесенному и отчужденному количеству. Такой подход дает возможность определить количественные размеры мобилизации питательных веществ почвы. Аналогичный метод расчета при определении баланса фосфора в связи с формами фосфорных удобрений использовали С.М. Гуревич и др. [276]. Отдельные авторы судят о балансе питательных веществ по общей продуктивности севооборота [277]. Разрабатывая методику для балансовых расчетов, С.Н. Юркин и др. [278] пришли к выводу, что для условий высокого уровня химизации больше подходит такой показатель, как интенсивность баланса, или отношение возмещения к выносу. В соответствии с этим, баланс может быть пассивным, бездефицитным и активным, если возмещение соответственно меньше, равно или больше выноса. Анализируя состояние химизации в западных странах, эти же авторы показывают, что там, где темпы роста применения удобрений опережают увеличение выноса питательных веществ, растет емкость баланса и его интенсивность. Какой же должна быть интенсивность при определении хозяйственного баланса? Известно, что Д.Н. Прянишников [7], допуская возможность наличия дефицита в балансе азота и калия, на основе изучения опыта Западной Европы говорил о необходимости внесения повышенных норм фосфора. П.М. Смирнов [279] считает, что возвращение азота с удобрениями не должно быть менее выноса, а если в севообороте мало или нет бобовых, то и больше выноса. В.Н. Прокошев и др. [280] полагают, что низкое содержание протеина в кормах можно повысить, внося азота больше выноса на 30–35%. На основе результатов многолетних исследований по применению фосфорных удобрений D.I. Ealge [281] считает, что даже на почве с высоким содержанием подвижного фосфора нужно вносить удобрений больше выноса на 25% с тем, чтобы поддержать в ней достигнутый уровень фосфатов. Опыты H. Kick, H. Poletschy [282] говорят о том, что нежелателен дефицит и по калию. А.И. Горбылева [217] считает, что для получения урожаев на уровне 45–50 ц/га и обеспечения бездефицитного баланса питательных веществ необходимо вносить в виде навоза и минеральных удобрений около 100 кг азота и калия, 80–90 кг фосфора в среднем в год. При достижении оптимального уровня содержания фосфора и калия в почве их нормы могут быть в дальнейшем снижены, в то время как нормы азотного удобрения должны оставаться достаточно высокими. 175 В.В. Лапа [173] отмечает, что для получения продуктивности 80 ц/га к.ед. на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах с содержанием фосфора и калия 200–300 мг/кг оптимальная интенсивность баланса этих элементов, обеспечивающая рациональное использование минеральных удобрений, должна составлять по азоту 90–100%, фосфору и калию – 100%. Результативность системы удобрения зернотравяно-пропашного севооборота оценивалась при помощи хозяйственного баланса в системе удобрение – растение – почва, а также определялась интенсивность баланса по методике, предложенной Научно-исследовательским республиканским унитарным предприятием «Институт почвоведения и агрохимии» [283]. При определении баланса элементов питания учитывалось: поступление их с минеральными и органическими удобрениями; азот накопленный бобовыми, осадками и семенами; фиксация азота свободноживущими микроорганизмами. В расходные статьи баланса включены вынос элементов питания с урожаем сельскохозяйственных культур и газообразные потери азота. Поступление азота, фосфора и калия с органическими удобрениями, азот, накопленный бобовыми, а также вынос элементов питания с урожаем взяты на основании полученных экспериментальных данных, остальные приходные и расходные статьи – согласно нормативам [283]. Средние нормативы поступления на 1 гектар составляют с семенами 3,0 кг азота, 1,3 кг фосфора и 1,5 кг калия. Для дерново-подзолистых почв республики, характеризующихся относительно невысоким содержанием гумуса, при расчете баланса азота на пашне рекомендуется применять средний норматив несимбиотической азотфиксации 10 кг/га в год. Обеспечение растений азотом происходит благодаря симбиотической азотфиксации. Согласно результатам наших исследований, размеры азотфиксации клевером луговым составляют от 151 до 206, люпином от 97 до 173 кг/га. Поступление азота с атмосферными осадками, по многолетним данным Белгидрометцентра Республики Беларусь, составляет 10,9 кг/га, Р2О5 – 0,3, К2О – 9,2 кг/га. Потери элементов питания от выщелачивания, установленные по данным лизиметрических исследований, составляют на дерново-подзолистых суглинистых почвах по азоту – 3, калию – 7 кг/га. Фосфор практически из почвы не вымывается, поэтому при балансовых расчетах потери фосфора по данной статье не учитывались. Потери элементов питания с эрозией составляют: азота 5, фосфора 3, калия 3 кг/га. Для пахотных почв размеры газообразных потерь азота обычно не превышают 10% [284], но они могут резко возрастать и доходить до 20–30% при внесении высоких доз азота, зеленого удобрения и увеличении количества корневых и пожнивных остатков, при создании анаэробных условий [285]. Газообразные потери азота за севооборот в наших расчетах составляли 20% от прихода его с органическими и минеральными удобрениями. При одинаковой продуктивности пашни баланс элементов питания складывался по-разному, что в свою очередь неодинаково влияло на процессы изменения плодородия почвы. 176 Расчеты показали, что в варианте без удобрений баланс элементов питания отрицательный и составил по азоту – 14, фосфору – 45, калию – 142 кг/га. Интенсивность баланса по азоту составила 84%, что свидетельствует о значительном вкладе в азотный баланс севооборота бобовых предшественников. Очень низкая интенсивность по фосфору (4,3%) и калию (78%), что свидетельствует о недостаточном количестве этих элементов питания без внесения удобрений для урожая культур севооборота и плодородия почвы. Среднегодовая доза органических удобрений от 4 до 14 т/га и 120–165 кг/га NPK, наличие поля клевера и люпина в пятипольном севообороте с картофелем обеспечили положительный баланс азота и гумуса в дерновоподзолистой легкосуглинистой почве. Приход азота по вариантам опыта колебался от 141 до 188, фосфора от 49 до 76, калия от 11 до 180 кг/га, расход азота от 134 до 151, фосфора от 63 до 73, калия от 185 до 235 кг/га. Из минеральных соединений азота, которые находятся в почве, в течение вегетационного периода в первую очередь растения усваивают азот удобрений, а затем азот почвы. Установлено, что доля участия азота почвы в общем выносе азота урожаем колеблется для зерновых культур на суглинистых и супесчаных почвах от 49 до 82 %, а для картофеля от 74 до 83 %. С повышением уровня обеспеченности почв потенциально усвояемым азотом доля участия удобрений в общем выносе урожаем на всех этапах роста и развития растений снижается [24]. Долевое участие биологического азота в приходной статье баланса за ротацию севооборота в варианте без удобрений составило 69%, азота почвы 13%. При органо-минеральной системе удобрения доля биологического азота колебалась от 40 до 53 %, минерального от 13 до 29 % органического от 13 до 34 %, азота почвы от 6 до 8 %; при минеральной системе удобрения доля биологического азота составила 50, минерального 34, азота почвы 8 % (табл. 75) Таблица 75 Структура приходной статьи баланса азота Внесено на 1 га (ежегодно) орган. NPK, кг д.в. удобрения, т – – N24P37K60 14 N24P43K69 4 N42P49K78 10 N24P37K60 10 N36P43K69 10 N42P49K78 10 N36P43K69 14 N48P47K76 4 N42P47K76 – N48P47K76 – N48P47K76 – Долевое участие в общем приходе азота, % Приход N, биологиче минеральн органичес кг/га почвы ский ый кий 74 69 – – 13 187 40 13 34 6 141 53 17 13 8 181 41 20 25 7 175 43 17 26 7 181 41 20 25 7 187 40 22 25 6 181 41 20 25 7 165 45 29 11 7 165 45 29 11 7 153 49 35 – 8 147 51 33 – 7 177 N42P47K76 N48P47K76 5 9 170 188 44 40 28 26 14 22 6 5 Положительным был баланс по азоту во всех вариантах опыта, где вносили удобрения, по фосфору – там, где применялась органо-минеральная система удобрения и доза органических удобрений была не ниже 9 т/га, по калию он был дефицитным по всем вариантам опыта, особенно при минеральной системе удобрения (–119 и –139 кг/га). Обобщение данных полевых опытов, проведенных в Республике Беларусь за 10-летний период, показывает, что оптимальная интенсивность баланса для пахотных почв составляет по азоту 100% [283] Интенсивность баланса по азоту в вариантах опыта колебалась от 104 до 136 %. С учетом последействия бобовых предшественников при ежегодной дозе минерального азота в севообороте 24 кг/га д.в. и органических удобрений 14 т/га интенсивность баланса по азоту составила 136%. При минеральной системе удобрения и дозе минерального азота 54 и 48 кг/га д.в. интенсивность баланса снизилась до 114 и 104 % соответственно. Для дерново-подзолистых почв с содержанием фосфора в интервале 151– 250 мг/га оптимальная интенсивность баланса по фосфору должна составлять 100% [283]. В наших исследованиях интенсивность баланса по фосфору при содержании его в почве 173–217 мг/кг к концу ротации севооборота колебалась от 100 до 112 %. Интенсивность баланса более 110% отмечается при органоминеральной системе удобрения в вариантах с ежегодной дозой фосфорных удобрений 37 и 49 кг/га д.в. и органических 14 и 10 т/га. При содержании калия от 141 до 200 мг/га интенсивность баланса по калию должна составлять 110% [283]. По данным наших исследований, к концу ротации севооборота содержание калия колебалось от 170 до 188 мг/кг, а интенсивность баланса по калию была низкая от 38 до 97 %. При создавшемся отрицательном балансе по К+ его содержание в первую очередь снижается за счет подвижных форм. Степень снижения зависит от уровня содержания азота и наименее выражено на фоне применения навоза. При внесении в год 60 кг/га д.в. калийных удобрений и 14 т/га органических удобрений интенсивность баланса по калию составляет 97%. С увеличением дозы калия до 76 кг/га д.в., без органических удобрений интенсивность баланса 38%, что говорит о большом дефиците этого элемента питания. Дефицитный баланс калия объясняется высоким выносом калия с урожаем люпина, картофеля и клевера, в связи с чем применяемый уровень калийных удобрений в севообороте (60–78 кг/га) оказался недостаточным для его компенсации. Расчеты показали, что с учетом последействия бобовых предшественников при продуктивности севооборота более 7 т/га к.ед. для интенсивности баланса по азоту 127–136% доза азотных минеральных удобрений в среднем по севообороту при органо-минеральной системе удобрения должна быть ежегодно не менее 30–40 кг/га д.в., органических удобрений не менее 4 т/га, при минеральной системе удобрения не ниже 50 кг/га д.в. 178 При содержании в почве подвижного фосфора к концу ротации севооборота 247–260 мг/кг (табл. 53) для положительного баланса фосфора и интенсивности его 100–112% доза фосфорных удобрений должна составлять не менее 40–50 кг/га д.в. ежегодно. Для положительного баланса калия и интенсивности его не ниже 110% при содержании подвижного калия в почве 170–188 мг/кг почвы дозы калийных удобрений должны быть не менее 100–120 кг/га ежегодно. Таким образом: 1. Система удобрения культур севооборота, способы их внесения на фоне последействия предшественников в севообороте оказывали положительное действие на ее плодородие. Средний ежегодный прирост подвижного фосфора при минеральной системе удобрения после люпина составил 9,4, после клевера 5,2 мг/кг почвы. В вариантах с ленточным внесением удобрений по сравнению с внесением удобрений вразброс увеличилось содержание фосфора на 10 и 18 мг/кг почвы. На фоне органо-минеральной системы удобрения несколько стабилизировано содержание подвижного калия в почве. Ежегодный его прирост составил после клевера при минеральной системе удобрения 8, после люпина 2,8 мг/кг почвы. 2. При среднегодовой дозе органических удобрений на дерновоподзолистой легкосуглинистой почве средней степени окультуренности не менее 4 т/га и минеральных 120–165 кг/га NPK, наличие поля клевера и люпина в пятипольном севообороте обеспечило положительный баланс гумуса. Для интенсивности баланса по азоту 127–136% доза азотных минеральных удобрений в среднем по севообороту при органо-минеральной системе удобрения должна быть ежегодно не менее 30–40 кг/га д.в., при минеральной системе удобрения не ниже 50 кг/га д.в. Содержание аммиачного азота в почве в зависимости от системы удобрения культур севооборота повышается от 10 до 40 %. Применение бактериальных препаратов, ленточное внесение удобрений под культуры севооборота увеличивает количество аммиачного азота в почве от 8 до 17 %, нитратного азота – от 13 до 40% Применение сапронита на фоне ленточного внесения удобрений увеличивает количество нитратного азота на 13% после яровой пшеницы и на 28 и 40% после клевера и люпина соответственно. 3. Введение в севооборот клевера и люпина повышает общую биогенность почвы в 2 и 1,6 раза соответственно по сравнению с зерновыми предшественниками. Коэффициент минерализации органического вещества после зерновых предшественников в 1,4 раза выше, чем после бобовых. При минеральной и органо-минеральной системе удобрения, а также при ленточном внесении основного удобрения активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов повышалась на 5 и 14 %, но при высоких дозах минерального азота (картофель 120, люпин 30 кг/га д.в.) их активность снижалась на 5%. Для положительного баланса фосфора и интенсивности его 100–112% доза фосфорных удобрений должна составлять не менее 40–50 кг/га д.в. ежегодно, 179 доза калийных удобрений при интенсивности баланса не ниже 110 % – не менее 100–120 кг/га д.в. 180 5.7. Прогноз возможных размеров вовлечения биологического азота и органического вещества бобовых в земледелие Беларуси Анализируя результаты научных исследований отечественных и зарубежных авторов, Л.Л. Шишов и др. [286] отмечают, что в середине 80-х годов изменилась стратегия и тактика природопользования, которая состоит в смене принципа «реагировать и направлять» на «предвидеть и предотвращать». Никогда еще в истории человечества прогнозирование эколого-экономических систем не имело такого практического значения, как в наши дни. Суть прогноза состоит в том, чтобы на основе исходной агрохимической, биологической и другой информации об объекте смоделировать его будущее состояние в зависимости от технологий возделывания культур. Учитывая поступление органического вещества и симбиотического азота в почву при культуре бобовых, мы попытались наметить вероятный прогноз на ближайшую перспективу: 1) дать количественную характеристику этого процесса в масштабах Республики и показать значение бобовых для плодородия почвы; 2) обосновать роль бобовых предшественников в урожае зерновых культур и картофеля; 3) выявить степень нуждаемости в азотном удобрении при биологизации земледелия. Основным направлением сельскохозяйственного производства Беларуси является мясомолочное животноводство с расширенным зерновым хозяйством. Посевы многолетних бобовых трав и их смеси со злаковыми занимают в среднем за последние три года (2000–2002 гг.) 1801 тыс. га, зернобобовые 246,7 тыс. га, что составляло 37 и 5 % от площади пашни. Имеет место тенденция дальнейшего расширения этих площадей, что связано с нуждами растущего животноводства в полноценном кормовом белке и повышением плодородия почвы. Для оценки роли бобовых культур в земледелии Беларуси мы воспользовались данными Министерства статистики республики [287] о площадях, занимаемых клеверозлаковыми смесями, люпином, зерновыми, картофелем и их урожайностью. При расчетах прогноза до 2005 г. за основу взяты посевные площади и урожаи за 1993–2002 гг. Посевные площади зернобобовых в республике в последние 10 лет (1993– 2002 гг.) колебались от 109 (1994 г.) до 345 (1998 г.) тыс. га, в т.ч. люпин от 16,7 (1993 г.) до 90,2 (1997 г.) тыс. га. Урожайность зернобобовых изменялась от 9,7 (1999 г.) до 19,5 (1993 г.) ц/га, люпина от 7,1 (1999 г.) до 15,1 (2002 г.) ц/га соответственно. Посевные площади клеверозлаковых смесей колебались от 465 (2002 г.) до 773,4 (1998) тыс. га, урожайность сена от 21,2 (2000 г.) до 28,7 (1998г.) ц/га. Дефицит семенного материала не позволяет планировать на ближайшее время значительное расширение посевных площадей. Нами предусмотрен рост посевных площадей ежегодно для клеверосмесей на 5 %, для зернобобовых культур – на 10% к среднегодовой за последние 10 лет (табл. 76), зерновых – на 5%, картофеля – на 20% к среднегодовой за 2000–2002 гг. Посевные площади 181 люпина в перспективе должны составлять не менее 20 % от площади зернобобовых [288]. Таблица 76 Прогноз посевных площадей и урожайности сельскохозяйственных культур в Беларуси Посевные площади, тыс. га Культуры Зернобобовые 1993– 2002 269 Урожайность, Валовый сбор, т/га тыс. тонн Годы 1993– 2003 2004 2005 2003 2004 2005 2003 2004 2005 2002 296 323 350 1,73 2,08 2,43 2,80 616 785 980 в т.ч. люпин 44,3 59 65 70 1,20 1,44 1,70 2,00 Клевер луговой (смеси) 545 572 600 627 2,33 2,50 2,70 3,00 1430 1620 1881 Зерновые 2262 2375 2488 2600 2,18 2,40 2,60 2,80 5700 6469 7280 Картофель 82,1 100 13,0 15,0 18,0 1300 1740 2376 116 132 11,1 85 111 140 Рост урожайности на перспективу может быть аргументирован улучшением агрохимических свойств почвы, выращиванием травосмесей с преобладанием доли бобового компонента (65% и более) или в чистом виде, применением бактериальных препаратов, высокоинтенсивных сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к болезням, ростстимуляторов. Запланированную урожайность мы рассматриваем как нижний предел, при котором вполне возможны более высокие показатели, близкие к оптимальным по каждой культуре. При проведении расчетов о возможном вкладе органического вещества и азота бобовых в плодородие почвы республики за основу взяты результаты наших исследований. При оценке количества органического вещества и азота, оставляемого бобовыми, взяты рассчитанные нами уравнения линейной регрессии, содержание в ПКО основных элементов питания (см. табл. 12, 13), нормативы поступления органического вещества и азота бобовых на единицу урожая (см. табл 14, 15). Проведенные расчеты дают представление об объемах поступления в почву пожнивно-корневых остатков (ПКО), общего и симбиотического азота с органическим веществом клевера (табл. 77) и люпина (табл. 78). С ростом урожайности (см. табл. 76) приход ПКО и органического вещества будет увеличиваться к 2005 году после клевера до 8,4 т/га, люпина 5,8 т/га. С учетом содержания элементов питания с ПКО клевера в почве останется количество органического вещества эквивалентное внесению 12 т/га подстилочного навоза, с ПКО люпина –8 т/га. При урожайности люпина в 2005 году 2,0 т/га, клевера (сено) 3 т/га, количество органического вещества, оставляемое в почве после клевера, будет компенсировать минерализацию гумуса (1,1 т/га), а после люпина минерализация (1,0 т/га) остается превалирующей над гумификацией (0,8 т/га). 182 Таблица 77 Вклад органического вещества и азота клевера в плодородие дерново-подзолистых почв Беларуси Показатели ПКО клевера, т/га Органического вещества, т/га Соответствует: т/га подстилочного навоза кг/га гумуса Поступает с ПКО азота, кг/га в т.ч. симбиотического 2003 4,07 7,0 18 900 68 41 Годы 2004 4,29 7,56 20 1000 73 45 2005 4,63 8,40 22 1100 81 49 Таблица 78 Вклад органического вещества и азота люпина в плодородие дерново-подзолистых почв Беларуси Показатели ПКО люпина, т/га Органического вещества, т/га Соответствует: т/га подстилочного навоза кг/га гумуса Поступает с ПКО азота, кг/га в т.ч. симбиотического 2003 3,38 4,2 12 600 42 29 Годы 2004 4,00 5,0 14 700 44 30 2005 4,50 5,8 16 800 52 35 В 2003 году количество общего азота, которое поступит с ПКО клевера и люпина составит 68 и 42 кг/га, симбиотического – 41 и 29 кг/га соответственно. В 2005 году поступление общего азота с органическим веществом клевера составит 81, люпина 52 кг/га, в т.ч. 49 и 35 кг/га симбиотического, что внесет значительный вклад в плодородие почвы республики и урожайность следующих за бобовыми культур севооборота. При планировании урожайности зерновых и картофеля в республике за счет симбиотического азота бобовых предшественников в качестве нормативов потребности в азоте для зерновых взято 28,5 кг на 10 ц зерна и 5,4 кг на 10 ц клубней картофеля [144]. Учитывалось, что следующая культура использует 26% азота ПКО [23]. За счет общего азота органического вещества клевера в 2003 г. урожайность зерновых может составить 0,63, в 2005 г. – 0,47 т/га, в т.ч. за счет симбиотического 0,39 и 0,46 т/га (табл. 79), картофеля в 2005 г. – 3,89 и 2,41 т/га соответственно. Доля участия симбиотического азота клевера в валовом сборе зерна и картофеля в республике к 2005 г. может составить 15%, люпина 10 %. Таким образом, при наличии двух бобовых культур в севообороте можно экономить до 30 % минерального азота, необходимого для получения запланированных урожаев. Согласно проведенным исследованиям установлено, что за счет бактериальных препаратов и регуляторов роста экономия азота составляет у 183 зерновых до 30 кг/га. Это дает возможность получить 3,6 ц/га зерна. Валовой сбор зерна в 2005 г. со всей площади зерновых составит 936 тыс. тонн, или 15% от запланированного валового сбора. Экономия азотных удобрений составит 90 тыс. тонн д. в. на сумму 4,5 млн. у. ед. Таблица 79 Влияние органического вещества клевера и люпина на урожайность зерновых и картофеля Показатели Усвоено из ПКО клевера, кг/га Урожайность, т/га: зерновых картофеля Валовый сбор, тыс.т: зерновых картофеля Усвоено из ПКО люпина, кг/га Урожайность, т/га: зерновых картофеля Валовый сбор, тыс.т: зерна картофеля общи симбиотич й еский 2003 г. 18 11 0,63 0,39 3,33 2,04 1496 926 333 204 11 7 0,39 0,25 2,03 1,30 926 594 203 130 Азот общи симбиоти й ческий 2004 г. 19 12 0,67 0,42 3,5 2,22 1850 1045 406 258 11 8 0,40 0,28 2,07 1,48 995 697 240 172 общи симбиотич й еский 2005 г. 21 13 0,74 0,46 3,89 2,41 1924 1196 513 318 14 9 0,49 0,32 0,26 1,67 1274 832 343 220 Заключение В земледелии Беларуси в недостаточной мере используется биологический азот. В структуре посевных площадей в 2002 году зернобобовые составляли 4,6%, многолетние травы – 21,8%. В структуре же многолетних трав на пашне бобовые составляли только 20,5%, что явно недостаточно. Увеличение доли зернобобовых в структуре посевных площадей до 7,5%, а в структуре многолетних трав бобовых до 60% позволит существенно увеличить использование биологического азота в земледелии республики, сбалансированность по белку травяные корма. При возделывании бобовых, зерновых и других сельскохозяйственных культур в последние десять лет в Беларуси практически не применялись диазотрофные биопрепараты. Возобновление производства низких по энерго- и материалоемкости, дешевых, экологически безопасных азотфиксирующих препаратов является одним из вариантов повышения эффективности растениеводства в республике. Без внесения удобрений клевер луговой за счет азотфиксации накапливает 161 кг/га биологического азота, соя – 18, люпин узколистный – 97 кг/га. Внесение удобрений повышало количество биологического азота и стабилизировало устойчивость процесса симбиоза к неблагоприятным метеорологическим условиям. Его количество у клевера составило 200, сои – 184 50, люпина 173 кг/га, коэффициент азотфиксации – 0,67, 0,57, 0,70 соответственно. В расчете на 1 тонну сена при удобрении клевер оставляет 2,7, люпин на 1 т зерна – 2,9 т органического вещества, 20 и 24 кг симбиотического азота соответственно. Приход органического вещества при оптимальных условиях питания культур севооборота за счет пожнивно-корневых остатков составляет ежегодно 7,5 т/га, что эквивалентно внесению 13,8 т/га подстилочного навоза. Численность микроорганизмов и общая биогенность почвы зависит от предшественников и условий питания культур севооборота. Введение в севооборот клевера, люпина повышает биогенность почвы в 2 и 1,6 раза соответственно по сравнению в зерновыми предшественниками. Локальное внесение удобрений, инокулирование семян сельскохозяйственных культур сапронитом, ризобактерином, фитостимофосом увеличивает численность аммонификаторов и микроорганизмов, усиливающих азот, общую биогенность почвы, активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Внесение подстилочного навоза на фоне последействия предшественника (клевера) увеличивает в 5,5 раза коэффициент минерализации органического вещества. В севообороте раннеспелый картофель – озимая пшеница – люпин – яровая пшеница + клевер – клевер (40% бобовых культур) для получения 7 т/га к.ед. высококачественной продукции и повышение плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы целесообразна органо-минеральная система удобрения и внесение в среднем в год не менее 4 т/га органических, от 30 до 50 кг/га азотных, от 40 до 50 кг/га фосфорных, не менее 100 кг/га калийных удобрений. При этом окупаемость 1 кг д.в. удобрений составляет 13 к.ед., сбор сырого протеина – более 8 ц/га, обеспеченность 1 к.ед. белком – 110 г, условный чистый доход 120 у. ед/га и рентабельность более 150 %. В Беларуси ежегодно за счет симбиотического азота клевера и люпина можно экономить до 30% (15 и 10% соответственно) азота минеральных удобрений, необходимого для зерновых и картофеля. При применении бактериальных препаратов и регуляторов роста экономия азотных удобрений в республике для зерновых культур составит 90 тыс. тонн д.в. в год на сумму 4,5 млн. у.ед. 185 Список литературы 1. П р я н и ш н и к о в Д.Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР // П р я н и ш н и к о в Д.Н. Избр. соч. – М.: Изд-во АН СССР, 1951. - Т.1. - С. 47156. 2. К о ж е м я к о в А.П. Продуктивность азотфиксации в агроценозах // Микробиол. журн. – 1997. – Т.59, № 4. – С. 22–28. 3. Л а м а н Н . А . Биолого-экологические подходы к конструированию высоко-продуктивных смешанных агроценозов // Роль адаптив. интенсификации земледелия в повышении эффектив. аграр. пр-ва. – Жодино, 1998. – Т. 1. – С. 24–28. 4. П р я н и ш н и к о в Д.Н. Из истории вопроса об азоте // П р я н и ш н и к о в Д.Н. Избр. соч. – М.: Изд-во АН СССР, 1951. – Т.1. – С. 48-54. 5. Т и м и р я з е в К.А. Земледелие и физиология растений: Избр. лекции и речи. – М.: Сельхозгиз, 1957. – 326 с. 6. Мишустин Е.Н., Черепков Н.И. Д.Н. Прянишников и проблема биологического азота в земледелии // Соврем. развитие научных идей Д.Н. Прянишникова / АН СССР. Всесоюз. о-во почвоведов – М., 1991. – С. 50-64. 7. П р я н и ш н и к о в Д . Н . Азотный баланс в земледелии и значение культуры бобовых // П р я н и ш н и к о в Д.Н. Избр. соч.: В 4 т. – М., 1963. – Т.3. – С. 215–239. 8. Lagacherie B. Legumineuses et crise de Jenergie. La France agricole, 1978. – 180 s. 9. Жученко А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства. – Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1994. – 184 с. 10. Ладонин В.Ф. Оптимизация питания растений и фитосанитарного состояния посевов путем интегрированного системного использования факторов интенсификации земледелия // Бюл. ВИУА “60 лет Географ. сети опытов с удобрениями”. – 2001. – № 114. – С. 11-13. 11. Бурлачук В.М. Изучение продуктивности азотфиксации растениями люпина в полевых условиях // Селекция, семеноводство и приемы воздел. люпина. – Орел, 1974. – С. 99-104. 12. Михновский В.К. Роль азота и азотфиксирующих культур в повышении плодородия дерново-подзолитсых почв // Окультуривание почв в Нечерн. зоне. – М.: Моск. рабочий, 1970. – С.132-140. 13. Шиян П.Н., Черепанов В.П., Якименко В.Н. Изучение размеров симбиотической фиксации азота клевером и горохом // Агрохимия. – 1980. – № 3. – С. 12-17. 14. Попова Л.Д., Гибло О.Г., Гибло А.И. Роль клевера ползучего в биологизации земледелия // Биол. азот в растениеводстве. – М., 1996. – С. 71-72. 15. Жеруков Б.Х. Обоснование фактических и возможных объемов биологической фиксации воздуха в северокавказском регионе // Биол. азот в растениеводстве. – М., 1996. – С.25-29. 186 16. Трепачев Е.П. Значение биологического и минерального азота в проблеме белка // Минеральный и биол. азот в земледелии СССР. – М.: Наука, 1985. – С. 27-37. 17. В а в и л о в П.П., П о с ы п а н о в Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка. – М.: Россельхозиздат, 1983. – 225 с. 18. Парахин Н.В. Состояние, проблемы и перспективы травосеяния и его роль в повышении продуктивности пашни // Сб. науч. конф. молодых ученых и специалистов / Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – М., 1999. – С. 4-14. 19. Акулов П.Г. Воспроизводтво плодородия и продуктивность черноземов. – М.: Колос, 1992. – 223 с. 20. Елагин И.Н. Зеленые удобрения – мощный фактор повышения плодородия почвы // Минеральный и биол. азот в земледелии СССР. – М.: Наука, 1985. – С. 111-116. 21. Шевчук В.Е. Удобрение бобовых культур в Восточной Сибири. – Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1977. – 224 с. 22. Д о в б а н К.И. Зеленое удобрение. – М.: ВО Агропромиздат, 1990. – 205с. 23. Черепков Н.И. О доступности растениям азота корневых систем бобовых и злаковых трав // Агрохимия. – 1965. - № 1. – С. 17-21. 24. Семененко Н.Н., Невмержицкий Н.В. Азот в земледелии Беларуси. – Минск: Бел. изд-во «Хата», 1997. – 193 с. 25. Базилинская М.В. Ассоциативная азотфиксация злаковыми культурами. М.: ВНИИТЭИ, 1988. – 50 с. - (Обзор. информ. / ВНИИ информ. и техн. экон. исслед. по сел. хоз-ву). 26. Вильдфлуш И.Р., Кукреш С.П., Куруленко В.М. Эффективность использования под ячмень бактериального удобрения на основе азоспириллы и новых форм азотных удобрений // Науч. основы эффектив. ведения растениеводства в соврем. условиях: Материалы науч. конф. к 155-летию Белорус. с.-х. акад. – Горки, 1995. – С. 27-28. 27. Михайловская Н.А., Пикун П.Т. Снижение коэффициентов накопления цезия-137 в урожае многолетних злаковых трав за счет бактеризации семян // Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в соврем. соц.-экол. условиях: Материалы I съезда Белорус. о-ва почвоведов. – Минск – Гомель: БелГУТ, 1995. – С. 277-278. 28. Путырский Н.В., Путырская Е.М. Эффективность применения препаратов ассоциативных азотфиксаторов под зерновые культуры // Резервы повышения плодородия почв и эффектив. удобрений: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. – Горки, 1996. – С. 109-111. 29. Минеральное питание и продуктивность льна-долгунца при обработке семян бактериальными препаратами / Г.А. Веробейков, И.А. Хмелевская, Т.К. Павлова, А.В. Хотянович // Агрохимия. – 1996. – № 8-9. – С. 28-34. 30. Применение диазотрофных и фосфатмобилизующих бактериальных препаратов при возделыании основных сельскохозяйственных культур: Рек. для колхозов, совхозов и фермерских хозяйств. – Горки, 2003. – 28 с. 31. Эффективность обработки зерновых культур биопрепаратом “Ризобактерин” / С.В. Мохова, Г.В. Сафронова, Л.А. Суховицкая и др. // Роль 187 адаптив. интенсификации земледелия в повышении эффектив. аграр. пр-ва. – Жодино, 1998. – Т. 1. – С. 234. 32. Биологическая фиксация азота / Под ред. Шумного В.К. – Новосибирск, 1991. – 271 с. 33. Шатохина С.Ф., Христенко С.И. Влияние различных систем удобрений и бактериальных препаратов на микрофлору, биохимические и агрохимические показатели чернозема типичного, урожайность и качество кукурузы на силос // Агрохимия. – 1996. – № 8-9. – С. 5-12. 34. Чистотин М.В. Эффективность инокуляции яровой пшеницы Agrobacterium radiobacter в зависимости от удобрений, почвенных и метеорологических условий: Автореф. дис. … канд. биол наук / Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – М.: 2001. – 19 с. 35. Аминокислоты из микроорганизмов / Н.А. Красильников, И.В. Асеева, И.П. Бабьева и др. // Успехи соврем. биологии. – 1961. – Т. 52, вып. 2. – С. 149158. 36. Кукреш С.П., Ходянкова С.Ф. Биологическая азотфиксация в посевах льна-долгунца // Актуал. пробл. сел. хоз-ва: Сб. науч. тр. / Гос. техн. ун-т – Калининград: изд-во КГТУ, 2001. – Ч.2. – С. 196-203. 37. Бойко Л.И. Действие ассоциативных азотфиксаторов на зерновые культуры левобережной лесостепи Украины // Микроорганизмы – стимуляторы и ингибиторы роста растений: Тез. докл. конф. – Ташкент, 1989. – С. 27-28. 38. Watanade J., App A., Alexander M. Nonsymbiotic nitrogen fixation accociated with the rice, plant in flooded soils. // Soil Sei. – 1980. – Vol. 130, № 5. – Р. 281-290. 39. Smith R., Bouton J. Schank S. Nitrogen fixation in grasses inoculated with spirillum. – Science, 1976. – № 193. – Р. 1003-1005. 40. Tyler M., Milan J., Smith R. Isolation of Azospirillum from divers geographic regions. // Can. J. Microbiol. – 1979. – Vol. 25, № 6. – Р. 693-697. 41. М и н е е в В . Г . Экологические проблемы агрохимии. – М.: Изд-во МГУ, 1988. – 285 с. 42. Т р е п а ч е в Е . П ., А з а р о в Б . Ф . Клевер и люцерна как предшественники озимой пшеницы. Сообщ. 2. Роль симбиот. и минерального азота в формировании урожая и качества зерна // Агрохимия. – 1991. – № 11. – С. 26–37. 43. Х а й л о в а Г . Ф ., Жизневская Г.Я. Симбиотическая азотфиксирующая система бобовых растений // Агрохимия. – 1980. – № 12. – С. 118–133. 44. С и д о р о в а К . К ., Ш у м н ы й В . К . Генетическая роль бобового растения в симбиотической азотфиксации (на примере Рisum sativum) // Сиб. экол. журн. – 1999. – № 3. – С. 281–288. 45. У м а р о в М . М . Ацетиленовый метод изучения азотфиксации в почвенно-микробиологических исследованиях // Почвоведение. – 1976. – № 4.– С. 26–29. 46. П о с ы п а н о в Г . С . Методы изучения биологической фиксации азота воздуха. – М.: ВО Агропромиздат, 1991. – 299 с. 188 47. Методические указания по использованию ацетиленового метода при селекции бобовых культур на повышение симбиотической азотфиксации. – Л., 1982. – 10 с. 48. Б р о н ь Е . Н . Накопление биологического азота у одноукосного клевера красного // Сб. науч. тр. / ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. – 1977. – Т.5. – С. 64–67. 49. П о с ы п а н о в Г . С ., Б о т к о в а Р . В . , Ч е р н о в а Р . И . Биологическая фиксация азота воздуха клевером луговым в зависимости от состава фитоценоза и уровня минерального питания // Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1991.– Вып. 2. – С. 55–59. 50. Т р е п а ч е в Е . П . Роль биологического азота в повышении плодородия почвы, урожайности и экономичности сельскохозяйственных культур // Основные условия эффект. применения удобрений. – М., 1983. – С. 225. 51. Ф е д о р о в М . В . Биологическая фиксация азота атмосферы. – М.: Сельхозгиз, 1952. – 671 с. 52. К о р м я к о в Н . Н ., О с о к и н И . В . , К у т а к о в а А . Р . Зависимость усвоения атмосферного азота клевером от доз азотных удобрений // Тр. НИИСХ Сев.-Вост. им. Н.В. Рудницкого – Киров, 1976. – С. 176–178. 53. Ч е р е п н и н а С . С . От чего зависит продуктивность и азотфиксирующая способность клевера лугового? // Кормопроизводство. – 1985. – № 12. – С. 25– 26. 54. К у т у з о в а А . А . Использование биологического азота бобовых трав на культурных пастбищах. – М.: ВИНТИСХ, 1967. – 110 с. 55. Ш и я н П . Н ., Ч е р е п а н о в В . К . Изучение размеров симбиотической фиксации азота клевером и горохом // Агрохимия. – 1980. – № 3. – С. 12–17. 56. М и л ь т о Н . И . Клубеньковые бактерии и продуктивность бобовых растений. – Минск, 1982. – 296 с. 57. Рекомендации по повышению симбиотической фиксации азота воздуха и белковой продуктивности многолетних бобовых трав в Нечерноземной зоне. – М.: Агропромиздат, 1986. – 16 с. 58. Калiкiнскi А.А., Персiкава Т.П. Азотфiксуючая здольнасць канюшыны ў залежнасцi ад умоў жыўлення // Весцi акад. навук БССР. Сер. с.-г. навук. – Минск, 1989. – № 3. – С. 65-68. 59. Персикова Т.Ф. Фотосинтетическая деятельность, азотфиксирующая способность и урожай клевера позднеспелого в зависимости от условий питания // Материалы 2-й Междунар. науч.-произв. конф. «Наука – пр-ву». – Гродно, 1998. – С. 419-421. 60. П е н ч у к о в В . М ., М е д я н н и к о в Н . В . , К а п п у ш е в А . И . Культура больших возможностей. – Ставрополь: Ставр. кн. изд-во, 1984. – 287 с. 61. Г у б а н о в П . Е ., К а л и б е р д а К . П . , К о р м и л и ц ы н В . Ф . Соя на орашаемых землях Поволжья. – М.: Россельхозиздат, 1987. – 34 с. 62. Роль азотфиксирующих микроорганизмов в повышении продуктивности сельскохозяйственных растений / В . Ф . П а т ы к а , А . В . К а л и н и ч е н к о , Ю . Р . К о л м а з , М . В .К и с л у х и н а // Мiкробiол. журн.– 1992. – Т. 59, № 4. – С. 3–14. 189 63. К а ш у к о е в М . В . Азотное питание и продуктивность зернобобовых в Предгорной зоне Северного Кавказа. – М.: Агроконсат, 1997. – 164 с. 64. Таов М.А. Влияние удобрений и биопрепаратов на продуктивность сои в условиях Северного Кавказа: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. – СПб-Пушкин, 2001. – 16 с. 65. С м о л и н В . Ю . Симбиотическая азотфиксация при инокуляции сои смешанными культурами микроорганизмов: Автореф. дис. ... канд. биол. наук / Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – М.,1996. – 20 с. 66. Мoлекулярные механизмы усвоения азота растениями // Н.П. Львов Нитрогеназа: Структура и условия функционирования. – М., 1983. – Гл.3. – С. 34–53. 67. Т о л к а ч е в Н . З . Потенциальные возможности симбиотической азотфиксации при выращивании сои на юге Украины // Микробиол. журн. – 1997. – Т. 59, № 4. – С. 34–41. 68. З а в е р ю х и н В . М . Влияние минеральных удобрений на качество зерна сои // Селекция и семеноводство зерновых и кормовых культур. – Ташкент, 1983. – С.15. 69. П р о с к у р о И . П ., К в и т к о Г . П . Эффективность примения минерального азота под горох и сою // Докл. ВАСХНИЛ. – 1980. – Вып. 180, № 1. – С. 240–245. 70. Л е к а р е в В . М . Продуктивность сортов сои и приемы возделывания на южных черноземах Саратовской области: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук / Сарат. СХИ. – Саратов, 1984. – 18 с. 71. Г л у щ а к А . Т . Разработка элементов технологии возделывания сои для районов среднего Приднестровья УССР: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. – Каменец-Подол., 1989. – 17 с. 72. J e n s e n H . L . Seasonal patterns of growth and nitrogen fixation in field – grown pea // Plant and soil. – 1987. – Vol. 101, № 1. – Р. 25–30. 73. З в е р е в Е . А . Использование растениями подвижного фосфора и калия из темно-каштановой почвы и предкавказкого карбонатного чернозема при орошении // Агрохимия. – 1984. – № 6. – С. 14–21. 74. Н е у н ы л о в Б . А ., С л а б к о Ю . И . Использование соей азота из удобрений при разных сроках его внесения // Агрохимия. – 1968. – № 12. – С. 3–9. 75. М я к у ш к о Ю.П., Баранов В . Ф . Возделывание сои по индустриальной технологии в Европейской части СССР // Вестн. c.-х. науки. – 1982. – № 2. – С. 43–56. 76. Б а б и ч А . А . Интенсивная технология возделывания сои и использование ее на корм для решения проблемы белка на Украине // Резервы повышения продуктивности сои: Сб. науч. тр. / ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. – Новосибирск, 1990. – С. 3–18. 7 7 . Персикова Т.Ф., Куруленко В.М. Азотфиксирующая способность сои в зависимости от условий питания // Резервы повышения плодородия почв и эффектив. удобрений: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. – Горки, 1996. – С. 105-106. 190 78. А н т о н и й А . К ., П ы л о в А . П . Зернобобовые культуры на корм и семена. – Л.: Колос, 1980. – 221 с. 79. П о с ы п а н о в Г . С ., Б а р а н о в И . К . Формирование сибиотического аппарата и урожайность люпина желтого при разной обеспеченности минеральным азотом // Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1981. – № 5. – С. 117. 80. Биологическая фиксация азота // В.К. Шумный, К.К. Сидорова, И.Л. Клевенская и др. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. – 270 с. 81. Н а з а р ю к В . М ., К и е н о в а М . И . , С и д о р о в а К . К . Влияние генотипа и условий азотного питания на эффективность бобово-ризобиального симбиоза // Агрохимия. – 2001. – № 4. – С. 16–21. 82. Персикова Т.Ф., Какшинцев А.В., Персикова М.В. Эффективность азотфиксации люпина узколистного в зависимости от условий питания // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Наука – пр-ву». – Гродно, 2000. – С. 100. 83. Персикова Т.Ф. Азотфиксирующая способность люпина узколистного в зависимости от условий питания // Материалы Междунар. конф. «Микробиология и биотехнология на рубеже ХХ1 столетия». – Минск: ЗАО «Пропилеи», 2000. – С. 191-192. 84. Персикова Т.Ф. Влияние условий питания на эффективность бобоворизобиальной системы люпина узколистного // Агробиол. обоснование химизации сел. хоз-ва: Сб. науч. тр. / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 2001. – С. 5559. 85. Т р е п а ч е в Е . П . , Я г о д и н а М . С . , А з о р о в Б . Ф . Органическое вещество и азот бобовых в земледелии Центрально-Черноземного района: вклад в плодородие почвы и потребность в азотном удобрении последующих культур // С.-х. биология. – 1991. – № 5. – С. 19–27. 86. П р о й ш е н Г е р х а р д . Восстановление здоровья почвы. Земледелатель. Сов.-нем. ежегодник по экол. земледелию. – М.: Прогресс, 1991. – 167 с. 87. Z u t w i c k L . E ., D o r m a a r J . F . Relationships between the nature of soil organic matter and root lignins of grasses in a zonal sequence of chernozemio soils // Canad. Journ. Soil Sol. – 1976. – Vol. 56, № 4. – P. 18–25. 88. С т у л и н А . Ф . Накопление корневых и пожнивных остатков полевых культур в почве и содержание в них питательных веществ // Агрохимия. – 1981. – № 8. – С. 70–74. 89. Повышение плодородия дерново-подзолистых почв и показатели структурности в севооборотах / В.Н. Шептухов, Л.А. Ушакова, В.Н. Егоров, М.М. Галкина // Почвоведение. – 1993. – № 4. – С. 74–82. 90. В е в е р с Э . В . Учет и оценка баланса органического вещества почв // Химизация сел. хоз-ва. – 1990. – № 6. – С. 19–21. 91. Л е в и н Ф . И . Количество растительных остатков в посевах полевых культур и его определение по урожаю основной продукции // Агрохимия. – 1977. – № 8. – С. 36–42. 191 92. К л е м я ш о в а Т . Г . Влияние удобрений на накопление корневых и пожнивных остатков культурами зернопропашного севооборота на дерновоподзолистой почве // Агрохимия. – 1971. – № 5. – С. 19–24. 93. З у б е н к о В . Ф ., Ч у л к о в с к и й В . В . Баланс азота, фосфора и калия в севооборотах с зерновыми и кукурузой // Агрохимия. – 1975. – № 3. – С. 10–18. 94. Ч е р е п а н о в В . П . Роль минеральных удобрений в накоплении растительных остатков // Агрохимия. – 1979. – № 1. – С. 60–65. 95. А г е е в В . В ., Д е м к и н В . И . Роль пожнивных и корневых остатков культур зернопропашного севооборота в накоплении органического питания растений в почве // Агрохимия. – 1990. – № 3. – С. 38–50. 96. Л о ш а к о в В . Г . , И в а н о в а С . Ф . Плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивность севооборотных звеньев с различным насыщением зерновыми культурами // Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1975. – Вып. 3. – С. 41–51. 97. Л е в и н Ф . И . Окультуривание подзолистых почв. – М.: Колос, 1972. – 264 с. 98. Ярошевич М.И. Рстительные остатки полевых культур – важный источник органического вещества пахотных почв // Пробл. накопления и использ. орган. удобрений: Материалы науч. конф. (Минск, 17 -18 сентября 1975 г.). – Минск, 1976. – С. 97-100. 99. Г а й н у т д и н о в М . З . Круговорот и баланс питательных веществ на серых лесных почвах Татарской АССР // Повышение плодородия почв и продуктивности с.-х. пр-ва при интенсивной химизации. – М., 1983. – С. 110– 124. 100. Ш л а п у н о в В . Н ., П и л ю к Я . Э . Влияние минеральных удобрений на накопление в почве растительных остатков редьки масличной // Агрохимия. – 1986. – № 11. – С. 73–75. 101. Б а м б а л о в Н . Н ., К а х н о в с к а я Л . Т . Корневые и пожнивные остатки и их роль в плодородии органогенных почв // Мелиорация и пробл. орган. вещества. – Минск, 1974. – С. 102–106. 102. Станков Н.З. Корневая система полевых культур. – М.: Колос, 1964. – 279 с. 103. Б о р и с о в а У.Ф. Формирование роста вегетативных органов и урожайность зеленой массы люпинов: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 1990. – 20 с. 104. Т р е п а ч е в Е . П . Биологический азот бобовых: вклад в плодородие почвы и урожайность зерновых культур // С.-х. биология. – 1987. – № 1. – С. 41–50. 105. А л е к с а н д р о в а Л . Н . Органическое вещество почвы и процесы его трансформации. – М.: Наука, 1980. – 288 с. 106. К о н о н о в а М . М . Современные задачи в области изучения органического вещества // Почвоведение. – 1972. – № 7. – С. 27–36. 107. Г о р б ы л е в а А . И ., В о р о б ь е в В . Б . Влияние растительных остатков ячменя и озимой ржи при различных системах удобрения в 192 севообороте и их связь с урожаем // Эффективность удобрений, урожайность с.х. культур и плодородие почв: Сб. науч. тр. / Белорус. с.-х. акад. – 1989. – С. 79– 83. 108. Ярошевич М.И. Количество и химический состав корневых и пожнивных остатков культур звена севооб орота: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. – Жодино, 1973. – 25 с. 109. Б а р с у к о в С . С . Урожай и растительные остатки // Земледелие. – 1983. – № 7. – С. 18–22. 110. Л ы к о в А . М . Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне. – М.: Россельхозиздат, 1982. – 143 с. 111. В о р о б ь е в В . Б . Накопление и качество растительных остатков некоторых сельскохозяйственных культур в связи с гумусным состоянием и удобрением дерново-подзолистых почв: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 1988. – 18 с. 112. Павловец Н.А., Мудрогелова В.В., Берестова Л.И. Минерализация послеуборочных растительных остатков озимой ржи, картофеля, клевера красного в дерново подзолистой суглинистой почве // Почвоведение и агрохимия: Сб. науч. тр. / БелНИИ почвоведения и агрохимии. – Минск. – 1990. – Вып. 26. – С. 71-79. 113. Т р а п е з н и к о в В . К . Физиологические основы локального применения удобрений. – М.: Наука, 1983. – 176 с. 114. R a u h e K . Möglichkeiten den Humusersatnes durch Düngung und Pflanze. – Berlin, 1964. – 36 s. 115. М о с с е Б . Аспекты анатомии корня, важные для микробиолога // Почв. микробиология. – М., 1980. – С.265 – 273. 116. Персикова Т.Ф. Влияние условий питания на развитие пожнивнокорневых остатков клевера //Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Актуал. пробл. экол. на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения». – Брянск, 1999. – Ч. 2. – С. 432-437. 117. Персикова Т.Ф. Влияние условий питания на содержание азота, фосфора и калия в пожнивно-корневых остатках клевера и люпина // Биол. основы продуктивности с.-х. растений и животных: Сб. науч. тр. докторантов. – Горки, 1990. – С. 52-57. 118. ЦыгановА.Р., Персикова Т.Ф. Вклад органического вещества культур севооборота в плодородие почвы // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Соврем. пробл. использ. почв и повышения эффектив. удобрений». – Горки, 2001. – Ч.2. – С. 190-194. 119. Персикова Т.Ф. Роль биологического азота в решении экологических проблем земледелия Республики Беларусь // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Пробл. мелиорации и вод. хоз-ва на соврем. этапе». – Горки, 1999. – Ч.I. – С. 144-147. 120. R a u h e K . Möglichkeiten den Humusersatnes durch Düngung und Pflanze. – Berlin, 1964. – 36 s. 193 121. М о с с е Б . Аспекты анатомии корня, важные для микробиолога // Почв. микробиология. – М., 1980. – С.265 – 273. 122. Т р е п а ч е в Е . П . , Х а б а р о в а А . И . , П а н к о в а Н . К . Методика определения баланса питательных веществ в длительных опытах // Метод. указ. по проведению исслед. в длительных опытах с удобрениями. – М., 1986. – Ч. 1. – С. 84–94. 123. Ягодин Б.А. Практикум по агрохимии. – М.: ВО Агропромиздат, 1987. – 512 с. 124. Панкратова Е.М., Резник Е.Н., Бородина Е.К. Цианобактерии в качестве азотонакопителей в пахотных почвах // Тр. ВНИИ с.-х. микробиологии. – 1991. – Т. 61. – С. 18-23. 125. Ишанов Г.В. Влияние пожнивно-корневых остатков клевера на микробиологические процессы в почве и использование азота этих остатков райграсом // Тр. ВНИИ с.-х. микробиологии. – 1981. – С. 51-53. 126. Ladd E.A. Utilization by wheat crops of nitrogen from regues decomposing in the soil in the field // Soil biochem. - 1983. – Vol. 15, № 3. – P. 231-238. 127. Фокин А.Д. Две важнейшие функции органического вещества почвы // Земледелие. – 1989. - № 2. – С.41. 128. Hompler K. Mit Unterfuss – Roihen – düngung wachst der Mais davon // Deutsche Landtechnische Leitschrift, 1978. – Bol.29, № 3. – S. 262-264. 129. Самсонов В.П., Шашко К.Г. Адаптивная интенсификация земледелия // Материалы Междунар. науч. конф. «Роль адаптив. интенсификации земледелия в повышении эффектив. аграр. пр-ва. – Жодино, 1998. – Т. 1.– С. 3-6. 130. Трепачев Е.П. Агрохимические аспекты биологического азота в современном земледелии. – М., 1999. – 530 с. 131. Мооso G.D. Nitrogen fertilizer replacement value of clover // La Agr. – 1991. – Т.34, № 2. – S. 19-21. 132. Иванова Т.А. Прогнозирование эфективности удобрений с использованием математических моделей. – М.: Агропромиздат, 1989. – 217 с. 133. Панников В.Д. Теория и практика повышения плодородия почв // Бюл. ВИУА. – 1991. – Вып. 109. – С. 24-31. 134. Сравнительная оценка физиолого-биохимических особенностей родительских и генетических маркированных штаммов бактерий, перспективных для получения биоудобрений / С.В. Мохова, Л.А. Суховицкая, Н.В. Мельникова и др. // Соврем. пробл. использ. почв и повышения эффектив. удобрений: Материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 80-летию кафедр почвоведения и агрохимии БГСХА (г. Горки, 24-26 окт. 2001г.). – Горки, 2001. – Ч. 2. Актуал. пробл. агрохимии в соврем. условиях.– С. 124-125. 135. Посевные площади сельскохозяйственных культур в Республике Беларусь (ф.4СХ) (Закл. отчет Минстата). – Минск, 2002. – 39 с. 136. Коптик И.К. Проблемные вопросы самообеспечения Республики Беларусь пшеничным продовольственным зерном // Междунар. аграр. журн. – 2000. – №6. – С. 7-11. 194 137. Шаталова Р.В. Урожай и качество яровой пшеницы в зависимости от доз азотных удобрений на разных уровнях органических удобрений и степени кислотности почв // Почв. исслед. и применение удобрений: Межвед. темат. сб. / БелНИИПА. – Минск, 1999. – Вып. 25. – С. 76-88. 138. Влияние минеральных удобрений на продуктивность и качество яровой пшеницы "Иволга" на дерново-подзолистой супесчаной почве / В.В. Лапа, Н.Н. Ивахненко, Л.Ю. Полонская и др. // Почв. исслед. и применение удобрений: Межвед. темат. сб. / БелНИИПА. – Минск, 1997. – Вып. 24. – С. 1220. 139. Каликинский А.А., Вильдфлуш И.Р., Анфимова З.Д. Урожай и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от способов внесения удобрений и уровня плодородия дерново-подзолистых легкосуглинистых почв БССР // Резервы повышения плодородия почв и эффектив. удобрений: Сб. науч. тр. / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 1990. – С. 80-86. 140. Дорофейчук Н.В. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от фона азотного питания сорта и нормы высева // Роль адаптив. интенсификации земледелия в повышении эффектив. аграр. пр-ва. – Жодино, 1998. – Т. 1. – С. 186-187. 141. Головатый С.Е. Влияние азотных удобрений на урожай и качество яровой пшеницы и тритикале // Пути рац. использ. удобрений и повышения плодородия почв. – Минск, 1986. – С. 20-21. 142. Семененко Н.Н., Невмержицкий Н.В. Азот в земледелии Беларуси. – Минск: Бел. изд-во «Хата», 1997. – 193 с. 143. Кадастровая оценка земель сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяств / Гос. комитет по зем. ресурсам, геодезии и картографии РБ; Под ред. Кузнецова Г.И., Мороза Г.М., Смеяна Н.И. – Минск, 2000. – 185 с. 144. Лапа В.В., Босак В.Н. Минеральные удобрения и пути повышения их эффективности. – Минск, 2002. – 183 с. 145. Возделывание зерновых / Д. Шпаар, А. Постников, Г. Крауш, Н. Маковски. – М.: НК «Родник», 1998. – 338 с. 146. Д е е в а В.П. Физиолого-генетическпе основы регуляции роста и развития растений с помощью физиологически активных веществ // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: Материалы Междунар. науч. конф. – Минск, 1999. – С. 3–5. 147. Эффективность применения удобрений и квартазина под ячмень на дерново-подзолистой суглинистой почве / В.В. Лапа, Е.М. Лимантова, А.А. Головач и др. // Почв. исслед. и применение удобрений. Межвед. темат. сб. / БелНИИПА. – Минск, 1997. – Вып. 24. – С. 37-46. 148. Гурбан К.А. Действие новых регуляторов и микроэлементов на урожай и качество яровой пшеницы // Резервы повышения плодородия почв, эффектив. 195 удобрений и средств защиты растений: Сб. науч. тр. / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 2000. – С. 29-33. 149. Ladd E.A. Utilisation by wheat crops of nitrogen from ugues dekomposing in the soil in field // Soil Biochem. – 1983. – Vol.15, № 3. – P. 231-238. 150. Роль ассоциативного азота в получении урожая зерновых в Российской федерации / А.А. Завалин, Т.М. Духанина, М.В. Чистотин и др. // Соврем. пробл. использ. почв и повышения эффектив. удобрений. – Горки, 2001. – Ч. 2. – С. 53-56. 151. Эффективность инокуляции зерновых культур Agrobacterium radiobacter в зависимости от азотного удобрения, почвенных и метеорологических условий / А.А. Завалин, М.В. Чистотин, А.П. Кожемяков и др. // Агрохимия. – 2001. - № 2. – С. 31-35. 152. Байрамов Л.Э. Азотное питание и продуктивность ячменя при использовании биопрепаратов: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – М., 2001. – 19 с. 153. Сирота Л.Б. Инокуляция ассоциативными диазотрофами: Влияние на растение и на баланс азота почвы и удобрений // Тез. докл. 8-го Всесоюз. съезда почвоведов. – Новосибирск, 1989. – Кн. 2. – С 238. 154. Казакевич А.В. Картофелеводство Беларуси: Экономические аспекты производства // Междунар. аграр. журн. – 1998. – №2. – С. 8 – 12. 155. Sturm N., Buchner F., Zerulla W. Ujerieltes dunger. Aufe. Verlags Union. – Franrfurt-Main, 1994. – 471 s. 156. Лапа В.В., Лимантова Е.М., Рыбик О.Ф. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на продуктивность и качество картофеля в условиях дерново-подзолистых почв Белорусской ССР // Агрохимия. – 1990. – № 6. – С. 3-9. 157. Детковская Л.П. Удобрение картофеля // Справ. агрохимика. – Минск: Ураджай, 1985 – С. 147 – 161. 158. Методика определения энергетической эффективности минеральных, органических и известковых удобрений / Т.В. Василюк, И.М. Богдевич, Н.В. Клебанович, В.С. Козловский. – Минск, 1996. – 49 с. 159. Коптик И.К. Система сортов озимой пшеницы Беларуси // С.-х. вестн. – 2002. - № 2. – С. 5-6. 160. Петербургский А.В. Удобрения и урожай зерновых в Великобритании // Агрохимия. – 1988. - №2. – С. 14 – 17. 161. Ковалев А.Т., Щеглов И.А. Интенсивная технология возделывания озимой пшеницы в Нидерландах // Химия в сел. хоз-ве. – 1986. - №4. – С.73–75. 162. Андриеш С.В., Лях Н.М. Регулирование азотного питания озимой пшеницы // Химизация сел. хоз-ва. – 1990. - № 2. – С. 28-31. 163. Методика азотной диагностики озимых культур с учетом почвенноагрохимических условий / И.М. Богдевич, Н.Н. Семененко, С.Е. Головатый и др. – Минск: МСХП БССР, 1991. – 16 с. 196 164. Лимантова Е.М., Лашукевич О.М., Коваленок М.Ф. Зависимость урожая озимой пшеницы от доз и сроков внесения азотных удобрений на дернов-подзолистой суглинистой почве // Почв. исслед. и применение удобрений: Межвед. темат. сб. / БелНИИПА. – Минск, 1986. – Вып. 17. – С. 124 – 134. 165. Кидин В.В., Замараев А.Г., Дмитриев Н.Н. Урожайность озимой пшеницы и коэффициенты использования азота удобрения в зависимости от срока подкормки аммиачной селитрой // Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1990. - № 2. – С. 55-56. 166. Акулов П.Г., Даманов Н.М. Оптимизация азотного питания озимой пшеницы // Химизация сел. хоз-ва. – 1989. - № 4. – С. 3-8. 167. Безлюдный Н.Н., Манец Т.Н., Петрович А.К. Потери и баланс основных питательных веществ в зависимости от механического состава почв и форм азотных удобрений // Агрохимия. – 1988. - № 7. – С. 11-15. 168. Никитишен В.И. Питание и удобрение озимой пшеницы на черноземе. – М.: Наука, 1977. – 102 с. 169. Турчин В.В., Гладыш О.Т. Питательный режим почвы под озимой пшеницей высеваемой в севообороте после разных предшественников // Агрохимия. – 1976. – № 1.– С. 77-81. 170. Войтенко С.И., Иванова В.И. Отзывчивость озимой пшеницы на удобрения в зависимости от ее предшественников // Агрохимия.– 1985. – №5 – С.44-51. 171. Лапа В.В., Лимантова Е.М., Босак В.Н. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на урожай и качество озимой пшеницы // Весцi АН БССР. Сер. с.-г. навук. – 1991. – № 18. – С. 73-76. 172. Х р и п а ч В. А . , Лахвич Ф.А., Жабинский В.Н. Брассиностероиды. – Минск: Навука i тэхнiка, 1993. – 287 с. 173. Лапа В.В. Ресурсосберегающая система удобрений сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах: Автореф. дис. … д-ра с.- х. наук / БелНИИПА. – Минск, 1995. – 32 с. 174. Технология производства и качество продовольственного зерна / Э.М. Мухаметов, М.А. Казанина, Л.К. Тупикова, О.Н. Макасеева. – Минск: «Дизайн ПРО», 1996. – 251 с. 175. Беркутова Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. – М.: Росагропромиздат, 1991. – 206 с. 176. Дегтярева Г.В. Погода, урожай и качество зерна яровой пшеницы. – Л. Гидрометеоиздат, 1981. – 216 с. 177. Аникс Д.М. О географическом действии минеральных удобрений на урожай яровой пшеницы // Агрохимия. – 1996. – № 10. – С. 37-42. 178. Химические элементы и аминокислоты в жизни растений, животных и человека / Под ред. П.А. Власюк. – Киев: Наук. думка, 1979. – 289 с. 197 179. Дробенкова Л.П., Войтковская А.А., Никитина М.С. Особенности накопления нитратов в картофеле // Химизация сел. хоз-ва. – 1990. – № 2. – С.23-25. 180. Кух И.А., Процюк Г.С. Урожайность и качество картофеля в зависимости от доз удобрений // Агрохимия. – 1988. – № 4. – С. 51-56. 181. Соловьев П.А., Гасова В.П. Влияние удобрений и их сочетаний на продуктивность севооборота, качество продукции и плодородие почвы // Бюл. ВИУА. – 1982. – Вып. 11. – С. 24-57. 182. Okulicz M. Reakcya srednia wezesnych odmian ziemniakow na wysokie nowozenie minerale // Nowe Roln. – 1971. – R. 20. – № 9. – P. 6. 183. Ефремов В.Ф., Скороходова Н.В. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений и навоза на урожай картофеля и его качество // Бюл. ВИУА. – 1983. – Вып.63. – С. 38-48. 184. Лорх А.Г. О картофеле. – М.: Моск. рабочий, 1960. – 155 с. 185. Schuhman P. Wie Wirtschaflih ist der Kartoffelbau / Mitt der Landersforschngsanstalt fiir Landwirtschaft und Fischerei Mecrlebug // Vorpommer. – 1995. – 10. – S. 12 – 21. 186. Кидин В.В. Взаимосвязь корневого и некорневого азотного питания озимой пшеницы и ячменя // Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1976. – Вып. 2. – С. 68-80. 187. Босак В.Н. Продуктивность и качество озимой пшеницы при комплексном применении азотных удобрений, микроэлементов и регуляторов роста: Автореф. дис. … канд. с.- х. наук / БелНИИПА. – Минск, 1992. – 16 с. 188. Возделывание зерновых / Д. Шпаар, А. Постников, Г. Крауш, Н. Маковский. – М.: изд-во Аграр. наука; ИК "Родник", 1998. – 334 с. 189. Завалин А.А., Кандаурова Т.М., Чернова Л.С. Влияние препаратов азотфиксирующих микроорганизмов на питание и продуктивность яровой пшеницы // Агрохимия. – 1997. – №3. – С. 33 – 40. 190. Шабаев В.П., Смолин В.Ю., Сафрина О.С. Азотфиксация в ризосфере, урожай столовой свеклы и баланс азота в пойменной почве при применении азотфиксирующих бактерий рода Pseudomonas // Агрохимия. – 1995. – № 11. – С. 3-14. 191. Сирота Л.Б. Инокуляция ассоциативными диазотрофами: Влияние на растение и на баланс азота почвы и удобрений // Тез. докл. 8-го Всесоюз. съезда почвоведов. – Новосибирск, 1989. – Кн. 2. – С 238. 192. Паринкина О.М., Клюева Н.В. Микробиологические аспекты уменьшения плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании // Почвоведение. – 1995. – № 5. – С. 573-581. 193. Фокин А.Д., Черникова И.Л., Черняков Н.Е. Использование фосфора из растительных остатков и минеральных удобрений в некоторых севооборотах на дерново-подзолистых почвах. – Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1980. – № 3.– С. 27-39. 198 194. Ефимов В.Н., Иванов А.И. Деградация хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв России в условиях кризиса в земледелии // Почвы и их плодородие на рубеже столетий: Материалы 2-го съезда белорус. о-ва почвоведов, посвящ. 70-летию БелНИИ почвоведения и агрохимии (25-29 июня 2001 г., Минск): - В 3-х кн. – Минск, 2001. – Кн.1. Теорет. и прикл. пробл. почвоведов. – С. 80-82. 195. Богдевич И.М., Смеян Н.И., Лапа В.В. Концепция повышения плодородия почв Республики Беларусь // Ахова раслiн. – 2002. - № 1. – С. 8-11. 196. Милащенко Н.З. Приоритеты в научном обеспечении сохранения и повышения плодородия почв в период выхода земледелия России из кризиса / Бюл. ВИУА “60 лет Географ. сети опытов с удобрениями”. – 2001. – № 114. – С. 3-5. 197. Городний Н.Г. Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и урожай конопли и других культур // Агрохимия. – 1964. – № 8. – С. 14-18. 198. Коновалов Н.Д., Коновалова С.Н., Чернопятов П.С. Воспроизводство плодородия черноземных почв на основе биологизации земледелия / Бюл. ВИУА. – 2001. - № 115. - С. 34-35. 199. Кондрыко В.Д. Опыт длительного изучения различных систем удобрения в севообороте на дерново-подзолистых супесчаных почвах западной части БССР: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 1971. – 15с. 200. Брагин А.М. Опыт длительного изучения различных систем удобрения в севообороте в условиях дерново-подзолистых легкосуглинистых почв БССР: Автореф. дис. …д-ра с.-х. наук / Белорус. с.-х. акад. – Горки, 1966. – 32 с. 201. Любарская Л.С. Влияние навоза и минеральных удобрений при длительном систематическом применении на урожай культур и плодородие почвы // Влияние длительного прим. удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов. – М., 1969. - Вып. 1. – С. 10-15. 202. Косицкий Ю.И. Об оптимальном содержании подвижного фосфора в почвах Нечерноземной зоны СССР // Агрохимия. – 1991. – № 6. – С. 107. 203. Барашенко В.В. Формирование фосфатного режима суглинистых почв под влиянием известкования, применения минеральных и органических удобрений // Тез. докл. Всесоюз. науч. конф. «Пробл. повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия», посвящ. 70-летию образования инта почвоведения и агрохимии АН УзССР. – Ташкент, 1990. – С. 113. 204. Персикова Т.Ф. Влияние предшественников и удобрения культур севооборота на плодородие почвы // Земляробства i ахова раслiн. – 2003. – № 1. – С. 26-28. 205. Соколов А.В. Распределение питательных веществ в почве и урожай растений. – М.-Л.: АН СССР, 1947. – 331 с. 206. Щерба С.В. Эффективность минеральных удобрений на дерновоподзолистых почвах. – М.: Госхимиздат, 1953. – 176 с. 199 207. Авдонин Н.С. Влияние свойств почв и удобрений на качество растений. – М.: МГУ, 1972. – 240 с. 208. Ярцева А.К., Морозова А.В. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы под различными сельскохозяйственными культурами // Баланс азота в дерново-подзолистых почвах. – М., 1966. – С. 89107. 209. Соколов А.В., Сидорина Л.В. О реакциях обмена фосфат-ионов в почвах // Агрохимия. – 1964. – № 4. – С. 52-58. 210. Романова Т.А., Ивахненко Н.Н. Поглотительная способность почвы // Почвы и их плодородие на рубеже столетий: Материалы 2-го съезда белорус. о-ва почвоведов, посвящ. 70-летию БелНИИ почвоведения и агрохимии (Минск, 25-29 июня 2001 г.) – Минск, 2001. – Кн. 1. Теорет. и прикл. пробл. почвоведения. – С. 176-178. 211. Соколов А.В. Проблемы химизации СССР. – М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1970. – 20 с. 212. Балев П.М., Романов В.И., Роскутин О.А. Роль удобрений и глубины вспашки в изменении фосфатного режима среднесуглинистых дерновоподзолистых почв // Агрохимия. – 1975. – № 1. – с. 32-42. 213. Волынская У.М. Влияние длительного применения удобрений в севообороте на физико-химические свойства темно-серой оподзоленной почвы и формы минеральных фосфатов // Агрохимия. – 1975. - № 1. - С. 43-49. 214. Рейнфельд Л.Б. Факторы определяющие обогащение почвы подвижным фосфором в год внесения удобрений // Агрохимия. – 1978. - № 2. – С. 42-47. 215. Кудзин Ю.К., Губенко В.Н. Влияние 55-летнего систематического применения минеральных удобрений на запасы и формы минеральных фосфатов в Черноземной почве // Агрохимия. – 1968. - № 10. – С. 3-8. 216. Вильдфлуш И.Р. Фракционный состав органических фосфатов длительно удобряемых дерново-подзолистых почв // Агрохимия. - 1975. – № 3.– С. 36-40. 217. Горбылева А.И. Совершенствование системы и технологии внесения удобрений в севообороте на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук / Латв. НИИ земледелия и экон. сел. хоз-ва – Рига, 1978. – 42 с. 218. Чураков В.В., Крейер К.Г., Драгунов О.А. Накопление минеральных форм фосфора в дерново-подзолистой почве при интенсивном окультуривании // Особенности культурного почвообразовательного процесса и моделирование плодородия почв Нечерн. зоны РСФСР. – Л., 1989. – С. 75-80. 219. Sezonni a dlouhodobe zmeny pudniho dzasliku v modelovych podminkach / Hudcove O. // Roste vyroba. – 1990. – 36. - № 1. - S. 9-17. 220. Влияние степени гумусированности и системы удобрения на термодинамические показатели и калийную буферную способность дерновоподзолистой легкосуглинистой почвы / А.И. Горбылева, А.Г. Корзун, Г.В. Слободницкая, М.Я. Дорожко // Почв. исслед. и применение удобрений: Межвед. темат. сб. / БелНИИПА – Минск, 1989. – Вып. 20. – С. 62-72. 200 221. Лыков А.М. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне. – М.: Россельхозиздат, 1982. – 215 с. 222. Дьяконова К.В. Роль органического вещества // Земледелие. – 1988. - № 1. – С. 25-26. 223. Жуков А.И., Сорокина Л.В., Мосалаева В.В. Гумус и урожайность зерновых культур на дерново-подзолистой супесчаной почве // Почвоведение. – 1993. - № 1. – С. 55-61. 224. Шпогис К.А. Производство зерна в почвенных условиях Латвийской ССР: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. – Елгава, 1975. – 54 с. 225. Минеев В.Г. Дебрецени В., Мазур Т. Биологическое земледелие и минеральные удобрения. – М.: Колос, 1993. – 413 с. 226. Кулаковская Т.Н. Современные данные о роли органического вещества в плодородии почв // Пробл. накопления и использ. орган. удобрений. – Мн., 1976. – С. 10-20. 227. Flaig W., Sochtig H. Wirkung organischen Bodensubstanzen und Ertragssiecherung. Landbauforsch Volkenrage. – 1973. – 23. – H.1. – S. 19-28. 228. Oberlander H.E. Die Erhaltung des Humusgleichgewichtes in intensiv genutzten Ackerboden Foderrungsdienst. – 1979. – Sg.27. – H.1. – S. 16-19. 229. Гамзиков Г.П., Курагина М.Н. Изменение содержания гумуса в почвах в результате сельскохозяйственного использования. – М., 1992. – 49 с. (Обзор. информ. ВНИИТЭИагропром). 230. Дука В.И., Дука Л.В. К вопросу рационального использования удобрений в интесивном земледелии лесостепи УССР // Агрохимия. – 1972. - № 10. – С. 60-63. 231. Шинявский А.Л. Современная оценка роли многолетних трав в севообороте. – М.: ВНИИТЭИСХ, 1970. – 66 с. 232. Ганшара Н.Ф. О коэффициенте гумификации и методическом подходе к определению гумусового баланса в почвах // Почвоведение. – 1979. - № 4. – С. 139-146. 233. Шевцова Л.К. О взаимосвязи между некоторыми показателями гумусного состояния почв и урожаем // Тр. ВИУА. – 1989. – Вып. 93. – С. 32-37. 234. Козин В.К. Определение нижней границы оптимального содержания гумуса // Земледелие. – 1991. - № 5. – С. 31-32. 235. М и н ч е н к о Т.Э. Гумусное состояние и биологическая активность дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при длительном локальном внесении удобрений: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук / БелНИИПА. – Минск, 1996. – 19 с. 236. Тюрин И.В. Проблема азота в почвоведении и земледелии. – М.: Изд-во МСХ СССР, 1959. – 175 с. 237. Ярошевич М.И. Рстительные ост атки полевых культур – важный источник органического вещества пахотных почв // Пробл. накопления и использ. орган. удобрений: Материалы науч. конф. (Минск, 17 -18 сентября 1975 г.). – Минск, 1976. – С. 97-100. 201 238. Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 172 с. 239. Жуков А.И. Потери и воспроизводство гумуса в земледелии Нечерноземной зоны РСФСР // Химизация сел. хоз-ва. – 1990. - № 5. – С. 8-11. 240. Жуков А.И., Попов П.Д. Регулирование баланса гумуса в почве. – М.: Росагропромиздат, 1988. – 37 с. 241. Семененко Н.И. Азотный режим дерново-подзолистых почв и рациональное применение азотных удобрений: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук / БелНИИПА. – Минск, 1992. – 48 с. 242. Шинявский А.Л. Оценка плодородия почвы методом гумусового баланса. – М.: ВНИИТЭИСХ, 1973. – 28 с. 243. Фокин А.Д. Главные составляющие гумусового баланса почв и их количественная оценка // Орган. вещество и плодородие почв. – М., 1983. – С. 3-16. 244. Кононова М.М. Процессы превращения органического вещества и их связь с плодородием почвы // Почвоведение. – 1968. - № 8. – С. 17-26. 245. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. – М.: Наука, 1980. – 288 с. 246. Влияние севооборота на продуктивность и плодородие почвы / В.К. Афанасьева, О.С. Никифоров, В.Н. Федоришев, Д.А. Мишин // Приемы повышения плодородия почв в центр. Нечерн. зоны. – М., 1989. – С. 28-36. 247. Михновский В.К. Баланс азота и углерода в дерново-подзолистой почве под бессменными культурами и в севообороте // Роль азота в земледелии дерново-подзолистых почв. – М.: Колос, 1974. – С. 5-60. 248. Персикова Т.Ф. Баланс гумуса в севообороте в зависимости от условий питания и культур // Земляробства i ахова раслiн. – 2003. - № 2. – С. 28. 249. Гамзиков Г.П., Кострик Г.И., Емельянова В.Н. Баланс и превращение азота удобрений. - Новосибирск: Изд-во Наука. Сиб. отд-ние, 1985. – 159 с. 250. Никитишин В.И. Баланс азота при интенсивном применении удобрений // Агрохимия. – 1977. – № 3. – С. 3-6. 251. Семененко Н.Н., Тихонов С.А. Изменение агрохимических свойств и состава азотного фонда дерново-подзолистых суглинистых почв при окультуривании // Почв. исслед. и применение удобрений: Тем. сб. БелНИИПА. – 1987. – Вып. 18. – С. 3-8. 252. Мишустин Е.Н. Азот в природе и плодородие почв // Изв. АН СССР. Сер. биол.- 1972. - № 1. – С. 5-12. 253. Сольев Г.А., Болышева Т.Н. и др. Оптимизация азотного баланса дерново-подзолистой почвы при внесении различных форм и доз азотных удобрений // Оптимизация вод. и азотного режимов почвы. – М.: МГУ, 1988. – С. 139-150. 254. Ремпе Е.Х., Вьюкова О.Б. Характер превращения азота и микробиологических процессов в почве при внесении удобрений совместно с N-serve локальным способом // Экол. последствия применения агрохимикатов (удобрения): Тез докл. Всесоюз. совещ. - Пущино: АН СССР, 1982. – С. 137138. 202 255. Беляев Г.Н. Влияние длительного применения удобрений на плодородие песчаных и супесчаных почв дерново-подзолистого типа // Тр. 3-й конф. по физиологии и биохимии растений Сиб. и Дальнего Востока, - Иркутск, 1970. – Ч. 3. – С. 138-140. 256. Мишустин Е.Н., Теппер Е.З. Влияние длительного севооборота, монокультур и удобрений на состав почвенной микрофлоры // Изв. Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – 1963. – № 6. – С. 85-92. 257. Чиканова В.М. Влияние удобрений на биологическую активность почвы: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. – Жодино, 1966. – 25 с. 258. Сравнительный характер действия органических и минеральных удобрений на биологическую активность почвы / В.Ф. Зубенко, И.А. Геллер, Ш.И. Николаенко и др. // Удобрение сахарной свеклы – Киев, 1975. – С. 10-16. 259. Мишустин Е.Н., Прокошев В.Н. Изменение состава почвенной микрофлоры в результате длительного применения удобрений // Микробиология. – 1979. – Т. 18, вып.1. – С. 30-41. 260. Карягина Л.А. Микробиологические основы повышения плодородия почв. – Минск: Наука и техника, 1983. – 182 с. 261. Галимова Р.А. Сезонная динамика численности микроорганизмов в длительно удобряемых светло-каштановых почвах Алма-Атинской области // Изв. АН Каз.ССР. Сер биол. – 1971. - № 3. – С. 35-42. 262. Мишунина М.П. Биологическая активность дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в зависимости от степени ее удобренности при возделывании кормовой свеклы: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – М., 1989. – 22 с. 263. Мишустин Е.Н. Биологические пути повышения эффективности плодородия почв // Микрорганизмы и эффективное плодородие почв: Тр. Ин-та микробиологии АН СССР. – М., 1961. – Вып. 1. – С.3-16. 264. Биологическая оценка предшественников яровой пшеницы как регуляторов почвенного плодородия засушливой зоны Поволжья / Ю.М. Возняковская, Ю.Ф. Курдюков, Ж.П. Попова, Л.П. Лощинина // Почвоведение. – 1994. – № 1. – С. 70-74. 265. Whipps J.M., Lynch J.M. The influence of the rhizosphere on crop productivity // Adv. Microb. Ecol. – 1986. – V.9. – Р. 187-244. 266. Rovira A.D. Biology of the soil – root interface / Eds. Harley J.L., Russel R.S // The soil interface. – London: Academic Press; 1979. – Р. 145-460. 267. Звягинцев Д.Г. Почвенные микроорганизмы как компонент биогеоценозов // Микроорганизмы как компонент биогеоценоза. – Алма-Ата, 1982. – С. 121-133. 268. Основные микробиологические и биохимические методы исследования почв: Метод. рек. / Сост. Попова Ж.П., Герш Н.Б., Гамова М.В. и др. – Л., 1987. – 46 с. 269. Биологическая активность почвы в зависимости от культур севооборота / Т.Ф. Персикова, Л.А. Суховицкая, С.В. Мохова, Н.В. Мельникова // Материалы респ. науч.-практ. конф. “Резервы повышения продуктивности кормовых угодий в Респ. Беларусь”. – Горки, 2002. – С. 149-152. 203 270. Биологические основы и плодородие почвы / Под ред. О.А. Берестецкого – М.: Колос, 1984. – 287 с. 271. Персикова Т.Ф., Суховицкая Л.А., Картыжова Л.Е. Агроэкологические аспекты биологической активности дерново-подзолистой почвы при выращивании люпина узколистного // Природ. ресурсы. – 2002. - № 1. –С. 5-12. 272. Ф а т е е в А . И . , М и р о н о в а Л . М . , С к о р о х о д В . И . Влияние локального внесения минеральных удобрений на трансформацию питательных веществ и биологическую активность почвы // Почвоведение. – 1992. – № 1. – С. 30–37. 273. Смурыгин М.А. Состояние и перспективы развития клеверосеяния в стране // Сб. науч. тр. / ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса. – 1982. – Вып. 27. – С.3–12. 274. Мишустин Е.Н., Востров И.С. Аппликационные методы в почвенной микробиологии // Микробиол. и биохим. исслед. почв: Материалы науч. конф. по методам микробиол. и биохим. исслед. почв, состаявшейся в г. Киеве (28-31 окт. 1969 г.). – Киев: Урожай, 1971. – С. 3-12. 275. Музычкин Б.Т., Шконде Э.И. Запасы питательных веществ и их баланс в севообороте на черноземах // Тр. Междунар. конгресса почвоведов. – М.: «Наука», 1974. – Т.5. – С. 24-31. 276. Гуревич С.М., Воронин Н.К., Воронина И.И. Баланс фосфора в опытах с формами фосфорных удобрений на мощном черноземе // Агрохимия. – 1976. – №2. – С. 43-46. 277. Загорча К.Л., Стратулат М.Ф., Тома С.И. Баланс питательных веществ и пищевой режим карбонатного чернозема при длительном систематическом применении удобрений в севообороте // Бюл. ВИУА. – 1975. – Вып. 25. – С. 183-192. 278. Юркин С.Н. Методические вопросы балансовых разработок в земледелии // Бюл. ВИУА. – 1974. – № 20 – С. 12-37. 279. Смирнов П.М. Превращение азотных удобрений в почве и их использование растениями: Автореф. дис. … д-ра с.х. наук / Моск. с.-х. акад. им. Тимирязева. – М., 1970. – 43 с. 280. Прокошев В.Н., Кореняков Н.А. К вопросу о методике подсчета баланса азота в почвах и кормах Нечерноземной зоны // Плодородие почв Нечерн. полосы и приемы его регулирования. – Пущино, 1975. – С. 174-178. 281. Ealge D.I. Long merm phosphate manuring experiment on a silt soil. – Exp Husd. – 1974. – № 26. – Р. 28-38. 282. Kick H., Poletschy H. Kaliumheuahalt und Ertragsleitung bei einem langjaringen kaliformenverauch // Landwirt Forach. – 1975. – Sonderh. – Bd. 31, № 1. – S. 59-68. 283. Методика расчета баланса элементов питания в земледели Республики Беларусь / В.В. Лапа, И.М. Богдевич, Н.И. Ивахненко и др. – Минск: 2001. – 20с. 284. Nitrogen losses from agricultural soil through denitrification – a critical evaluation / von Rheinbaden Wolfgang II Z. Pflanzenernach und Boden. – 1990. – № 3. – S. 157-166. 204 285. Кореньков Д.А. Агроэкологические аспекты применения азотных удобрений. – М., 1999. – 296 с. 286. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв / Л.Л. Шишов, Д.Н. Дурманов, И.И. Карманов, В.В. Ефремов. – М.: Агропромиздат, 1991. – 304 с. 287. Агропромышленный комплекс РБ. Статистический сборник. – Минск: М-во статистики и анализа РБ, 1999. – 267 с. 288. Т а р а н у х о Г.И. Люпин: Биология, селекция и технол. воздел.: Учеб. пособие. – Горки: БГСХА, 2001. – 112 с. 205 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Глава 1. Влияние условий питания бобовых культур на их симбиотическую активность 1.1. Значение биологического азота в земледелии 1.2. Азотфиксирующая способность бобовых культур в зависимости от условий питания 1.2.1. Азотфиксирующая способность клевера лугового 1.2.2. Азотфиксация сои в зависимости от условий питания 1.2.3. Азотфиксирующая способность люпина узколистного Глава 2. Вклад органического вещества и азота бобовых в плодородие почвы 2.1. Влияние условий питания на массу и химический состав пожнивно-корневых остатков клевера и люпина 2.2. Расчет возможного вклада органического вещества и азота клевера и люпина в плодородие почвы Глава 3. Влияние бобовых предшественников и условий питания на урожайность и качество урожая культур севооборота 3.1. Урожайность культур севооборота в зависимости от предшественника и условий питания 3.1.1. Яровая пшеница 3.1.2. Картофель 3.1.3. Ячмень 3.1.4. Озимая пшеница 3.2. Качество урожая культур севооборота в зависимости от предшественников и условий питания 3.2.1. Яровая пшеница 3.2.2. Картофель 3.2.3. Озимая пшеница 3.3. Вынос элементов питания культурами севооборота в зависимости от условий питания Глава 4. Влияние предшественников и удобрения культур севооборота на плодородие почвы, биологическую ее активность и баланс элементов питания 4.1. Изменение агрохимических свойств почвы 4.2. Азотный режим почв в зависимости от применяемых систем удобрения 4.3. Влияние системы удобрения в севообороте на содержание и баланс гумуса 4.4. Содержание общего азота и минеральных его форм в зависимости от условий питания культур севооборота 3 5 5 14 15 17 20 27 30 34 34 38 41 41 47 58 61 67 67 75 78 87 94 94 108 110 126 206 4.5. Влияние культур и удобрения севооборота на биологическую активность почвы Глава 5. Биологическая активность почвы в зависимости от условий питания культур севооборота 5.1. Люпин узколистный 5.2. Яровая пшеница 5.3. Картофель раннеспелый 5.4. Клевер луговой 5.5. Целлюлозолитическая способность почвы 5.6. Баланс основных элементов питания в зернотравяно-пропашном севообороте 5.7. Прогноз возможных размеров вовлечения биологического азота и органического вещества бобовых в земледелие Беларуси Заключение Список литературы 129 134 134 140 143 146 146 150 157 160 162
