Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях недостатка техногенных средств для стабилизации и повышения плодородия почвы в полевых и кормовых севооборотах роль бобовых трав, резко возрастает. В тоже время они являются важным источником пополнения белка в кормопроизводстве.
Люцерна является основной многолетней бобовой культурой на Северном Кавказе, выращиваемой на сенаж, сено и зеленый корм. По биологической полноценности белка, количеству зольных элементов и витаминов люцерна – ценное сырье для кормления сельскохозяйственных животных. Огромно также агротехническое значение люцерны как мелиоранта засоленных земель и накопителя биологического азота в почве. Потенциальная продуктивность этой культуры более 20 т сена с 1 га за вегетацию и до 0,7 т/га семян, количество биологически фиксированного азота достигает 600 кг/га в год. Однако в различных почвенно-климатических зонах Центрального Предкавказья урожай сена остается на уровне 3...5 т/га, а семян – 0,5…1,5 ц/га, симбиотическая фиксация азота люцерной ослаблена из-за несоответствия параметров основных факторов среды требованиям биологии культуры.
В связи с этим, для сокращения огромного разрыва между потенциальной и фактической урожайностью люцерны, необходимо более глубоко изучить биологию и физиологию культуры, изучить условия активного бобово-ризобиального симбиоза, определить факторы, лимитирующие активность симбиоза в различных почвенно-климатических условиях Центральной части Северного Кавказа и возможности оптимизировать параметры этих факторов для интенсивной азотфиксации и питания растений.
Представляет практический интерес изучение эффективности использования нетрадиционных удобрений – местных природных агроруд ирлитов, а также возможность утилизации некоторых отходов промышленности при возделывании люцерны на разных типах почв в условиях вертикальной зональности Северного Кавказа.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научном обосновании технологических приемов и практической реализации биологического потенциала люцерны в условиях Центральной части Северного Кавказа.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
дать теоретическое обоснование влиянию различных технологических приемов на динамику формирования симбиотического аппарата люцерны;
изучить азотфиксирующую активность люцерны при разных технологических приемах возделывания, в разных агроклиматических районах и выявить резервы её повышения;
изучить особенности влияния различных технологических приемов в условиях разных агроклиматических районов на фотосинтетическую деятельность люцерны;
выявить эффективность влияния традиционных и нетрадиционных удобрений на величину и качество урожая сена и семян люцерны;
изучить динамику накопления массы листьев, стеблей, корней люцерны, содержание в них азота и фосфора, вынос питательных веществ урожаем люцерны из почвы и долю участия источников азота в питании растений;
дать энергетическую и экономическую оценку использования технологических приемов возделывания люцерны на сено и семена в условиях разных агроклиматических районов.
разработать и внедрить в производство рекомендации по совершенствованию технологии возделывания люцерны в условиях вертикальной зональности Северного Кавказа с целью повышения симбиотической азотфиксации, получения высоких урожаев сена и семян высокого качества.
Научная новизна. В комплексных исследованиях с учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей бобовых трав теоретически обосновано и экспериментально подтверждено использование экологически безопасных технологических приемов для формирования высокопродуктивного агроценоза люцерны в Центральном Предкавказье.
Изучена целесообразность применения местных природных агроруд (ирлитов) и отходов промышленности (кукурузный экстракт, смазочно-охлаждающая жидкость – СОЖ) при возделывании люцерны.
Проведена оценка действия регулятора роста, бактериального препарата, природных агроруд и отходов промышленности на симбиотическую азотфиксацию люцерны, в результате которой был разработан способ внесения удобрений при возделывании бобовых трав, подтвержденный патентом РФ (№ 2137340, 1999).
Получены данные о высокой эффективности СОЖ в качестве прилипателя при инокуляции семян ризоторфином, которые подтверждены патентами РФ (№ 2167509, 2001 и № 2188531, 2002).
Среди районированных сортов люцерны выявлен наиболее конкурентоспособный сорт в экологических условиях Центрального Предкавказья.
Проведена сравнительная оценка активности заводских штаммов ризобий со спонтанными штаммами и выявлен среди них наиболее конкурентоспособный для условий Центральной части Северного Кавказа.
Установлено влияние уровня обеспеченности элементами минерального питания и метеорологических условий года на формирование и активность симбиотического аппарата люцерны, фотосинтетическую деятельность, уровень урожая и его качество.
Определена энергетическая и экономическая эффективности оптимизации факторов среды для максимальной симбиотической азотфиксации, урожайности и белковой продуктивности люцерны в различных агроклиматических районах Центральной части Северного Кавказа.
Основные положения, выносимые на защиту:
оптимальные параметры факторов среды в различных агроклиматических районах Центральной части Северного Кавказа для максимальной симбиотической азотфиксации люцерны;
динамика формирования симбиотического аппарата люцерны на разных типах почв в условиях вертикальной зональности и при использовании различных технологических приемов возделывания;
формирование продукционного процесса и урожайности агроценоза люцерны при различных уровнях симбиотической азотфиксации на разных типах почв;
накопление в почве органического вещества и азота, оставляемые люцерной после трех лет использования в зависимости от активности азотфиксации на разных типах почв;
доля источников азота в питании растений люцерны при использовании макро-, микроудобрений, ризоторфина, природной агроруды и орошения на разных типах почв;
питательная ценность сена люцерны при использовании различных технологических приемов повышения симбиотической азотфиксации на разных типах почв;
энергетическая и экономическая оценки использования макро-, микроудобрений, ризоторфина, природной агроруды и орошения в технологии возделывания люцерны на корм и семена в различных агроклиматических районах Центральной части Северного Кавказа.
Практическая значимость работы заключается в решении важной проблемы растениеводства – получении высокого урожая люцерны за счет ресурсосберегающих, экологически безвредных технологий.
Выявленная в процессе исследований способность изучаемых технологических приемов повышать симбиотическую азотфиксацию представляет практический интерес для повышения продуктивности посевов люцерны и последующих культур за счет естественных биологических процессов. При предпосевной инокуляции семян люцерны ризоторфином и Ирлитом на фоне оптимальной обеспеченности подвижным фосфором фиксация молекулярного азота атмосферы повысилась до 600 кг/га – на каштановых почвах при орошении, 150 кг/га на карбонатных черноземах и 220 кг/на – на выщелоченных черноземах.
Оптимизация факторов среды для максимальной симбиотической азотфиксации и продуктивности люцерны (Р+ризоторфин+ирлит-1) позволяет сформировать урожай сена 18,9 т/га на каштановых почвах при орошении, 7,7 т/га – на карбонатных черноземах и 10,3 т/га – на выщелоченных черноземах.
Установлена высокая эффективность фосфорных удобрений, инокуляции семян ризоторфином в смеси с ирлитом на различных типах почв. Прибавка урожая семян составила 110…125 %, сена – 14…20,8 % в разных агроклиматических районах. Эффективность предлагаемых агроприемов по сбору белка достигает 40 % на каштановых почвах, 24 % – на карбонатных и 20 % – на выщелоченных черноземах по сравнению с контрольными вариантами.
Разработанные ресурсосберегающие технологические приемы возделывания люцерны обеспечивают экологизацию растениеводства, экономию материально-технических средств и получение высококачественного корма для с.х. животных.
Результаты исследований автора вошли в региональные рекомендации производству по технологии возделывания люцерны на корм (2005 г.) и используются в учебном процессе Горского государственного аграрного университета.
Разработанные технологические приемы апробированы и внедрены в хозяйствах различных форм собственности Степной и Предгорной зон РСО-Алания (Моздокский и Кировский госсортоучастки, колхозы «Кавказ», «им. Ленина» и «По заветам Ильича», СПК «Кита»).
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Горского государственного аграрного университета (№ гос. регистрации 01.2.007 08210 и 01.2.007 08213).
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских симпозиумах и научно-практических конференциях: Москва, Пущино, Воронеж, Уфа, Алушта, Орел, Волгоград, Краснодар, Ставрополь, Владикавказ и др. (1997…2008), на региональных и внутривузовских научных конференциях: Горский ГАУ, Северо-Осетинский ГУ, СКГТУ (ГМИ), Кубанский ГАУ (1997…2008), обсуждены на совместном заседании кафедр агрономического факультета Горского ГАУ.
Публикации в печати. По материалам диссертационной работы опубликовано 74 печатных работ. В изданиях, рекомендованных ВАК РФ – 14 работ, в том числе 4 патента РФ на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 407 страницах компьютерного текста, содержит 69 таблиц, 48 рисунков и 103 приложения. Список литературы включает 501 источник, в том числе 63 – зарубежных авторов.
