Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 8
1. РОЛЬ СИМБИОТИЧЕСКОИ АЗОТФИКСАЦИИ И ОСНОВНЫХ ЭЛЕ МЕНТОВ АГРОТЕХНОЛОГИИ В ПОВЫШЕНИИ ПРОДУКТИВНОСТИ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 13
1.1. Значение зернобобовых культур 13
1.2. Площади возделывания и урожайность зернобобовых культур в мире, России и ЦЧР 16
1.3. Азотфиксирующая деятельность зернобобовых культур 19
1.3.1. Бобово-ризобиальная азотфиксация, морфологические и культу-ральные особенности клубеньковых бактерий 19
1.3.2. Образование клубеньков 21
1.3.3. Вирулентность, активность и специфичность ризобий 25
1.3.4. Влияние среды на азотфиксацию 27
1.3.5. Влияние элементов питания на симбиотическую азотфиксацию 31
1.4. Агротехнологии зернобобовых культур 37
1.4.1. Зернобобовые как предшественники яровых зерновых культур 3 7
1.4.2. Макроудобрения и урожайность нута, сои и кормовых бобов 39
1.4.3. Действие микроудобрений и регуляторов роста на урожай нута, сои и кормовых бобов 47
1.4.4. Роль сорта в повышении урожайности нута и сои 51
1.4.5. Влияние способов посева и норм высева на урожайность нута, сои и кормовых бобов 54
1.4.6. Борьба с сорняками в посевах нута и сои 61
2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 66
2.1. Почвенно-климатические и погодные условия ЦЧР 66
2.2. Погодные условия в годы проведения исследований 72
2.3. Схемы и методика полевых опытов 91
3. АЗОТФИКСИРУЮЩАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НУТА, СОИ И КОРМО ВЫХ БОБОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ АГРОПРИЕМАХ 102
3.1. Азотфиксация нута в зависимости от изучаемых агроприемов 102
3.1.1. Симбиотическая деятельность разных сортов нута 102
3.1.2. Азотфиксирующая деятельность сортов нута в зависимости от инокуляции разными штаммами клубеньковых бактерий 107
3.1.3. Влияние макро-, микроудобрений и регуляторов роста на азотфик- 112 сирующую деятельность нута
3.1.4. Азотфиксирующая деятельность клубеньковых бактерий нута в зависимости от способа посева и нормы высева семян 117
3.2. Азотфиксация сои в зависимости от сорта, удобрений, способов посева и норм высева семян 122
3.2.1. Число и масса клубеньков на корнях сои разных сортов 122
3.2.2. Азотфиксирующая деятельность сортов сои в зависимости инокуляции разными штаммами клубеньковых бактерий 124
3.2.3. Азотфиксация сои в зависимости от удобрений и норм высева семян 127
3.2.4. Азотфиксация сои при обработке семян микроудобрениями и регуляторами роста 143
3.2.5. Азотфиксирующая деятельность Rhizobium в зависимости от способа посева и нормы высева семян сои 146
3.3. Азотфиксирующая деятельность кормовых бобов в зависимости от сорта, удобрений, способа и густоты посева 151
3.3.1. Симбиотическая деятельность разных сортов кормовых бобов 151
3.3.2. Зависимость азотфиксации кормовых бобов от удобрений и норм высева 156
3.3.3. Азотфиксирующая деятельность кормовых бобов в зависимости от предпосевной обработки семян молибденом и регуляторами роста 174
3.3.4. Азотфиксирующая деятельность клубеньковых бактерий кормовых бобов в зависимости от способа посева и нормы высева 176
3.4. Сравнительная азотфиксация зернобобовых культур 181
3.4.1. Азотфиксация зернобобовых культур в северной лесостепи ЦЧР 181
3.4.2. Азот в почве после уборки зернобобовых культур 186
3.4.3. Азотфиксация нута, сои, кормовых бобов и люпина желтого в центральной лесостепи ЦЧР 189
3.4.4. Азотфиксация нута, сои и гороха в степной зоне ЦЧР 192
Выводы к главе 3 193
4. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И РОСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗЕРНО БОБОВЫХ КУЛЬТУР 200
4.1. Рост растений и особенности продукционного процесса нута в за висимости от агротехнических приемов 200
4.1.1. Рост и фотосинтетическая деятельность сортов нута 200
4.1.2. Рост и фотосинтетическая деятельность сортов нута в зависимости от инокуляции разными штаммами клубеньковых бактерий 205
ф 4.1.3. Влияние микроэлементов и регуляторов роста на фотосинтетиче- скую деятельность нута 208
4.1.4. Фотосинтетическая деятельность нута в зависимости от способа посева, нормы высева и гербицида 210
4.2. Рост и фотосинтез сои в зависимости от агроприемов 214
4.2.1. Период вегетации и фотосинтез разных сортов сои 214
4.2.2. Фотосинтетическая деятельность сои в зависимости от удобрений и норм высева семян 222
4.2.3. Площадь листьев сои в зависимости от обработки семян микроэлементами и регуляторами роста 230
4.2.4. Фотосинтетическая деятельность сои в зависимости от способа посева, нормы высева и гербицида 231
4.3. Рост и фотосинтетическая деятельность кормовых бобов в зависи- мости от агротехнических приемов 235
4.3.1. Особенности роста и продукционного процесса сортов кормовых бобов 235
4.3.2. Фотосинтетическая деятельность разнозагущенных посевов кормовых бобов при разных нормах макро- и микроудобрений 239
4.3.3. Фотосинтетическая деятельность кормовых бобов в зависимости от обработки семян молибденом и регуляторами роста 248
4.3.4. Показатели фотосинтетической деятельности кормовых бобов в зависимости от способа и густоты посева 249
4.4. Сравнительная фотосинтетическая деятельность разных зернобо бовых культур 252
4.4.1. Развитие и ассимиляционный процесс зернобобовых культур в северной лесостепи ЦЧР 252
4.4.2. Фотосинтетическая деятельность нута, сои и гороха в зависимости от способа посева, нормы высева и гербицида в степи ЦЧР 259
Выводы к главе 4 262
5. ВЛИЯНИЕ АГРОПРИЕМОВ НА СТРУКТУРУ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН НУТА 265
5.1. Структура и величина урожайности, качество семян нута разных сортов 265
5.2. Урожайность и качество семян сортов нута в зависимости от инокуляции разными штаммами клубеньковых бактерий 268
5.3. Урожайность и качество семян нута в зависимости от микроудобрений и регуляторов роста 271
5.4. Влияние способов посева, норм высева и гербицида на засоренность посевов, урожайность и качество семян нута 276
5.4.1. Засоренность посевов нута 276
5.4.2. Структура и величина урожайности нута в зависимости от способа посева, нормы высева и гербицида 280
5.4.3. Качество семян и сбор белка в зависимости от способа посева, нормы высева нута и гербицида 285
6. УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН СОИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗНЫХ АГРОПРИЕМОВ 289
6.1. Структура и величина урожайности, качество семян сортов сои 289
6.2. Урожайность и качество семян сортов сои в зависимости от инокуляции разными штаммами ризобий 304
6.3. Урожайность и качество семян сои в зависимости от удобрений и молибдена при разных нормах высева 307
6.4. Урожайность и качество сои зависимости от обработки ее семян и растений микроудобрениями и регуляторами роста 315
6.5. Засоренность, урожайность и качество семян сои в зависимости от способа посева, нормы высева семян и гербицида 318
6.5.1. Засоренность посевов сои 318
6.5.2. Урожайность сои в зависимости от способа посева, нормы высева и гербицида 322
6.5.3. Качество семян и сбор белка в зависимости от способа посева, нормы высева сои и гербицида 328
7. ВЛИЯНИЕ АГРОПРИЕМОВ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО СЕМЯН КОРМОВЫХ БОБОВ 332
7.1. Структура и величина урожайности, качество семян разных сортов кормовых бобов 332
7.2. Величина и качество урожая кормовых бобов в зависимости от А удобрений и норм высева семян 335
7.3. Урожайность и качество кормовых бобов в зависимости от обработки семян микроудобрениями и регуляторами роста 344
7.4. Урожайность и качество кормовых бобов в зависимости от способа посева и нормы высева семян 347
8. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР 351
8.1. Урожайность и качество семян зернобобовых культур в северной лесостепи ЦЧР 351
8.2. Влияние зернобобовых предшественников на урожай и качество зерна яровой пшеницы на разных фонах питания 357
8.3. Сравнительная продуктивность нута, сои, кормовых бобов и люпина желтого в центральной лесостепи ЦЧР 366
8.4. Урожай и качество семян нута, сои и гороха в степи ЦЧР 368
8.5. Продуктивность зернобобовых культур в разных зонах ЦЧР 3 72
9. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗУЧАЕМЫХ АГРОПРИЕМОВ 373
9.1. Экономическая эффективность приемов возделывания нута 3 73
9.2. Экономическая эффективность приемов возделывания сои 377
9.3. Экономическая эффективность возделывания кормовых бобов 383
9.4. Сравнительная экономическая эффективность зернобобовых культур 388
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 392
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 396
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 398
ПРИЛОЖЕНИЯ 447
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших проблем сельского хозяйства России пока остается дефицит и невысокое качество растительного белка, лимитирующего дальнейший рост экономического развития животноводства. Несбалансированность кормов по белку увеличивает их перерасход в 1,5-2,0 раза. Особенно негативно на показателях качества и себестоимости продукции сказывается низкий уровень производства зернобобовых культур, определяющих протеиновую полноценность концентрированных кормов. Доля зернобобовых в производстве комбикормов составляет 6 % при норме 13 %. В кормопроизводстве России к 2010 г. необходимо увеличить долю зернобобовых культур с 2,4 до 9,8 %.
Зернобобовые культуры также служат важным источником биологического азота в земледелии, актуальность которого особенно возросла в сложной экологической обстановке при недостаточной обеспеченности минеральными азотными удобрениями. Доля биологического азота в азотном балансе еще очень мала и составляет около 5 %, а при создании благоприятных условий для симбиоза она может возрасти до 30 % и более или 12-15 млн. т в год, что эквивалентно экономии 80-90 млн. т энергоемких азотных удобрений.
До недавнего времени доминирующей зернобобовой культурой в ЦЧР был горох, который вследствие накопления специфических вредителей и болезней, сложностей в уборке стали возделывать мало. Для устойчивого производства полноценного растительного белка, увеличения поступления биологического азота в почву и уменьшения напряженности уборочных работ необходимо расширить набор разных ло биологическим особенностям зернобобовых культур - нута, сои, кормовых бобов современных сортов и разработать адаптивные условиям региона агроприемы их возделывания.
Цель исследований — изучение азотфиксирующей деятельности нута, сои и кормовых бобов в зависимости от приемов возделывания и выявление более эффективных их параметров для повышения урожайности и белковой продуктивности зернобобовых культур. Задачи исследований:
1. Изучить азотфиксирующую деятельность сортов и основных агро-приемов возделывания нута, сои и кормовых бобов, выявить резервы ее увеличения в разных зонах ЦЧР.
2. Выявить влияние разных сортов и агроприемов возделывания нута, сои и кормовых бобов на их фотосинтетическую деятельность.
3. Провести изучение сортов и агроприемов возделывания нута, выявить из них более продуктивные и экономически эффективные.
4. Выявить более урожайные, высококачественные и рентабельные сорта и агроприемы возделывания сои.
5. Изучить сорта и разработать основные агроприемы возделывания кормовых бобов.
6. Установить сравнительную эффективность зернобобовых культур в разных зонах ЦЧР.
Научная новизна. Впервые в ЦЧР подробно изучена азотфиксирующая деятельность нута, сои и кормовых бобов с использованием современных методик, разработанных в ТСХА. Помимо традиционных показателей азотфиксации определены общий и активный симбиотические потенциалы, содержание ле-гоглобина в азотфиксирующих клубеньках и количество фиксированного азота двумя методами, предложен и использован новый интегральный показатель -легоглобинонасыщенность посевов. Результаты проведенной работы позволят судить о размерах азотфиксации, количестве поступления в растения биологического азота, что, несомненно, важно для решения ряда экологических и народно-хозяйственных проблем в регионе.
Помимо симбиотической деятельности обстоятельно рассмотрена фотосинтетическая деятельность посевов, позволяющая обосновать выводы о лучших агроприемах возделывания перспективных зернобобовых культур.
Изучены особенности возделывания современных сортов нута, сои и кормовых бобов, выявлено действие норм и видов макро- и микроудобрений, регуляторов роста, испытаны штаммы клубеньковых бактерий, разные способы посева и нормы высева, а также некоторые приемы ухода за растениями.
Теоретическая и практическая значимость работы. Определены размер и характер азотфиксирующей деятельности зернобобовых культур обеспечивающей азотное питание растений без применения или с минимальным использованием минерального азота. Полученные результаты исследований позволили рекомендовать элементы агротехнологии существенно повышающие сбор и рентабельность производства продовольственного и кормового белка.
Результаты исследований автора включены в учебное пособие и используются в учебном процессе студентов агрономических специальностей, внедрены в сельскохозяйственных предприятиях Воронежской, Липецкой и других областей ЦЧР.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Оптимизация приемов возделывания нута, сои и кормовых бобов существенно повышает их симбиотическую активность, увеличивает накопление биологического азота.
2. Оптимизация приемов возделывания нута, сои и кормовых бобов значительно активизирует их фотосинтетическую деятельность, обеспечивая увеличение продукционных процессов.
3. Использование адаптивных условиям ЦЧР сортов нута, минеральных макро- и микроудобрений, штаммов клубеньковых бактерий, регуляторов роста, обычного рядового посева и оптимальных норм высева позволяет существенно увеличить его урожайность, сбор белка и рентабельность производства, улучшить качество семян.
4. Лучшие сорта сои, оптимальные нормы минеральных макро- и микроудобрений, штаммы клубеньковых бактерий, регуляторы роста при обычном рядовом посеве дифференцированными нормами высева существенно увеличивают урожайность и сбор белка при улучшении качества семян.
5. Современные высокопродуктивные сорта кормовых бобов, минеральные макро- и микроудобрения, бактериальные удобрения, регуляторы роста при обычном рядовом посеве оптимальными нормами высева существенно уве . личивают урожайность и сбор белка, повышают рентабельность производства.
6. В северной лесостепи ЦЧР наряду с горохом целесообразно выращивать кормовые бобы, в центральной лесостепи - кормовые бобы, сою и нут, в степи - нут и сою.
Апробация работы. Основные положения диссертации отражены в годовых отчетах за 1996-2004 гг., доложены на межрегиональных научно- практических конференциях молодых ученых и специалистов в 1997-2003 гг., научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского ГАУ им. К.Д. Глинки в 1997-2004 гг., 3-й Международной научно- щ производственной конференции в 1999 г. (г. Белгород), Международной науч но-методической конференции «Продукционный процесс сельскохозяйственных культур» в 2001 г. (г. Орел), научной конференции посвященной 100-летию М.И. Ненарокова в 2002 г. (г. Воронеж), Международной научно-практической конференции в 2003 г. (г. Воронеж), научной конференции посвященной 85-летию Г.В. Коренева в 2004 г. (г. Воронеж).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации ф опубликованы 67 научных работ, в т.ч. монография и 11 статей в центральной печати. Доля авторства в совместных публикациях от 50 до 85 %.
Личный вклад автора. Представленная диссертационная работа является логическим завершением теоретического обобщения и экспериментальных исследований, проведенных автором в 1996-2004 гг. на опытной станции ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ им. К.Д. Глинки», в 4-х сельскохозяйственных пред- приятиях Липецкой и Воронежской областей.
Разработка рабочей гипотезы и направления исследований, схем опыта и выбор методик исследований, проведение и контроль за проведением наблюдений, учетов и анализов, обработка полученного экспериментального материала, подготовка публикаций, выводов и предложений производству выполнялись лично автором. Общая доля автора в научно-исследовательской работе, результаты которой вынесены на защиту, составляет не менее 85 %.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 542 страницах, включает 227 таблиц, 20 рисунков, состоит из введения, 9 глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 517 наименований (в т.ч. 112 иностранных), 63 приложений.
За эффективную помощь в проведении исследований выражаю искреннюю благодарность сотрудникам и аспирантам кафедры растениеводства и кормопроизводства ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ им. К.Д. Глинки», особенно Заслуженному работнику Высшей школы РФ, доктору с. х. наук, профессору В.А. Федотову, доктору с. -х. наук, профессору СВ. Кадырову, кандидатам с. -х. наук Т.П. Пичугиной и Ю.И. Коновалову, руководителям хозяйств Н.И. Демченко и М.В. Овчинникову, А.А. Дедову, зав. отделом интенсивных технологий А.А. Потаповой, а также студентам-дипломникам.
Отдельную благодарность выражаю Заслуженному деятелю науки РФ, доктору с. -х. наук, профессору кафедры растениеводства ФГОУ ВПО «Московская СХА им. К.А. Тимирязева» Г.С. Посыпанову за научные консультации и помощь, оказанные при освоении разработанной им методики анализа азот-фиксирующей деятельности зернобобовых культур.
