Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние изученности вопроса 9
1.1 Народно-хозяйственное значение зернобобовых культур 9
1.2 Биологические особенности зернобобовых культур 12
1.3 Элементы технологии выращивания гороха, сои и кормовых бобов 17
Глава 2 Условия и методика проведения исследований 24
2.1 Природно-климатические условия Омского Прииртышья 24
2.2 Метеорологические условия в годы исследований 27
2.3 Методика исследований и особенности агротехники 31
Глава 3 Режимы влажности и элементов минерального питания в почве 44
3.1 Режим влажности почвы и водопотребление культурами 44
3.2 Питательный режим почвы и ее биологическая активность 53
Глава 4 Влияние условий выращивания на сохранность растений зернобобовых культур, формирование их симбиотического аппарата и показатели структуры урожая 67
4.1 Выживаемость растений зернобобовых культур в зависимости от условий произрастания 67
4.2 Влияние условий выращивания на развитие симбиотического аппарата зернобобовых культур 71
4.3 Анализ структуры урожая гороха посевного, кормовых бобов и сои 83
Глава 5 Влияние условий выращивания на урожайность и качественные показатели семян зернобобовых культур 92
5.1 Влияние условий минерального питания на семенную продуктивность гороха посевного и бобов кормовых 92
5.2 Формирование урожайности семян различных сортов зернобобовых культур при инокуляции семян ризоторфином 97
5.3 Качественные показатели семян гороха посевного, бобов кормовых и сои 99
Глава 6 Экономическая и биоэнергетическая оценки возделывания зернобобовых культур при различных условиях минерального питания и инокуляции семян ризоторфином 111
Заключение 122
Предложения производству 125
Библиографический список 126
Приложения 152
- Элементы технологии выращивания гороха, сои и кормовых бобов
- Питательный режим почвы и ее биологическая активность
- Анализ структуры урожая гороха посевного, кормовых бобов и сои
- Качественные показатели семян гороха посевного, бобов кормовых и сои
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Обеспечение населения белковыми продуктами питания до сих пор остатся одной из самых сложных и ответственных проблем глобального характера (Зотиков В.И. с соавт., 2015). Около 68 % всех ресурсов белка в мире дают растения и 32 % – животные, причем на производство 1 кг животного белка затрачивается 7,5-8,0 кг растительного. Производство растительного белка значительно отстает от растущих потребностей (Боднар Г.В., Лавриненко Г.Т., 1977; Кашеваров с соавт., 1999; Васякин Н.И., 1995, 2003).
Зернобобовые культуры являются одним из основных источников полноценного растительного белка – экономически доступной альтернативой животному белку и вносят решающий вклад в азотный баланс наземных экосистем и агроценозов (Посы-панов Г.С., 1993; Vance C.P., 2001; Парахин Н.В., 2006). Практическое использование богатейшего потенциала зернобобовых культур должно осуществляться за счет широкого их вовлечения в сельскохозяйственное производство. Для повышения их адаптации к биотическим и абиотическим стрессовым факторам в зоне рискованного земледелия Западной Сибири, наряду с улучшением сортового состава, необходимо создать благоприятные условия для реализации их потенциала с помощью правильно подобранных элементов агротехнологий. Значимым резервом повышения количества произведенной продукции может стать орошение.
Степень разработанности темы исследований. Большой вклад в решение проблемы дефицита растительного белка внесли А.А. Бабич (1974), Г.В. Боднар (1977), П.П. Вавилов (1983), Г.С. Посыпанов (1993), Н.И. Кашеваров (2004) и многие другие. Изучение агротехники возделывания зернобобовых культур в Омском Прииртышье в разные годы проводили: А.М. Асанов (1998), Н.И. Васякин (2002), Н.А. Воронкова (2011), А.А. Гайдар (2008), А.В. Красовская (2003) и другие.
Цель исследований: усовершенствовать приемы агротехнологии зернобобовых культур за счет управления режимами влажности и минерального питания почвы, обеспечивающие реализацию биологического потенциала новых сортов.
Задачи исследований:
-
Установить закономерности режимов влажности и элементов минерального питания в почве при выращивании зернобобовых культур.
-
Выявить потенциал продуктивности и качество семян новых сортов гороха, сои и кормовых бобов при регулировании плодородия почвы.
-
Определить влияние инокуляции семян ризоторфином на массу и количество клубеньков на корнях различных сортов зернобобовых культур, их семенную продуктивность и качество.
-
Дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемым приемам возделывания зернобобовых культур при орошении.
Научная новизна работы. Впервые в условиях лесостепи Западной Сибири проведено сравнительное изучение потенциала семенной продуктивности новых сортов зернобобовых культур при регулировании водного и питательного режимов почвы. Установлены параметры влажности и элементов минерального питания при выращивании гороха посевного и бобов кормовых на орошаемой лугово-черноземной почве. Выявлено влияние различных условий азотно-фосфорного питания и инокуляции семян ризоторфином на рост, развитие, формирование симбиотического аппарата, урожайность и качество семян новых сортов зернобобовых культур. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка приемов их возделывания.
Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований дано экспериментальное обоснование возделывания гороха посевного, кормовых бобов и
сои на длительно орошаемых лугово-черноземных почвах в условиях лесостепи Западной Сибири. Рекомендованы ресурсосберегающие приемы, улучшающие состояние агроценозов, позволяющие реализовать потенциал продуктивности и качественные показатели новых сортов сибирской селекции этих культур. Результаты исследований прошли производственную проверку в ФГУП «Омское». Материалы исследований использовались при подготовке рекомендаций по технологическим приемам возделывания зернобобовых культур (г. Омск, 2014).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Параметры водного и питательного режимов почвы, водопотребления зернобобовых культур, обеспечивающие реализацию потенциала их продуктивности.
-
Показатели выживаемости, симбиотической активности зернобобовых культур.
-
Семенная продуктивность и качество гороха посевного, кормовых бобов и сои в зависимости от фона удобренности.
-
Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания зернобобовых культур при орошении.
Достоверность результатов исследований подтверждается постановкой необходимого количества экспериментов, выполненных в полевых и лабораторных условиях, значительным объемом фактического материала, использованием современных методик и оборудования, применением методов математической обработки полученных данных. Выводы подтверждены результатами внедрения в производство.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседаниях научно-технического совета отдела земледелия ФГБНУ «СибНИИСХ» в 2012-2016 гг. и отражены в отчетах за этот период; на международных научно-практических конференциях по проблемам возделывания зернобобовых и масличных культур, управления плодородием почвы: Алматы, 2013; Новосибирск, 2014; Омск, 2013, 2015; 2016; с. Соленое Займище, Астраханская обл., 2016, 2017; Барнаул, 2017.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, соавторство в 3 рекомендациях.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 186 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, заключения и предложений производству, библиографического списка, включающего 256 наименований (из них 13 иностранных), 24 приложения. Работа иллюстрирована 38 таблицами, 10 графиками и рисунками.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю доктору с.-х. наук, заместителю директора по научной работе ФГБНУ «СибНИИСХ» В.С. Бойко; кандидату с.-х. наук, старшему научному сотруднику С.П. Гавару, коллективу лаборатории полевого кормопроизводства; доктору с.-х. наук, главному научному сотруднику лаборатории селекции зернобобовых культур Л.В. Омельянюк; директору ФГБНУ «СибНИИСХ», доктору сельскохозяйственных наук, профессору, академику РАН И.Ф. Храмцову; доктору с.-х. наук Ю.В. Колмако-ву; коллективу лаборатории качества зерна; коллективу лаборатории генетики, физиологии и биохимии; коллективу лаборатории агрохимии и защиты растений; коллективу лаборатории микробиологии.
Элементы технологии выращивания гороха, сои и кормовых бобов
Элементы агротехнологии возделывания гороха в первую очередь должны быть направлены на сохранение доступной влаги в почве, так как для прорастания семян необходимо от 100 до 150 % воды от их массы, то есть в 3-4 раза больше, чем мятликовым культурам при оптимальной температуре – 25-30оС, максимальная – 35оС. В условиях низкой влагообеспеченности верхних слоев почвы перед посевом быстрее появляются всходы у сортов с округлыми, сравнительно мелкими семенами (масса 1000 семян до 200 г). У крупносемянных (масса 1000 семян более 250 г) появление всходов затягивается вследствие более высокой потребности во влаге. При наличии влаги и хорошей аэрации семена гороха прорастают при температуре 1-2оС тепла (Васякин Н.И, 2002). Это позволяет сеять его в ранние сроки (Пакуль В.Н., 1988; Czyz H., 1988). Для нормального развития растений гороха имеют значение не только суммарные показатели влагообеспечения, но и равномерное их распределение по фазам развития (Водяник А.С., Водяник Т.М., 1984). Излишнее увлажнение горох переносит удовлетворительно, хотя в увлажненные и холодные годы у него значительно затягивается вегетационный период и снижается фактическая урожайность зерна (Gent G., 1988). Оптимальная влажность почвы для формирования высокого урожая – 70-80 % полевой влагоемко-сти. Довольно чувствителен горох к влаге в период цветения, налива зерна (Бод-нар Г.В., Лавриненко Т.Г., 1977). Установлено, что в условиях южной лесостепи Западной Сибири горох может давать удовлетворительный урожай при сумме осадков в первую половину вегетации не менее 90 мм (Омельянюк Л.В., Асанов А.М., 2004).
Под горох предшественники должны выбираться с учетом его биологических и хозяйственных особенностей. Необходимо обеспечить благоприятные условия для развития клубеньковых бактерий, так как до 60-75% потребности в азоте горох покрывает за счет азотфиксирующей деятельности. Лучшими предшественниками являются яровая пшеница и озимые после пара, чистые удобренные земли после пропашных – кукурузы, картофеля, корнеплодов (Васякин, 2002). В то же время горох и сам считается одним из лучших предшественников для зерновых (Овсянников В.И. и др., 1984; Лошаков В.Г., Дудкин В.М., 1994; Hrach…, 1987), в том числе для ячменя (Черенков В.В., 1988) и озимой пшеницы (Лукьянец В.Л. и др., 1988; Шейко А.В. и др., 1988; Робский В.Г., Исайкин А.М., 1990; Уваров Г.И. и др., 2006).
Горох требователен к почвам и питательным веществам (Михайленко М.А., 1971). Отзывчивость гороха на минеральные удобрения довольно высокая. Действие удобрений зависит от физических и химических свойств почвы, ее влажности, способов и доз внесения удобрений. При урожае 2,0 т/га семян горох выносит из почвы 110 кг азота, 32 кг фосфора и 50 кг калия. Поступление питательных веществ из почвы в растения происходит в течение всего вегетационного периода. К началу цветения культура поглощает 30-38 % азота, 60-64 % фосфора и 40-53 % калия (Васякин Н.И., 2002).
В зависимости от конкретных условий под горох обычно вносят 40-60 кг/га
Р2О5, 30-50 кг/га К2О. На бедных почвах и при неблагоприятных условиях применяют и азотные удобрения из расчета 30-45 кг/га азота, а при планировании высокой урожайности дозы повышают до 60 кг/га. Горох хорошо отзывчив и на органические удобрения, но навоз лучше применять под предшествующую культуру, и так же на микроэлементы (молибден, бор). Считается более целесообразно одним микроэлементом обрабатывать семена, а второй вносить в почву (Васякин Н.И., 2002; Коломейченко В.В., 2007).
Изучение опыта возделывания гороха показывает, что в условиях производства прибавки урожайности от внедрения новых сортов ничтожны в сравнении с потерями при уборке. Осыпаемость и сильное полегание растений является одними из основных причин значительных потерь урожая (Амелин А.В., 1997; Вербицкий Н.М., 2004).
Соя – культура влаголюбивая, хорошо удается только в увлажненных зонах. В условиях Сибири она плохо переносит почвенную и воздушную засуху и без полива дает низкие урожаи (Боднар Г.В., Лавриненко Т.Г., 1977; Кашеваров Н.И., 1999). При набухании семян, ей необходимо 120-150 % воды от массы воздушно-сухих семян. С выносом семядолей на поверхность почвы соя интенсивно развивает корневую систему и очень медленно - надземную массу, а потому легко переносит засушливые условия в этот период. Прирост вегетативной массы значительно увеличивается к цветению, вместе с ним возрастает и потребность в воде. Максимум потребности в воде приходится на период от цветения до начала созревания семян. Однако даже значительный дефицит осадков в период ветвление – цветение не так сильно снижает урожай зерна, если в последние фазы обеспечить достаточное увлажнение. Если же засуха приходится на период формирования семян, то урожай снижается весьма значительно, а также ухудшаются посевные и товарные качества зерна. Поэтому в годы с большим количеством осадков в первой половине вегетации, но с засухой в период формирования бобов и семян урожай сои бывает намного ниже, чем в годы со сравнительно равномерным распределением влаги по фазам (Васякин Н.И., 2002). В условиях орошаемого земледелия существенное влияние на повышение урожая сои оказывают вегетационные поливы (Балакай Г.Т., 1999; Соляник Н.М. и др., 2001; Лытов М.Н., 2002; Горбачева Н.А., 2015).
Соя требовательна и к чистоте полей от сорняков (Асанов А.М., 1998), поэтому её следует размещать по тем предшественникам, которые удовлетворяют это требование. Недопустимо высевать сою на полях, засоренных многолетними корнеотпрысковыми сорняками. Лучшими предшественниками для сои являются озимая пшеница, рожь, оборот пласта многолетних трав, яровая пшеница после пара, чистые поля из-под кукурузы и однолетних трав, убранных на зеленый корм. Решающее условие получения высоких урожаев сои – своевременный и тщательный уход за растениями. Систему ухода за посевами сои нужно организовать таким образом, чтобы почва все время была в рыхлом состоянии и чистой от сорняков (Бабич А.А., 1974).
Соя как бобовая культура сама является хорошим предшественником в севообороте. Богатые азотом пожнивные и корневые остатки, пониженная засоренность при использовании рекомендованных по технологии гербицидов позволяют получать после сои хорошие урожаи зерновых (Пересыпкин В.Ф., 1974).
На формирование 1 т семян соя потребляет 84 кг азота, 23 кг фосфора и 37 кг калия. Вынос элементов питания надземной частью зависит от урожайности сои и при урожае семян в 3,3 т/га достигает 250 кг азота, 63 кг фосфора и 101 кг калия (Посыпанов Г.С., 1992). Соя неравномерно потребляет элементы питания в течение вегетации. В период от всходов до цветения она усваивает 5,9-6,8 % азота, 4,6-4,7 % фосфора и 7,6-9,4 % калия от общего потребления за вегетацию. Наибольшее потребление элементов питания происходит во время цветения, формирования бобов, начала налива семян. В этот период она потребляет соответственно 57,9-59,7 %, 59,4-64,7 и 66,0-70,0 %; от начала налива семян до конца созревания – 33,7-36,3, 30,6-36,0 % и 18,9-26,4 % соответственно. В азотном питании критический период для сои – 2-3 недели до цветения и 2 недели после цветения; в фосфорном питании – первый месяц ее жизни (Дроздов А.В., 1999). Недостаток элементов питания в эти периоды ведет к заметному снижению урожайности сои и не может компенсироваться внесением удобрений в более поздние фазы роста и развития растений (Лавриненко Г.Т., 1978).
Бобы – это одна из древнейших культур мирового земледелия, которая выращивается на кормовые и продовольственные цели и имеет высокую потенциальную продуктивность зерна – 3,5-6,0 т/га, зеленой массы – до 25-30 т/га и сухой – 10 т/га (Куркина Ю.Н., Ткаченко И.К., 2002; Коломейченко В.В., 2007). В отдельных полевых опытах урожайность кормовых бобов превышает 7-8 т/га, а зеленой массы 50-60 т/га (Плаксина Г.Ф., 1970; Будвитене В.П., Будвитите А.А., 1989; Пичугина Т.П., 2004). При благоприятных условиях хранения, а также за счет низкого содержания жира в семенах, бобы сохраняют всхожесть 10-12 лет и более. Полевая всхожесть семян свыше 95% (Елсуков М.П., 1962; Боднар Г.В., Лавриненко Т.Г., 1977; Кашеваров Н.И., 2012).
Бобы отличаются самыми высокими показателями сбора белка в урожае зерна с гектара среди зернобобовых – до 700 кг и более. Они, при урожае зерна 30 ц/га, обеспечивают столько же белка, сколько дают 90-100 ц/га ячменя (Черномырдина М., 1972; Вавилов П.П., Посыпанов Г.С., 1983; Задорин А.Д., 2002). В целом, это одна из самых урожайных культур среди зернобобовых (Вороничев Б.А., Коломейченко В.В., 2003)
Исследованиями польских ученых установлено, что истинная переваримость протеина кормовых бобов зависит от уровня танина и составляет у бобов низкотаниновых линий 95,3-97,6% против 86,2% в контроле, где содержание танина составляло 4,4 мг/г. В бобах низкотаниновых линий содержалось 0,2-0,5 мг/г танинов (Бисьева А., 1989).
Кормовые бобы – влаголюбивая культура, дающая высокие урожаи на плодородных почвах. Повсеместное внедрение этой культуры без учета плодородия почв и климатических условий привело к резкому падению урожая зерна и зеленой массы (Татаринцев А.И., 1966; Ившин Г.И., 1998). Семена при прорастании требуют 120% воды по отношению к их массе. Наиболее требовательна к влаге культура в период от появления всходов до полного налива семян в бобах нижнего яруса. При снижении влажности почвы в этот период до 45% от наименьшей влагоемкости симбиотический аппарат их разрушается, прекращается фиксация азота воздуха (Генералов А.П., 1975). Даже при непродолжительной засухе сильно задерживается рост (Боднар Г.В., Лавриненко Г.Т., 1977; Ившин Г.И., 1998).
Питательный режим почвы и ее биологическая активность
В орошаемом земледелии особенно велика роль азота (Голубев В.Д., 1977; Радов А.С., 1978). Азот – один из самых сложных элементов питания растений, трудно поддающийся регулированию. Принципы рационального азотного питания растений должны базироваться на том, чтобы добиваться в почве бездефицитного баланса по гумусу и накопления легкоразлагающегося органического вещества, обеспечивающего стабильный темп образования минерального азота в почве.
Многие исследователи плодородия сибирских черноземов (Кочергин А.Е., 1965; Болдырев Н.К. и др., 1965; Гамзиков Г.П., 1981 и др.) указывают на высокую эффективность удобрений даже без орошения. Дело в том, что природные условия формируют в черноземных и лугово-черноземных почвах ЗападноСибирской провинции высокое потенциальное и пониженное эффективное плодородие. В них, как правило, пониженная биологическая активность, что определяет их "консерватизм" в мобилизации доступных элементов питания (Богданов Н.И., 1976).
Г.Г. Черепанов (1985), отмечает, что в почвах с рН ниже 5,0 преобладает аммонийный азот, нитраты не накапливаются, так как нитрифицирующие микроорганизмы чувствительны к кислой реакции среды и существенно себя не проявляют. В полевых условиях при водной рН 4-6 минеральный азот также преимущественно представлен в аммонийной форме, а при рН 6-8, характерном для почв черноземного ряда – уже в нитратной форме.
На черноземах в лесостепи Западной Сибири по пару (в среднем за 14 лет) накапливается в почве 140 кг/га нитратов (Кочергин А.Е., 1974). В то же время известно, что накопление нитратной формы азота, наиболее доступной растениям и определяющей уровень урожайности, прежде всего определяется запасами гумуса и общего азота при оптимальных увлажнении и температуре (Гамзиков Г.П., 2004, 2013). Наиболее действенным средством повышения запасов нитратного азота являются минеральные азотные удобрения. Накопление нитратного азота в почвах тесно связано также с оструктуренностью, насыщенностью почв одно- и двухвалентными катионами. Наиболее интенсивно процессы нитрификации протекают в водопрочных агрегатах 1-5 мм при влажности 40 – 60 % (Шарков И.Н., 1997).
Как отмечают В.И. Кирюшин и Г.И. Ткаченко (1985), в беспаровых севооборотах, или при бессменных культурах без применения минеральных удобрений перемещения нитратов за пределы 1,5-метрового слоя почвы не происходило. Многолетние наблюдения на полях СибНИИСХ показали, что в летнее время ввиду сильного испарения даже при повышенном количестве осадков перемещение нитратов ограничено метровым слоем, а в годы засухи – первым полуметром. Даже при норме систематического внесения азота 120 и 180 кг/га концентрация нитратного азота во всех случаях глубже 1 м оставалась на одном уровне с контролем (Асташин И.М., 1988).
Содержание нитратного азота перед посевом зернобобовых культур, в том числе гороха (предшественник ячмень яровой, однолетние травы) варьировало по годам (приложение 5). Однако средние данные за пять лет свидетельствуют об однородности слоя 0-40 см в зависимости от фона по обеспеченности подвижным фосфором (в последействии). По всем фонам этот показатель составил 11,0 мг/кг почвы, что является средним по существующей оценочной шкале обеспеченности. В слое 40-60 см содержание нитратов также существенное, когда за счет большего выноса во втором полуметре азота практически не бывает: в слое 40-60 см содержание азота в сравнении с слоем 0-20 см снижалось вдвое. В уборку в этих вариантах содержание азота в слое 0-40 см в 2,4 раза ниже, чем весной, при более резком снижении по профилю – с 5,2 в слое 0-20 см до 1,5 мг/кг в слое 40-60 см при значении этих показателей весной 13,2 и 6,8 мг/кг соответственно, что говорит об относительно полном использовании азота почвы (таблица 4).
Отмечалось также снижение остаточного азота при повышении уровня обеспеченности фосфором – с 6,5 до 3,4-3,6 мг/кг в слое 0-40 см. В вариантах с предпосевным внесением N30 остаточного азота в слое 0-40 см в уборку было почти вдвое больше, при относительно однородной картине в слоях 0-20 и 20-40 см.
Перед посевом бобов кормовых в аналогичных условиях содержание нитратов находилось на уровне 10,3 мг/кг почвы в слое 0-40 см в среднем по фонам обеспеченности подвижным фосфором, при более резком снижении от слоя 0-20 к слою 40-60 см с 13,7 до 3,2 мг/кг, то есть в 4,3 раза.
Остаточное количество азота в этих вариантах снизилось до 3,3-4,9 мг/кг, с среднем – 4,0 мг/кг, что в 2,6 раза меньше, чем весной. В вариантах с внесением N30 остаточное количество нитратов в 1,8 раза выше, в среднем 7,0 мг/кг. То есть картина по содержанию азота, распределению его по слоям почвы близка между горохом и бобами при более резком снижении его по слоям почвы весной в вариантах без удобрений и осенью в вариантах с внесением азотных удобрений.
При наблюдении за динамикой нитратов в слое 0,6-1,0 м чаще всего фиксировались только их следы, независимо от культуры и варианта удобренности.
Эффективность внесения азотсодержащих удобрений зависит от многих факторов, в том числе от обеспеченности почвы доступными формами фосфора, недостаток которого способствует ограничению положительного действия внесенного минерального азота, а достаточное содержание его в почве смягчает действие экстремальных погодных условий на культурные растения, высокий урожай которых может сформировываться даже в условиях засухи, низких или высоких температур (Кочергин А.Е., 1973, 1984). Таким образом, получение высоких урожаев невозможно без коренного улучшения фосфатного режима почв.
По данным В.М. Красницкого (1999), практически 95 % пашни в Омской области, в той или иной мере, имеют недостаточный уровень обеспеченности почв фосфором. Пониженное содержание фосфора – 100 мг/кг почвы в степной зоне на 53 % от обследованной площади пашни, в южной лесостепи таких земель 48 %.
Добиться повышения содержания подвижного фосфора в почве возможно только при положительном его балансе, а существенное улучшение фосфатного режима достигается лишь при систематическом, в течение ряда лет, по меньшей мере, двойном превышении внесенного фосфора над его выносом.
Основная масса фосфора удобрений переходит в минеральные соединения, обладающие достаточной подвижностью, что и обеспечивает высокое последействие фосфорных удобрений (Stewart J.W.B., McKercher R.B., 1983; Smeck E.N., 1985; Антипина Л.П. и др., 1992).
Количество извлеченного подвижного фосфора зависит от методики его определения, то есть от применяемого растворителя. В настоящее время для определения фосфора в почве употребляют кислоты, щелочи или соли небольших концентраций. Для черноземных некарбонатных почв лесостепи и степи используется метод Чирикова (сокращенный вариант) – 0,5н уксусная кислота (рН=2,5) при отношении почвы к раствору, как 1:25, в более чувствительном методе Францес-сона берется 0,006н соляная кислота (рН=3,1) при соотношении почва:раствор равном 1:10.
В агрохимической практике принято показатели содержания P2O5, определенные по методу Чирикова, группировать по 6 агрохимическим классам. К первому классу относятся почвы с содержанием подвижной P2O5 2 мг/100 г почвы, ко второму классу – 2-5, к третьему – 5-10, четвертому – 10-15, пятому 15-20, и к шестому классу – более 20 мг/100 г почвы (Минеев В.Г. и др., 2001). К первому классу относятся наиболее истощенные почвы по количеству фосфора в почве, а к 6-му классу – сильно обогащенные. Эта группировка позволяет достаточно полно отразить имеющуюся пестроту в распределении питательных веществ, в частности фосфора, а также охарактеризовать почву в отношении обеспеченности с учетом потребности различных групп сельскохозяйственных культур.
Специфика почв Сибирского региона заключается в неодинаковом естественном плодородии. По данным И.Н. Чумаченко и А.И. Тимченко (2000) по состоянию на 1997 год распределение площади пашни по содержанию подвижного фосфора и степени обеспеченности почв отличались между собой. Основная площадь пашни Западно-Сибирского региона при агрохимическом обследовании было отнесено к категории повышенной (31,5 %), высокой (19,3 %) и очень высокой (12,8 %) обеспеченности подвижным фосфором.
Материалы по изучению динамики фосфатов, изложенные в литературе, весьма противоречивы. По одним данным максимальное количество подвижного фосфора содержится в почве весной, и минимальное – летом (Симакин, 1966; Антипина, 1966). По мнению Л.М. Бурлаковой (1960), П.Г. Адерихина и Е.П. Тихо-вой (1963), Т.И. Евдокимовой, И.Т. Кузьменко (1965), М.П. Паницкой (1966), С.Ф. Бондаренко (1968) подвижные фосфаты в почве обнаруживаются примерно в одинаковых и значительных количествах на протяжении всего периода вегетации.
Анализ структуры урожая гороха посевного, кормовых бобов и сои
На фоне с повышенной обеспеченностью почвы подвижным фосфором (фон I) отмечалась тенденция роста основных показателей структуры урожая в сравнении с фоном среднего содержания фосфора – числа бобов на одном растении на 1 шт. или 13 % и числа семян на одном растении на 2 шт. или 9 % и их массы на 1,7 г или 21 %. На фоне II, также характеризующемся повышенным содержанием в почве этого макроэлемента, такая тенденция выразилась в увеличении числа бобов на 1 шт. или 13 % и массы зерна с одного растения на 0,2 г или 3 %, тогда как их количество не изменилось в сравнении с фоном среднего содержания фосфора – 22 шт.
Фон с высокой обеспеченностью почвы подвижным фосфором не обеспечил должного повышения показателей структуры урожая, положительно влияя только на высоту растений увеличением на 3 см или 4 %, на высоту прикрепления верхнего боба – 1 см или 2 % и число бобов на одном растении – 1 шт. или 13 % в сравнении с фоном средней обеспеченности почвы подвижным фосфором. Однако, наряду с этим выявлено снижение по таким важным показателям как высота прикрепления нижнего боба и массы зерна с одного растения – на 1 см или 3 % и на 0,4 г или 5 % соответственно при равном количестве семян с одного растения – 22 шт. в среднем по фонам обеспеченности подвижным фосфором.
Стоит отметить значительное превосходство кормовых бобов над горохом посевным по количеству бобов и массе семян с одного растения. Так, в среднем по опыту на одном растении бобов кормовых сформировано 9 шт. бобов и 8,5 г семян при 6 шт. и 3,6 г на горохе посевном, что ниже на 33 и 58 % соответственно. Предпосевное внесение минеральных удобрений и микроэлементов способствовало повышению массы 1000 семян на 16 г или 5 % в сравнении с контролем в среднем по вариантам. Влияние фонов с повышенной обеспеченностью подвижным фосфором на этот агрономически ценный показатель выразилось в увеличении на 40 г или 11 % (фон I) и 9 г или 2 % (фон II), тогда как при высоком содержании в почве подвижного фосфора данная тенденция не подтвердилась, а напротив выявлено снижение массы 1000 семян на 18 г или 5 % в сравнении с фоном среднего содержания P2O5.
Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о положительном влиянии улучшения условий минерального, особенно фосфором, на формирование показателей структуры урожая гороха посевного и кормовых бобов, которые в последующем и становятся основой сформированной урожайности семян этих культур.
В теории применение бактериального препарата для увеличения азотфиксирующей деятельности клубеньковых бактерий должно привести и к возрастанию исследуемых показателей структуры урожая. В опыте по сравнительному изучению различных сортов зернобобовых культур на однородном фоне минерального питания все показатели структуры урожая значительно варьировали в зависимости от года исследований, зернобобовой культуры и варианта (приложение 14).
Однако в среднем за три года исследований выявлена слабая отрицательная реакция гороха посевного этими показателями на инокуляцию семян ризоторфи-ном. Так, отмечено снижение длины растения, высоты прикрепления нижнего и верхнего боба на 6, 2 и 1 см или 9, 4, и 2 % соответственно в среднем по варианту исследований. Наряду с этим выявлено снижение основных хозяйственно ценных признаков – числа бобов на растении, количества семян и их массы с одного растения на 1, 4 шт. и 0,8 г или на 17, 15 и 16 % соответственно в среднем по варианту исследований (таблица 17).
Если говорить о каждом сорте отдельно, то такая тенденция проявляется при возделывании каждого из них, за исключением некоторых отдельных показателей. Так, у сорта Ямальский при применении биопрепарата отмечено увеличение массы семян с одного растения на 0,5 г (10 %), а у сорта Благовест – высоты прикрепления верхнего боба на 6 см (9 %), что является скорее исключением из общей тенденции.
В среднем по сортам гороха посевного максимальная длина сформирована у сорта Аксайский усатый 55 – 71 см, при минимальной у сорта Бонус – 54 см. Сорта Ямальский и Благовест были близки по этому показателю – 66 и 64 см соответственно. По высоте прикрепления нижнего боба также отличился сорт Аксайский усатый 55 – 54 см, что является максимумом, при минимуме у сорта Бонус – 44 см и у близких к нему по этому показателю сортов Ямальский и Благовест – 46 и 50 см соответственно.
Максимальная высота прикрепления верхнего боба в 69 см отмечалась у сорта Благовест, незначительно уступали ему сорта Аксайский усатый 55 и Ямальский – 68 и 63 см соответственно, тогда как у сорта Бонус этот показатель значительно ниже, чем у других сортов – 51 см в среднем.
Сорт Ямальский значительно превзошел остальные сорта по таким показателям как число бобов и семян на одном растении и массе зерна с одного растения, сформировав 7 шт. бобов, 30 шт. и 5,2 г семян, незначительно уступал ему сорт Аксайский усатый 55 – 6, 24 шт. и 4,9 г соответственно. Стоит отметить, что у сорта Благовест выявлены самые низкие показатели числа бобов и семян на растении – 4 и 17 шт. соответственно, однако из-за крупности семян он сформировал 4,6 г семян и превзошел сорт Бонус, у которого аналогичный показатель составил 4,5 г, при количестве бобов и семян с одного растения 5 и 21 шт. соответственно.
В аналогичных условиях произрастания различные сорта сои местной селекции неоднозначно реагировали на инокуляцию семян ризоторфином. В среднем за три года исследований сорта сои Эльдорадо и Дина снижали показатели структуры урожая в варианте с применением биопрепарата, самые важные из которых – число бобов и семян и масса семян с одного растения снизились до 23 (18 %) и 51 шт. (2 %) и 6,7 г (11 %) соответственно у первого сорта. У сорта Дина число бобов не изменилось при инокуляции семян ризоторфином, составив 24 шт., тогда как масса семян с одного растения и их количество снизились до 6,8 г и 47 шт. или на 3 и 8 % соответственно. Данная тенденция не подтвердилась только у сорта Золотистая. Так, на контроле было сформировано 25 шт. бобов, 6,8 г и 52 шт. семян, при увеличении этих показателей до 29 шт., 8,0 г и 58 шт. соответственно или на 16, 18 и 12 % (таблица 18).
В среднем по варианту реакция сои на обработку семян штаммами азотфик-сирующих бактерий выразилась в снижении длины растений, высоты прикрепления нижнего и верхнего бобов с 77 до 74 или на 4 %, с 20 до 18 или на 10 % и с 77 до 73 см или на 5 % соответственно. При этом снижалось и число бобов на одном растении с 26 до 25 или на 4 %, при увеличении массы семян с одного растения с 7,1 до 7,2 или на 1 % в сравнении с контролем. Стоит отметить положительное действие инокуляции семян сои ризоторфи-ном на массу 1000 семян, которая повышалась при применении данного агро-приема с 137 до 139 г в сравнении с вариантом без инокуляции семян. В среднем по сортам сои самым высоким значением этого показателя характеризовался сорт Дина – 141 г, которому значительно уступали сорта Эльдорадо и Золотистая, масса 1000 семян которых ниже на 3 % и 5 % соответственно.
У бобов кормовых в среднем за весь период исследований применение биопрепарата ризоторфин привело к снижению длины растений с 87 до 82 см или на 6 % и высоты прикрепления верхнего боба с 69 до 59 см или на 15 %, тогда как высота прикрепления нижнего боба не изменилась. Также выявлена тенденция снижения числа бобов с 10 до 8 шт. или на 20 %, массы и количества семян с одного растения в варианте с инокуляцией семян бобов кормовых ризоторфином с 10,6 до 9,4 г или на 11 % и с 27 до 23 или на 15 % соответственно, что привело к логичному увеличению массы 1000 семян бобов кормовых на 4 %, составив 409 г при 393 г на контроле. Такая высокая масса 1000 семян бобов кормовых – 401 г в среднем по опыту, является следствием физиологической особенности самой культуры и в несколько раз превышает аналогичный показатель у гороха посевного и сои.
Как показали проведенные исследования, обеспеченность зернобобовых культур доступными формами макроэлементов оказывала влияние на состояние агроценозов зернобобовых культур – их сохранность, развитие симбиотического аппарата и показателей структуры урожая, что стало основой формирования будущего урожая.
Качественные показатели семян гороха посевного, бобов кормовых и сои
Основным показателем качества и пищевой ценности семян гороха является содержание в них белка. В нашем опыте наибольшая белковость отмечена в 2014 году – 22,12-27,31 %, что связано, прежде всего, с повышенным температурным фоном в фазу налива зерна. Меньшее содержание было в 2012 году – 20,12-25,60 %, в 2011 году – 19,81-23,84 %, особенно низкие показатели были в 2013 году – 18,47-21,96 % (приложение 19).
В среднем за весь период исследований, анализ технологических качеств гороха посевного показал, что тенденция увеличения массы 1000 семян проявлялась только при улучшении условий питания за счет предпосевного внесения азотных удобрений, как в сочетании с молибденово-кислым аммонием, так и без него – с 157 г до 160 и 161 г или на 2 и 3 % соответственно в среднем по фактору «азот» (таблица 23).
В свою очередь, улучшение условий минерального питания, за счет последействия ранее созданных фонов с повышенной обеспеченностью почвы подвижным фосфором в совокупности с внесением азотсодержащих удобрений повышало этот показатель с 165 до 169 г или на 2 %.
Достоверное положительное влияние азотных удобрений и микроэлементов на белковость гороха посевного выразилось в прибавке с 21,10 до 23,08 % в среднем по фактору «азот».
Внесение азотсодержащих удобрений и микроэлементов в сочетании со све-жевнесенными Р60 привело к увеличению содержания белка в семенах гороха посевного с 21,53 до 23,53, тогда как N30+Мо в совокупности с фонами повышенной и высокой обеспеченности почвы подвижным фосфором обеспечили повышение этого показателя до 23,36-23,70 % в сравнении с контролем – 21,53 %.
Горох посевной достоверно положительно реагировал на внесение Р60 увеличением выхода целой крупы с 59,2 до 66,7 % или на 7,5 % в среднем по фактору. Положительное влияние улучшения условий азотного питания, как без внесения микроэлементов, так и с внесением микроэлементов, приведшее к увеличению этого показателя с 61,8 до 63,1 – 63,9 % или на 1,3-2,1 %, выразилось лишь тенденцией. Фоны с повышенным содержанием фосфора в почве способствовали тенденции повышения выхода целой крупы до 65,0 % или на 1,7 %.
Повышенная обеспеченность фосфором в сочетании с предпосевным внесением фосфорсодержащих способствовали повышению выхода целой крупы с 57,8 до 66,9 % или на 9,1 %, а при взаимодействии этих факторов с внесением азотных и микроудобрений – до 70,8 % или выше на 13 %. Также выход целой крупы увеличивался при предпосевном внесении азотных, фосфорных и микроудобрений до 75,5 % или выше контрольного варианта на 17,7 %, но только при средней обеспеченности почвы подвижным фосфором.
Как показали проведенные исследования, улучшение условий минерального питания снижало выход колотой крупы при внесении P60 с 28,1 до 21,0 % или на 7,1 %, тогда как при применении азотсодержащих удобрений и микроэлементов выявлена тенденция снижения выхода колотой крупы с 25,7 % до 23,8-24,2 % или на 1,9-1,5 % в среднем по фактору, что является положительным моментом при выходе конечной продукции.
В разрезе фонов обеспеченности почвы подвижным фосфором данная положительная тенденция проявлялась только на фоне с повышенным его содержанием (фон I), где происходило снижение выхода колотой крупы с 24,2 до 22,7 % или на 1,5 %.
Предпосевное внесение аммиачной селитры и аммофоса благоприятно сказывалось на выходе колотой крупы, способствуя его снижению с 29,6 до 12,5 %, то есть более чем в 2 раза в сравнении с контролем при условии средней обеспеченности почвы подвижным фосфором. В свою очередь повышенное его содержание в сочетании с азот- и фосфорсодержащими удобрениями и микроэлементами снижали этот показатель с 29,6 до 17,1 %.
В среднем по всем факторам отзывчивость гороха посевного общим выходом крупы выразилась увеличением только в виде тенденции. Сочетание внесения микроудобрений, азотных и фосфорсодержащих минеральных удобрений с фонами средней и повышенной обеспеченности почвы подвижным фосфором увеличивали общий выход крупы также незначительно – с 87,3 до 88,0-88,1 %.
При анализе качественных показателей семян гороха выявлена сильная отрицательная корреляционная зависимость (r = - 0,73) между массой 1000 семян и выходом целой крупы и сильная положительная зависимость (r = 0,74) между массой 1000 семян и выходом колотой крупы (рис. 9).
Коэффициент детерминации показывает, что более чем в 50 % случаев увеличение массы 1000 семян приводило к снижению выхода целой и увеличению выхода колотой крупы. Также отмечена средняя положительная зависимость между массой 1000 семян и содержанием белка – r = 0,65 (r2 = 0,42) и между массой 1000 семян и урожайностью гороха – r = 0,64 (коэффициент детерминации 0,41).
Увеличение общего выхода крупы в этом опыте положительно сказывалось на выходе целой крупы (r = 0,64) и отрицательно – на выходе колотой крупы (r = - 0,63), что, безусловно, является положительным моментом.
Урожайность семян гороха имела положительную корреляцию с массой 1000 семян – r = 0,64, общим выходом крупы и выходом целой крупы – r = 0,39, и отрицательную – с выходом колотой крупы – r = - 0,39. При этом содержание белка в семенах слабо детерминировалось уровнем урожайности –r = 0,13.
Бобы кормовые в аналогичных условиях произрастания отличались от гороха посевного более высоким содержанием белка в семенах. Однако, улучшение условий азотного и фосфорного питания культуры за счет внесения минеральных удобрений перед посевом культуры не произвело ожидаемого эффекта повышения содержания белка и жира в семенах бобов кормовых, при практически одинаковых показателях, как при применении этих приемов интенсификации, так и без них (таблица 24).