CC BY
54
родской области. Белгород: КОНСТАНТА, 2011. 302 с.
Using of Nitrogen of White Mustard by Winter Wheat Depending on the Method of Making Nitrogen Fertilizers
A.A. Zavalin1, N.Ya. Shmyreva1, O.A. Sokolov1, A.S. Avilov2
1All-Russian Research Institute of Agricultural Chemistry, ul. Pryanishnikova, 31a, Moskva, 127550, Russian Federation 2Center of Agrochemical Service «Belgorodsky», ul. Shchorsa, 8, Belgorod, 308027, Russian Federation
Summary. The researches were carried out on a typical chernozem (humus was 5.0%, Ntot was 0.23%; mobile forms of phosphorus and potassium were 105 and 110 mg/kg, respectively) under conditions of microfield tests (the vessels were made of polyethylene film without a bottom; area was 0.1 m2). Phytomass of mustard (dose was N60) and mineral fertilizers (dose was N60P60K60) were made before sowing of winter wheat (Gubernator Dona). Urea was sealed by two ways: broad cast and locally (with a tape at a depth of 10 cm). Biomass of mustard, labeled with 15N, was obtained by preliminary cultivation of crop, making ammonium sulfate with high enrichment of 15N (95.2 atom %). Winter wheat used the greatest amount of nitrogen of mustard (44% of the applied dose) at the local application of mineral fertilizers. In making biomass of mustard into the soil without fertilizer winter wheat used 30% of nitrogen of mustard. The greatest amount of nitrogen of mustard (57%) was fixed in the soil without using of fertilizers. When it made, immobilization of nitrogen of mustard dropped down to 47-48%. The least amount of nitrogen of mustard (8%) was lost at the local sealing of fertilizers as the form of gaseous compounds; the most amount of nitrogen (16%) was lost at the broadcast making. Winter wheat formed the greatest grain yield (406 g/m2) at the local sealing of fertilizer; it was at 25% higher than it was at making only biomass of mustard; and it was at 14% higher compared it was at the using of fertilizers by the broadcast method.
Keywords: biomass of mustard labeled with 15N, balance of nitrogen of mustard, siderites, soil nitrogen, method of making of fertilizers.
Author Details: A.A. Zavalin, corresponding member of the RAS, head of laboratory; N.Ya. Shmyreva, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow; O.A. Sokolov, D. Sc. (Biol.), chief research fellow; A.S. Avilov, chief soil scientist ([email protected]).
For citation: Zavalin A.A., Shmyreva N.Ya., Sokolov O.A., Avilov A.S. Using of Nitrogen of White Mustard by Winter Wheat Depending on the Method of Making Nitrogen Fertilizers. Zemledelie. 2016. No.5. Pp. 15-17 (In Russ)
УДК 635.656:635.655:576.8
Сравнительное изучение симбиотической азотфиксации у гороха и сои
Г.П. ГУРЬЕВ1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ([email protected])
A.Г. ВАСИЛЬЧИКОВ1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
B.В. НАУМКИН2, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, к. 1, пос. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация
2Орловский государственный аграрный университет, ул. Генерала Родина, 69, Орел, 302019, Российская Федерация
Целью работы было изучение симбиотической азотфиксации гороха и сои и оценка влияния климатических условий на ее эффективность. Полевые опыты с соей проводили в 2013-2015 гг., а с горохом - в 2014-2015 гг. на опытном поле ВНИИЗБКв Орловском районе Орловской области на темно серой лесной среднесуглинистой почве. В статье приводятся результаты сравнительного изучения симбиотиче-ской азотфиксации сортов гороха Опти-мус, Амиор, Темп и сои Зуша, Мезенка, Ланцетная. Показано, что период сим-биотической азотфиксации и динамика этого процесса у гороха и сои значительно различаются. Благоприятные по теплу и количеству влаги условия мая-июня позволили растениям гороха и сои сформировать хороший симбиотический аппарат. У гороха максимальная масса клубеньков была сформирована к фазе ветвления. Период азотфиксации у гороха был непродолжителен и характеризовался высокой активностью симбиотического аппарата; отмечена четкая тенденция повышения урожайности гороха от применения бактериальных препаратов у сорта Амиор от 4 до 35%, у сорта Темп - от 7 до 11%. У сои основной период симбиотической азотфиксации (июль-август) во все годы проходил в условиях дефицита влаги, что снижало его продолжительность до 50 дн., а, следовательно, и количество фиксированного азота. Прибавки урожайности от инокуляции испытанными штаммами в среднем за три года варьировали от 1,6% до 5,1%, что значительно уступает прибавкам, полученным на горохе.
Ключевые слова: зернобобовые культуры, горох, соя, симбиоз, азотфиксация, штамм, ризобии, клубеньки, продуктивность, урожайность.
Для цитирования: Гурьев Г.П., Василь-чиков А.Г., Наумкин В.В. Сравнительное изучение симбиотической азотфиксации у гороха и сои // Земледелие. 2016. № 5. С. 17-19.
Горох и соя - это важнейшие зернобобовые культуры, возделываемые на территории Российской Федерации. В 2015 г посевные площади сои в России составили 1900 тыс. га, а валовой сбор семян достиг 2,8 млн тонн [1]. Посевная площадь гороха составила 960 тыс. га. В Орловской области площадь посева гороха и сои в 2015 г была, соответственно, 30 и 57 тыс. га [2]. По своим биологическим характеристикам культуры существенно различаются. Горох - холодостойкое, сравнительно малотребовательное к теплу растение длинного дня. Соя -растение теплолюбивое, короткод-невное, возделывание которого на широте Орла стало возможным после создания скороспелых сортов [3]. Наиболее важная общая особенность для них, как и для всех бобовых культур - это способность в симбиозе с клубеньковыми бактериями фиксировать атмосферный азот для удовлетворения собственных потребностей в азоте. Период симбиотической азотфиксации и динамика этого процесса у гороха и сои значительно различаются. Продолжительность фиксации у гороха при благоприятных условиях не превышает 40 дн. Наличие неблагоприятных факторов (высокая температура воздуха, недостаток влаги) сокращают его до 2-3 недель. У сортов сои, возделываемых в Орловской области, период симбиотической азотфиксации при благоприятных условиях достигает 70 дн. [4].
Конечный результат взаимодействия растений с ризобиями определяется величиной симбиотического аппарата, его азотфиксирующей активностью и продолжительностью активного симбиоза [5]. В зависимости е от срока сева, обусловленного био- Л логическими особенностями культур, д период максимальной азотфиксации е может значительно варьировать по и срокам. Следовательно, даже в один и № тот же год ризобии различных культур 5 могут работать в совершенно разных м условиях увлажнения и температу- 1 ры, что также вносит существенные 6
коррективы в уровень усвоения ими азота воздуха.
В связи с этим целью работы было изучение симбиотической азотфик-сации гороха и сои и оценка влияния климатических условий на ее эффективность.
Полевые опыты с соей проводили в 2013-2015 гг., а с горохом - в 20142015 гг. на опытном поле ВНИИЗБК в Орловском районе Орловской области на темно серой лесной среднесу-глинистой почве. Содержание гумуса 4,2-4,5%, Р2О5 - 13,2-17,2 мг/100 г почвы, К,О - 5,9-9,4 мг/100 г; рН
> 2 ' ' ' ' ~ сол
4,9-5,3.
Посев гороха проводили в третью декаду апреля. Сою во все годы высевали во вторую декаду мая. Климатические условия вегетационных периодов 2013-2015 гг. имели практически одинаковый характер водно-температурного режима (табл. 1).
Повторность опытов четырехкратная. Площадь опытных делянок -10м2. Посев сои - широкорядный, ширина междурядий - 45см. Норма высева - 600 тыс. всхожих семян на 1 га. Горох сеяли сплошным способом с нормой высева 1,4 млн семян на 1 га. Посев обеих культур проводили сеялкой СКС-6-10. Нитрагин для инокуляции получали из ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Пушкин, Санкт-Петербург). Инокуляция семян - в день посева. КМУ вносили в почву после посева с последующей заделкой из расчета 500 кг/га. Формирование симбиоти-ческого аппарата оценивали по массе клубеньков на корнях растений. Учет урожая семян - поделяночно путем сплошного обмолота комбайном «Сампо-130». Статистическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову методом дисперсионного
Соя, высеваемая на 20 дн. позже, также успевала сформировать большое количество клубеньков (табл. 3). Однако основной период симбиотической азотфиксации (июль-август) на протяжении всех трех лет проходил в условиях дефицита влаги, что снижало как количество фиксированного азота, так и продолжительность периода азотфиксации.
Масса клубеньков, формируемых в контроле без инокуляции, у обеих культур практически не уступает показателям инокулированныхвариантов (см. табл. 2 и 3). Несмотря на то, что этот показатель отличается большой вариабельностью, отмечена тенденция увеличения массы клубеньков от инокуляции на ранних этапах развития растений, по сравнению с контролем, которая на более поздних этапах нивелируется. Объясняется это тем, что горох издавна возделывается в
1. Метеоусловия вегетационных периодов 2013-2015 гг.
Показатель Май Июнь Июль Август Сентябрь
Среднемноголетние осадки, мм 53 61 80 67 57
Среднемноголетняя температура, град. 13,0 16,9 18,5 17,1 11,7
Осадки, мм 2013 г. 64,3 68,5 49,5 33,2 108,5
2014 г. 94,2 53,3 19,4 14,4 40,5
2015 г. 64,7 38,3 68,5 8,2 68,7
Средняя температура воз- 2013 г. 18,0 19,8 18,7 18,9 10,6
духа, град. 2014 г. 16,9 16,3 20,9 20,0 12,8
2015 г. 15,1 18,4 19,2 18,7 15,6
Средняя температура воздуха по месяцам, за исключением июня 2014 г, превышала среднемноголет-ние показатели. Количество выпавших осадков за первые два месяца вегетационного периода (май-июнь) было близко к среднемноголетним значениям. В последующие два месяца на протяжении всех трех лет отмечен дефицит влаги. В 2013 г. выпало 83 мм (58% от среднемноголетнего значения), в 2014 г. - 34 мм (19%) и в 2015 г. - 76,7 мм осадков (52% от среднемноголетнего уровня).
Оценивали отзывчивость трех новых сортов сои селекции ВНИИЗБК Зуша, Мезенка и Ланцетная на ни-трагинизацию активными штаммами ризобий. На каждом сорте закладывали пять вариантов: контроль без инокуляции и удобрений, вариант с внесением минерального азота в дозе 60 кг действующего вещества на 1 гектар и варианты с инокуляцией штаммами 634, 626 и 640.
В опыте с горохом использовали три сорта: Оптимус, Амиор, Темп. На «о каждом сорте закладывали пять вари-о антов: контроль без инокуляции, вари-¡^ ант с внесением минерального азота ^ в дозе 60 кг действующего вещества о» на 1 гектар, варианты с инокуляцией | штаммами 245а, 261б, и вариант с внесением комплексного микробио-® логического удобрения (КМУ). 5 Агротехника возделывания культур $ была общепринятой для зоны [6, 7].
анализа двухфакторного полевого опыта [8].
Благоприятные по теплу и количеству влаги условия мая-июня позволили растениям гороха сформировать хороший симбиотический аппарат и провести большую часть периода симбиотической азотфиксации в комфортных условиях. Максимальная масса клубеньков 2. Формирование клубеньков
Орловской области, поэтому в почве присутствует большое количество спонтанных штаммов ризобий, составляющих конкуренцию штаммам клубеньковых бактерий гороха, вносимых с нитрагином. Что касается сои, то ее возделывание на протяжении 15 лет, как правило, сопровождалось нитрагинизацией посевов промышленными штаммами ризобий, что на корнях гороха, мг/растение
Вариант Темп Амиор Оптимус
22.05 05.06 22.05 05.06 22.05 05.06
Контроль 62 16 44 10 68 19
Штамм 245а 65 12 68 12 80 19
76 14 61 10 107 16
Штамм 261б 99 17 48 12 68 12
КМУ 66 16 53 14 104 18
Fф < F б
факт табл
была сформирована к фазе ветвления (22 мая), в фазу бутонизации (5 июня) было отмечено снижение массы клубеньков, а определение, проведенное 15 июня, выявило лизис клубеньков на всех трех сортах (табл. 2).
также способствовало ускоренному созданию в почве их высокоактивной популяции. Это в значительной степени маскирует положительный эффект от инокуляции новыми штаммами, который наиболее полно оценивается по прибавке урожая и повышению
3. Формирование клубеньков на корнях сои, мг/растение
Вариант Ланцетная Зуша Мезенка
13.07* 28.07** 13.07 28.07 13.07 28.07
Контроль 513 287 133 238 30 189
N60 113 101 15 84 6 32
Штамм 634 373 423 250 139 337 586
Штамм 626 490 608 137 178 93 212
Штамм 640 437 338 243 216 127 147
* - фаза цветения; ** - фаза формирования бобов
НСР05для сорта в фазе цветения - 57 мг, в фазе формирования бобов - 85 мг НСРдля штамма в фазе цветения - 22 мг, в фазе формирования бобов - 36 мг
4. Влияние штаммов клубеньковых бактерий и КМУ на урожай зерна гороха, ц/га гический азот в земледелии СССР. М.:
Наука,1985. С. 142-149.
10. Амелин А.В., Петрова С.Н. Особенности изменения климата на территории Орловской области за последние 100 лет и их влияние на развитие растениеводства в регионе // Вестник Орел ГАУ. 2006. № 2-3. С. 76-79.
Вариант Сорт
Оптимус Амиор Темп
Контроль 24,7 22,3 36,9
N60 Штамм 245а 27,8 26,2 39,4
25,1 25,9 40,7
Штамм 261б 27,7 23,9 39,0
КМУ 27,5 23,8 39,6
содержания белка в нем [9]. Соя в варианте с внесением минерального азота более резко реагировала на внесение азота, по сравнению с горохом, снижая количество и массу образовавшихся клубеньков.
Несмотря на то, что период азотфиксации у гороха был достаточно непродолжителен, он характеризовался высокой активностью сим-биотического аппарата (табл. 4). В результате этого отмечена четкая тенденция повышения урожая гороха от применения бактериальных препаратов, а в 2015 г. прибавки урожая на сорте Амиор (4-35%) и на сорте Темп (7-11%) статистически достоверны.
Прибавки от инокуляции семян сои в среднем за три года колеблются от 1,6 до 5,1%, что значительно уступает прибавкам, полученным на горохе (табл. 5). В первую очередь, это можно объяснить теми контрастными условиями, в которых проходил основной период азотфиксации у этих культур: благоприятными по теплу и влажности для гороха и характеризующиеся недостатком влаги для сои в течение всех трех лет проведения опытов.
В этих условиях более высокий эффект для повышения урожая сои имело внесение минерального азота, прибавки от применения которого составили в среднем 2,2-9,0%.
Учитывая,что в последние десятилетия отмечаются выраженные тенденции на глобальную перемену климата, имеющие направленность к потеплению [10], на наш взгляд было бы целесообразно высевать сою не во второй декаде мая, а значительно раньше. В годы проведения опытов температура воздуха в первой декаде мая составляла 10,0-14,0°С, что вполне достаточно для прорастания семян сои. Более ранний посев позволил бы исключить или частично снизить вредоносное воздействие летней засухи на процесс симбиотической азотфиксации и, в конечном итоге, на продуктивность.
Таким образом, проведено изучение эффективности симбиотической азотфиксации у гороха и сои. Инокуляция гороха, основной период азотфиксации у которого проходил в благоприятных условиях, повысила
его урожай на 10-16%. У сои азот-фиксация проходила при недостатке влаги, поэтому прибавка от инокуляции составила 1,6-5,1%. Инокуляция семян, как правило, способствовала более раннему формированию клубеньков и, в конечном итоге, повышению урожая.
Литература.
1. Итоги сбора урожая в Российской Федерации [РФ, России] в 2015 году [Электронный ресурс]. URL: http://weic. info/ekonomicheskie_stati/itogi_sbora_ urazhaia_v_rossiyskoy_federacii_rf_ rossii_v_2015_godu (дата обращения 22.04.2016)
2. Пресс-служба губернатора и Правительства Орловской области. 21.10.2015. // В Орловской области определены лучшие селекционные достижения ученых в отрасли растениеводства [Электронный ресурс]. URL: http://www.mcx.ru/news/ news/show/44525.78/htm (дата обращения 22.04.2016)
3. Вавилов П.П., Посыпанов Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка. М.: Россельхозиздат, 1983. 256 с.
4. Васильчиков А.Г. Сравнительная оценка размеров симбиотической азот-фиксации зернобобовых культур // Земледелие. 2014. № 4. С. 8-11.
5. Шотт П.Р. Биологическая фиксация азота в однолетних агроценозах лесостепной зоны Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра сельскохоз. наук. Барнаул, 2004. 38 с.
6. Перспективная ресурсосберегающая технология производства гороха: методические рекомендации. М.: Росинформа-гротех, 2009. 60 с.
7. Ресурсосберегающая технология возделывания сои северного экотипа: методические рекомендации. Орел: ВНИИЗБК, 2014. 76 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
9. Доросинский Л.М. Повышение продуктивности бобовых культур и улучшение их качества // Минеральный и биоло-
Comparative Study of Symbiotic Nitrogen Fixation of Pea and Soybean
G.P. Gurjev1, A.G. Vasilchikov1, V.V. Naumkin2
1All-Russian Research Institute of Legumes and Groat Crops, ul. Molodezhnaya, 10, k. 1, pos. Streletskii, Orlovskii r-n, Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation
2Orel State Agrarian University,
ul. Generala Rodina, 69, Orel, 302019,
Russian Federation
Summary. The aim of the work was to study the symbiotic nitrogen fixation of pea and soybean and evaluation of influence of climatic conditions on its efficacy. Field experiments with soybean were carried out in 2013-2015, and with pea - in 2014-2015 on the experimental field of VNIIZBK in Orel district of Orel region on dark gray forest medium loamy soil. The article presents the results of comparative study of symbiotic nitrogen fixation of pea varieties Optimus, Amior, Temp and soybean Zusha, Mezenka, Lancetnaya. It is shown that the duration of symbiotic nitrogen fixation and dynamics of this process for pea and soybean are considerably differ. Favorable by heat and amount of moisture conditions of May and June allowed pea and soybean plants generating fine symbiotic apparatus. At pea the maximum mass of nodules was generated to a branching phase. The period of nitrogen fixation of pea was short and characterized by high activity of the symbiotic apparatus; the accurate tendency of yield increase from application of bacterial preparations was registered: for Amior variety from 4 to 35%, for Temp variety from 7 to 11%. For soybean the main period of symbiotic nitrogen fixation (July-August) in all years was under conditions of moisture deficiency that decreased its duration to 50 days, and, hence, amount of the fixed nitrogen. Increases of productivity from inoculation with the tested strains on the average over three years varied from 1.6 % to 5.1 % that considerably concedes to the increases obtained on pea.
Keywords: leguminous crops, pea, soybean, symbiosis, nitrogen fixation, strain, Rhizobia, nodules, productivity, yield ^
Author Details: G.P. Gurjev, Cand. Sc. M (Biol.), leading research fellow (office@ e vniizbk.orel.ru); A.G. Vasilchikov, Cand. Sc. e (Biol.), leading research fellow; V. V. Naumkin, s Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof. e
For citation: Gurjev G.P., VasilchikovA.G., 2 Naumkin V. V. Comparative Study of Symbiotic 5 Nitrogen Fixation of Pea and Soybean. Zemle- 2 delie. 2016. No 5. Pp. 17-19 (in Russ.). 2
5. Отзывчивость сортов сои на инокуляцию, ц/га
Вариант Ланцетная Зуша Мезенка
Контроль 22,6 23,2 25,6
N60 24,2 23,7 27,9
Штамм 634 23,2 23,7 26,9
Штамм 626 23,6 24,2 26,2
Штамм 640 23,6 24,5 26,0
НСР05для сорта - 0,76 ц/га, для штамма - 0,98 ц/га
