Биологическая азотфиксация и продуктивность бобовых культур в разных почвенно-климатических зонах Предкавказья

• Автор: Фарниев, Александр Тимофеевич
• Шифр специальности: 06.01.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 50 с.; 20х14 см

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1. Актуальность темы исследований. В связи с высокой энергоемкостью технической фиксации азота воздуха, дефицитностью и дороговизной азотных удобрений, а также экологической опасностью применения их в высоких нормах (Посыпанов Г.С., 1983) 'биологическая азотфиксация, лишенная вышеуказанных недостатков, приобретает все большее значение в мировом растениеводстве. Азотфиксирующая активность симбиотических систем, урожайность и белковая продуктивность бобовых культур в решающей степени зависят от параметров основных факторов среды - влагообеспеченности, реакции почвенного раствора, содержания доступных форм элементов минерального питания, а также от особенностей биологии макро- и микросимбионтов (Мишустин Е.Н., Шильникова В.К., 1973, Посыпанов Г.С., 1993).
В обзорных работах И.В.Тюрина (1957), Е.Н.Мишустина и В.К.Шильниковой (1968, 1973), Г.С.Посыпанова (1983, 1993) указы-
вается, что в условиях, обеспечивающих активную азотфиксацию, зерновые бобовые культуры усваивают 200-300 кг азота воздуха на 1 га, а многолетние бобовые травы - до 600 кг/га и формируют до 3 т и более белка на гектаре.
Однако в полевых условиях в среднем фактическая азотфиксация составляет 20-60 кг/га, а нередко она не происходит. Растения испытывают азотное голодание и дают низкие урожаи.
В связи с этим разработка, научное обоснование и внедрение приемов, повышающих реальную полевую симбиотическую фиксацию азота воздуха и белковую продуктивность бобовых культур, представляют теоретический и практический интерес.
Для повышения и стабилизации симбиотической фиксации азота воздуха, урожайности и белковой продуктивности зерновых бобовых культур и многолетних бобовых трав в степной, предгорной и горной зонах Предкавказья необходимо выявить для каждой зоны лимитирующие активность симбиоза факторы, определить параметры каждого Фактора, оптимальные для наибольшей симбиотической фиксации азота воздуха.
1.2. Состояние изученности вопроса и постановка задачи. Симбиотическая фиксация азота воздуха давно привлекает внимание ученых. Этот феномен был открыт Ж.Б.Бусенго (Y.B. Boussingault, 1338) и научно обоснован Г.Гельригелем (H.Helriegel, 1886). Мик-

робиологическому аспекту симбиотической фиксации азота воздуха посвящены фундаментальные работы М.С.Воронина (1867), м. В.Бейе-ринка (М.VI.Ве1уег1пск, 1888), П.С.Коссовича (1890), А.Пражмовско-го (А. РгагшоузК1, 1890), Ф. Ноббе и Л.Хнлтнера (Р.МоЬЪе, Ь.НШ-пег, 1893), К. А. Тимирязева (1892), Е.Н.Мишустина (1938), А. И.Вир-танена (А.I.У1гФапеп, 1945, 1953), М.Ф.Федорова (1952), В. К.Шиль-никовой (1962), Л.М.Доросинского (1965), Н.И.Мильто (1982) и многих других ученых.
В разработку теоретических основ биохимии фиксации азота и азотного питания растений внесли большой вклад Ж.Б.Бусенго (1838), 6.Н. Виноградский (1894), Д.Н.Прянишников (1945), Ф.Бер-
герсен (Б. Вегегзеп, 1960, 1966), Ф.И.Турчин (1963, 1972),
3.И.Журбицкий (1963), Я.И.Пейве (1971), В.Л.Кретович (1972), П.М.Смирнов (1977) и другие. Многочисленные работы в этих аспектах получили отражение в монографиях Е.Н.Мишустина и В.К.Шильни-ковой (1968, 1973). Ф.В.Турчина (1972), В.Л.Кретовича (1972,
1983), Г.С.Посыпанова (1983, 1993) и других авторов.
В то же время ряд вопросов бобоворизобиального симбиоза и азотного питания бобовых культур требует дальнейшего изучения.
Почвенно-климатические условия Северного Кавказа отличаются большим разнообразием, обусловленным вертикальной зональностью. Следовательно, в каждой зоне есть свои лимитирующие активность симбиоза факторы. Бобовые культуры, возделываемые в этом регионе, в частности, горох, фасоль, люцерна, клевер луговой, предъявляют неодинаковые требования к основным факторам среды. Чаще всего несоответствие условий выращивания требованиям их биологии приводит к снижению активности симбиотической фиксации азота воздуха и продуктивности культур.
Исходя из вышеизложенного, целью наших исследований было -определить и обосновать приемы, повышающие реальную полевую симбиотическую фиксацию азота воздуха, а также урожайность и белковую продуктивность зерновых бобовых культур и многолетних бобовых трав в экологических условиях степной, предгорной и горной зон Центральной части Северного Кавказа, выявить факторы, лимитирующие активность симбиоза в каждой зоне.
В задачи исследований входило:
1. Изучить изменение состава микрофлоры почвы, в том числе свободноживущих и симбиотических диазотрофов, в зависимости от

на 25%, а в предгорной остается на уровне контрольного варианта. Энергетическая себестоимость семян и белка в степной зоне снизилась на 23%, а в предгорной осталась на том же уровне.
Наибольший коэффициент энергетической эффективности (27,4) получен при создании оптимальных условий для симбиоза, роста и развития растений люцерны (табл. 22). Здесь же наибольшей была
Таблица
Энеогетическая эффективность инокуляции, оптимизации режима минерального питания и орошения люцерны в предгорной зоне
Показатели Контр. РВ РВ ин РВ ин
1 орошение
.Затрачено энергии, ГДж/га
2.Урожай сена за 4 года, т/га
3.Сбор белка, т/га
4.Получено энергии с урожаем,
ГДж/га
5. Чистый энергетический доход,
ГДж/га
6. Коэффициент энергетической
эффективности
7. Биоэнергетический коэффициент
8. Энергетическая себестоимость,
ГДж/т сена белка
9. Фиксировано N за 4 г., кг/га
10. Экономия энергии за счет N фиксации, ГДж/га за 4 г.
в среднем за 1 год
29,0 36,8 6347 31,8 44,7 8073 32,0 47,4 8796 38,1 59,5 11222
662,4 804,6 853,2 1071
633,4 772,8 821, 2 1032
21.3 22.3 24.3 25.3 25,7 26, 7 27,4 28
0,81 4,68 736 0.71 3,94 1006 0,68 3,44 1093 0,64 3,40 1540
58,9 14,7 80,5 20,1 87,4 21, 8 123,2 30
экономия энергии за счет симбиотической (30,8 ГДж/га в среднем за год) и самой бестоимость 1 т белка - (3,4) и сена (О,
фиксации азота воздуха низкой-энергетическая се-64 ГДж).
7. СИМБИОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ГОРОХА И КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО В ГОРНОЙ ЗОНЕ
Исследования проводили в совхозе "Майрамадаг" Пригородного района, расположенном на высоте 845 м над уровнем моря, в 1978-1984 гг. Почвы дерново-глеевые слабооподзоленные с низким содержанием подвижного фосфора, повышенным обменного калия, средним -подвижного бора и низким - молибдена. рНС0Л.5,5. На таких почвах без известкования фасоль и люцерна не могут дать хороший урожай. Горох и клевер луговой мирятся со среднекислой реакцией среды.