На правах рукописи Бжеумыхов Владимир Сафарбиевич НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЛЮЦЕРНЫ НА ОСНОВЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИМБИОТИЧЕСКОЙ АЗОТФИКСАЦИИСпециальность 06.01.09 – растениеводствоАвтореферат диссертациина соискание ученой степени докторасельскохозяйственных наукОрёл – 2008УДК: 631.16:658.155:633.31 Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия имени В.М. Кокова» Официальные оппоненты: член-корреспондент Россельхозакадемии доктор сельскохозяйственных наук, профессор^ Коломейченко Виктор Васильевич член-корреспондент Россельхозакадемии доктор сельскохозяйственных наук, профессорШпаков Анатолий Свиридович доктор сельскохозяйственных наук, профессор^ Мерзлая Генриета ЕгоровнаВедущая организация: ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки»Защита состоится «14» ноября 2008 г. в «1430» часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.052.01 при ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» по адресу: 302019, г. Орёл, ул. Генерала Родина, 69.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».Просим Вас принять участие в заседании Диссертационного совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, по адресу, указанному выше.С авторефератом можно ознакомиться на сайтах www.orelsau.ru и referat_ vak@ministry.ruАвтореферат разослан «____» ___________ 2008 г.Ученый секретарь диссертационного совета,доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.П. Степанова ^ 1. Общая характеристика работыАктуальность и концептуальные основы исследований. Основной задачей аграрной науки является разработка энергоресурсосберегающих, экологически безопасных, учитывающих природные и социально-экономические условия технологий устойчивого развития сельскохозяйственного производства. Это решается только за счет роста наукоемкости технологий выращивания и использования сельскохозяйственной продукции, который обеспечивает достижение названных целей при снижении удельных затрат техногенной энергии в физических процессах. Одним из примеров такого роста наукоемкости и приобретений человечества К.А. Тимирязев (1891; 1957) считал введение в культуру земледелия бобовых трав. Возделывание последних в значительной степени обеспечивает решение проблемы азота в земледелии и расширенного воспроизводства плодородия почвы. Кроме того, перед современным растениеводством стоит проблема увеличения производства и качества растительного белка, а также биологической ценности получаемой продукции и энергетической продуктивности агроценозов. Повышение эффективности возделывания бобовых культур, в т.ч. и люцерны, очень важно для решения указанных задач. В диссертации дано подробное обоснование концепции исследований, направленных на разработку энергетической и экономической эффективности системы управления продукционным процессом люцерны, основанной на учете ее биологических особенностей роста и развития базирующейся: во-первых, на возможности индуцирования интенсификации процессов симбиотической азотфиксации и фотосинтетической деятельности люцерновых травостоев первого года жизни, а также формирования их отзывчивости на природные и антропогенные факторы увеличения и стабилизации ее продуктивности в дальнейшие периоды; во-вторых, на сохранении и увеличении результатов указанного индуцирования; в-третьих, на рациональном использовании на корм и сидеральное удобрение люцерны, а также в качестве предшественника других культур. Концепция и тема исследовании тесно связана с программой НИОКР Россельхозакадемии: 04.17 «Разработать высокоэффективные, экологически безопасные региональные системы и технологии полевого и лугового кормопроизводства, обеспечивающие устойчивое производство высококачественных зеленых, концентрированных и объемистых кормов по регионам страны», выполняемой и координируемой ВНИИ кормов имени В.Р. Вильямса. Основная часть результатов исследований использована при выполнении НИОКР по государственным контрактам: 932/26 от 7.07. 2003 г.; №730/13 от27.07.2004г.; №118/13от14.10.2005 г., целью которых явилось разработка энергоресурсосберегающих технологий возделывания и рационального использования однолетних кормовых культур и многолетних трав на корм и сидеральное удобрение, а также совершенствование обработки почвы.^ Цель и задачи исследований. Основная цель исследований – теоретическое и экспериментальное обоснование системы приемов эффективного возделывания и использования люцерны с учетом повышения качества кормов и влияния ее на плодородие почвы на основе индуцирования интенсификации симбиотической азотфиксации, фотосинтетической деятельности бобового компонента в агроценозах и усиления его конкурентоспособности на начальных этапах их формирования, а также обеспечения их высокой отзывчивости на улучшение условий продукционного процесса в последующие периоды. Для достижения поставленной цели, необходимо было решить следующие задачи: 1) разработать эффективную систему создания потенциально высокопродуктивных посевов люцерны, обладающих высокой отзывчивостью на природные и антропогенные факторы интенсификации продукционного процесса и устойчивостью к стресс-факторам; указанную разработку провести на основе комплексного изучения влияния разных сочетании исследуемых агроприемов (макро- и микроудобрения, инокуляция активным штаммом Rhizobium, припосевное внесение невысоких доз N,Р,К, способы посева и применения бактериального препарата, виды и сроки уборки покровных культур, орошение, сроки скашивание люцерны, борьба с сорняками) на формирование и деятельность симбиотического и фотосинтетического аппарата, рост и развитие разных органов растений, их биохимический, аминокислотный и минеральный состав, урожайность, энергетическую и белковую продуктивность не только в начальные периоды становления агроценоза, но и в последующие годы его жизни; 2) установить зональные особенности реакции люцерны изменчивой на искусственную инокуляцию, орошение и внесение макро- и микроудобрений в степной и предгорной зоне КБР; 3) исследовать эффективность припосевного рядкового внесения удобрений и разных приемов использования бактериального препарата Rhizobium (нанесение на семена люцерны, на семена покровной культуры или на те и другие) в зависимости от способа посева люцерны и покровной культуры (рядовой с расположением рядков люцерны между рядками покровной культуры, перекрестный, ранневесенний разбросной); 4) выявить оптимальные сроки уборки люцернового травостоя 2-го и 3-го года жизни без орошения и при орошении при одноукосном и многоукосном использовании с учетом биохимического состава травы и кормов, получаемых из нее, сбора питательных веществ, обменной энергии и размера азотфиксации; а также эффективности приемов повышения этих показателей; 5) усовершенствовать технологии заготовки и хранения высокобелкового силоса, сена и сенажа при скашивании люцерны в фазе «начало бутонизации – бутонизация» для крестьянских, фермерских и крупных хозяйств, с учетом снижения влияния погодных условий на производство кормов; 6) определить влияние изучаемых выше факторов и приемов на вынос и потребление N, Р, К, Са люцерной и изучить последействие ее при уборке последнего укоса на корм и сидеральное удобрение на плодородие почвы и урожайность последующей культуры (озимая пшеница); 7) разработать эффективные приемы продления продуктивного долголетия люцерны, выращиваемой вне севооборотов; 8) усовершенствовать обработку почвы после люцерны при использовании последнего укоса на корм и на зеленое удобрение; 9) дать агроэнергетическую и экономическую оценку возделывания люцерны и использования изучаемых приемов;^ Основные положения, выносимые на защиту:1. Повышение эффективности возделывания, азотфиксирующей способности, кормовой ценности, энергетической и белковой продуктивности и долголетия люцерновых посевов, а также усиление их благоприятного воздействия на плодородие почвы и урожайность последующих культур путем индуцирования интенсификации роста, ускорения формирования растений, симбиотического и фотосинтетического аппарата, а также достижения высокой выживаемости люцерны в агроценозах за счет различных агроприемов, применяемых при посеве в первый год жизни травостоя. 2. Увеличение эффективности орошения, бактериального препарата и минеральных удобрений при возделывании люцерны, повышение ее кормовой ценности, азотфиксирующей способности и продуктивности, улучшение аминокислотного состава протеина и сухого вещества за счет оптимизации сроков уборки травостоя на 2-й и 3-й год жизни.3. Возможность получения высококачественных высокобелковых кормов при скашивании люцерны в фазах «начало бутонизации – бутонизация», уменьшение потерь и увеличение выхода с 1 га сухого вещества, сырого протеина, обменной энергии, каротина, незаменимых аминокислот при заготовке и хранении сена, силоса и сенажа за счет различных технологических приемов (скашивание с плющением, досушивание активным вентилированием, измельчение, применение консервантов на основе поваренной соли, бензойной и муравьиной кислоты, сульфата аммония, в том числе и при заготовке и хранении сена и сенажа).^ 4. Продление продуктивного долголетия люцерны при выращивании ее вне севооборота на основе плоскорезного рыхления почвы и подсева семян. 5. Совершенствование обработки почвы после люцерны при использовании ее последнего укоса на корм и сидеральное удобрение с целью повышения ее благоприятного воздействия на урожайность последующих культур (озимая пшеница – кукуруза на зерно).6. Агроэнергетическая и экономическая оценка изученных приемов возделы- вания и использования люцерны.^ Научная новизна и теоретическая значимость результатов исследований. Впервые в условиях степной и предгорной зоны КБР на базе многолетних комплексных исследований теоретически и экспериментально обоснована эффективная система управления урожайностью, белковой и энергетической продуктивностью, биохимическим и аминокислотным составом и продуктивным долголетием люцерны на основе индуцирования интенсификации формирования и деятельности ее растений и их симбиотического и фотосинтетического аппарата путем создания благоприятных «стартовых» условий для бобового компонента и повышения его конкурентоспособности в агрофитоценозах. Доказана целесообразность создания таких условий за счет малозатратных приемов при посеве и в первый год жизни люцерны в том числе путем рационального формирования и использования агроценозов. При этом выявлено, что эффективность этих приемов, несмотря на одноразовое применение, повышается при их сочетании и увеличивается от первого года жизни травостоя к последующим. Впервые подробно исследована динамика формировании симбиотического и фотосинтетического аппарата люцерны, ее белковой и энергетической продуктивности и азотфиксирующей способности по укосам и годам жизни и зависимость этих показателей от погодных условий и изучаемых приемов (инокуляция и ее способы, предпосевное применение макро-микроэлементов, припосевное рядковое внесение малых доз удобрений, весеннее внесение Р60 и Р60N60, способ посева, вид и срок уборки покровной культуры, орошение, борьба с сорняками). Выявлена зависимость эффективности приемов интенсификации продукционного процесса (орошение, применение бактериального препарата, внесение минеральных удобрений) от режима использования травостоя и его засоренности, разработаны способы снижения последней. При этом проведено сравнительное изучение действия указанных факторов в степной и предгорной зоне. Впервые изучена эффективность разных способов применения бактериального препарата Rhizobium (инокуляция семян люцерны, семян покровной культуры, семян люцерны и ячменя) при разных способах подсева люцерны под покров зерновых. Предложен ранневесенний полупокровный посев люцерны с ячменем озимым сеялкой СЗТ-3,6А, резко увеличивающий урожайность в 1-й год жизни агроценоза. Впервые в условиях КБР дана подробная оценка кормовых достоинств люцерны и кормов, получаемых из нее, в т.ч. по аминокислотному составу протеина и сухого вещества, по содержанию обменной энергии, сырого жира, клетчатки, БЭВ, протеина, каротина, минеральных макро- и микроэлементов. Причем эти показатели определены по органам растений в зависимости от фазы развития люцерны и факторов интенсификации ее роста и симбиотической азотфиксации. Разработаны новые технологии заготовки и хранения высокобелкового силоса, сенажа и сена для крестьянских, фермерских и крупных хозяйств на основе сочетания применения консервантов, приготавливаемых из поваренной соли, сульфата аммония, бензойной и муравьиной кислоты, и таких приемов как плющение, сушка активным вентилированием, измельчение массы. Выявлены оптимальные дозы и состав консервантов при хранении сена с повышенной влажностью. Обоснованна и предложена энергетически эффективная технология увеличения продуктивного долголетия люцерны на основе глубокого и двухъярусного плоскорезного рыхления и подсева семян при этом "чистый энергетический доход" (по ОЭ) возрастал с 86 ГДж/га до 166 ГДж/га. Кроме того, успешно испытана аэрация почвы старовозрастных травостоев люцерны. Получены новые данные о влиянии названных выше приемов интенсификации азотфиксации и увеличения продуктивности люцерны на потребление минеральных элементов, плодородие почвы на ее последействие на выращиваемую после нее озимую пшеницу. Проведено сравнительное изучение влияния различных систем подготовки почвы и применения раундапа на продуктивность звена севооборота «озимая пшеница – кукуруза на зерно» после люцерны при использовании ее последнего укоса, как на корм, так и на сидеральное удобрение. В целом доказано, что если при выращивании люцерны обеспечивается хорошее формирование травостоя в год посева, интенсивный рост корневой системы, то она приобретает высокую устойчивость к стресс-факторам (к многоукосному использованию в ранние фазы развития, зимостойкость, засухоустойчивость).^ Практическая значимость результатов исследований. Доказана возможность получения на черноземах обыкновенных в степной зоне КБР за 3 года жизни люцерны до 7984 кг/га сырого протеина (сП), 461 ГДж/га обменной энергии (ОЭ к.р.с) при орошении и беспокровном посеве при применении бактериального препарата, микро- и микроудобрений (РВМо). Аналогичные результаты получены и на черноземах выщелоченных в предгорной зоне подсеве люцерны под покров яровых зерновых. При этом на фоне орошения и Р60 припосевное внесение N30Р30К30 в рядки люцерны в сочетании с бактериальным препаратом и микроудобрениями повышало сбор ОЭ к.р.с. с 422 до 535 ГДж/га, а сП с 7616 до 9940 кг/га, увеличивая коэффициенты энергетической эффективности возделывания этой культуры с 11,6 до 12,2. В этой зоне даже без орошениия, применение бактериального препарата, макро- и микроудобрений, а также рядковое припосевное внесение Р30, Р30К30, N30Р30, N30Р30К30 дают существенную прибавку обменной энергии и сырого протеина, повышая коэффициент энергетической эффективности. Указанные выше приемы не только повышают, но и стабилизируют размер этих показателей, снижая их зависимость от погодных условий. При силосовании обеспечено снижение массовых потерь обменной энергии и сырого протеина в 1,6…1,7 раза, каротина– в 1,3 раза. При заготов- ке сена в фазах «начало бутонизации – бутонизация» и длительном его хранении предложенные технологии позволяют увеличить выход с 1 га обменной энергии и сырого протеина в 1,2…1,5 раза, каротина – 1,3…1,8 раза.^ Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на вузовских, республиканских, Всероссийских и международных научных конференциях в 1990…2007 гг. Научно – практические конференции в 1989, 1995 гг. (КБГСХА, Нальчик); Международная конференция «Биологический азот в растениеводстве» 1996г (Москва, РГАУ-МСХА); Международная научно – практическая конференция «Агрохимические проблемы биологической интенсификации земледелия» (Владимир, ВНИИПТИОУ, 2005г); Международная научно-практическая конференция, посвященная 140 летию Д.Н. Прянишникова (Владикавказ ГГАУ, 2005.); Международные научные конференции (2004, 2005, 2007 гг., Москва, РГАУ-МСХА им К.А. Тимирязева). Основные результаты диссертационной работы включены в систему ведения сельского хозяйства КБР и изданы в виде рекомендаций по возделыванию и рациональному использованию многолетних трав и применению удобрений. По теме диссертации опубликованы: 2 монографии, 1 учебное пособие с грифом УМО, 44 научных статей, в т.ч. в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 17, рекомендации 1 и 3 научных отчета, утвержденных МСХ РФ (всего 83,5 п.л.). Результаты исследований используются в учебном процессе и вошли в базовый учебник "Кормопроизводство" (М.: КолосС, 2006. – С. 223…224, 303…304, 306, 311, 323).^ Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методики и условий проведения опытов, результатов исследований (главы 3…10), выводов, рекомендаций производству, списка литературы (306 источника, из них 42 иностранных), 43-х таблиц – приложений. Работа изложена на 419 страницах машинописного текста, включает 173 таблицы, 5 рис. Диссертационная работа является итогом многолетних (1987…2007 гг.) научных исследований. Автор искренне признателен научному консультанту доктору сельскохозяйственных, наук, профессору Кобозеву И.В. Личное участие автора в проведении экспериментальной работы – 75%. Полевые опыты, анализ обобщение результатов исследований проведены лично автором.^ 2. Условия и методика исследованийИсследования проведены в 1987–2007 гг. в степной зоне и предгорной зонах КБР: полевые опыты и наблюдения за производственными посевами проведены в 1987–1992 гг. на предкавказских черноземах обыкновенных в ОПХ "Опытное" Терской опытной станции ВНИИ кукурузы (208 м н.у.м.); в 1992–2006 гг. на опытном поле КБГСХА в предгорной зоне на черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых (560 м н.у.м.). Почвы нейтральные с высоким содержанием легкогидролизуемого азота (70…80 мг/кг), повышенным фосфора и калия, низким бора и молибдена, с содержанием гумуса 3,4…4,0 %. По гранулометрическому составу тяжелосуглинистые, плотность твердой фазы почвы – 2,60…2,70 г/см3, плотность почвы – 1,2…1,3 г/м3, предельная полевая влагоемкость – 25…26 % (по массе), максимальная гигроскопичность – 6,4…7,1 %, гумусовый горизонт более полуметра. Климат степной и предгорной зоны Северного Кавказа умеренно континентальный. Сумма активных температур за вегетационный период составляет в степной зоне 3200…3300 оС, а в предгорной – 2800…3000 оС. Средняя сумма осадков за год составляет соответственно 430…450 мм, и 580…600 мм, а за вегетационный период – 310…520 мм. Зима сравнительно теплая, хотя абсолютный минимум доходит до –30 оС. Лето жаркое, продолжительность периода с засухами и суховеями в степной зоне составляет 50…80 дней, а в предгорной зоне почти в 2 раза меньше. Максимальная температура воздуха достигает 40 оС. Даты перехода среднесуточной температуры через 0 оС весной – около 10 марта (в степной зоне), 20 марта (в предгорной зоне); осенью соответственно – 7 и 15 декабря. Продолжительность безморозного периода около 210…230 дней. Характеристика вегетационных периодов (сухой, влажный, среднеувлажненный) основывалась на учете гидротермического коэффициента, влажности почвы и состояния посевов. Особенно важно учитывать эти показатели в первую половину вегетационного периода. Полевые опыты проведены с люцерной изменчивой (^ Medicago varia Mart.) сорта Славянская местная. Описание и схемы опытов приведены по ходу изложения результатов исследований в соответствующих таблицах. Одновременно проводились наблюдения за производственными посевами, а также технологические опыты по заготовке и хранению силоса, сенажа, сена в крестьянских и фермерских хозяйствах. Всего было поставлено 22 полевых и технологических опытов, причем каждый из них закладывался с повторениями во времени не менее 2-х раз. При беспокровном посеве норма высева – 4 млн. всхожих семян на 1 га, а при подпокровном 10 млн./га, в качестве бактериального препарата применяли штамм Rhizobium 425а (ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург). Семена обрабатывались перед посевом этим штаммом из расчета 250 г на 100 кг семян. Норма бора 2 кг/га в виде боризированного двойного суперфосфата 45 % (под зябь), молибдена в виде молибденово-кислого аммония – 50 г молибдена на гектарную норму семян. В полевых опытах орошение проводилось напуском (по полосам) с поливной нормой 500…600 м3/га при достижении ВРК в слое почвы 0…50 см. В производственных опытах поливы проводились способом дождевания. Полевые и лабораторные исследования проведены по общепринятым методам (ВИК, ВИЖ, ЦИНАО, МСХА им. К.А. Тимирязева) и соответствующим ГОСТам и ОСТам. Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа.^ 3. Формирование и деятельность симбиотического и фотосинтетического аппарата люцерны и урожайность в зависимости от условий и технологии возделывания. Полевые опыты (12 закладок – 36 опытолет) показали, что в условиях степной и предгорной зоны Кабардино-Балкарской республики на густоту растений люцерны и их выживаемость в течение 3-х лет жизни значительное влияние оказывает влагообеспеченность в год посева. Эти показатели увеличиваются при орошении, внесении РВМо и инокуляции семян активным штаммом Rhizobium. В среднем на 3-м году жизни травостоя его густота при применении совокупности указанных приемов была в 1,13…1,24 раза больше, чем на контроле. Данные факторы и приемы улучшают формирование симбиотического аппарата, интенсифицирует и стабилизирует его деятельность, увеличивая урожайность люцерны (табл. 1…5). 1. Влияние орошения, макро- микроудобрений и инокуляции семян бактериальным препаратом Rhizobium 425а на среднегодовые показатели азотфиксации, фотосинтетической деятельности и урожайности сухого вещества люцерны (черноземы обыкновенные; беспокровные посевы; в среднем за 3 г. жизни травостоев; по 2-м закладкам опыта; 1987–1991 гг.- 6 опытолет; графы: 1 – без орошения, 2 – с орошением) Показатели Контроль Инок. Р РВМо Инок. РВМо 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1. Nбиол., кг/га 208 402 256 479 213 405 239 416 281 509 Кв, % 5,8 0,9 2,9 0,7 4,2 0,7 4,4 0,2 2,5 0,2 ^ 2. ФСП, тыс. м2дн/га 1716 2438 1861 2755 1735 2444 1797 2326 1958 2876 3. АСВ, т/га 10,0 15,7 11,2 17,2 10,2 15,8 10,4 16,4 11,8 17,7 4. ЧПФ, г*м2 в сутки 5,8 6,4 6,0 6,2 5,9 6,5 5,8 7,1 6,0 6,2 ^ 5. Средняя биологическая урожайность СВ, т/га (по годам жизни) 1-й год жизни 5,8 7,6 6,4 8,7 6,0 7.8 6,2 7,8 6,8 9,2 2-й год жизни 8,0 12,4 8,8 13,8 7,8 12,6 8,2 12,6 9,1 14,2 3-й год жизни 7,1 12,2 7,6 13,8 7,1 12,2 7,2 12,2 8,0 14,4 ∑ за 3 года (6 опытолет) 20,9 32,2 22,8 36,3 20,9 32,6 21,6 32,6 23,9 37,8 НСР05 ср. частн. = 0,32; НСР05 орош. = 0,11; НСР05 инок., удобр. = 0,18; Кв – коэффициент варьирования Nбиол., в зависимости от метеоусловий вегетационных периодов. Среднегодовая величина симбиотической азотфиксации под действием искусственной инокуляции без орошения и внесения удобрений увеличилась при выращивании люцерны в течение 3-х лет на 194 кг/га N, то есть за счет этого приема за 3 года получено дополнительно 582 кг/га фиксированного азота. Указанный прием повышал надежность и стабильность процесса симбиотической азотфиксации, его эффективность возрастала при внесении РВМо. Совместное применение этих удобрений, инокуляции и орошения позволило увеличить среднегодовой размер азотфиксации в посевах люцерны на черноземах обыкновенных на 301 кг/га. Процессы симбиотической азотфиксации и ассимиляции солнечной энергии взаимообусловлены (табл. 1). При увеличении симбиотического потенциала (АСП) и биологической азотфиксации повышалась площадь листьев и фотосинтетический потенциал (ФСП) посевов люцерны. Под действием совокупности изучаемых приемов ФСП люцерны при беспокровном посеве возрастал в 1,68 раза (на 1,16 млн. м2 дн./га), накопление сухого вещества в надземной массе в среднем за 3 года жизни травостоя увеличивалось в 1,8 раза, а за 2-й и 3-й год жизни в 2 раза. Одновременно при этом возрастала и масса корней. В среднем без орошения в условиях КБР на черноземах обыкновенных люцерна может синтезировать за год около 10 т/га сухого вещества, а при орошении на 57 % больше. Предпосевная инокуляция семян люцерны активным штаммом Rhizobium увеличивает данный показатель на 10…12%. Максимальное среднегодовое накопление сухого вещества посевами достигается при сочетании орошения, бактериального препарата и минеральных удобрений – 17,7 т/га, на 77 % больше, чем в контроле. АСП, объем биологической азотфиксации, накопление сухого вещества посевами (АСВ), ФСП, а также чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) колебались по годам и укосам. Орошение же снижало эти колебания, увеличивая ЧПФ в 1,2…1,4 раза. Этому также способствовало и применение бактериального препарата. Однако самым лучшим фактором увеличения и стабилизации белковой и энергетической продуктивности люцерны является орошение. Например, в засушливом 2007г на богаре даже в предгорной зоне урожайность сухого вещества люцерны 2-го – 3-го года жизни составила 1,6…2,0 т/га; а при регулярном орошении 17…19 т/га. В пахотном слое в корнях люцерны в среднем к концу каждого укоса накапливается без орошения – 2,6 т/га сухого вещества, при орошении – 4,0. Эти показатели на 10% повышаются при внесении бактериального препарата и РВМо. В то же время под действием этих приемов соотношение надземной и подземной массы изменяется в пользу первой. При беспокровном посеве на черноземах обыкновенных за 3 года жизни люцерны орошение повышало суммарную урожайность сухого вещества с 20,9 до 32,2 т/га (в 1,54 раза), а при применении бактериального препарата и минеральных удобрений – до 37,8 т/га (табл. 1). В засушливые годы среднесуточный прирост сухого вещества надземной массы без орошения составил 91,7 кг/га, при поливах же – 183,1 кг/га. Коэффициент варьирования среднесуточного прироста сухого вещества по укосам в первом случае составил 26,5%, а при орошении – 14,7%. Выше указанные закономерности сохранились и в предгорной зоне КБР, где сбор сухого вещества в контрольном варианте был почти в 2 раза больше, чем в степной зоне (табл. 2). При этом относительное действие инокуляции и особенно орошения ярче выражено в степной зоне. Однако по абсолютной величине прибавка всех показателей продуктивности от использования этих приёмов практически одинакова. В целом, при орошении сбор сухого вещества в предгорной зоне был в 1,3…1,64 раза больше, чем в степной, где испаряемость влаги выше, а агрохимические и водно-физические свойства2. Сравнения среднегодовой урожайности люцерны (т/га сух. в-ва) и влияние на ее орошения и инокуляции в разных зонах КБР (3-х летнее использование, беспокровний посев, в среднем по 2-м закладкам опыта – 6-опытолет, графа-1 – без орошения, 2 – с орошением). Климатическая зона, тип почв Контроль Инокуляция Инокуляция +РВМо 1 2 1 2 1 2 Предгорная, чернозем выщелоченныйНСР05=0,41 13,9 17,6 14,7 18,6 15,0 19,3 Степная, чернозем обыкновенный НСР05=0,32 7,0 10,7 7,6 12,3 8,0 12,6 почвы несколько хуже. Однако при орошении, особенно в сочетании с другими приёмами, зональные различия в продуктивности люцерны уменьшаются (в 1,31 раза). Исследования показатели, что в предгорной зоне суммарный сбор кормовых единиц при посеве люцерны под покров зерновых был выше, чем при беспокровном посеве (табл. 3). Отрицательное действие покровной культуры на продуктивность люцерны к третьему году ее жизни уменьшались в 3 раза по сравнению с 1-ым. Беспокровный посев предпочтительнее в более сухой степной зоне, чем в предгорной зоне, где посев люцерны под покров зерновых является одним из способов подавления сорняков.3. Влияние способов посева люцерны на сбор кормовых единиц (т/га) в предгорной зоне КБР (в среднем по 2-м закладкам опыта – 6 опытолет; 1992–1995гг; графы: 1 – беспокровный посев; 2 – посев под покров овса) Культура Контроль Инокуляция+РВМо 1 2 1 2 Овес (зерно+солома) - 3,8 - 3,9 Люцерна в суме за 3года 33,6 31,8 36,0 33,8 В сумме 33,6 35,6 36,0 37,7 НСР^ 05ср. частных=2,16; НСР05 по способам посева=1,08; НСР05 по РВМо=0,98 Исследования показали, что отрицательное влияние покровной культуры на люцерну в значительной степени можно снизить стимулированием развития ее симбиотического и фотосинтетического аппарата путем внесения в рядки последней удобрения при посеве (табл. 4). При посеве люцерны под покров яровых зерновых припосевное внесение Р30, Р30К30, N30Р30, и N30Р30К30 в ее рядки способствовало увеличению выживаемости и усилению роста подпокровной культуры, ускорению формирования ФСП, особенно при орошении и с инокуляцией, при этом припосевное внесение Р30, и Р30К30 в рядки люцерны, высеваемой под покров яровых зерновых, оказывает положительное влияние на формирование симбиотического аппарата, которое резко усиливается при инокуляции семян активным штаммом Rhizobium. Такое влияние этих приемов накапливается в фитоценозе, что создает эффект усиления их последействия с увеличением возраста травостоя. Указанные мероприятия, проведенные при посеве люцерны под покров овса, в сумме за 3 года ее жизни без орошения увеличили размер симбиотической азотфиксации на 106 кг/га, а урожайность сухого вещества – на 5,9 т/га (табл. 4).^ 4. Размер симбиотической азотфиксации (Nбиол., кг/га) в сумме за 3 года жизни люцерны и урожайность ее сухого вещества (сВ, т/га) в зависимости от припосевного рядкового удобрения и инокуляции семян активным штаммом ризобий (черноземы выщелоченные; под покров овса; в среднем, по 3-м закладкам опыта – 9 опытолет; 1997–2001 гг.; графы: 1 – без инокуляции; 2 – с инокуляцией) Показатели Контроль Р30 Р30К30 N30Р30 N30Р30К30 1 2 1 2 1 2 1 2 ^ 7. Биологическая урожайность (т/га корм. ед.) люцерны в зависимости от вида, срока посева и уборки покровной культуры (2002–2004 гг.; опытное поле КБГСХА; среднее по 2-м закладкам) Суммы по годам жизни ^ Покровная культура и срок посева ячмень яровой (весенний посев) ячмень озимый на зеленый корм (полупокров) на зернов полную спелость на зерно в позднюю молочную спелость весенний посев посев в февральские окна Покровная культура 3,3 3,9 2,6 2,9 за 2 года 26,6 28,9 33,3 35,7 Всего с покр. культ. 29,9 32,7 35,8 38,5 НСР05 = 0,51 Важнейшим фактором улучшения формирования и интенсификации деятельности симбиотического аппарата люцернового травостоя и продления его продуктивного долголетия является обеспечение чистоты от сорняков посевов в первом укосе 1-го года жизни (табл. 8). За счет послевсходовой 8. Влияние послевсходовой прополки и агрофона на среднюю величину активного симбиотического потенциала (АСП, тыс. кг×дн./га), симбиотическую азотфиксацию (Nбиол., кг/га) и урожайность сухого вещества (АСВ, т/га) люцерны за 4 года жизни (1996–1999 гг.; черноземы выщелоченные, беспокровный посев) Показатели годов жизни травостоев Без прополки С прополкой Р60 N60Р60 Р60 N60Р60 АСП Nбиол. АСВ АСП Nбиол. АСВ АСП Nбиол. АСВ АСП Nбиол. АСВ В среднем за 4 года 19,0 171 12,5 11,7 100 12,4 23,0 208 14,4 19,9 183 15,2 За 4-й год 27,3 245 16,8 12,9 92 14,9 34,9 306 20,6 29,7 168 21,4 В ∑ за 4 года - 684 50,1 - 400 49,8 - 832 57,7 - 732 60,8 ^ прополкисреднегодовая величина симбиотической азотфиксации, определен- ная за 4 года жизни люцерны, возделываемой на выщелоченном черноземе, при внесении Р60 увеличилась на 37 кг/га N, а при внесении N60Р60 на 83 кг/га. На 4-й год жизни различия по симбиотической азотфиксации, соответственно, составили 61 кг/га и 76 кг/га N, а по урожайности – 3,8 и 6,5 т/га. Под действием ранневесеннего применения N60 на фоне Р60 среднегодовая величина азотфиксации в посевах люцерны за 4 года их жизни уменьшилась на 71 кг/га без проведения послевсходовой прополки и на 25 кг/га при осуществлении этого приема. При этом среднегодовая урожайность сухого вещества без прополки была несколько ниже в варианте N60Р60, чем при внесении Р60. При проведении послевсходовой прополки наблюдалась обратная картина: в варианте Р60 – 14,4 т/га, а при внесении N60Р60 – 15,2 т/га, т.е. на 1 кг азота получено 13 кг сухого вещества. С увеличением засоренности возрастает отрицательное действие азотных удобрений на азотфиксацию и продуктивное долголетие травостоя (табл. 8). Это следует учитывать при возделывании люцерны на орошаемых землях южных регионов, где внесение кислых форм азотных удобрений ускоряло окупаемость оросительных систем. Опыты, проведенные в 1999–2006 гг., показали, что засоренность посевов люцерны можно уменьшить, не только применением гербицидов, но и путем раннего скашивания с уборкой скошенной массы или с ее измельчением. Засоренность резко снижается при подпокровном посеве с ранней уборкой покровной культуры. В качестве почвенного гербицида при ранней культивации можно применять трефлан, а для послевсходовой прополки баковой смесью базагран 2,5 л/га + поаст супер 3,0…3,5 л/га. Среднегодовая величина симбиотической азотфиксации в посевах люцерны 2-го и 3-го года жизни и урожайности сухого вещества в контрольном варианте при скашивании в фазе бутонизации составила соответственно: 242 кг/га и 7,4 т/га. В фазе полного цветения 205 кг/га азота и 6,5 т/га АСВ (из-за поздней уборки в этом варианте недополучено ежегодно 37 кг/га азота и 0,9 т/га АСВ). При орошении с внесением минеральных удобрений и бактериального препарата из-за опаздывания с уборкой травостоя размер азотфиксации снижается на 138 кг/га, а урожайность на 3,3 т/га АСВ, то есть почти в 4 раза больше потери, чем в контроле. ^ 4. Биохимический состав, белковая продуктивность и энергетическая эффективность возделывания люцерны в зависимости от технологии ее выращивания. Биохимический и минеральный состав надземной массы, листьев и стеблей люцерны в определенной степени определялся размером биологической азотфиксации, метеорологическими условиями и агроприемами возделывания растений и изменялся по укосам и годам жизни травостоя (табл. 9). По сравнению со сте