Биологическая фиксация азота в однолетних агроценозах лесостепной зоны западной Сибири (стр. 4 )

2 – урожайность, г/м2

Аналогичная закономерность прослеживалась и при учете продуктивности растений. По влиянию на урожайность сои изученные штаммы бактерий по усредненным данным можно разделить на 2 группы, существенно отличающиеся по эффективности: штаммы 607д, 611д и 626а с эффектом 20-25% и штаммы 634б и 645б с эффектом 47-57%.

Следовательно, для формирования наиболее продуктивного симбиотического аппарата необходимо вести подбор инокулянта для конкретных условий выращивания растений. И в нашем примере для практического применения в условиях лесостепи Алтайского Приобья следует рекомендовать штамм 645б.

Учитывая существенное влияние инокуляции как на размеры усвоения атмосферного азота, так и на урожайность зернобобовых культур, нами оценено последействие бактериального удобрения в севообороте.

После культур, заражающихся почвенными бактериями группы гороха, к посеву пшеницы накапливается в среднем 40-50 кг/га нитратного азота, что вдвое выше, чем после зернового предшественника. В то же время бесклубеньковые посевы зернобобовых культур не в состоянии обеспечить последующую культуру севооборота достаточным азотным питанием и по количеству накапливаемого нитратного азота в почве приравниваются к зерновому предшественнику или даже уступают ему.

Применение ризоторфина значительно усиливает роль зернобобовых культур в севообороте (рис. 8).

Рис. 8. Последействие инокуляции зернобобовых культур на урожайность яровой пшеницы (в среднем за гг.)

Так, под воздействием инокуляции обеспеченность пшеницы нитратным азотом возрастает на 8-17 кг/га после традиционных (с минимумом у чечевицы и максимумом у кормовых бобов), и на 34-45 кг/га – после новых для региона культур (с минимумом у фасоли и максимумом у люпина узколистного).

Улучшение условий азотного питания приводит к существенному росту урожайности пшеницы. Показано, что действие зернобобовых культур, заражающихся почвенными бактериями, по сравнению с зерновым предшественником, составляет 0,12-0,26 т/га, с максимумом у кормовых бобов. Последействие инокуляции в этом случае составляет 0,17-0,25 т/га. Эффект последействия бактериального удобрения, внесенного под нетрадиционные зернобобовые культуры, значительно выше и составляет, в зависимости от культуры, 0,38-0,71 т/га. При этом максимальное последействие ризоторфина отмечено при инокуляции сои и люпина.

Таким образом, при использовании биопрепаратов на основе клубеньковых бактерий роль зернобобовых культур в севообороте существенно усиливается. При небольших затратах инокуляция обеспечивает существенный прирост урожая не только зернобобовой, но и следующей за ней зерновой культуры. Суммарный эффект ризоторфина с учетом действия и последействия составляет в среднем 0,5-0,6 т/га зерна при выращивании традиционных и 0,8-1,2 т/га – при возделывании новых для региона зернобобовых культур.

Азотфиксация, формирование биомассы и потребление азота

однолетними бобово-злаковыми смесями

Особенности фиксации азота в смешанных посевах бобовых и злаковых культур представляют как научный, так и практический интерес.

В условиях Сибири подобных исследований проведено крайне мало, и, главным образом, с многолетними травами (Демарчук и др., 1993; Данилов, 1996). Поэтому целью нашей работы было изучение особенностей усвоения биологического азота наиболее распространенной в практике горохоовсяной смесью при инокуляции препаратами ассоциативных и симбиотических бактерий.

В результате проведенных исследований установлено положительное влияние препаратов азотфиксирующих бактерий на уровень азотфиксации в ризосфере овса, формирование симбиотического аппарата и его активность у гороха. Показано, что азотфиксирующая активность овса возрастает при инокуляции всеми изученными препаратами, но максимальный и стабильный по годам исследований эффект (53-97%) наблюдался при использовании ризоэнтерина.

Аналогичные результаты получены в другом опыте, где при инокуляции овса азотфиксирующая активность возросла на 45 % в одновидовом посеве и на 55 % в смеси с горохом (рис. 9).

Рис. 9. Влияние биопрепаратов на активность нитрогеназы в ризосфере овса (цветение) в одновидовом и смешанном посеве (в среднем за гг.)

Следовательно, растения гороха усиливает действие биопрепарата на уровень азотфиксации овса.

Анализ показателей, характеризующих симбиоз гороха с клубеньковыми бактериями, показывает, что при инокуляции семян культуры число клубеньков возрастает в среднем на 62 %, а их сырая масса – на 85 % при несущественных изменениях их размеров. В присутствии растений овса число клубеньков на корнях гороха не меняется, но увеличивается их масса на одном растении на 26-39 % за счет роста средней массы 1 клубенька на 23-35 % (не инокулированный овес) и на 41-59 % (инокулированный овес) (табл. 9).

Таблица 9 – Влияние инокуляции на симбиотический аппарат гороха в одновидовом и смешанном посеве (в среднем за гг.)

Инокуляция гороха ризоторфином в смешанном посеве также увеличивает размеры клубеньков на 25-28 %. А при двойной инокуляции отмечено положительное взаимодействие клубеньковых бактерий и корневых диазотрофов по влиянию на размеры клубеньков. Азотфиксирующая активность растений гороха возрастает при внесении ризоторфина как в одновидовом, так и в смешанном посеве на 57-67 %.

Во все годы исследований отмечалось положительное влияние препаратов корневых диазотрофов на урожайность биомассы горохоовсяной смеси, и эффекты инокуляции овса в среднем за три года варьировали от 14 до 23 % в зависимости от применяемого препарата. Биомасса овса возрастала на 23-36 %, а гороха – на 4-14 % в зависимости от условий года, при максимальном эффекте от ризоэнтерина.

При сравнении одновидовых и смешанных посевов установлено, что в чистом посеве урожайность овса в среднем на 24 % выше, чем гороха. Смешанный посев по продуктивности превосходит посев овса в чистом виде на 30 %, а гороха – на 70 % (табл. 10). Инокуляция овса или гороха соответствующим биопрепаратом обеспечивает рост биомассы в среднем на 13 %, а одновременное применение обоих препаратов – на 26 %, то взаимодействие между ассоциативными и симбиотическими азотфиксирующими бактериями не обнаружено.

Таблица 10 – Влияние инокуляции на урожай биомассы (фаза цветения) и потребление азота растениями овса и гороха в чистом и смешанном посеве

(в среднем за гг.)

Рассматривая вопрос о взаимовлиянии компонентов смеси на содержание азота в биомассе, следует сказать, что существенное повышение концентрации азота в растениях овса отмечено лишь при совместном действии гороха и препаратов азотфиксирующих бактерий. Содержание азота в растениях гороха возрастает при инокуляции культуры как в одновидовом посеве (+ 0,22 %), так и в смеси с овсом (+ 0,24 %). Действие овса на этот показатель не прослеживается.

Вынос азота овсом (в расчете на одно растение) в чистом и смешанном посевах существенно не различался и составлял в среднем 17,0 и 18,9 мг соответственно (рис. 10). В то же время вынос азота горохом в присутствии овса был на 19,4 % выше, чем в чистых посевах. Это свидетельствует о том, что компоненты бобово-злаковой смеси взаимно стимулируют друг друга.

Основные изменения в выносе азота горохоовсяной смесью при инокуляции связаны с ростом урожайности культур. Так, при внесении ризоторфина 70 % дополнительного выноса элемента связано с нарастанием биомассы гороха и овса. При инокуляции только зерновой культуры эта цифра возрастает до 76 %, а с применением двух препаратов – достигает 78,5 %.

Потребление азота (мг/растение) в значительной степени определяется азотфиксирующей активностью бактерий в ризосфере овса (r = 0,82±0,30) и клубеньках гороха (r = 0,80±0,32).

Таким образом, можно заключить, что смешанный посев овса и гороха положительно реагирует на инокуляцию семян соответствующими препаратами азотфиксирующих бактерий. При этом наблюдается положительное взаимодействие компонентов по азотфиксирующей активности и усвоению азота растениями. Основные изменения в выносе азота горохоовсяной смесью при инокуляции овса связаны с ростом урожайности этой культуры и повышением концентрации элемента в горохе.

Рис. 10. Влияние инокуляции на содержание азота в растениях овса и гороха (фаза цветения, в среднем за г. г.)

При внесении ризоторфина вынос азота увеличивается, главным образом, за счет нарастания биомассы гороха и овса. А при двойной инокуляции доли факторов в изменении выноса азота посевом располагаются в следующем порядке (по мере убывания): прирост биомассы гороха (40 %) – прирост биомассы овса (32 %) – повышение концентрации элемента в горохе (22 %) - повышение концентрации элемента в овсе (6 %).

Динамика фиксации атмосферного азота в однолетних агроценозах

Известно, что показатели биологической фиксации атмосферного азота характеризуются большой вариабельностью. При этом многие исследователи отмечают суточную ритмичность азотфиксации, которая обусловлена, главным образом, динамикой поступления в корни растений продуктов фотосинтеза. Например, изучение суточной динамики фиксации азота у различных бобовых культур: гороха (Алисова, Чундерова, 1979), сои и люцерны (Садыков и др., 1982; Садыков, 1989), люпина (Herridge, 1989) – показало, что в большинстве случаев максимум активности клубеньковых бактерий приходится на середину или вторую половину дня, а минимум – на утренние часы.

Аналогичные результаты получены по суточной динамике ассоциативной азотфиксации в ризосфере зерновых культур (Садыков и др., 1982; Косинова, Родынюк, 1985; Умаров и др., 1985).

Однако, конкретные условия местообитания растений могут оказать существенное влияние на суточный ход фотосинтеза, а следовательно, и фиксации азота. В связи с этим нами проведено изучение суточной динамики азотфиксирующей активности в ризосфере зерновых и клубеньках зернобобовых культур в условиях лесостепной зоны.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5