Оптимизация питания чины посевной макро- и микроэлементами на чернозёме обыкновенном Ростовской области

В опытах, проведенных В.М. Бабушкиным (1968) на Красноармейском опорном пункте ДЗНИИСХ была отмечена высокая эффективность  применения гранулированного суперфосфата в дозе 50 кг/га в сочетании с нитрагином. Внесение удобрений под чину приводило к увеличению содержания в зерне «сырого» протеина и способствовало увеличению урожая зерна.

Улучшение фосфатного питания стимулирует  синтез азота, что в значительной степени объясняется увеличением числа клубеньков на корнях растений (Зиганшин А.А., 1967).

Вопрос  о целесообразности внесения азотных  удобрений под зерновые бобовые  культуры является спорным. Одни исследователи  применение азота считают нецелесообразным, другие – рекомендуют его вносить  в небольших дозах. При внесении небольших доз азота (N₁₀) урожай в опытах Ф.Я. Яньшина (1966) в среднем за два года увеличился на 1,1 ц/га (8%). Действие повышенных доз (N₃₀) сказалось отрицательно. Чина, как и все зернобобовые в значительной степени удовлетворяет свои требования в азоте за счет азотфиксации. Поэтому применение азота оправдано на почвах, хорошо обеспеченных фосфором. На почвах, плохо обеспеченных фосфором и имеющих перед посевом малый запас влаги, азотные удобрения практически не повышают урожай.

В.П. Орлов  и др. (1986) утверждают, что уровень  симбиотической фиксации атмосферного азота у чины достаточно высокий и сохраняется даже при недостатке влаги в почве. Поэтому на плодородных почвах она не реагирует на внесение минерального азота. При возделывании на бедных почвах положительно отзывается не только на фосфорно-калийное удобрение, но и на сочетание его с умеренными дозами азотного.  

В засушливые годы на бедных почвах при высокой температуре, как показывают исследования, деятельность клубеньковых бактерий в почве ослабляется. В этом случае целесообразно применять и азотные удобрения. По данным Чкаловской опытной станции, навозное и азотное удобрение (сернокислый аммоний) повышали урожай чины на 22-30%. Азотные туки вносят в первый период развития растений по 10-15 кг действующего вещества на 1 га (Минкевич И. А., 1965).

Бобовые растения нуждаются в фосфоре  обычно в начальный период роста, пока у них слабо развита корневая система, поглощающая рассредоточенные в почвенной массе фосфаты, и поэтому они резко реагируют на внесение небольших количеств усвояемого фосфора (Зиганшин А.А. 1967).

По сравнению  с рядом культур (пшеница, подсолнечник, свекла, картофель и др.) чина слабее отзывается на минеральные удобрения. По некоторым данным заметная прибавка урожая зерна получается лишь от применения  фосфорнокислых удобрений. Вносить их следует под зяблевую вспашку, средняя корма 45—60 кг действующего вещества на гектар (Кравченко С. К., 1985).

При выращивании  чины на зерно рекомендуется вносить  под зяблевую вспашку фосфорные и калийные удобрения. Обычно дают 2-2,5 ц суперфосфата или 2-3 ц фосфоритной муки, которая особенно эффективна на подзолистых почвах и выщелоченных черноземах, а также 1—1,5 ц калийной соли (Минкевич И. А., 1965).

Довольно  высокую прибавку урожая чины обеспечивало фосфорно-калийное удобрение (Р₃₀К₂₀). Так, прибавка урожая в среднем за годы опытов Ф.Я. Яньшина (1967) по выше названному варианту составила 1,3 ц/га (7,4%). Положительное влияние фосфорно-калийных удобрений значительно повышается при совместном их внесении с азотом (N₃₀P₃₀К₂₀). Прибавка урожая в среднем за годы опытов составила 1,4 ц/га (8%).

Растения  потребляют на единицу формируемого урожая значительно больше калия, чем  других элементов минерального питания. Особенно это касается сельскохозяйственных культур, образующих большое количество сахаров, крахмала и жира (Кормильцин В.Ф., 1999).

По мнению Ю.П. Панделова (2002) калийные удобрения в большей мере, чем азотные, влияют на урожай и качество зернобобовых культур. Они способствуют образованию и росту клубеньков. Однако, повышенные дозы калийных удобрений, в отличие от азотных удобрений, не сказываются отрицательно на урожае и качестве продукции.

Опыты, проведенные в центральных  черноземных областях, на юге Нечерноземной зоны, позволяют сделать вывод, что из макроудобрений чина в основном нуждается в фосфорно-калийных. Высокоэффективно применение гранулированного  суперфосфата в дозе 50 кг на 1 га в рядки при посеве. Очень хорошо чина отзывается на фосфоритную муку.

Минеральные удобрения, кроме  рядкового внесения гранулированного суперфосфата, применяют осенью под  зябь. Весеннее внесение основных минеральных  удобрений резко снижает их эффективность.

Обязательным  в технологии производства чины является применение микроудобрений – молибдена, бора, а также нитрагинизация, резко  повышающая азотфиксирующую способность растений и эффективность минеральных удобрений (Боднар Г. В., 1977).

Фосфорные удобрения способствуют улучшению качества семян и повышению их урожаев. На черноземных почвах под посев чины в виде основного удобрения вносят по 2-2,5 ц суперфосфата и 1-1,5 ц калийной соли на 1 га. В качестве калийных удобрений применяют и древесную золу по 3-4 ц на 1 га. Эффективно внесение в рядки (при высеве чины) гранулированного суперфосфата, в количестве 50 кг на 1 га. Для создания лучших условий роста и развития чины в почву вместе с семенами вносят бактериальные удобрения (нитрагин), которые способствуют повышению урожайности в среднем на 10-15% и одновременно увеличивают содержание белка в урожае (Осипова Е.Н., 1960).

В опытах, проведенных В.М. Бабушкиным (1968) на Красноармейском  опорном пункте ДЗНИИСХ было отмечено, что на растениях чины, семена которых  перед посевом обработаны нитрагином, закладка цветочных бугорков проходит более интенсивно и количество их оказывается большим.

    Внесение удобрений  под чину способствует увеличению  урожая зерна. Наибольшую прибавку урожая зерна чины (3,3 ц/га) обеспечивает обработка семян нитрагином и молибденом.

Совместное  применение фосфорно-калийных удобрений  и инокуляции семян на чернозёме  обыкновенном в Ставропольском крае увеличило количество фиксированного азота воздуха у чины в 2 раза. Минеральные удобрения и инокуляция семян перед посевом в разной степени влияли на урожай чины. Максимальный урожай в среднем за 3 года – 25 ц/га был получен на варианте Р₇₀К₆₀ + инокуляция. При этом урожай чины на всех вариантах опыта отличался незначительно. Варианты инокуляция семян на фосфорно-калийном фоне и полное минеральное удобрение + инокуляция семян дали одинаковую прибавку урожая (Петрова Л.Н., 1992).

При использовании  NPK и РК в семенах увеличивается процент протеина, жира, фосфора и калия. Фосфорно-калийные и  калийные удобрения увеличивают массу 1000 семян, в то время как азотные снижают. Минеральные удобрения оказывают свое действие и на породные свойства семян. Растения, удобренные суперфосфатом в сочетании с другими туками, дают семена, обеспечивающие достаточно высокие прибавки урожая в потомстве (Яньшин Ф.Я., 1967).

Минеральные удобрения вносят специальными машинами. Пахота плугами с предплужниками перемешивает почти 70% массы удобрений в нижний слой почвы. Неравномерность внесения снижает эффективность азотных удобрений до 50%, фосфорных на 20-22%, сложных –  на 32-36%, затрудняет проведение уборки (Гортилевский А.А., 1984).

Обязательным  в технологии производства чины является применение микроудобрений – молибдена, бора, а также нитрагинизация, резко  повышающая азотфиксирующую способность растений и эффективность минеральных удобрений (Боднар Г. В.,  1977).

Таким образом, исследования по оптимизации минерального питания чины посевной проводились  на чернозёме обыкновенном в 50-е – 70-е годы. В качестве минеральных удобрений использовались простые удобрения. В последние годы широкое распространение получили комплексные удобрения. Для определения степени эффективности применения комплексных минеральных удобрений совместно с бактериальными препаратами на чине посевной необходимо проведение исследований.

1.4. Оптимальные условия для симбиоза зернобобовых культур                и клубеньковых бактерий

Положительное влияние клубеньковых бактерий на повышение  плодородия почвы было отмечено ещё в Древнем Египте. Однако до XIX века оно не имело научного обоснования. И только в 1838 г. французский учёный Ж. Буссенго при выращивании на одной и той же почве клевера, гороха, пшеницы отметил, что бобовые растения лучше росли и больше накапливали азота за вегетационный период, чем пшеница. Буссенго связал эти факты со способностью бобовых растений фиксировать азот из воздуха и использовать его для своего питания. Он считал, что этот процесс осуществляют зелёные листья, т.е. само растение и никакого предположения об участии в данном процессе бактерий не высказал. Такое ошибочное мнение Буссенго и привело впоследствии (через 15 лет) к отрицанию ранее высказанного утверждения (Доросинский Л.М., 1970).

Понадобилось  несколько десятилетий, прежде чем  удалось установить, что фиксацию молекулярного азота растения осуществляют только в симбиозе с микроорганизмами, вызывающими образование клубеньков на их корнях (Базилинская М.В., 1989).

Большой вклад в раскрытии причин, вызывающих обогащение почвы азотом при культуре бобовых внесли русские естествоиспытатели XIX века Воронин, Виноградский, Тимирязев, Костычев и др. (Чекасина Е.В., 1976).

В 1866 г. М.С. Воронин открыл особенности азотного питания бобовых растений. Он обратил  внимание на особые наросты на их корнях – клубеньки. Воронин считал клубеньки болезненным наростом, но при рассмотрении под микроскопом увидел большое количество бактерий. В дальнейшем выяснилось, что эти бактерии обеспечивают бобовые растения азотом за счёт усвоения его из воздуха (Чиканова В.М., 1988).

Однако  в чистую культуру клубеньковые бактерии были выделены только в 1888 г. М. Бейеринком (голландским микробиологом). В последующие годы он доказал, что именно они образуют клубеньки. Эти бактерии относятся к роду Bact. radicicola (корневые бациллы) (Доросинский Л.М., 1970).

В 1889  г. Б. Франку тоже удалось выделить бактерии из клубеньков. Он дал им название –  Rhizobium, которое принято и в настоящее время. Для обозначения принятого вида бактерий к родовому названию Rhizobium Б. Франк добавил название растения, из которого они выделены. Например, Rhizobium trifolii – клубеньковые бактерии клевера (Емцев В.Г., 1990).

В 1893 г. С.Н. Виноградским был выделен в чистую культуру свободноживущий азотфиксирующий микроорганизм. Это был анаэробный, спорообразующий, палочковидный азотфиксатор – Clostridium pasteurianum (клостридиум пастерианум) (Муромцева Г.С., 1976).

В 1901 г. М. Бейеринком было сделано ещё одно важное открытие – выделен в чистой культуре аэробный микроорганизм, обладающий высокой азотфиксирующей способностью, который им назван Asotobacter chroococcum (азотобактер хроококкум). Высокая способность азотобактера к фиксации атмосферного азота привлекла внимание многих учёных мира (Чиканова В.М., 1988).

В бывшем СССР первые исследования с азотобактером были проведены в 1933 г., когда А. И. Макринов использовал его совместно с целлюлозоразлагающими  микроорганизмами при приготовлении торфяных компостов. С.П. Костычев и А.М. Шелоумова предложили свой способ внесения азотобактера с семенами (Мишустин Е.Н., 1973).

К настоящему времени установлено три пути поступления биологического азота в почву: в результате фиксации молекулярного азота симбиотическими микроорганизмами; фиксация азота свободноживущими микроорганизмами; усвоение атмосферного азота небобовыми растениями за счёт несимбиотических связей и ризосферы бактериями (Елагин И.Н., 1993).

Клубеньковые  бактерии являются симбиотическими  азотфиксирующими микроорганизмами. В настоящее время установлено, что в процессе азотфиксации участвуют оба симбионта. Восстановление атмосферного азота до аммиака осуществляют клубеньковые бактерии за счёт ферментативной системы – нитрагиназы, а энергетическое снабжение этого процесса обеспечивается растением (Чекасина Е.В., 1976).

Т.А. Барбаянова (1984) указала на то, что важнейшими свойствами клубеньковых бактерий являются их специфичность, вирулентность, конкурентоспособность и активность.

Емцев В.Г. (1990) дал определение свойствам клубеньковых бактерий. Специфичность – избирательная приспособленность клубеньковых бактерий инфицировать определённый вид бобового растения. Большую роль в этом играют, с одной стороны, пектины, выделяемые корневой системой бобового растения и как бы «привлекающие» клубеньковые бактерии, а с другой стороны, липополисахариды, продуцируемые бактериями, с помощью которых они как бы «отыскивают» нужное растение. Процесс  азотфиксации осуществляется  азотфиксирующей системой,  в которой и бактерии, и растения играют  одинаково важную роль.  Без любого из этих двух компонентов данной системы биологическое связывание молекулярного азота  невозможно. Растение поставляет энергетический материал для указанного, очень сложного и требующего больших затрат энергии, процесса

Вирулентность - способность бактерий проникать  внутрь корня бобового растения, размножаться там и вызывать образование клубеньков, в результате чего осуществляется фиксация атмосферного азота. Большую роль играет и скорость этого проникновения, а это определяет характер образования клубеньков и их качество. С вирулентностью связано свойство конкурентоспособности, или агрессивности, т.е. способность определённого штамма конкурировать с представителем корневой микрофлоры, в том числе и с другими менее агрессивными штаммами.

Более агрессивный штамм, имеющий более высокую начальную скорость проникновения в корень, способен почти полностью подавлять размножение в ризосфере растения другие штаммы. В основу приготовления ризоторфина различных штаммов положена вирулентность рас клубеньковых бактерий. Максимальную фиксацию азота обеспечивают  все  же  расы  бактерий  свойственные  данному  виду  (или  близким  видам)  бобовых  растений.