633.31
633.262
the results of studies on the influence of different rates of nitrogen fertilizers on alfalfa yields in the forest-steppe zone of Western Siberia are reflected. The amount of biological nitrogen fixed by alfalfa was determined by comparison with a non-legume crop. The energy efficiency of applying different rates of nitrogen to alfalfa grass has been determined.
alfalfa, awnless brome, nitrogen, yield, norm
Источником белкового корма в большинстве районов Западной Сибири служит люцерна, посевы которой, например, в Новосибирской области занимают 44,4% площадей всех многолетних трав. Кроме белка в ней содержится большое количество минеральных веществ – кальция, фосфора, магния, серы и др. Люцерна исключительно богата витаминами.
Вопрос азотного питания бобовых трав наиболее сложный и до настоящего времени дискуссионный. Результаты исследований по азотному питанию растений можно разделить на группы:
- бобовым травам минеральный азот не нужен и даже вреден;
- необходимы «стартовые» дозы азота;
- под бобовые травы следует применять средние дозы удобрений;
- необходимо полное обеспечение азотом бобовых трав.
К числу причин, приводящих ученых в разногласия по этому вопросу следует отнести: проведение опытов на почвах, различных по окультуренности и механическому составу, с неодинаковой реакцией среды при разной обеспеченности её макро- и микроэлементами, без учета активности клубеньковых бактерий. Неодинаков и режим использования бобовых трав.
В опытах [1] люцерна, возделываемая после хлопчатника, не реагировала на внесение азота до N150. Есть мнение, что люцерна в азотных удобрениях не нуждается, хотя подкормка весной N30 желательна.
Люцерна наиболее урожайна на второй год жизни. При планировании получения более 40 т/га зеленой массы необходимо внесение азотных удобрений. Ряд авторов придерживаются мнения, что бобовым необходимы небольшие «стартовые» дозы для роста и развития растений до начала азотфиксации в количествах не более 30 кг/га д. в. [2, 3].
Положительный эффект от «стартовых» доз азота на люцерне получен в опытах на выщелоченных черноземах и на серых лесных почвах [4, 5].
По другим результатам, «стартовые» дозы не давали положительных результатов или даже снижали урожай. Делается вывод, что клубеньковые бактерии весьма чувствительны к минеральным удобрениям, внесенные даже в малых количествах [6].
Необходимость применения под бобовые культуры азотных удобрений в средних дозах объясняется тем, что часто условия для бобово-ризобиального симбиоза оказываются неблагоприятными, в результате растениями фиксируется мало азота и для повышения их урожайности необходимо сочетание симбиотрофного питания азотом с минеральным.
Считается, что на кислых почвах с рН = 5,0 и ниже нормы внесение азотных удобрений под укос необходимо увеличивать до 100 кг/га [7].
Современные исследования по биохимии азотфиксации на молекулярном и ферментном уровне симбиотических и несимбиотических азотфиксаторов показывают несовместимость активной азотфиксации с внесением повышенных доз азота [8].
Минеральный азот подавляет азотфиксацию, растения переходят на минеральный тип питания азотом. И все же складывается точка зрения на удобрение бобовых азотом: отказаться от «услуг» клубеньковых бактерий и перевести бобовые на питание минеральным азотом. В ряде работ сделаны выводы, например, о том, что люцерна в чистом виде требует от 120 до 240 кг/га азота, а в смеси со злаковыми – 360 кг/га [9].
Цель исследований – определить влияние разных норм азотных удобрений на урожайность люцерны, используемой на кормовые цели, в условиях лесостепной зоны Западной Сибири.
Наблюдения и учеты проводились в опыте «Влияние азотных удобрений на продуктивность не- и инокулированной люцерны» на полевом стационаре СибНИИ кормов в условиях лесостепной зоны.
Со второго года жизни трав на каждый из вариантов наложена схема ежегодного внесения в начале отрастания люцерны азотных удобрений (мочевины): 0, 20, 60, 90, 120, 150 кг/га д. в. Нормы азота больше 90 кг/га вносили в два приема – N90 весной, а оставшуюся часть – после первого укоса. Для инокуляции люцерны использовали штамм 18II, представленный Центральным Сибирским Ботаническим Садом. Учетная площадь делянки 36 м2, размещение их в четыре яруса, повторность вариантов четырехкратная. В качестве предшественника использовали однолетние травы – уравнительные посевы овса.
Многолетние травы высевались под покров овса (сорт Сельма – 3,5 млн./га всхожих семян). Овес высевали сеялкой СЗТ-3,6, люцерну сеялкой СН-16. Покровную культуру в фазе выметывания метелки убирали на зеленый корм комбайном Е-281. Фосфорные удобрения (240 кг/га д. в. двойного гранулированного суперфосфата) вносили в запас на три года пользования под предпосевную культивацию. Калийные (45 кг/га д. в. хлористого калия) под предпосевную культивацию и ежегодно весной. Азотные удобрения, предусмотренные схемой опыта, вносили ежегодно весной со второго года жизни трав. Высевали люцерну Тулунскую гибридную, кострец СибНИИСХоз 189. Норма высева люцерны и костреца в чистом виде 15 и 25 кг/га, в смеси – 10 и 6 кг/га всхожих семян соответственно. Инокуляцию семян штаммами клубеньковых бактерий проводили в день посева.
Год посева был благоприятным для люцерны по агрометеорологическим условиям. Благодаря большим запасам почвенной влаги (238 мм в метровом слое) получены дружные всходы. Приживаемость люцерны составила 60%, при густоте стояния перед уходом в зиму 357 растений/м2 с коэффициентом ветвистости 2,4. Содержание почвенной влаги с годами снижалось: в первый год - 182 и 171 мм в слое 0-100 см после первого и второго укосов, далее – 120 и 116, 86 и 50 мм соответственно.
В первый год пользования, наиболее благоприятный по увлажнению, достоверные прибавки урожая люцерны по отношению к контролю получены при внесении азотных удобрений в нормах N20, N60, N120 (табл. 1).
Таблица 1 - Урожайность сухой массы люцерны в зависимости от норм азотных удобрений, т/га
|
Вариант |
1987 г. |
1988 г. |
1989 г. |
В среднем |
П р и б а в к а |
|
|
т/га |
% |
|||||
|
Контроль |
7,31 |
9,13 |
7,19 |
7,88 |
- |
- |
|
N20 |
8,21 |
9,02 |
6,96 |
8,06 |
+ 0,18 |
2,3 |
|
N60 |
8,50 |
8,76 |
7,39 |
8,21 |
+ 0,33 |
4,2 |
|
N90 |
8,05 |
8,64 |
7,33 |
8,00 |
+ 0,12 |
1,5 |
|
N120 |
8,50 |
8,56 |
7,73 |
8,26 |
+ 0,38 |
4,8 |
|
N150 |
8,05 |
8,01 |
7,28 |
7,78 |
- 0,10 |
- 1,3 |
|
НСР05 |
0,44 |
0,29 |
0,38 |
0,28 |
- |
- |
Между собой у этих норм достоверной разницы в урожайности нет. Отмечаемое повышение урожайности в варианте N120 связано со стимулированием люцерны небольшой дозой азота (N30), внесенной после первого укоса.
Во второй год пользования с холодным маем, июнем и жаркой, сухой погодой во второй половине лета при норме увеличения норм азота более 20 кг/га урожайность люцерны снижалась. На третий год с засушливой второй половиной вегетационного периода, прибавка урожая люцерны получена только в варианте N120 и отмечена тенденция к росту урожайности при N60. В среднем за три года пользования достоверное повышение урожайности люцерны получено в вариантах N60 и N120 – 0,33 и 0,38 т/га сухой массы.
Нормы азота не оказали существенного влияния на биометрические показатели травостоя. Коэффициент парной корреляции между урожаем и высотой растений в среднем за три года составил 0,66.
Количество клубеньков на корнях люцерны в первый год пользования на контроле и варианте с достоверной прибавкой урожая сухой массы (N20) составило соответственно: 58 и 37 штук на растение, во второй год – оно было практически одинаково (25 и 26 шт.).
Нормы азота не повлияли на накопление общего азота в люцерне. Соотношение между белковым и общим азотом в люцерне было довольно стабильным по вариантам, хотя наблюдается некоторое увеличение белкового азота по мере увеличения норм минерального азота (табл. 2).
По мере увеличения норм азотных удобрений возрастало содержание нитратного азота в зеленой массе растений. Тенденция к увеличению наблюдалась во все годы пользования. В среднем за 3 года концентрация нитратов возрастала от 154 на контроле до 318 мг/кг при N150. Предельно допустимая концентрация (200 мг/кг) может быть достигнута уже при 90 кг/га азота.
Таблица 2- Содержание общего азота в сухой массе люцерны, % (среднее из двух укосов)
|
Вариант |
1-й год пользования |
2-й год пользования |
Среднее |
В т. ч. белковый от общего, % |
|
Контроль |
3,17 |
2,77 |
2,97 |
62 |
|
N20 |
3.70 |
2.77 |
2.97 |
63 |
|
N60 |
2.98 |
2.80 |
2.89 |
67 |
|
N90 |
3.16 |
2.80 |
2.98 |
73 |
|
N120 |
3.15 |
2.84 |
2.99 |
72 |
|
N150 |
3.20 |
2.79 |
2.99 |
78 |
Исследования симбиотической системы позволило определить методом сравнения с небобовой культурой (кострец безостый) количество фиксированного люцерной азота атмосферы за счет клубеньковых бактерий. Оно довольно значительно и составило в среднем за два первых года пользования при нормах азота 0 и 60 кг/га соответственно: 271 и 285 кг/га.
Биоэнергетическая оценка показала нецелесообразность использования на люцерне азотных удобрений в нормах N20, N60 и особенно N120, где затраты на приобретение мочевины и её внесение превысили энергию в прибавке урожая на 10059 МДж/га. Энергетически выгодно вносить минеральный азот в нормах N20 и N60 в годы, благоприятные по увлажнению. Коэффициент энергетической эффективности на прибавку урожая при N20 составил при этом 3,42; при N60 значительно меньше – 1,52.
Положительное действие инокуляции проявилось уже в год посева, чему способствовали большие запасы почвенной влаги. Приживаемость инокулированной люцерны составила 90,0%, неинокулированной - 60,0%. Густота стояния растений перед уходом в зиму составила 428, неинокулированной – 357 шт./м2. В первый год пользования достоверная прибавка урожая получена на всех вариантах с внесением азотных удобрений. Однако существенных различий в урожайности между ними не было (табл. 3).
Таблица 3 - Влияние азотных удобрений на урожайность инокулированной люцерны, т/га сухой массы
|
Вариант |
1-й год пользования |
2-й год пользования |
3-й год пользования |
В среднем |
П р и б а в к а |
|
|
т/га |
% |
|||||
|
N0 |
8,34 |
9,34 |
8,04 |
8,57 |
- |
- |
|
N20 |
8,84 |
9,71 |
8,43 |
8,99 |
+0,42 |
4,9 |
|
N60 |
9,05 |
9,72 |
8,44 |
9,07 |
+0,50 |
5,8 |
|
N90 |
9,05 |
9,71 |
8,39 |
9,05 |
+0,48 |
5,6 |
|
N120 |
9,10 |
10,26 |
8,77 |
9,38 |
+0,81 |
9,5 |
|
N150 |
9,05 |
9,71 |
8,50 |
9,09 |
+0,52 |
6,1 |
|
НСР05 |
0,44 |
0,29 |
0,38 |
0,28 |
- |
- |
Аналогичная ситуация сложилась и далее. Вариант N120 обеспечил повышение урожайности, которое, как и в опыте с неинокулированной люцерной обусловлено небольшой дозой азота (N30), внесенной после первого укоса. Во втором и третьем годах пользования закономерности формирования урожайности люцерны по вариантам опыта были одинаковыми. В среднем за три года пользования прибавки урожая по отношению к контролю достоверна на всех вариантах внесения азотных удобрений. При норме N120 достигается достоверное повышение урожайности к другим вариантам опыта.
Сбор сухой массы инокулированной люцерны в среднем за три года был выше, чем в неинокулированной на 0,7-1,3 т/га. Эта прибавка росла по мере увеличения норм азота, что позволяет говорить о положительной реакции инокулированной люцерны на азотные удобрения.
Можно отметить, что инокуляция увеличила ветвистость люцерны, особенно при внесении азота. Максимальна она при норме N120 - 628 шт./м2. Азотные удобрения не повлияли на высоту и массу побега инокулированной люцерны. Азотные удобрения не оказали существенного влияния на накопление общего азота в инокулированной люцерне. Соотношение между белковым азотом и общим было довольно стабильным по вариантам внесения удобрений. Содержание белкового азота от общего по вариантам составило 74, 70, 61, 71, 73%. По мере увеличения норм азота возрастало содержание нитратов (R=0,84). Предельно допустимая концентрация нитратного азота в инокулированной люцерне может быть достигнута при внесении N60.
По методу сравнения с небобовой культурой подсчитано количество фиксированного инокулированной люцерной азота атмосферы. В среднем за первые два года пользования оно составило на варианте без удобрений 297, при внесении N60 - 322 кг/га. Это больше, чем у неинокулированной люцерны соответственно на 26 и 27 кг/га.
Биоэнергетическая оценка показала превышение затрат энергии при использовании азотных удобрений над энергией, составляющую прибавку урожая. Исключение – вариант с внесением N20. У него коэффициент энергетической эффективности – 1,14.
Таким образом, достоверное повышение урожайности неинокулированной люцерны в условиях лесостепной зоны Западной Сибири достигается при внесении азотных удобрений в нормах 60 и 120 кг/га д. в. Прибавки урожая в среднем за 3 года пользования составили, соответственно 0,33 и 0,38 т/га сухой массы. Однако биоэнергетическая оценка показывает нецелесообразность использования минерального азота в этих нормах. Энергетически выгодно вносить в годы, благоприятные по увлажнению, азот в норме N20.
Урожайность инокулированной люцерны повышается при внесении азотных удобрений в нормах от N20 до N150. Прибавки урожая в среднем за 3 года пользования составили 0,42-0,81 т/га сухой массы. На варианте N120 прибавка достоверна по отношению к другим вариантам с внесением азота. Биоэнергетическая оценка показывает превышение затрат энергии при использовании азотных удобрений над энергией, составляющей прибавку урожая. Исключение – вариант с внесением N20.
Количество биологически связанного люцерной азота в среднем за 2 года составило 271 кг/га. Внесение минерального азота в норме 60 кг/га увеличило его накопление на 24 кг/га. Инокуляция усилила этот процесс. Дополнительное количество биологически связанного азота составило: на контроле – 26, при внесении N60 - 27 кг/га.
1. Zadorozhnyy G., Maulenov A., Sandybaev U. Vliyanie azotnyh udobreniy na urozhaynost' lyucerny // Hlopkovodstvo. - 1983. - № 1. - S. 17-18.
2. Biryukovich A. V. Vliyanie azotnoy podkormki na urozhay sena lyucerny na erodirovannoy dernovo-podzolistoy pochve // Agrohimiya. - 1983. - № 7. - S. 25-28.
3. Bazilinskaya M. V. Programmirovannoe vozdelyvanie kormovyh kul'tur // Zemledelie. - 1984. - № 9. - S. 43-45.
4. Levcova O. O. O vliyanii nitragina na urozhay zelenoy massy lyucerny // Sb. nauch. tr. / ANIIZiS. - Barnaul, 1977. - S. 116-119.
5. Kretovich V. L., Romanov V.I. Fotoassimilyanty i azotfiksaciya v kluben'kah bobovyh rasteniy // Mineral'nyy i biologicheskiy azot v zemledelii SSSR. - M.: Nauka, 1985. - S. 244-252.
6. Koc' S. Ya., Nichik M. M., Starchenkov E. P. Vliyanie vozrastayuschih doz azota na intensivnost' azotfiksacii, usvoenie azota i produktivnost' lyucerny // Agrohimiya. - 1990. - № 6. – S. 11-17.
7. Posypanov G. S. Ob usloviyah bobovo-rizobial'nogo simbioza i ego roli formirovanii urozhaya bobovyh kul'tur // Izv. TSHA. - 1972. - Vyp. 3. - S. 28-37.
8. Trepachev E. P. Znanie biologicheskogo i mineral'nogo azota v probleme belka // Mineral'nyy i biologicheskiy azot v zemledelii SSSR. - M.: Nauka, 1985. - S. 27-37.
9. Soloshko N. Metody intensifikacii kormoproizvodstva i kormoprigotovleniya // Lyucerna v Karachaevo-Cherkesii. - Stavropol', 1990. - S. 82-85.
