Азотфиксирующая способность клевера лугового и люцерны синегибридной в связи с применением минеральных удобрений в лесостепи Зауралья (стр. 2 )

Нашими исследованиями установлено, что наилучшие условия для формирования урожайности складываются при улучшении фосфорно-калийного питания, где в качестве источника азота выступают минеральные удобрения, либо работа бобово-ризобиального аппарата. В первый год жизни трав корреляционная связь урожайности и симбиотического азота слабая (r=0,20), на второй и третий год – средняя: у клевера r=0,55-0,56, у люцерны r=0,69-0,73.

На рисунках 5 и 6 отражена доля симбиотического азота от его общего количества в сене, способствующая формированию урожайности клевера лугового и люцерны синегибридной.

Усиление фосфорного питания люцерны синегибридной за счет внесения удобрений в дозах Р90 и Р180 позволило повысить выход сена на 0,74 и 1,00 т/га (рисунок 5). При этом доля участия симбиотически усвоенного азота в формировании продукции составила 57-58 %. Дальнейшее повышение дозы вносимых удобрений способствовало максимальному приросту урожайности на 1,8 и 2,3 т/га, при этом доля биологического азота составила 59-61 % от общего количества в урожае. Внесение азотных удобрений в чистом виде и совместно с фосфорными обеспечило прибавку на уровне 0,75 и 0,83 т/га, а доля симбиотического азота снизилась на 5,5-10 % по сравнению с вариантом без внесения удобрений. Внесение полного минерального удобрения позволило получить максимальный выход продукции (прибавка 2,43 т/га), при этом доля биологического азота в урожае понизилась до 40 %.

1 – контроль; 2 – P90; 3 – P180;4 – P90K105; 5 – P180K105; 6 – N90; 7 – N90P180;
8 – N90P180K105

Рисунок 5 – Доля симбиотического азота от общего содержания азота в растениях люцерны при разных уровнях минерального питания, %, Институт агроэкологии, гг.

На клевере луговом прибавка от внесения фосфорных удобрений в чистом виде составила 1,08 и 1,20 т/га, а доля биологического азота от его общего количества в надземной массе – 34 и 37 % соответственно (рисунок 6). В вариантах, где на фоне улучшенного фосфорного питания увеличивалось количество подвижных форм калия, урожайность значительно возрастала за счет возросшей активности бобово-ризобиального симбиоза. При внесении P120K150 и P240K150 доля биологического азота в урожае клевера составила 41 и 42 % соответственно. С внесением полной дозы (N120P240K150) на фоне снижения доли биологического азота в урожае до 25 %, отмечен максимальный выход основной продукции (8,32 т/га).

Сбор семян клевера лугового и люцерны синегибридной проводился на второй и третий год после посева. Наилучшие условия для формирования семян сложились при улучшении фосфорно-калийного питания и при внесении полной дозы, где получено существенное превышение урожайности над контролем. Прибавка на люцерне составила 0,13-0,14 т/га, на клевере 0,08-0,10 т/га соответственно.

1 – контроль; 2 – P120; 3 – P240; 4 – P120K150; 5 – P240K150; 6 – N120; 7 – N120P240;
8 – N120P240K150

Рисунок 6 – Доля симбиотического азота от общего содержания азота в растениях клевера при разных уровнях минерального питания, %, Институт агроэкологии, гг.

Анализ химического состава воздушно-сухого вещества клевера лугового и люцерны синегибридной показал, что условия минерального питания оказывают влияние на содержание основных питательных веществ (таблица 4, 5).

Таблица 4 – Химический состав и энергетическая ценность сена люцерны синегибридной при разных уровнях минерального питания, Институт агроэкологии, гг.

Фон минерального питания	Содержание, %	Сырой протеин, кг/га	Обменная энергия
N	Р2О5	К2О	МДж/кг	ГДж/га
Контроль	1,58	1,23	3,42	1112,62	6,22	73,72
Р90	1,88	1,33	3,82	1760,36	6,42	97,26
Р180	2,21	1,41	4,01	2274,40	6,64	106,66
Р90К105	3,34	1,47	4,36	3959,98	7,39	137,48
Р180К105	3,38	1,54	4,55	4254,25	7,42	147,44
N90	2,07	1,26	3,70	1999,59	6,55	99,91
N90P180	2,34	1,35	4,21	2367,70	6,72	105,12
N90P180K105	2,63	1,54	4,68	3251,45	6,92	139,29

Содержание азота в сене люцерны возрастало с применением минеральных удобрений, максимальное значение было достигнуто с применением фосфорно-калийных удобрений, где превышение составило 1,76-1,8 % по сравнению с контрольным вариантом. Внесение азота минеральных удобрений на фосфорно-калийном фоне понизило его содержание в листостебельной массе на 0,71-0,75 %. Содержание фосфора по вариантам опыта напрямую зависит от внесения удобрений, в состав которых входит данный элемент. Наибольшее количество фосфора содержится при внесении двойной дозы фосфора (Р180) на фоне калия (К105) и при добавлении азота минеральных удобрений (N90), превышение составляет 0,31 и 0,32 % соответственно. Содержание К2О увеличивается с применением удобрений в любых дозах и сочетаниях. Максимальное количество содержится при использовании удобрений в дозах Р90К105, Р180К105 и N90P180K105, значение колеблется в пределах 4,36-4,68 %.

Дополнительный сбор сырого протеина в сумме за три года от внесения фосфорных удобрений в чистом виде увеличился в 1,6-2,0 раза по сравнению с контролем. При совместном внесении фосфорно-калийных удобрений в дозах Р90К105 и Р180К105 дополнительный сбор протеина с 1 га посева составил 2847 и 3142 кг соответственно. Внесение азотных удобрений в чистом виде на фоне фосфора и калия способствовало снижению симбиотической активности люцерны синегибридной, и, как следствие, меньшему накоплению сырого протеина. Данный показатель изменялся в пределах кг/га. Величина обменной энергии в среднем за годы исследований при улучшении фосфорно-калийного питания (4 и 5 вариант) возросла на 1,17 и 1,2 МДж/кг по сравнению с контролем. При внесении азотной подкормки на фосфорно-калийном фоне прибавка составила 0,7 МДж. Улучшение фосфорно-калийного питания люцерны синегибридной, как при симбиотическом, так и при минеральном типе азотного питания позволило дополнительно получить 68 ГДж/га.

Содержание азота в сене клевера лугового при внесении фосфорно-калийных удобрений увеличилось в 1,9-2 раза по сравнению с контрольным вариантом. Внесение азотных удобрений в составе полной дозы способствовало увеличению содержания в 1,8 раза (таблица 5).

Таблица 5 – Химический состав и энергетическая ценность сена клевера лугового при разных уровнях минерального питания, Институт агроэкологии, в среднем за гг.

Фон минерального питания	Содержание, %	Сырой протеин, кг/га	Обменная энергия
N	Р2О5	К2О	МДж/кг	ГДж/га
Контроль	1,27	0,22	4,03	787,89	6,41	82,74
Р120	1,51	0,31	4,20	1047,13	6,53	97,32
Р240	1,55	0,36	4,60	1135,50	6,54	106,32
Р120К150	2,38	0,33	4,53	2219,32	7,15	116,03
Р240К150	2,54	0,49	4,84	2333,53	7,20	124,22
N120	1,46	0,30	4,40	1095,96	6,58	92,42
N120P240	1,53	0,37	4,83	1213,13	6,54	112,05
N120P240K150	2,13	0,55	5,13	2032,10	7,08	127,40

Процентное содержание фосфора и калия оказалось выше на вариантах, где вносилась двойная доза фосфора и полная доза удобрений. Двойная доза фосфора на фоне калия при различных источниках азота позволила получить сено клевера с содержанием фосфора 0,49-0,55 %, калия 4,84-5,13 % соответственно. При внесении Р120К150 и Р240К150 дополнительно было получено 1432 и 1546 кг/га сырого протеина и 0,74 и 0,8 МДж/кг обменной энергии. Дополнительный выход обменной энергии с гектара посева составил 116 и 124 ГДж/га, что на 33 и 42 ГДж больше по сравнению с неудобренным фоном, на этом же уровне (45 ГДж/га) находилась прибавка от внесения азотной подкормки.

Между содержанием сырого протеина и азотфиксирующей способностью трав обнаружена тесная корреляционная связь, коэффициент корреляции у люцерны синегибридной составил 0,84-0,97, у клевера лугового – 0,92-0,95.

Внесение удобрений в дозе P90 способствовало увеличению азотфиксации люцерны синегибридной на 67 кг, при этом сбор сырого протеина с 1 га посева увеличился на 648 кг (рисунок 7). За счет увеличения доли фосфорных удобрений (P180) уровень усвоенного азота из воздуха достиг 358 кг/га, а выход сырого протеина увеличился в два раза.

1 – контроль; 2 – P90; 3 – P180;4 – P90K105; 5 – P180K105; 6 – N90; 7 – N90P180;
8 – N90P180K105

Рисунок 7 – Сбор сырого протеина в сене люцерны синегибридной в зависимости от эффективности бобово-ризобиального симбиоза при разных уровнях минерального питания, Институт агроэкологии, гг.

Внесение фосфорно-калийных удобрений способствовало повышению эффективности симбиоза, количество фиксированного азота составило 668 и 682 кг/га, прибавка сбора сырого протеина на этих вариантах в сумме за три года исследований 2847 и 3142 кг. Внесение азотных удобрений в чистом виде снизило симбиотическую активность и содержание протеина в корме на 100 и 890 кг/га соответственно по сравнению с контролем. Ежегодная подкормка азотом в чистом виде и на фоне фосфорных удобрений незначительно увеличила азотфиксирующую способность (на 134 и 154 кг/га). Внесение полной дозы способствовало увеличению сбора протеина на 2140 кг по сравнению с контролем.

В посевах клевера лугового отмечена сходная с люцерной синегибридной закономерность (рисунок 8).

1 – контроль; 2 – P120; 3 – P240; 4 – P120K150; 5 – P240K150; 6 – N120; 7 – N120P240;
8 – N120P240K150

Рисунок 8 – Сбор сырого протеина в сене клевера лугового в зависимости от эффективности бобово-ризобиального симбиоза при разных уровнях минерального питания, Институт агроэкологии, гг.

Обеспечение бездефицитного фосфорно-калийного питания способствовало максимальной эффективности симбиотрофного аппарата, уровень азотфиксации за период исследований достиг 227 и 250 кг/га, в этих вариантах была получена максимальная прибавка с 1 га посева – 1431 и 1546 кг. Внесение азотных удобрений в чистом виде снизило активность симбиоза до показателя близкого к контролю, при этом содержание сырого протеина составило 1096 кг. Применение азотных удобрений на фосфорно-калийном фоне позволило увеличить сбор сырого протеина в 2,6 раза по сравнению с неудобренным фоном.

3 Экономическая и биоэнергетическая эффективность азотфиксирующей способности клевера лугового и люцерны синегибридной

Для оценки экономической эффективности использования симбиотического азота посевами клевера лугового и люцерны синегибридной помимо стандартных параметров дополнительно введен показатель, характеризующий затраты использования эквивалентного количества минерального азота удобрений. Данный расчет позволяет оценить роль азота, полученного в результате азотфиксации клевера и люцерны через окупаемость затраченных материально-денежных средств (таблица 6).

Таблица 6 – Экономическая эффективность возделывания люцерны синегибридной на сено при разных уровнях минерального питания, Институт агроэкологии, гг.

Показатель	Фон минерального питания
контроль	Р90К105	Р180К105	N90Р180К105
Материально-денежные затраты, руб./га	4106,47	6328,62	7471,57	8728,23
Стоимость продукции, руб./га	12970,00	18440,00	19760,00	20250,00
Условная прибыль, руб./га	8863,57	12111,40	12288,43	11503,77
Рентабельность продукции, %	215,84	191,38	164,47	131,89
Себестоимость 1 т сена, руб.	949,84	1029,60	1134,35	1293,07
Количество симбиотического азота, кг/га	63,08	222,49	227,32	114,24
Окупаемость затрат при использовании симбиотического азота, руб./руб.	3,16	2,91	2,64	2,32
Материально-денежные затраты на 1 га при внесении эквивалентного количества азотных удобрений, руб.	6314,27	14115,77	15427,77	12726,63
Окупаемость затрат при внесении эквивалентного количества азотных удобрений, руб./руб.	2,05	1,31	1,28	1,59
Возрастание окупаемости затрат при использовании симбиотического азота вместо азота минеральных удобрений, руб./руб.	1,10	1,61	1,36	0,73

Материально денежные затраты в посевах люцерны возрастали при внесении Р90К105, Р180К105 и N30Р180К105 до 6329, 7471 и 8728 руб./га. Соответственно увеличилась себестоимость единицы продукции до 1030 и 1293 руб./т. При этом уровень рентабельности 132-191 %, снижался в сравнении с контрольным вариантом – 216 %. Несмотря на это, оптимизация минерального питания в перечисленных вариантах позволила достичь наибольшей прибыли, которая возросла относительно контрольного варианта с 8864 до 12111, 12288 и 11504 руб./га. Сравнение расчетной окупаемости затрат по результатам опыта и окупаемости затрат при гипотетической замене симбиотического азота азотом минеральных удобрений показало, что окупаемость затрат использования биологически фиксированного азота люцерной синегибридной возрастает до максимальных значений (1,61 и 1,36 руб./руб.) в вариантах где вносились удобрения в дозе Р90К105 и Р180К105. В тех случаях, когда удобрения не вносились, показатель находится на уровне – 1,1 руб./руб., наименьший рост окупаемости отмечен в варианте с полной дозой минеральных удобрений.

Как и в случае с люцерной, внесение минеральных удобрений под клевер, наряду с увеличением продуктивности привело к увеличению себестоимости и снижению рентабельности (таблица 7). При этом условная прибыль возрастала при применении фосфорных и калийных удобрений. На контрольном варианте она составила 9291 руб./га и достигла максимального значения 9861 руб./га при внесении Р120К150. Усиление азотного питания снизило данный показатель до 9003 руб./га.

Таблица 7 – Экономическая эффективность возделывания клевера лугового на сено при разных уровнях минерального питания, Институт агроэкологии, гг.

Показатель	Фон минерального питания
контроль	Р120К150	Р240К150	N120Р240К150
Материально-денежные затраты, руб./га	3728,29	6318,54	7822,85	9516,79
Стоимость продукции, руб./га	13020,00	16180,00	17400,00	18520,00
Условная прибыль, руб./га	9291,70	9861,43	9577,17	9003,20
Рентабельность продукции, %	249,22	156,07	122,43	94,60
Себестоимость 1 т сена, руб.	859,05	1171,55	1348,77	1541,60
Количество симбиотического азота, кг/га	38,67	113,39	124,83	82,34
Окупаемость затрат при использовании симбиотического азота, руб./руб.	3,49	2,56	2,22	1,95
Материально-денежные затраты на 1 га при внесении эквивалентного количества азотных удобрений, руб.	5081,74	10287,19	12191,90	12398,69
Окупаемость затрат при внесении эквивалентного количества азотных удобрений, руб./руб.	2,56	1,57	1,43	1,49
Возрастание окупаемости затрат при использовании симбиотического азота вместо азота минеральных удобрений, руб./руб.	0,93	0,99	0,80	0,45

Сопоставляя окупаемость затрат при использовании симбиотического азота и при внесении эквивалентного количества азотных удобрений, можно отметить, что наибольшее возрастание окупаемости затрат от симбиотического азота (0,99 руб./руб.) получено при внесении удобрений в дозе Р120К150, несколько ниже – на контроле и Р240К150 (0,80-0,93 руб./руб.).

Проведение биоэнергетической оценки показало, что с применением минеральных удобрений затраты совокупной энергии на люцерне синегибридной и клевере луговом возрастают. При внесении полной дозы удобрении затраты совокупной энергии составляют на 1 га посева 4578 МДж на люцерне и 5760 МДж на клевере. Наибольший сбор валовой энергии на люцерне МДж/га получен при совместном внесении фосфорных и калийных удобрений, энергетический коэффициент составляет 90-95. На клевере высокий коэффициент энергетической эффективности отмечен при внесении фосфорных удобрения в чистом виде (240 кг/га) и совместно с калийными (150 кг/га). Наименьшее значение энергетический коэффициент имеет как на клевере (21-28), так и на люцерне (16-21) при внесении азотной подкормки.

ВЫВОДЫ

1 В режиме азотного питания клевера лугового и люцерны синегибридной решающее значение имеет азот, усвоенный из атмосферы в процессе бобово-ризобиального симбиоза. В условиях лесостепной зоны Зауралья на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом среднемощном потенциальная возможность азотфиксирующей симбиотической системы люцерны синегибридной находится на уровне 668-682 кг/га, клевера лугового – 227-250 кг/га.

2 Азотфиксирующая способность клевера лугового и люцерны синегибридной в сильной степени зависит от системы удобрений и достигает максимальной величины при внесении Р90-180К105 под люцерну и Р120-240К150 под клевер. Азотные удобрения на фосфорно-калийном фоне снижают активность бобово-ризобиального аппарата, люцерны в 2 раза, клевера в 1,5 раза. При возделывании без удобрений азотфиксирующая способность люцерны снижается в 3,6 раза, клевера в 3 раза.

3 Активность бобово-ризобиального аппарата зависит от улучшения фосфорно-калийного питания, оптимизация которого позволяет сформировать максимальное количество жизнеспособных клубеньков. С внесением Р90-180К105 на корнях люцерны формируется 50-52 шт. на одно растение с массой 3,07-3,11 г соответственно, на корнях клевера при внесении Р120-240К150 формируется 59-62 клубенька с массой 4,64-4,67 г, обеспечивающих потребность в азоте у люцерны на 60 %, у клевера – на 42 %.

4 Активизация процессов симбиотического усвоения атмосферного азота за счет применения фосфорно-калийных удобрений ведет к существенному увеличению площади листовой поверхности, в посевах люцерны синегибридной на 11,2-13,9 тыс. м2/га, в посевах клевера лугового на 9,7-11,6 тыс. м2/га.

5 Урожайность сена люцерны синегибридной в среднем за три года при оптимизации фосфорно-калийного питания и симбиотической деятельности бобово-ризобиального аппарата составила – 6,15-6,59 т/га, клевера лугового – 5,39-5,80 т/га, что в 1,5 и 1,3 раза больше варианта без удобрений.

6 Усиление фиксации атмосферного азота положительно влияет на химический состав и качество корма. Содержание азота, фосфора и калия повышается в 1,2-1,3 раза. Сбор сырого протеина с 1 га люцерны синегибридной увеличивается в 3,6-3,8 раза; с 1 га клевера лугового – в 2,8-3,0 раза.

7 Создание бездефицитного режима фосфорно-калийного питания при внесении Р120К150 под клевер луговой позволяет получить 9861 руб./га условной прибыли, при окупаемости затрат 1,57 руб./руб. Внесение Р90-180К105 под люцерну синегибридную обеспечивает получение прибыли руб./га, а окупаемость затрат – 1,28-1,31 руб.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения урожайности сена клевера и люцерны на уровне 5 т/га в условиях лесостепной зоны Зауралья на черноземе выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистого гранулометрического состава необходимо вносить под основную обработку фосфорно-калийные удобрения из расчета трех лет пользования Р90-180К105 под люцерну, и Р120К150 под клевер. Проведение указанного приема увеличивает содержание сырого протеина в сене в 3-3,5 раза, а содержание азота, фосфора и калия в 1,2-1,3 раза.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1  Синявский, бобово-ризобиального аппарата и продуктивность люцерны синегибридной при разных уровнях минерального питания в условиях лесостепной зоны Челябинской области / , // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2008. – № 2 (18). – С. 33-35.

2  Валиахметова, азот в земледелии и обоснование полевых методов определения параметров азотфиксации / // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения: сборник научных трудов. – Вып. 4 / Под ред. . – Челябинск: ЧГАУ, 2004. – С. 202-207.

3  Валиахметова, многолетних бобовых трав и их влияние на плодородие чернозема выщелоченного лесостепи Зауралья /  // Перспективные направления научных исследований молодых ученых Урала и Сибири: сборник научных трудов международной научно-практической конференции 17-19 ноября 2004 г. – Троицк. – УГАВМ. – 2004. – С. 185-187.

4  Валиахметова, минеральных удобрений на продуктивность люцерны синегибридной в условиях лесостепной зоны Зауралья /  // Вестник ЧГАУ. – 2005. – Т. 45. – С. 39-41.

5  Валиахметова, и азотфиксирующая способность многолетних бобовых трав при разных уровнях минерального питания на выщелоченных черноземах лесостепи Зауралья / , // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2006. – № 1 (9). – С. 29-32.

6  Валиахметова, повышения симбиотической азотфиксации и продуктивности люцерны в условиях лесостепи Зауралья / // Пермский аграрный вестник. – 2006. – Выпуск XL. – С. 31-33.

7  Синявский, бобово-ризобиального аппарата и продуктивность клевера лугового при разных уровнях минерального питания в условиях лесостепной зоны Челябинской области / , // Вестник ЧГАУ. – 2008. – Т. 52. – С. 40-43.

8  Валиахметова, бобово-ризобиального аппарата и продуктивность многолетних бобовых трав при разных уровнях минерального питания в условиях лесостепной зоны Челябинской области /  // Устойчивое развитие агропромышленного комплекса и сельских территорий: материалы международной научно-практической конференции. – В 4-х т. – Т.2. – КГСХА. – Курган: КГСХА, 2008. – С. 192-195.

Подписано в печать 05.11.09. Формат 60х84 1/16.

Бумага ВХИ 80 гр. Объем 1,0 усл. п. л.

Тираж 100 экз. Заказ № 000

Изготовлено в полном соответствии с качеством
предоставленных оригиналов заказчиком
в , г. Челябинск, пр. Ленина, 77,
тел.(3,