В изменяющихся нестабильных условиях современной мировой экономики стратегически важным условием для дальнейшего развития сельскохозяйственного производства является максимальное снижение импортозависимости от белковых протеинов, что сыграет важную роль в обеспечении продовольственной независимости, стабилизации цен на сельскохозяйственную продукцию и повышении уровня рентабельности отраслей растениеводства и животноводства в России [2, 6, 8, 9].
В последние годы в Центрально-Черноземном регионе появилась реальная возможность резкого увеличения производства комплиментарного кормового и пищевого белка не только за счет расширения посевных площадей традиционных зерновых бобовых культур, но и за счет интродукции новых культур, в том числе и кормового люпина с освоением и совершенствованием технологииего возделывания в конкретном регионе [3, 4, 11].
Люпин белый - новая высокобелковая адаптивная и урожайная зерновая бобовая культура с высокой потенциальной продуктивностью и экологической пластичностью, средообразующим потенциалом, способностью увеличивать почвенное плодородие, использовать труднодоступные элементы питания и переводить их в доступную для других растений форму, а также улучшать фитосанитарную ситуацию. Существенное снижение содержания гумуса требует интенсификации аграрного производства с существенными экономическими затратами. В этой связи люпин белый, как ни одна другая культура, способна сыграть главную роль в поддержании и расширенном воспроизводстве плодородия почв, особенно в условиях биологизации современного земледелия [1, 5, 7].
Кормовой белый люпин, как и все бобовые культуры, имеет способность фиксировать значительное количество азота воздуха до 300 кг/га, что обусловливает важное агротехническое значение этой ценной культуры - снижение дисбаланса элементов питания в почве. Поэтому изучение агротехники возделывания люпина белого, при которой максимально реализуется фотосинтетическая и симбиотическая деятельность, а также потенциал урожайности и продуктивности растений, является актуальной темой для исследований [10].
Исследования проводили на базе Белгородской государственной сельскохозяйственной академии в содружестве с лабораториями ВНИИ люпина (г. Брянск) в 2010-2014 гг.
Полевые опыты закладывали согласно существующим общепринятым методическим указаниям. Площадь учетной делянки 10 м2, размещение систематическое, повторность четырехкратная. Посев проводили в оптимальные сроки, при температуре почвы на глубине заделки семян 6-7 0С, с нормой высева 1,3 млн. шт./га всхожих семян. Люпин белый сорт «Деснянский» высевали зерновой сеялкой СН-16 с междурядьями 15 см на глубину 3-4 см.
Почва опытного участка чернозем типичный среднемощный, среднегумусовый, тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном слое - 4,54%, рН солевой вытяжки 6,7, содержание легкогидролизуемого азота - 137,2 мг/кг, подвижного фосфора - 138 мг/кг, обменного калия - 126,0 мг/кг почвы.
Перед посевом семена обрабатывали микроэлементами Мо (молибденовокислый аммоний), Со (сернокислый кобальт), регулятором роста Лариксином (флавоноиддигидрокварцит). В день посева проводили инокуляцию семян ризоторфином штаммом 367аRhizobiumlupini.
Минеральные удобрения вносили в виде: азот - аммиачная селитра (34,4 %), фосфор - суперфосфат двойной (46,2%), калий - хлористый калий(56%).
Уборку урожая проводили поделяночно однофазным способом комбайном Сампо-1250. Собранный урожай семян люпина белого взвешивали и приводили к 100%-ной чистоте и 14%-ной влажности.
Метеорологические условия во время проведения исследований (2010-2014 гг.) отличались жаркой и сухой погодой с дефицитом выпавших осадков на фоне высоких среднесуточных температур. В этих условиях для всесторонней оценки реакции растений белого люпина в зависимости от изучаемых агротехнических приемов возделывания большое значение придается линейному росту и накоплению массы сухого вещества.
Исследования показали, что величина линейного роста варьировала в зависимости от складывающихся почвенных метеорологических условий года, а также по мере увеличения комплекса изучаемых агротехнических приемов. Установлено, что эффект от применения инокуляции семян, минеральных удобрений, микроэлементов и регулятора роста начал проявляться с начальных фаз развития растений люпина белого и сохранялся до конца вегетации.
В среднем за пять лет высота растений люпина белого сорта «Деснянский» во все фазы вегетации на вариантах с комплексным применением инокуляции семян, минеральных удобрений, микроэлементов и регулятора роста была выше, чем на контроле и на вариантах с инокуляцией семян (2) и применением микроудобрений Фон + инокуляция семян штаммом 367а - Фон1 и на вариантах Фон + Мо + Со + РРВ и Фон1 + Мо + Со + РРВ (табл. 1).
Таблица 1
Высота и масса воздушно-сухого вещества растений люпина белого в зависимости от инокуляции семян, минеральных удобрений и регулятора роста (в среднем за 2010-2014 гг.)
|
Вариант |
Высота (см) и масса (г) одного растения |
||||
|
стеблева ние |
ветвление |
бутони-зация |
цветение |
образование бобов |
|
|
1. Фон 0 - контроль |
11,2 0,9 |
18,0 1,5 |
28,9 2,8 |
38,0 6,7 |
48,1 8,2 |
|
2. Фон 0 + ризоторфин - фон 1 |
11,7 0,9 |
18,6 1,6 |
29,7 3,0 |
39,9 7,1 |
50,2 8,7 |
|
3. Фон 0 +Мо + Со + РРВ |
13,3 1,0 |
19,5 1,7 |
31,5 3,3 |
41,0 7,2 |
50,9 8,9 |
|
4. Фон 1 + Мо + Со + РРВ |
13,9 1,2 |
20,4 1,8 |
31,4 3,5 |
42,2 7,6 |
52,2 9,5 |
|
5. Фон 1 + К60+ Мо + Со + РРВ |
15,1 1,3 |
21,6 2,3 |
33,7 3,9 |
44,4 8,0 |
56,6 10,0 |
|
6. Фон1 + P30K60+ Мо + Со + РРВ |
16,8 1,5 |
22,9 2,6 |
35,3 4,4 |
46,6 8,9 |
61,2 10,9 |
|
7. Фон 1 +N30K60+ Мо + Со + РРВ |
17,5 1,9 |
24,9 2,8 |
36,9 4,7 |
47,5 9,5 |
64,2 11,1 |
|
8. Фон1+N30P30K60+Мо+Со +РРВ |
18,8 2,0 |
27,5 3,0 |
37,4 4,9 |
48,0 10,4 |
65,8 12,8 |
Примечания. РРВ* - рострегулирующее вещество Лариксин.
Над чертой - высота, под чертой - масса растений люпина белого.
Положительный эффект от применения инокуляции семян, микроэлементов, минеральных удобрений и регулятора роста начал проявляться в начальные фазы развития растений люпина и сохранялся на протяжении всей вегетации. Наибольшая высота растений (56,6-65,8 см) отмечена в фазе образования бобов на вариантах с комплексным использованием инокуляции семян, минеральных удобрений, микроэлементов и регулятора роста, что на 8,5-17,7 см ,или на 17,7-36,8 %, больше контроля.
Накопление массы воздушно-сухого вещества люпиновым агроценозом в значительной степени зависело от погодных условий и вариантов опыта. Эффект от применения инокуляции семян, микроудобрений и регулятора роста начал проявляться с фазы стеблевания, величина накопления сухого вещества тогда составила 0,4-1,1 г/растение по сравнению с абсолютным контролем. Данная закономерность отмечена во все фазы вегетации. Максимальное значение массы воздушно-сухого вещества получено в фазе образования бобов на вариантах Фон 1 + N30K60+ Мо + Со +Лариксин и Фон 1+N30P30K60 + Мо + Со + Лариксин и составляло 11,1 и 12,8 г/раст., или 35,3 и 56,0 %.
В динамике роста и развития показатели фотосинтетической деятельности зависели от условий года, фаз развития люпина белого сорта «Деснянский», а также сильное влияние оказывали применяемые агротехнические приемы, особенно в комплексе. На этих вариантах опыта даже в начальные фазы развития и в сильно засушливых условиях формировалась большая площадь листьев, которая была в 1,9-3,2 раза больше, чем на контрольном варианте. Отмеченная закономерность в формировании ассимиляционной поверхности сохранялась и в последующие фазы развития растений.
В среднем за 2010-2014 гг. площадь ассимиляционной поверхности растений достигала наибольшей величины в фазе образования бобов. Так, на вариантах с инокуляцией семян площадь листьев в этой фазе составила 19,8 тыс.м2/га, т.е. на 7,2 тыс.м2/га больше контрольного варианта. В посевах с применением микроэлементов и регулятора роста - 21,6 тыс.м2/га, а на варианте Фон 1 + Мо + Со + РРВ - 23,5 тыс.м2/га, или в 1,7-1,9 раза больше контроля.
На посевах с комплексным применением инокуляции семян ризоторфином, микроудобрений Мо и Со, регулятора роста Лариксина и удобрений N30 K60 и N30 P30 K60 формировалась наибольшая площадь листьев - от 28,2 до 29,3 тыс. м2/га соответственно. На вариантах опыта, удобренных K60 и P30 K60, площадь ассимиляционной поверхности в этой фазе была меньше - от 25,6 до 26,7 тыс. м2/га.
Важнейшее значение в развитии и формировании продуктивности растений зерновых бобовых культур, в том числе и люпина, принадлежит процессу азотфиксации. Способность фиксировать азот воздуха зависит от множества факторов среды, таких как наличие оптимальных почвенно-климатических условий, высоковирулентных специфичных штаммов микроорганизмов для инокуляции и микроэлементов. Потребность клубеньковых бактерий в микроэлементах сравнительно невысокая, тем не менее при их дефиците процесс азотфиксации значительно снижается и отрицательно сказывается на урожайности.
В наших опытах во все фазы вегетации влияние инокуляции на фоне комплексного применения минеральных удобрений, микроэлементов и регулятора роста усиливалось. При этом существенно увеличивались число клубеньков и их масса на одно растение. Наибольшее количество клубеньков, в том числе и активных, отмечено в фазе образования бобов на вариантах Фон 1 +N30K60 + Мо + Со+ Лариксин - 18,2 шт./раст., и Фон 1+ N30P30K60 + Мо + Со + Лариксин - 19,9 шт./раст. (табл. 2).
Таблица 2
Число (шт.) и масса (мг) клубеньков на корнях растения люпина белого в зависимости от ризоторфина, РРВ, макро- и микроудобрений (2010-2014 гг.)
|
Вариант |
Фенологическая фаза |
|||||
|
стеблевание |
цветение |
образование бобов |
||||
|
всего |
активных |
всего |
активных |
всего |
активных |
|
|
1. Фон 0 - контроль |
2,9 15,4 |
2,9 15,4 |
4,9 45,4 |
4,9 45,4 |
5,8 50,8 |
3,6 35,3 |
|
2. Фон 0+инокуляция семян - фон 1 |
5,2 21,3 |
5,2 21,3 |
7,2 51,4 |
7,2 51,4 |
7,6 71,9 |
5,4 55,0 |
|
3. Фон 0+Мо + Со + РРВ |
6,2 27,2 |
6,2 27,2 |
8,3 52,6 |
8,3 52,6 |
8,7 78,8 |
6,0 56,3 |
|
4. Фон 1 + Мо + Со + РРВ |
8,4 31,7 |
8,4 31,7 |
10,8 61,6 |
10,8 61,6 |
11,5 86,8 |
8,0 66,7 |
|
5. Фон 1 + К60+ Мо + Со + РРВ |
9,6 44,3 |
9,6 44,3 |
12,4 100,9 |
12,4 100,9 |
14,6 106,5 |
11,5 90,9 |
|
6. Фон1 + P30K60+ Мо + Со + РРВ |
10,9 53,9 |
10,9 53,9 |
14,1 120,3 |
14,1 120,3 |
15,9 117,7 |
13,3 106,3 |
|
7. Фон 1 +N30K60+ Мо + Со + РРВ |
11,3 54,4 |
11,3 54,4 |
15,1 121,0 |
15,1 121,0 |
18,2 118,3 |
13,7 109,8 |
|
8. Фон1+N30P30K60+ Мо + Со + РРВ |
12,4 59,0 |
12,4 59,0 |
15,4 125,1 |
15,4 125,1 |
19,9 119,9 |
13,9 109,7 |
Примечание. Над чертой - число клубеньков, под чертой - масса клубеньков
Наибольшая масса клубеньков отмечена в фазе образования бобов на удобренных вариантах опыта в сочетании с микроэлементами, регулятором роста и инокуляцией семян, она варьировала от 106,5 до 119,9 мг/раст. Максимальная масса клубеньков в фазе образования бобов была на варианте 7 (Фон 1+N30K60+Мо+Со+РРВ), которая составила 118,3 мг/раст., в том числе активных - 109,8 мг/раст. и варианте 9 (Фон 1 + N30P30K60 + Мо + Со + РРВ) - 119,9 мг/раст., в том числе активных 109,7 мг/раст. Поэтому результативность функционирования симбиотического аппарата люпина, а именно число образованных клубеньков и их масса, зависят как от погодных условий вегетационного периода, так и от агротехнических приемов возделывания и существенно влияет на урожай кормового люпина.
Урожайность - важнейший показатель, определяющий эффективность и способы возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе люпина белого, в разных агроэкологических условиях. Изучение и познание закономерностей взаимоотношения растений люпина с условиями произрастания позволяют полнее и успешнее использовать биологические и морфологические особенности культуры и более обоснованно подходить к разработке и рациональному применению таких агроприемов, как удобрение, инокуляция семян, обработка их микроэлементами Мо и Со, препаратом Лариксин.
В наших полевых опытах урожайность люпина во все годы исследований существенно зависела от условий года и применяемых агротехнических приемов (табл. 3).
Таблица 3
Урожайность люпина белого в зависимости от ризоторфина, микроэлементов, минеральных удобрений и регулятора роста
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
% к конт ролю |
|||||
|
2010 г. |
2011 г. |
2012 г. |
2013 г. |
2014 г. |
средняя |
||
|
1. Фон 0 - абсолютный контроль |
1,10 |
1,39 |
1,75 |
1,16 |
1,41 |
1,36 |
100,0 |
|
2. Фон 0+инокуляция семян - фон 1 |
1,23 |
1,64 |
1,98 |
1,18 |
1,66 |
1,54 |
13,2 |
|
3.Фон 0 + Мо + Со + РРВ |
1,32 |
1,72 |
1,99 |
1,24 |
2,01 |
1,66 |
22,1 |
|
4.Фон 1 + Мо +Со + РРВ |
1,47 |
1,83 |
2,12 |
1,33 |
2,16 |
1,78 |
30,9 |
|
5.Фон 1+К60+ Мо + Со +РРВ |
1,52 |
2,08 |
2,45 |
1,59 |
2,48 |
2,02 |
48,5 |
|
6.Фон1+Р30К60+Мо+Со+РРВ |
1,77 |
2,55 |
2,36 |
1,64 |
2,52 |
2,17 |
59,6 |
|
7.Фон1+N30К60+Мо+Со+РРВ |
1,54 |
2,80 |
2,67 |
1,75 |
2,68 |
2,29 |
68,4 |
|
8. Фон1+N30Р30К60+Мо+Со+РРВ |
1,70 |
3,08 |
2,75 |
1,85 |
2,70 |
2,42 |
77,9 |
|
НСР05 |
0,16 |
0,29 |
0,13 |
0,09 |
0,21 |
- |
- |
В среднем за пять лет исследований инокуляция семян люпиновым ризоторфином оказывала положительное влияние на урожайность белого люпина сорта «Деснянский», которая составила 1,66 т/га и была на 0,25 т/га, или на 13,2 %, выше контрольного варианта. Однако математически доказанной эта прибавка урожая была лишь в 2012 и 2014 гг. Комплексное применение изучаемых агроприемов значительно увеличило урожайность люпина белого, которая варьировала по вариантам от 2,02 до 2,42 т/га, или от 48,5 до 77,9 %.
Более высокая среднемноголетняя величина урожая отмечена на 7-м и 8-м вариантах опыта (ризоторфин + N30К60 + Мо + Со + Лариксин и ризоторфин + N30Р30К60 + Мо + Со + Лариксин) - 2,29 и 2,42 т/га.
Таким образом, обработка семян бактериальным препаратом штамма 367а перед посевом, внесение минеральных удобрений, применение микроэлементов Мо и Со и регулятора роста Лариксина позволяют в неблагоприятных засушливых погодных условиях создать достаточно оптимальное развитие, формирование и функционирование симбиотического аппарата растений, а, следовательно, и повышение урожайности семян белого люпина до 2,02-2,42 т/га.
Рецензенты:
Хлопяников А.М., д.с.-х.н., профессор кафедры безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВПО «Брянский ГУ им. И.Г. Петровского», г. Брянск;
Кононов А.С., д.с.-х.н., профессор кафедры ботаники ФГБОУ ВПО «Брянский ГАУ им. И.Г. Петровского», г. Брянск.