Влияние почвенно-климатических условий предгорной зоны Кабардино-Балкарии на показатели симбиотической деятельности посевов, урожайность, структуру урожая и качество семян чечевицы

Аннотация. На выщелоченных черноземах предгорной зоны Кабардино-Балкарской Республики на территории учебно-опытного комбината ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова» изучено влияние почвенно-климатических условий зоны выращивания и применения микро — макроудобрений, регуляторов роста растений и биопрепаратов на посевах чечевицы, их влиянии на показатели продуктивности и качества. Доказано, что в целом природные условия предгорной зоны благоприятны для возделывания и получения высоких урожаев основных сельскохозяйственных культур. Анализ метеорологических условий данного района (характерных для всей зоны) показывает, что здесь имеются большие резервы и возможности для получения высоких и стабильных урожаев зерна чечевицы. Приведенные морфолого-генетические и агрохимические показатели выщелоченных черноземов зоны выращивания позволяют считать эти почвы благоприятными для роста и развития чечевицы. В среднем за годы проведения исследований количество растений, на которых отмечены клубеньки, на примере сорта Рауза на фоновом варианте составило 63,7%, применение препарата Агропон С в сочетании с селенитом натрия увеличивало на 15,2% количество растений с клубеньками на корнях. Увеличение количества растений с клубеньками на корнях сопровождалось повышение количества и массы клубеньков с одного растения на 8,1 шт. и 10,1 мг. соответственно. Наибольшая урожайность — 2,66 т/га в условиях опыта была получена на варианте совместного применения препарата Агропон С и селенит натрия с нормой высева 2,2 млн. всхожих семян на гектар, что выше контрольного варианта по этой норме высева на 0,46 т/га или 17,3%. Максимального значения показатели содержания белка в семенах и сбора белка с единицы площади достигли на вариантах совместного применения Агропон С и селенита натрия достигали по норме высева 2,2 млн. всхожих семян на гектар и составили 29,6% и 787 кг/га соответственно.

посев чечевица симбиотический выщелоченный чернозем.

Ключевые слова: чечевица, регуляторы роста растений, биопрепараты, симбиотическая деятельность, урожайность

Практически все растения получают азот из минеральных соединений получаемых ими из почвы [1]. И только бобовые культуры отличатся способностью добывать азот воздуха посредством взаимодействия — симбиоза с клубеньковыми бактериями. Запасы этого источника азота практически неисчерпаемы [3, 7, 8]. Для обеспечения условий, при которых возможен активный симбиотический процесс необходимо воспроизведение ряда условий с учетом потребностей каждого вида и сорта [4, 5]. Изучением вопроса симбиотической деятельности посевов зернобобовых культур в условиях Кабардино-Балкарской Республики занимались Б. М. Князев, Б. Х. Жеруков, М. В. Кашукоев, И. М. Ханиева, А. Б. Апажихов, Х. А. Гажев, А. Х. Иванова, Кошукоев А. А. и др.

Изучением вопроса симбиотической деятельности посевов чечевицы в условиях выщелоченных черноземов Кабардино-Балкарии, практически не занимались [7]. Исследования, проведенные нами, были направлены на освещение вопросов связанных с симбиотической деятельностью посевов чечевицы и определению наиболее действенных приемов агротехники приводящих усилению симбиотической деятельности посевов чечевицы.

Цель исследований — установить влияние почвенно-климатических условий предгорной зоны Кабардино-Балкарии на показатели симбиотической деятельности посевов, урожайность, структуру урожая и технологические свойства семян чечевицы.

Для изучения выше поставленных вопросов были заложены полевые опыты, экспериментальная часть которых проводилась в условиях предгорной зоны Кабардино-Балкарии на территории учебно-опытного комбината ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова» .

В опыте по изучению симбиотической деятельности посевов чечевицы, следующие варианты по схеме опыта:

• 1. Контроль (без инокуляции и удобрений)
• 2. ФОН — инокуляция + Р₁₂₀К₆₀МоВ
• 3. ФОН — Альбит
• 4. ФОН — Агропон С
• 5. ФОН — Агропон + селенит натрия

Фоном для испытания биологических препаратов была инокуляция семян бактериальным препаратом «Ризоторфин, штамм 11-а» и обработка их микроэлементами (ИнР₁₂₀К₆₀МоВ). Изучаемые в опыте препараты применялись в следующих дозировках: Селенит натрия — раствора селенита натрия 10^-4 %; Альбит — 50 мл/т, Агропон С — 10 мл/т семян.

Площадь делянки — 50 кв. м., размещение вариантов — рендомизированное, повторность — четырехкратная. Инокуляцию семян проводили штаммом 11а. Семена перед посевом обрабатывали молибденовокислым аммонием из расчета 50 г на гектарную норму семян. Борные удобрения вносили из расчета 1 кг бора на гектар. Биопрепараты применяли путем обработки семян перед посевом. Агротехника — общепринятая для предгорной зоны. Предшественником была озимая пшеница. Наблюдения за ростом и развитием растений, наступлением этапов органогенеза проводили по морфофизиологическому методу Ф. М. Купермана, (1953) и Госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений (1986). Закладке опытов по изучению влияния удобрений на урожай чечевицы ежегодно предшествовали анализы химического состава почвы опытного участка на содержание общего и усвояемого количества питательных веществ. Усвояемые формы нитратов определяли по методу Гранваль-Ляжу; Р₂О₅ и К₂О — по методу Чирикова в модификации Малюгина и Хреновой (Петербургский, 1961).

Фосфорно-калийные удобрения вносили под основную обработку почвы в дозах, предусмотренных планом опытов. Фосфор вносили в виде простого и боризированного суперфосфата, калий — в виде хлористого калия.

Густота стояния растений определялась на закрепленных площадках, выделенных после появления всходов, впоследствии отбирали снопы для определения структуры урожая и содержания элементов питания. Учет количества клубеньков, в основные фазы развития, проводился с использованием методов почвенных монолитов. Общий симбиотический потенциал и активный симбиотический потенциал рассчитывали по методике, предложенной Г. С. Посыпановым (1983) [6].

В лабораторных условиях определяли качество семян чечевицы по содержанию протеина по методу Къельдаля, а качество зеленой массы — по содержанию в ней питательных веществ. Аминокислотный состав определялся на аминокислотном анализаторе «Биотроник» Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства имени П. П. Лукьяненко (г. Краснодар).

Все опыты закладывались по предшественнику — озимой пшенице.

В опыте по изучению хелатных форм микроэлементов предпосевную обработку семян проводили согласно инструкции по применению, опытные делянки 25 кв. м., с четырехкратной повторностью, время замачивания семян (экспозиция) составила 24 часа. Площадь листьев определяли при помощи метода контуров.

Фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по формуле Кидда, Веста и Бригса (Ничипорович А.А., 1961).

На опытных делянках учет густоты стояния растений чечевицы, как в период всходов, так и при уборке урожая проводили на двух несмежных повторениях и четырехкратной повторности (по 3 на каждом повторении) путем закрепления колышками учетных площадок площадью в 1 кв. м. В период хозяйственной спелости с этих же площадок брали по 30 растений чечевицы для учета структуры урожая зерна и соломы, а также количества и массы клубеньков на корнях. После обмолота отбирали пробы зерна для учета его влажности.

Полученный урожай семян чечевицы приводились к стандартной 14% влажности по методике Госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений. В течение вегетационного периода вели учет количества и видового состава сорных растений.

Полученные экспериментальные данные математически обработаны общепринятыми методами дисперсионного анализа с использованием ЭВМ по Б. А. Доспехову (1968) [6]. Все предусмотренные программой исследования учеты, наблюдения и анализы выполнялись по методикам принятым в научных учреждениях, соответствующих ГОСТам. Экономическую эффективность разработанной технологии возделывания чечевицы определяли с учетом расходов на работы и технологическим картам по нормативам и расценкам, действующим в регионе на период 2014 г (Баранов Н.П. 1978).

По геоморфологическому строению Республика Кабардино-Балкария делится на три ярко выраженные вертикальные зоны: горную, предгорную и степную.

По данным К. Н. Керефова, Б. Х. Фиапшева (1977) [2] в почвенном покрове предгорной зоны КБР преобладают выщелоченные черноземы.

Важнейшими морфологическими признаками этих почв являются:

• · Темно-серая или темная окраска пахотного горизонта;
• · Наличие ясно выраженной зернистой структуры (на старопахотных участках структура глыбисто-комковатая) в горизонте, А и призматическая в горизонте В;
• · Рыхлое сложение горизонта, А и уплотненность горизонта В;
• · Значительная промытость горизонтов;
• · Мощность горизонтов, А и В чаще всего находится в пределах 80−120 см.

Таким образом, данные почвы обладают благоприятными агрофизическими свойствами для успешного выращивания различных сельскохозяйственных культур, в том числе чечевицы.

Основные и наиболее важные признаки плодородия на выщелоченных черноземах, где проводились исследования с чечевицей, приводятся ниже, на примере одного из разрезов, заложенных и описанных К. Н. Керефовым и Б. Х. Фиапшевым (1977) [2].

Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы за годы проведения исследований приведена в таблице 1.

Таблица 1 — Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы по годам исследования, среднее за 2012;2014 гг.

Содержание гумуса в пахотном слое данных почв составляет 4,4%, вниз по профилю количество его заметно снижается до 2,6%. Величина емкости поглощения в пахотном слое составляет 38,0 мг/экв. на 100 г почвы.

Морфологические признаки генетических горизонтов описаны в следующих разрезах:

А+В пах 0 — 30/30 см. — влажный, темно — серый, комковатый, слабо уплотнен, пористая, корни растений.

В₁ 30 — 42/12 см. — темно — серый, комковато, слабо уплотнен, корни, переход постепенный.

В₂ 42 — 70/28 см. — серый с буроватым оттенком, комковато — зернистая, уплотнен, переход ясный.

Вс 70 — 144/44 см. — темно — бурый зерноватый, слабо уплотнен, карбонатная плесень, переход ясный.

С 144 — 130/16 см. — бурый с белесым оттенком, бесструктурный, уплотнен, карбонатная плесень, жилки.

Мощность гумусового профиля (А+В) в среднем 63 см. Морфологический профиль их состоит из пахотного слоя темно-серой окраски, порошистой структуры; горизонт В₁ темно-серый, буровато-зернистый; горизонт В₂ — коричневой окраски; мелко — ореховато-комковатой структуры; переходный горизонт ВС темно — бурый с комковатой структурой с гумусовыми затеками. Ниже залегает почвообразующая порода, бесструктурная, переходный горизонт и подстилающая порода имеет плотное отложение.

Гранулометрический состав тяжелосуглинистый (табл.2). Содержание частиц «физические глины» в пахотном слое составляет 53,1%. Из фракции гранулометрического состава преобладают фракции крупной пыли (26,7%) и ила (26,2%). Направленных изменений в распределении крупной пыли по профилю не наблюдается, а ил в горизонте В₁ и В₂ возрастает (до 28,8% и 37,0% соответственно), а затем постепенно уменьшается (33,8% в почвообразующей породе). Удельный вес возрастает от 2,64 г/куб. см. в пахотном слое до 2,70 г/куб. см. — в почвообразующей породе.

Таблица 2 — Гранулометрический состав почвы опытного участка — чернозема выщелоченного малогумусного тяжелосуглинистого

Сумма поглощенных оснований в горизонте, А достигает 40 мг. экв. на 100 г почвы. Мощность профиля достигает 63 см при мощности пахотного слоя, А пах — 27 — 30 см.

Гранулометрический состав почв в верхних горизонтах тяжелосуглинистый. По мощности гумусового горизонта почвы относятся к среднемощным — 74 см.

Запасы гумуса 87,2 т/га бонитеты почв 70 баллов. Емкость поглощения — 37,9 мг-экв. на 100 г почвы. Сумма фракции менее 0,01 мм в пахотном слое — 56,9% В₁, фракция крупной пыли — 0,25 — 0,05 (33,5%) становится глинистый, а затем тяжелосуглинистый. Плотность почвы в пахотном слое 1,09 г/см³, ниже — 1,11 г/см³.

По данным микроагрегатного анализа в пахотном слое преобладают водоустойчивые микроагрегаты фракции мелкого песка (34,4%). Порозность пахотного слоя удовлетворительная. Значение фактора структурности (67,2%) свидетельствует о высокой водоустойчивости микроагрегатов, немного уменьшается с глубиной (до 66,7%). Степень агрегатности в пахотном слое (83,5%), уменьшается в горизонте В₁ (62,8%). По данным структурности анализа при сухом просеивании в пахотном слое и в горизонте В₁ преобладают микроагрегаты размером более 10 мм (67,5 и 66,7% соответственно). При мокром просеивании в пахотном слое преобладают структурные агрегаты размером менее 0,25 мм (63,2%), в горизонте В размером 0,25 — 0,50 мм (21,7%).

Структурное состояние воздушно — сухих агрегатов пахотного слоя горизонта В₁ — удовлетворительное, а увлажненных — хорошее.

Выше приведенные морфолого-генетические и агрохимические показатели выщелоченных черноземов позволяют считать эти почвы благоприятными для роста и развития, культурных растений, в том числе и чечевицы.

По физико-географическому расположению район, где проводились исследования, относится к предгорной зоне. Эта зона характеризуется наличием спокойных горно-долинных ветров, оказывающих благоприятное влияние на осадки, абсолютную и относительную влажность воздуха, температуру воздуха, почвы и другие факторы (Зонн С.В., Герасимов И. П., 1964).

Климат в предгорной зоне умеренно-влажный. С суммой температур по многолетним данным за период вегетации 3000−3200⁰С (данные Нальчикской метеостанции). Зима умеренно-теплая со среднемесячной температурой самого холодного месяца января — 4,5−5,0⁰С. Снежный покров небольшой и неустойчивый по годам составляет до 15 см. Снежный покров появляется в среднем в начале III декады ноября, в 40% зим он неустойчив. Некоторые зимы бесснежные. Со снежным покровом насчитывается 75−80 дней. Дней с оттепелями за зиму бывает около 50. Продолжительность безморозного периода составляет в среднем 185−200 дней.

Сумма положительных температур в конце марта устойчиво переходит через 5,0⁰С. В середине апреля устанавливается жаркая погода, в отдельные дни температура может достигать +33⁰С. Лето жаркое, среднемесячная температура воздуха +18−22⁰С. Максимальная температура +37−39⁰С.

Среднегодовое количество осадков в этой зоне по многолетним данным колеблется в пределах 450−600 мм. Однако отмечены годы, когда количество годовых осадков опускалось до 320 мм или повышалось до 700 мм. Осадки распределяются по временам года крайне неравномерно. В летние три месяца выпадает в среднем 190−210 мм, весной 125−200 мм, зимой (декабрь-февраль) 28−50 мм и осенью 70−110 мм. Относительная влажность воздуха в течение года имеет некоторые колебания. При среднегодовой влажности 76% максимальная влажность достигает 80−81% (март, октябрь и ноябрь) и наименьшая — 70% отмечается в августе. Недостатком климата предгорной зоны республики является возможность возникновения засухи и суховеев, в среднем в году число таких дней насчитывается от 8 до 20 дней, в отдельные годы до 30 дней. Наибольшее число их выпадает на июль-август и частично на сентябрь.

В целом зону можно характеризовать как сравнительно теплой, с хорошим увлажнением, умеренно-жарким летом и теплой мягкой зимой, что может благоприятствовать получению высоких и устойчивых урожаев основных сельскохозяйственных культур.

Описание погодных условий опытного участка приводится по материалам гидрометеостанции г. Нальчик. Территория учебно-производственного комплекса КБГАУ находится на высоте 510−550 м над уровнем моря и входит в предгорную зону КБР.

• 2011;2012 сельскохозяйственный год характеризовался преобладанием положительных аномальных температур во все сезоны года (особенно зимой и во второй половине лета) и неравномерным выпадением и распределением осадков в летний период и составило 445 мм.
• 2012;2013 сельскохозяйственный год среднесуточная температура воздуха была выше среднемноголетней за исключением мая и июля. Распределение и выпадение осадков в летний период было равномерным и за вегетационный период чечевицы составило 286 мм.
• 2013;2014 сельскохозяйственный год характеризовался преобладанием положительных температур за исключением апреля. Распределение и выпадение осадков в летний период было неравномерным и за вегетационный период чечевицы составило 224 мм.

Таким образом, самым благоприятным годом для возделывания на богаре выщелоченных черноземов Кабардино-Балкарии оказался 2012 г.

В целом природные условия предгорной зоны благоприятны для возделывания и получения высоких урожаев основных сельскохозяйственных культур. Анализ метеорологических условий данного района (характерных для всей зоны) показывает, что здесь имеются большие резервы и возможности для получения высоких и стабильных урожаев зерна чечевицы.

Степень отзывчивости клубеньковых бактерий определяли по: количеству, массе, размерам, форме и цвету клубеньков, следует отметить, что клубеньки на корнях появились на 5−6 день после фазы «Всходы», к фазе «Ветвление» на корнях были отмечены колонии клубеньков, к моменту появления клубеньки имели приплюснутую форму, к фазе «Бутонизация» клубеньки приобрели более округлую форму.

К моменту наступления фазы «Бутонизация» клубеньки значительно увеличились в размере, и принимают розовую окраску. Наибольшими размерами и более интенсивной окраской отличались варианты с совместным применением Агропон С и селенита натрия на фоне инокуляции семян препаратом ризоторфин.

К фазе «Образование бобов» степень активности клубеньковых бактерий значительно ослабевает, снижается масса и их количество, особенно в годы с недостаточной влагообеспеченностью, такая же тенденция прослеживается и при посеве во второй срок, и еще больше усугубляется при посеве в более поздние сроки.

Увеличение количества растений с клубеньками на корнях происходило постепенно от фазы «Ветвления» до фазы «Цветение». Пик количества растений, на которых сформировались клубеньки, приходился на фазу «Цветение» .

В среднем за годы проведения исследований количество растений, на которых отмечены клубеньки, у сорта Рауза на фоновом варианте составило 63,7%, применение препарата Агропон С в сочетании с селенитом натрия увеличивало на 15,2% количество растений с клубеньками на корнях. Увеличение количества растений с клубеньками на корнях сопровождалось повышение количества и массы клубеньков с одного растения на 8,1 шт. и 10,1 мг соответственно.

Так на варианте совместного применения препарата Агропон С и селенита натрия у сорта Донская количество клубеньков на одно растение в фазу «Цветение» составило 61,7 шт., у сорта Рауза этот показатель на 10% ниже.

Значение урожайности складывается из двух ключевых показателей это вес семян с 1-го растения и количество растений приходящуюся на единицу площади посева, от их оптимального соотношения в агроценозе зависит уровень урожайности.

В условиях опыта оптимальное соотношение этих показателей на контрольном варианте (естественное плодородие почвы) приходилось на норму высева 2,6 млн. всхожих семян на гектар и составило — 2,35 т/га. Наибольшая урожайность — 2,66 т/га в условиях опыта была получена на варианте совместного применения препарата Агропон С и селенит натрия с нормой высева 2,2 млн. всхожих семян на гектар, что выше контрольного варианта по этой норме высева на 0,46 т/га или 17,3%.

Применение на посевах чечевицы изучаемых в опыте макро и микроэлементов, биопрепаратов, регуляторов роста растений привело к увеличению показателей содержания белка в семенах и сбора белка с единицы площади, относительно контрольного варианта. На контрольном варианте максимального значения эти показатели достигли при посеве с нормой высева 2,6 млн. всхожих семян на гектар и составили 27,4% и 644 кг/га. При использовании препарата Агропон С по норме высева 2,6 млн. всхожих семян на гектар значение содержания белка в семенах и его сбора с единицы площади увеличилось на 2,1% и 102 кг/га.

Следует отметить, что максимального значения эти показатели на вариантах с применением препарата Альбит и совместного применения Агропон С и селенита натрия достигали по норме высева 2,2 млн. всхожих семян на гектар. На варианте совместного применения препарата Агропон С и селенита натрия содержание белка и его сбор с единицы площади составили 29,6% и 787 кг/га.

Выводы

• 1. В среднем за годы проведения исследований количество растений, на которых отмечены клубеньки, на примере сорта Рауза на фоновом варианте составило 63,7%, применение препарата Агропон С в сочетании с селенитом натрия увеличивало на 15,2% количество растений с клубеньками на корнях. Увеличение количества растений с клубеньками на корнях сопровождалось повышение количества и массы клубеньков с одного растения на 8,1 шт. и 10,1 мг. соответственно.
• 2. Наибольшая урожайность — 2,66 т/га в условиях опыта была получена на варианте совместного применения препарата Агропон С и селенит натрия с нормой высева 2,2 млн. всхожих семян на гектар, что выше контрольного варианта по этой норме высева на 0,46 т/га или 17,3%.
• 3. Максимального значения показатели содержания белка в семенах и сбора белка с единицы площади достигли на вариантах совместного применения Агропон С и селенита натрия достигали по норме высева 2,2 млн. всхожих семян на гектар и составили 29,6% и 787 кг/га соответственно.

• 1. Горох и нут разных сортов в кормопроизводстве /С.И. Кононенко, Ю. И. Левахин, А. Г. Мещеряков, А. М. Испанова // Зоотехническая наука Беларуси. — 2015. — Т.50. — № 2. — С.3−11.
• 2. Керефов К. Н., Фиапшев Б. Х. Природные зоны и пояса КБАССР. — Нальчик, 1977. — 75 с.
• 3. Кононенко С. И. Эффективный способ повышения продуктивности /С.И. Кононенко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2014. — № 98. — С.759 — 768. — Режим доступа: http://ej. kubagro.ru/2014/04/pdf/33. pdf
• 4. Кононенко С. И. Инновации в организации кормления /С.И. Кононенко // Известия Горского государственного аграрного университета. — 2014. — Т.51. — № - 2. — С.94−98.
• 5. Кононенко С. И. Актуальные проблемы организации кормления в современных условиях /С.И. Кононенко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2016. — № 115. — С.951−980. — Режим доступа: http://ej. kubagro.ru/2016/01/pdf/60. pdf
• 6. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
• 7. Посыпанов Г. С. Методы изучения биологической фиксации азота воздуха: Справочное пособие. — М.: Агропромиздат, 1991. — 300 с.
• 8. Особенности технологии возделывания чечевицы в условиях предгорной зоны КБР / С. И. Кононенко, И. М. Ханиева, Т. М. Чапаев, К. Р. Канукова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2013. — № 94. — С.622 — 631. — Режим доступа: http://ej. kubagro.ru/2013/10/pdf/52. pdf
• 9. Сравнительная оценка кормовых достоинств зерна гороха и нута разных сортов в условиях засухи /С.И. Кононенко, А. Г. Мещеряков, Ю. И. Левахин, А. М. Испанова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2015. — № 107. — С.1426 — 1435. — Режим доступа: http://ej. kubagro.ru/2015/03/pdf/92. pdf