Влияние микроудобрения и ризоторфина на симбиотическую азотфиксацию и продуктивность козлятника восточного при выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве

На правах рукописи

Налиухин Алексей Николаевич

Влияние микроудобрения и ризоторфина на симбиотическую азотфиксацию и продуктивность козлятника восточного при выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре земледелия и агрохимии факультета агрономии и лесного хозяйства ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина».

Научный руководитель:	кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Капустин Николай Иванович
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мёрзлая Генриэта Егоровна;
	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жуков Юрий Петрович
Ведущее предприятие:	ФГОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 29 мая 2008 года в 14-00 мин. на заседании диссертационного совета Д. 006.029.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова.

Адрес: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31 а, ВНИИА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенных по установленной форме можно присылать по адресу: 127550, г. Москва, ул. Д.Н. Прянишникова, д. 31 а.

Автореферат разослан «__»______________2008 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.И. Цыганок

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В настоящее время наиболее развитые страны мира большое внимание уделяют биологизации, экологизации и устойчивости земледелия. При этом большое значение отводится научно-обоснованному сочетанию биологического и минерального азота. Пополнить азотный фонд почвы возможно за счет расширения посевов бобовых культур, грамотного их размещения в севооборотах, инокуляции препаратами клубеньковых бактерий (ризоторфин), оптимизации реакции почвенного раствора и питания растений макро- и микроэлементами (Мишустин, 1985; Трепачёв, 1999; Тихонович, Круглов, 2006; Гамзиков, Завалин, 2006).

Особое значение в активизации процесса биологической азотфиксации, а также в повышении урожайности бобовых трав и содержания в нём белка играет обеспеченность бобовых растений микроэлементами (Школьник, 1957; Пейве, 1980; Ягодин, 2002).

По результатам агрохимического мониторинга доля пахотных почв в Нечерноземье с низким и средним содержанием бора составляет 61,8 %, молибдена – 80,8, меди – 50,4, марганца – 53,7, цинка – 84,5, кобальта – 85,4 % от обследованной пашни (Стокозов, Захарова, 1992).

Для обеспечения растений недостающими микроэлементами применяют соответствующие микроудобрения. Из всех способов их использования наиболее экономически выгодными являются предпосевная обработка семян и некорневая подкормка растений (Анспок, 1990; Панасин, 2006).

В связи с изложенным для оптимизации питания бобовых трав актуальна разработка микроудобрения для предпосевной обработки семян, содержащего в своём наборе комплекс микроэлементов и изучение его эффективности при выращивании новой кормовой бобовой культуры - козлятника восточного в условиях Северной части Нечерноземной зоны.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований заключалась в разработке комплексного микроудобрения, предназначенного для предпосевной обработки семян бобовых трав и изучение его эффективности при раздельном и совместном использовании с ризоторфином.

Объект исследований: козлятник восточный сорта Ялгинский, районированный в Вологодской области.

В связи с поставленной целью выдвинуты следующие задачи:

1. Разработать микроудобрение и определить оптимальную дозу его внесения при предпосевной обработке семян козлятника восточного.

2. Изучить влияние микроудобрения и ризоторфина на урожайность зелёной массы козлятника, сбор сухого вещества и сырого протеина.

3. Исследовать влияние раздельного и совместного применения микроудобрения и ризоторфина на интенсивность процесса биологической азотфиксации козлятника и обогащение почвы биологическим азотом.

4. Изучить влияние изучаемых удобрений на химический состав козлятника и определить вынос макро- и микроэлементов единицей урожая.

5. Определить влияние макро-микроудобрений и ризоторфина на изменение агрохимических свойств почвы.

7. Рассчитать выход ОЭ и кормовых единиц с 1 га и экономическую эффективность применения микроудобрения и ризоторфина.

8. Провести производственную проверку эффективности предпосевной обработки семян козлятника восточного микроудобрением и ризоторфином.

9.  Разработать рекомендации по эффективному применению микроудобрения в сельхозпредприятиях региона.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Закономерности действия микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на урожайность и химический состав козлятника восточного, сбор сырого протеина, выход кормовых единиц и обменной энергии;

- Накопление биологического азота в надземной и корневой массе козлятника восточного в зависимости от раздельного и совместного применения микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина.

Научная новизна. В результате проведённых исследований разработан микроэлементный комплекс «Аквамикс-т», предназначенный для предпосевной обработки семян бобовых трав. На основании лабораторных и полевых опытов на козлятнике восточном изучена его агрономическая эффективность при раздельном и совместном использовании с ризоторфином. Изучено влияние микроудобрения «Аквамикс-т» на процесс биологической азотфиксации и обогащение почвы биологическим азотом. Определены содержание и вынос макро- и микроэлементов хозяйственным урожаем козлятника восточного под действием применяемых в опыте удобрений.

Практическая значимость. На основании экспериментальных данных предложено к производству комбинированное водорастворимое микроудобрение «Аквамикс-т», содержащее Мо, В, Со, Сu, Zn. В опытных условиях отработана технология его изготовления на ОАО «Буйский химический завод» Костромской области.

По результатам производственной проверки, проведённой в ЗАО Племзавод «Заря» Грязовецкого района Вологодской области в 2006–2007 гг. на площади
21 га, при совместном использовании ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» для предпосевной обработки семян козлятника, урожайность зелёной массы повысилась на 12 % по сравнению с инокуляцией семян ризоторфином, без микроудобрения. На базе данного хозяйства отработана схема применения микроудобрения «Аквамикс-т» совместно с ризоторфином.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на Всероссийской конференции молодых учёных (Москва, 2005), Научно – практической конференции (Кострома, 2006), Международной научно-практической конференции (Вологда, 2006), 41-й Международной научной конференции в ГНУ ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова 25–26 апреля 2007 года в Москве. Кроме того, результаты исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедры земледелия и агрохимии факультета агрономии и лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина (2005–2007).

Публикации работ. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе три – в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 8 глав экспериментальной части, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 215 наименований, в том числе 27 – зарубежных авторов. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц.

Автор выражает искреннюю признательность за помощь при подготовке диссертации научному руководителю к. с.-х. наук, доценту Н.И. Капустину, зав. лаб. биологического азота ГНУ ВНИИ с.-х. микробиологии, к. с.-х. наук А. П. Кожемякову, зам. директора Буйского химического завода А.Г. Ладухину.

Условия, объекты и методы проведения исследований

Исследования проводились в 2005–2007 гг. на опытном поле факультета агрономии и лесного хозяйства Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии им. Н.В. Верещагина.

С целью изучения влияния различных доз микроудобрения «Аквамикс-т» на урожайность козлятника восточного был заложен микрополевой опыт. Исследования проводились в полевых условиях в круглых сосудах без дна площадью 0,1 м2, врезанных на глубину 25 см. Повторность опыта – трёхкратная. Фосфорное и калийное удобрение в виде двойного суперфосфата и сульфата калия вносили в сосуды, исходя из дозы Р60К100, и перемешивали со слоем 10–20 см. В каждом сосуде после всходов оставляли по 10 растений. Схема опыта представлена в таблице 1. Семена в день посева обрабатывали соответствующими микроудобрениями, в дозах, указанных в схеме опыта и ризоторфином (300 г/га). Уборку проводили в фазу цветения козлятника.

В полевом опыте изучалось влияние совместного и раздельного применения микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на азотфиксацию и продуктивность козлятника восточного.

Почва опытного участка дерново-слабоподзолистая, среднесуглинистая. Мощность пахотного горизонта – 20–22 см. Перед закладкой опыта почва имела следующие агрохимические характеристики: рН(КСl) – 5,8, гидролитическая кислотность (по Каппену) – 1,74 мг-экв /100 г почвы, сумма поглощённых оснований (по Каппену-Гильковицу) – 13,5 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями – 88,6 %, содержание гумуса (по Тюрину) – 2,50 %, подвижного фосфора – Р2О5 (по Кирсанову) – 256 мг/кг, калия – К2О (по Кирсанову) –
217 мг/кг. Содержание подвижных форм микроэлементов в почве (по Пейве-Ринькису) составляло: бора – 0,28 мг/кг (низкая обеспеченность), меди –
2,9 мг/кг (средняя), цинка (ААБ с рН=4,8) – 2,93 мг/кг (средняя).

В основу полевого опыта положена схема, включающая 5 вариантов: 1. – контроль (без удобрений); 2. – Р100К140 (фон); 3. - Фон + ризоторфин; 4. - Фон + микроудобрение «Аквамикс-т»; 5. - Фон + ризоторфин + микроудобрение «Аквамикс-т».

Внесение фосфорных (двойной суперфосфат) и калийных (сульфат калия) удобрений осуществлялось под перепашку из расчёта Р100К140 кг д.в. на 1 га. Кроме того, осенью 2006 года были внесены калийные удобрения из расчёта К100. Перед посевом семена обрабатывали микроудобрением «Аквамикс-т» из расчета 40 г на гектарную норму высева семян и ризоторфином (300 г/га) согласно схеме опыта. Микроудобрение «Аквамикс-т» предварительно растворялось в дистиллированной воде из расчета 40г/литр. Норма расхода раствора – 1 литр на 20 кг семян. Посев: 19 мая 2005 года, беспокровный. Норма высева– 20 кг всхожих семян/га. Общая площадь каждой делянки в опыте составляла 15,0 м2, учётная – 10,0 м2, повторность – трёхкратная.

Агрометеорологические условия в годы проведения исследований в основном были типичными для Северо-западной части Нечерноземной зоны. Величина гидротермического коэффициента (ГТК Селянинова) колебалась за период май-сентябрь в пределах 1,43–1,59, т. е. 2005–2007 годы были умеренно влажными и тёплыми. В 2006 году в июле-августе наблюдался дефицит осадков, что отрицательно повлияло на урожайность козлятника 2-го укоса.

Наблюдения в полевом опыте и лабораторные анализы почвы и растений проводили в соответствии с общепринятыми методиками (Методические указания по проведению исследований в длительных полевых опытах с удобрениями, 1985; Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, 1987; Практикум по агрохимии, 1989).

Учёт урожая проводили сплошным методом. При уборке отбирали образцы растений для определения сырого протеина, жира, клетчатки, зольности, каротина, а также макро- и микроэлементов: кальция, фосфора, калия, меди, цинка, кобальта, марганца и железа. Анализ почвы и растительных образцов проводили в лаборатории кафедры земледелия и агрохимии, лабораторно-аналитическом центре ВГМХА и в ФГУ ГЦАС «Вологодский».

Количество фиксированного азота определено методом сравнения с небобовой культурой (овсяницой тростниковидной), обогащение почвы биологическим азотом рассчитано по методике Трепачёва (1989).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по
Б.А. Доспехову (1985) с использованием программы Exсel.

Результаты исследований

Влияние различных доз микроудобрения «Аквамикс–т» на урожайность козлятника восточного

По результатам лабораторных и полевых опытов был разработан микроэлементный комплекс «Аквамикс–т», для предпосевной обработки семян бобовых трав. Для его изготовления используются следующие соединения: молибдат аммония, борная кислота, сульфат кобальта, комплексонаты меди и цинка на основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). В своём составе «Аквамикс-т» содержит следующие микроэлементы: Мо -16,9%, В - 3,4%, Со - 2,1%, Сu - 2,8%, Zn - 2,8%.

Как видно из данных, полученных в микрополевом опыте (табл. 1), возрастающие дозы микроудобрения способствовали повышению урожайности козлятника. Доза «Аквамикса-т» в 20 г/га н.в. семян на фоне Р60К100 увеличила урожай зелёной массы на 8 %, а 40 г/га н. в. привела к удвоению прибавки (+16% к контрольному варианту с инокуляцией ризоторфином и + 6% по сравнению с обработкой семян молибдатом аммония).

Таблица 1

Влияние различных доз микроудобрения «Аквамикс-т» на урожайность зелёной массы козлятника восточного

Вариант	2005 г	2006 г	2007 г	среднее
	урожайность зелёной массы, г/сосуд (S=0,1м2)
1. контроль (инокуляция ризоторфином) - Р	82	300	262	214
2. Р + молибдат аммония – 40 г/га н.в. семян	94	335	278	235
3. Р + Аквамикс-т – 20 г/га н.в. семян	97	334	266	232
4. Р + Аквамикс-т – 40 г/га н.в. семян	111	361	276	249
5. Р + Аквамикс-т – 60 г/га н.в. семян	118	368	267	251
НСР05	7	18	Fфакт<F05	9

Дальнейшее увеличение дозы микроудобрения не приводит к достоверному повышению урожайности. Исходя из приведённых данных, оптимальной дозой микроудобрения следует считать 40 г «Аквамикса-т» на гектарную норму высева семян козлятника восточного.

Динамика формирования симбиотического аппарата растений козлятника восточного в год посева

Как показали исследования, выполненные в полевом опыте, при совместном использовании ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» в 1-й год жизни козлятника число клубеньков на 1 растение через месяц после всходов (28.06), было в 4 раза больше, чем в варианте с инокуляцией семян ризоторфином без микроэлементов (табл. 2).

Таблица 2

Динамика формирования симбиотического аппарата козлятника восточного в год посева (количество клубеньков на 1 растение, шт.)

№	Вариант	Даты наблюдения
		28.06	14.07	1.08	18.08	15.09
		Число клубеньков, шт/1 растение
1.	Контроль (без удобрений)	1,0	5,2	7,1	12,0	51,4
2.	Р100К140 (фон)	5,0	10,0	14,4	15,1	61,3
3.	Фон + ризоторфин	4,0	19,6	38,5	39,1	80,6
4.	Фон + «Аквамикс - т»	7,0	15,4	39,2	39,4	78,1
5.	Фон + ризоторфин + «Аквамикс-т»	16,0	25,2	45,7	50,6	103,6
6.	НСР05	1,0	1,7	3,8	1,7	5,3

При обработке семян ризоторфином (вар. 3) и микроудобрением «Аквамикс-т» (вар. 4) количество клубеньков на корнях было практически одинаковым. По-видимому, это связано с тем, что микроэлементный комплекс обеспечил благоприятные условия для симбиоза с находящимися в почве неспецифичными для козлятника штаммами микроорганизмов. Следует отметить, что если к 1 августа в 3 - 5 вариантах формировалось примерно 50% клубеньков от максимального их количества к концу вегетации, то во 2 варианте только 25 %, а на контроле (без удобрений) – лишь 14%. Таким образом, совместная обработка семян ризоторфином и микроудобрением способствует интенсивному формированию симбиотического аппарата козлятника восточного. К концу вегетации в данном варианте формируется максимальное число клубеньков на 1 растение (103,6 шт), что в 1,3 раза больше в сравнении с раздельным использованием данных препаратов.

Влияние микроудобрения и ризоторфина на урожайность
козлятника восточного

В 1-й год жизни козлятника (2005) наибольший сбор сухой массы отмечен при совместной обработке семян ризоторфином и микроудобрением (на фоне Р100К140), при этом прибавка к фону составила 71,3 % (табл. 3).

Таблица 3

Урожайность сухой массы козлятника восточного (2005-2007 гг.), т/га

№ вар.		Урожайность сухой массы, т/га								В среднем за 2006-2007 гг.
		2005г.	2006г.			2007г.			Всего за 3 года	т/га	при-бавка, %
		1-й укос	1-й укос	2-й укос	Всего	1-й укос	2-й укос	Всего
1.		0,31	8,18	2,71	10,89	8,71	6,08	14,79	25,99	12,84	-
2.		0,59	10,24	2,93	13,17	9,60	6,68	16,28	30,04	14,72	14,6
3.		0,65	11,89	3,17	15,06	9,93	6,67	16,60	32,31	15,83	23,3
	4.	0,72	11,40	3,14	14,54	10,41	6,38	16,79	32,05	15,66	21,9
	5.	1,01	13,31	3,43	16,74	11,10	6,73	17,83	35,58	17,29	34,7
	НСР05	0,04	0,49	0,10	0,50	0,93	Fф<F05	1,43	1,67	0,82	-

Следует отметить, что раздельное внесение данных препаратов обеспечило значительно меньшую (хотя и существенную) прибавку – 10,1 и 22,0 % к фону соответственно.

Максимальный сбор сухой массы (за 2 укоса) во 2-й год жизни также получен в варианте с совместным применением ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» – 127,1 % к фону, и 111,1 % к варианту с инокуляцией одним ризоторфином. В связи с засушливой погодой отрастание козлятника после проведения 1-го укоса шло медленно, в результате чего сбор сухого вещества во 2-м укосе были примерно в 3,5 раза ниже, чем в 1-м. Хотя погодные условия для получения 2-го укоса были неблагоприятными, во всех вариантах получена достоверная прибавка в урожайности (см. табл. 3).

В 2007 году, на 3-й год жизни козлятника восточного, наблюдается уменьшение прибавки урожайности от изучаемых факторов. Так, если в первом укосе достоверная прибавка в накоплении сухой массы по сравнению с фоном получена только в 5 варианте, то во 2-м укосе разница в сборе сухого вещества между всеми вариантами была несущественной (Fф<F05). По всей вероятности, это связано с «затуханием» эффекта изучаемых факторов к концу третьего года жизни. В период формирования 2-го укоса сложились благоприятные погодные условия. Так, за июль выпала 2-х месячная норма осадков при температуре воздуха несколько выше среднемноголетней. Это также оказало влияние на сглаживание различий по урожайности между вариантами.

В сумме за три года получена существенная прибавка сухой массы козлятника восточного во всех опытных вариантах. При этом следует отметить, что при раздельной обработке семян микроудобрением «Аквамикс-т» (вар. № 4) и ризоторфином (вар. № 3) получена примерно одинаковая прибавка сухого вещества (6,7 и 7,6 % к фону) соответственно. Наибольший сбор сухой массы – 35,58 т/га получен в варианте с совместным применением микроудобрения и ризоторфина, что в 1,18 раза выше варианта с фоновым удобрением. Дополнительный сбор сухого вещества от совместного применения данных препаратов составил 10% в сравнении с их раздельным использованием.

Влияние микроудобрения и ризоторфина на симбиотическую азотфиксацию козлятника и обогащение почвы биологическим азотом

В сумме за три года при совместной обработке семян ризоторфином и микроудобрением вынос общего азота с хозяйственным урожаем козлятника восточного составил 1166,7 кг, в том числе 850,6 кг – симбиотического, что в 1,5 (Nобщ) и 1,9 (Nф) раза больше контрольного и в 1,23 (Nобщ) и 1,34 (Nф) раза больше - фонового варианта (рис. 1).

Рис. 1. Вынос общего и биологического азота козлятником восточным

(в сумме за 3 года), кг/га

Примечания: НСР 05: Nобщ - 50,5 кг/га; Nбиол – 50,2 кг/га; Кф – 0,03

Дополнительное накопление биологического азота по сравнению с раздельным применением данных препаратов в этом варианте составило 109,9 кг/га. Внесение фосфорно-калийных удобрений обеспечивало накопление в надземной массе 950,0 кг общего и 634,0 симбиотического азота на 1 га, что 1,23 и 1,39 раза выше контроля.

Как показали результаты исследований, большая часть общего азота в урожае козлятника восточного приходится на азот симбиотический (рис. 1, табл. 4). В среднем за три года доля биологического азота в контрольном варианте (без удобрений) составила 59% от общего (Кф=0,59). При раздельном использовании ризоторфина и микроудобрения (на фоне Р100К140) доля биологического азота повышалась до 67-70% от общего его накоплении в растениях. При совместном использовании указанных препаратов коэффициент азотфиксации возрастал до 0,73, т.е. козлятник восточный в 5-м варианте накапливал симбиотически фиксированного азота в 1,23 раза больше по сравнению с контролем (без удобрений) и 1,08 раза по сравнению с фоном.

Зная содержание биологического азота в поукосно-корневых остатках, вынос общего азота с урожаем козлятника в сумме за три года и величину коэффициента азотфиксации, обогащение почвы биологическим азотом N(биол) рассчитано по следующей формуле (Трепачёв, 1989):

N(об) = N(биол) - N(в),

где N(об) – обогащение почвы биологическим азотом, кг/га; N(биол) - биологический азот поукосно-корневых остатков, кг/га; N(в) – вынос азота с урожаем козлятника восточного за 3 года жизни, кг/га.

Влияние удобрений на поступление в почву биологического азота приведены в таблице 4.

Таблица 4

Влияние макро- микроудобрений и ризоторфина на поступление в почву биологического азота за 3 года жизни козлятника восточного

Вариант	Содержание N биол в поукосно-корневых остатках, кг/га	Вынос Nобщ с хозяйственным урожаем козлятника за 3 года, кг/га	Кф надземной массы в среднем за 3 года	Обогащение почвы биологическим азотом, кг/га
1. Контроль (без удобрений)	225,24	772,0	0,59	-91,28
2. Фон (Р100К140)	320,06	950,0	0,67	6,56
3. Фон + ризоторфин	363,84	1056,6	0,70	46,86
4. Фон + «Аквамикс-т»	372,96	1041,0	0,69	50,25
5. Фон + ризоторфин + «Аквамикс-т»	482,52	1166,7	0,73	167,51
НСР05	42,27	50,5	0,03	31,75

Как видно из данных, представленных в таблице 4, без применения удобрений (в контрольном варианте) растения козлятника выносили из почвы больше азота, чем фиксировали его из атмосферы, в результате чего складывался отрицательный баланс по азоту (- 91,28 кг/га).

Применение фосфорно-калийных удобрений в дозе Р100К140 под основное внесение и К100 в подкормку осенью 2-го года жизни, способствовало формированию более активного симбиотического аппарата, в результате чего в данном варианте складывался бездефицитный баланс по азоту (+ 6,56 кг/га N). Раздельная обработка семян ризоторфином и микроудобрением «Аквамикс-т» способствует обогащению почвы биологическим азотом (N(об)) в размере 46,86 и 50,25 кг/га N соответственно. Наибольшее обогащение (167,51 кг N(биол)/га) наблюдается при совместном использовании для обработки семян ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» (на фоне Р100К140).

Влияние макро-микроудобрений и ризоторфина на биохимический состав козлятника восточного

Изменение биохимического состава козлятника восточного во многом зависело от применяемых в опыте удобрений (табл. 5).

Таблица 5

Химический состав сухого вещества козлятника в среднем за 2005-2007 гг.

Вариант	в % к сухой массы
	Сырой протеин	Сырой жир	Сырая клетчатка	БЭВ	Зола	Каротин, мг/кг
1. Контроль (без удобрений)	18,84	3,63	25,44	42,67	9,43	236,86
2. Фон (Р100К140)	20,11	3,80	24,91	41,23	9,95	243,93
3. Фон + ризоторфин	20,43	3,88	25,24	40,41	10,04	244,04
4. Фон + «Аквамикс-т»	20,53	3,86	25,14	40,61	9,86	247,96
5. Фон + ризоторфин + «Аквамикс-т»	20,77	3,89	26,05	39,47	9,83	258,39

В среднем за три года наибольшее содержание сырого протеина отмечалось в 2-5 вариантах (20,11–20,77 %), при этом разница с контролем составила от 1,67 % в варианте Р100К140 до 1,93 % в варианте № 5 (с совместным применением ризоторфина и микроудобрения). Содержание сырого жира варьировало незначительно: от 3,63 % на контроле до 3,89 % в 5-м варианте. Массовая доля сырой клетчатки в сухом веществе мало зависела от применяемых в опыте удобрений и колебалась в пределах от 24,91 до 25,44 %. Наибольшее содержание сырой золы (9,86–10,04 %) отмечено в 2–4 вариантах, что по всей вероятности связано с внесением на них фосфорно-калийных удобрений (как фоновые). Наибольшая концентрация безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) отмечена в контрольном варианте – 42,67 % СВ, что обусловлено более низким содержанием сырого протеина и жира. Наблюдается тенденция увеличения содержания каротина с 236,86 мг/кг сухого вещества на контроле до 258,39 мг/кг СВ при совместном использовании ризоторфина и микроудобрения (на фоне Р100К140).

Влияние удобрений на содержание макро- и микроэлементов

Анализ химического состава сухого вещества козлятника показывает, что содержание кальция изменялось в зависимости от применяемых в опыте удобрений (табл. 6). Наибольшая его концентрация отмечалась в 1-й год жизни (2,54-2,98 %), а также во вторые укосы в 2006 и 2007 годах. В среднем за 3 года, наибольшее его содержание наблюдалось в контрольном и фоновом вариантах– от 1,41 до 1,47 % соответственно. При раздельной и совместной обработке семян ризоторфином и микроудобрением концентрация кальция снижается до 1,37–1,29 % сухого вещества, а калия – увеличивается от 1,80 % (в варианте с обработкой семян микроудобрением) до 1,87 % – при совместной инокуляции семян ризоторфином и обработке микроудобрением.

Таблица 6

Содержание макро- и микроэлементов в сухом веществе козлятника восточного (в среднем за 2005–2007 гг.)

Вариант	Са	Р	К	Cu	Zn	Co	Mn	Fe
	% на сухое вещество			мг/кг сух. вещ-ва
1.	1,47	0,27	1,70	6,48	17,47	0,13	47,48	89,0
2.	1,41	0,27	1,67	6,49	16,74	0,15	43,46	82,2
3.	1,37	0,28	1,68	7,36	15,81	0,16	49,34	94,1
4.	1,29	0,27	1,80	7,39	16,43	0,15	47,97	95,0
5.	1,29	0,27	1,87	7,23	16,60	0,15	49,93	95,0
Норма для дойных коров (10-40 л/ сутки)	0,45-0,75	0,32-0,55	0,60-1,50	5,00-12,00	20-60	0,25-1,00	30,00-75,00	39,00-73,00
ПДК, мг/кг				30	50	1,0	н/норм.	100,0
Пороговые концентрации: Cu, Zn, Co - по В.В. Ковальскому (1974), Mn, Fe – по В.В. Церлинг (1990)			нижняя	3,00-5,00	20,00-30,00	0,10-0,25	10,00-20,00	20,0-30,00
			верхняя	20,0-40,0	60,0-100,0	1,0	100,00- 200,00 (токсично)	251,0-400,0

Содержание фосфора в сухом веществе козлятника варьировало в пределах от 0,25 % до 0,35 %. Наибольшая концентрация меди (7,23–7,36 % СВ) отмечалась в вариантах с предпосевной обработкой микроудобрением и ризоторфином, что на 0,87–0,88% выше контрольного и фонового вариантов. Содержание цинка в сухом веществе козлятника имеет обратную закономерность. Максимальная его концентрация – 17,47 % отмечается в контрольном варианте, по мере повышения урожайности наблюдается тенденция снижения содержания до 16,60–15,81 %. На фоне фосфорно-калийных удобрений наблюдается увеличение содержания кобальта в сухом веществе козлятника на 0,01–0,02% по сравнению с контрольным вариантом и составляет 0,15–0,16%.

Содержание марганца и железа слабо изменяется по вариантам опыта и практически не зависит от вносимых удобрений.

Концентрация анализируемых микроэлементов в сухом веществе козлятника восточного не превышало ПДК.

Сравнение фактических данных минерального состава козлятника восточного с научно-обоснованными нормами кормления полновозрастных дойных коров живой массой 400–700 кг и суточным удоем от 10 до 40 кг при жирности 3,8–4,0 % показывает, что в сухом веществе всех вариантов достаточно кальция и калия, но не хватает фосфора. Из микроэлементов оптимальная концентрация в сухом веществе корма отмечена только для меди и марганца. Во всех вариантах содержание цинка и кобальта ниже того количества, которое требуется по норме. В то же время, железа накапливается выше нормы (табл. 6). Следует отметить, что содержание цинка находится ниже пороговой концентрации, а кобальта – в её пределах.

Затраты основных элементов питания на формирование 1 т сухого вещества козлятника восточного представлены в таблице 7.

Таблица 7

Хозяйственный вынос макро- и микроэлементов козлятником восточным на 1 т сухого вещества (в среднем за 2005–2007 гг.)

№	Вариант	кг/1 т сухого вещества				г/1 т сухого вещества
		N	P2O5	K2O	СаО	Cu	Zn	Co
1.	Контроль	31,0 18,3	6,2	17,9	20,5	6,5	17,5	0,17
2.	Р100К140 (фон)	33,1 22,2	6,2	17,6	19,7	6,5	16,7	0,19
3.	Фон + ризоторфин	33,6 23,5	6,3	17,6	19,1	7,4	15,8	0,19
4.	Фон + «Аквамикс - т»	33,8 23,3	6,1	18,8	18,1	7,4	16,4	0,19
5.	Фон + ризоторфин + «Аквамикс - т»	34,2 24,9	6,2	20,0	18,0	7,2	16,6	0,19

Примечание: в числителе – вынос общего, в знаменателе - симбиотического азота, кг/т СВ.

Как показали исследования, вынос элементов питания с 1 т сухого вещества (СВ) составлял: азота – от 31,0 кг/т в контрольном до 34,2 кг/т при совместном использовании ризоторфина и микроудобрения (на фоне фосфорно-калийных удобрений), фосфора от 6,1 кг/т до 6,3 кг/т, калия в вариантах 1-3 составлял от 17,6 до 17,9 кг/т, а при обработке семян микроудобрением и при его совместном использовании с ризоторфином его концентрация возрастала до 18,8-20,0 кг K2O/т СВ.

Соотношение азота, фосфора, калия и кальция в хозяйственном урожае опытных вариантов (№ 3-5) составляло соответственно 5,3–5,5; 1,0; 2,8–3,2; 2,9–3,0. На единицу фосфора растения в вар. № 5 потребили максимальное количество азота и калия, а в контрольном и фоновом вариантах – кальция

Сбор сырого протеина, кормовых единиц и выход обменной энергии

Как показали исследования, за счёт совместного применения ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» (вар. 5) дополнительный сбор сырого протеина по сравнению с фоном составил 1,4 т/га, а с вариантом № 3 (обработка ризоторфином) – 0,7 т/га (рис. 2). Применение микроудобрения без ризоторфина также обеспечило получение прибавки в размере 0,6 т/га по сравнению с фоном. Внесение фосфорно-калийных удобрений способствовало получению хотя и меньшей, но также существенной прибавки в сборе сырого протеина по сравнению с чистым контролем (вар. 1) – 1,1 т/га.

Наибольший сбор кормовых единиц в сумме за три года отмечается в 5 варианте. Прибавка к контролю и фону составила 5,6 и 3,1 т корм. ед./га соответственно. Общий сбор корм. ед. в 3 и 4 вариантах (где ризоторфин и микроудобрение применялись раздельно) был практически одинаковым и составил 20,6 и 20,5 т/га. Применение Р-К удобрений (вар. 2 - фон) обеспечило дополнительный сбор корм. ед. к контролю – 2,8 т корм. ед./га (рис. 2).

Рис. 2. Влияние удобрений на сбор сырого протеина, кормовых единиц (т/га) и выход обменной энергии (ОЭ, ГДж/га) в сумме за 3 года

Примечания: НСР 05: СП - 0,3 т/га, корм. ед. – 1,0 т/га, ОЭ – 14,1 ГДж/га

По результатам проведённых исследований (рис. 2) наибольший выход обменной энергии (ОЭ) отмечен также в 5-м варианте – 298,91 ГДж/га, что на 75,56 ГДж/га больше контрольного и на 45,46 ГДж/га фонового вариантов. В 3 и 4-м вариантах выход обменной энергии превысил фоновый на 19,03 и 18,85 ГДж/га соответственно.

Влияние применения макро- микроудобрений и ризоторфина на изменение агрохимических свойств почвы опыта

За три года выращивания козлятника восточного (2005–2007 гг.) содержание гумуса, подвижного фосфора, суммы поглощённых оснований в пахотном слое почвы всех вариантов опыта оставалось практически на прежнем уровне (табл. 8). Степень насыщенности основаниями за время проведения полевого опыта также существенно не изменилась.

Перед закладкой опыта содержание обменного калия в почве было высоким (217 мг/кг почвы – 5-й класс обеспеченности). Несмотря на то, что в сумме за три года было внесено 240 кг K2O/га, произошло снижение содержания в почве обменного калия на 11–24 мг/кг почвы (по Кирсанову). Это связано с отрицательным балансом калия (в сумме за 3 года): от – 365 кг K2O /га во 2 варианте до -555-570 кг K2O /га в 1-м (без удобрений) и 5-м вариантах.

Таблица 8

Влияние применения макро- микроудобрений и ризоторфина на изменение свойств и плодородия почвы опыта

Вариант опыта	Гумус, %	рНКCl	Нг	S	V,%	P2O5	K2O
			мг-экв/100 г почвы			мг /кг почвы
Перед закладкой опыта 2005 г.
0.	2,50	5,8	1,74	13,5	88,6	256	217
2007 г.
1.	2,55	5,6	1,70	15,0	88,8	245	193
2.	2,55	5,7	1,89	15,0	89,8	250	206
3.	2,58	5,6	1,85	14,9	88,9	245	200
4.	2,59	5,5	1,94	14,7	88,3	246	195
5.	2,59	5,5	1,90	14,8	88,6	245	194
НСР 05	Fф<F05	0,2	0,06	Fф<F05	-	Fф<F05	11

В то же время за три года возделывания козлятника произошло подкисление почвы на 0,2-0,3 рН, наблюдается увеличение гидролитической кислотности на 0,19-0,24 мг-экв/100 г почвы во 2-5 вариантах опыта.

В дальнейшем, для предотвращения обеднения почвы обменным калием необходимо предусмотреть внесение калийных удобрений в дозах, обеспечивающих бездефицитный баланс калия. Также при последующем использовании травостоев из козлятника восточного необходимо проводить поддерживающее известкование.

Экономическая и энергетическая эффективность удобрений

Экономическая оценка эффективности применения удобрений под козлятник восточный определена по прибавке урожая (выраженная в кормовых единицах), которая получена от внесения соответствующих удобрений. Максимальный чистый доход – 10769,6 руб./га, достигнут в варианте с совместным применением микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина, что на 9443,6 руб./га больше фона и на 4955,4 руб./га – варианта, без микроудобрения. Как следствие, в 5 варианте достигнута наибольшая рентабельность (116 %) и окупаемость затрат (2,16 руб. на 1 руб. затрат).

Накопление энергии в урожае козлятника восточного под влиянием удобрений во всех вариантах превышает затраты энергии на их применение. Об этом свидетельствует величина биоэнергетического КПД удобрений, которая колебалась от 5,69 в варианте Р100К140 до 9,29 при совместном использовании ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» (на фоне Р100К140).

Выводы

1. В результате проведённых исследований было разработано комплексное микроудобрение «Аквамикс-т», предназначенное для предпосевной обработки семян бобовых трав (козлятника восточного), следующего состава: Мо - 16,9%; В - 3,4%; Со - 2,1%; Сu - 2,8%; Zn - 2,8%. Оптимальная доза микроудобрения составляет 40 г «Аквамикса-т» на гектарную норму высева семян козлятника восточного.

2. Исследования, выполненные в полевых опытах, показали, что применение микроудобрения на козлятнике восточном обеспечило достоверную прибавку урожайности зелёной массы, сбора сухого вещества и сырого протеина. Наиболее высокий прирост данных показателей получен в варианте с совместным применением «Аквамикса-т» и ризоторфина, соответственно на 17, 18 и на 23 % к фоновому контролю (Р100К140).

3. В сумме за три года при совместной обработке семян ризоторфином и микроудобрением накопление общего азота в хозяйственном урожае составило 1166,7 кг, в том числе 850,6 кг – симбиотического, что в 1,23 (Nобщ) и 1,34 (Nф) раза больше фонового варианта. Дополнительное накопление биологического азота по сравнению с раздельным применением данных препаратов составило 109,9 кг/га.

4. Обработка семян ризоторфином и микроудобрением «Аквамикс-т» способствует обогащению почвы биологическим азотом (N(об)) в размере 46,86 и 50,25 кг/га N соответственно. Наибольшее обогащение (167,51 кг N(биол)/га) наблюдается при совместном использовании для обработки семян ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» (на фоне Р100К140).

5. В результате применения микроудобрения «Аквамикс-т» (совместно с ризоторфином на фоне Р100К140) наблюдалось увеличение содержания в сухом веществе сырого протеина на 1,93 %, сырого жира на 0,26%, каротина на 21 мг/кг по сравнению с контрольным вариантом (без удобрений). Отмечается увеличение содержание калия на 0,2 % и снижение концентрации кальция на 0,12 % по сравнению с фоном (Р100К140). Повышается концентрация меди с
6,49 % при внесении Р100К140 до 7,23–7,39 % в варианте с микроудобрением. На содержание фосфора, цинка, кобальта, марганца и железа изучаемые удобрения не оказывали существенного влияния.

6. Вынос элементов питания с 1 т сухого вещества (СВ) при использовании микроудобрения «Аквамикс-т» составлял: азота – 34,2 кг/т, фосфора (Р2О5) – 6,2 кг/т, калия (K2O) – 20,0 кг/т, кальция (СаО) – 18,0 кг/т СВ, меди – 7,2 г/т, цинка – 16,6 г/т, кобальта – 0,19 г/ т сухого вещества.

7. За три года выращивания козлятника восточного содержание обменного калия по всем вариантам опыта уменьшилось на 11–24 мг/кг, произошло подкисление почвы на 0,2–0,3 рН, увеличение гидролитической кислотности во 2–5 вариантах опыта на 0,19–0,24 мг-экв/100 г почвы. Содержание гумуса, подвижного фосфора, сумма поглощённых оснований и степень насыщенности основаниями остались практически без изменений.

8. Наибольший сбор кормовых единиц в сумме за три года отмечается в варианте при совместном использовании микроудобрения и ризоторфина. Прибавка к контролю и фону составила 5610,3 и 3146,6 корм. ед./га соответственно. Максимальный выход обменной энергии (ОЭ) отмечен также в данном варианте – 298,91 ГДж/га, что на 75,56 ГДж/га больше контрольного и на 45,46 ГДж/га фонового вариантов.

9. Рентабельность совместного применения ризоторфина и «Аквамикса-т» для обработки семян козлятника составляет 116%, что в 1,68-1,73 раза выше их раздельного использования. При этом, в данном варианте получен максимальный чистый доход – 10769,6 руб./га, что на 9443,6 руб./га больше фона и на 4955,4 руб./га – варианта с ризоторфином, без микроудобрения.

10. Максимальная энергоотдача от удобрений получена при совместном использовании на фоне Р100К140 ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т». При этом величина биоэнергетического КПД удобрений в данном варианте составила 9,29 ед., что на 63,2 % выше, чем в фоновом варианте.

Предложения производству

1. В условиях Северо-Западной части Нечерноземной зоны РФ на среднеокультуренных среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах для повышения продуктивности козлятника восточного рекомендуется обрабатывать его семена перед посевом ризоторфином совместно с микроудобрением «Аквамикс-т» (на фоне внесения Р-К удобрений).

2. Соблюдая вышеуказанные условия возможно получение урожайности сухой массы (за 3 года использования козлятника восточного) – 35,6 т/га, сбора сырого протеина – 7,3 т/га, кормовых единиц – 22,5 т/га, при одновременном обогащении почвы биологическим азотом в размере 167,5 кг/га.

3. Рентабельность данной технологии составляет 116 %, а чистый доход – 10769,6 руб./га. Таким образом, применение микроудобрения «Аквамикс-т» в комплексе предпосевной обработки семян является низкозатратным приемом, обеспечивающим высокий экономический эффект.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Ладухин А.Г. Азотфиксация козлятника при использовании микроудобрения и ризоторфина / А.Г. Ладухин, Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин // Плодородие. – 2006. – №3. – С. 30-31.

2. Капустин Н.И. Эффективность совместного применения микроудобрений и ризоторфина при возделывании козлятника восточного / Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин // Кормопроизводство. – 2006. - № 7. – С. 24-26.

3. Капустин Н.И. Влияние микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на продуктивность козлятника восточного / Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин, А.Г. Ладухин, Н.М. Соболева, Н.А. Ханова // Агрохимический вестник. – 2007. - № 3. – С. 14-16.

4. Капустин Н.И. Влияние ризоторфина на продуктивность многолетних бобовых трав первого года жизни / Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин // Новые технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции: Сб. науч. тр. ВГМХА. – Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА, 2005. – С. 169-173.

5. Капустин Н.И. Эколого-агрохимическая эффективность микроудобрений и ризоторфина при возделывании козлятника восточного в северной части НЗ / Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин // Наука – производству. Т. 3. Биологические науки: Сб. науч. тр. ВГМХА. – Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА, 2006. – С. 159-163.

6. Капустин Н.И. Эффективность применения ризоторфина и различных доз азотных удобрений на многолетних бобовых травах / Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин // Наука – производству. Т. 3. Биологические науки: Сб. науч. тр. ВГМХА. – Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА, 2006. – С. 163-168.

7. Налиухин А.Н. Эколого-агрохимическая эффективность применения микроудобрений при возделывании многолетних бобовых трав в северной части Нечерноземной зоны / А.Н. Налиухин, Н.И. Капустин // Инновации молодых учёных – сельскому хозяйству России: Сб. материалов Всероссийской конф. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. – С. 290-294.

8. Капустин Н.И. Влияние микроудобрений на симбиотическую азотфиксацию и продуктивность многолетних бобовых трав / Н.И. Капустин, А.Н. Налиухин // Проблемы сельского хозяйства: Международный сб. науч. тр. – Калининград: КГТУ, 2006. – С. 65-72.

9. Налиухин А.Н. Применение микроудобрения «Аквамикс-т» для предпосевной обработки семян многолетних бобовых трав / А.Н. Налиухин, Н.И. Капустин, А.Г. Ладухин. – Вологда: ФГУ Вологодский ЦНТИ, № проекта 14-001-07, 2007. – 20 с.

10. Налиухин А.Н. Оптимизация питания козлятника восточного как фактор биологизации и повышения устойчивости земледелия / А.Н. Налиухин // Научное управление качеством образования. Т. 3. Биологические науки: Сб. науч. тр. ВГМХА, посвящённый 96-летию академии.– Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007. – С. 65-70.

11. Налиухин А.Н. Продуктивность козлятника восточного и обогащение почвы биологическим азотом при использовании микроудобрений и ризоторфина / А.Н. Налиухин // Агрохимические приёмы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур: Матер. 41-й международной научной конференции (ВНИИА). – М.: ВНИИА, 2007. – С. 183-186.

Объем 1,1 усл. печ. л. Формат 60 /90 1/16

Заказ № 129 –Р. Тираж 100 экз. Подписано в печать 26.04.2008 г.
ИЦ ВГМХА 160555, г. Вологда, с. Молочное, ул. Емельянова, 1