Контрольная работа по "Растениеводству"

На тяжелых  заплывающих почвах даже активные штаммы ризобий образуют мелкие клубеньки, слабофиксирующие азот. Следовательно, бобовые культуры необходимо размещать на рыхлых, хорошо окультуренных, незаплывающих почвах.

Температурный фактор играет важную роль в симбиотических отношениях макро – и микросимбионтов. Требования симбиотических систем к напряженности температуры закреплены в геноме симбионтов и определены экологическими условиями региона, в которых формировался вид.

Для видов короткодневного  фотопериодизма оптимальная температура  для максимальной симбиотической азотфиксации находится в диапазоне – 20-30°С. Однако даже за Полярным кругом в воркутинской тундре при температуре немного выше 0°С эндемичные бобовые культуры – копеечник арктический, астрагал субарктический, клевер люпинолистный и многие другие – формируют активный симбиотический аппарат и фиксируют азот воздуха в течение круглых суток. С другой стороны, в полупустынях и пустынях Средней Азии при температуре воздуха до 45°С при орошении соя, нут и маш активно фиксируют азот воздуха, а горох не формирует клубеньков. Верблюжья колючка в этих условиях без орошения имеет много крупных красных клубеньков, свидетельствующих об активной симбиотической азотфиксации.

Условия питания растения-хозяина определяют размеры симбиотической фиксации. Фиксация азота воздуха происходит при участии аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Главной составной частью АТФ является фосфор, поэтому при симбиотрофном питании растений азотом бобовые предъявляют более высокие требования к обеспеченности фосфором, чем при минеральном типе питания. Достаточная обеспеченность фосфором – обязательное условие активного симбиоза. При низком содержании фосфора в почве клубеньковые бактерии проникают в корень, но клубеньки не образуются. Различные бобовые культуры предъявляют неодинаковые требования к обеспеченности почвы этим элементом.

Например, люпины желтый и многолетний способны извлекать фосфор из труднодоступных соединений почвы. Кормовые бобы, соя и фасоль такой способностью не обладают. Следовательно, для реализации максимальной симбиотической активности при минимальных затратах фосфорных удобрений необходимо учитывать индивидуальные требования конкретной культуры к обеспеченности фосфором и содержание его в почве.

Калий способствует передвижению пластических веществ  в растении, лучшему обеспечению  симбиотической системы фотоассимилятами. При недостатке калия ограничивается активность симбиотической азотфиксации.

Для активного  усвоения азота воздуха бобовыми культурами необходима достаточная  обеспеченность микроэлементами, в  первую очередь бором и молибденом. Бор способствует лучшему развитию сосудисто-проводящей системы, обеспечению клубеньков энергетическими материалами. На кислых и слабокислых почвах бор находится в подвижном, доступном для растений состоянии и борные удобрения не применяют. При известковании кислых почв и в почвах с нейтральной и щелочной реакцией бор переходит в недоступное для растений состояние и под бобовые культуры можно вносить борные удобрения – боризированный суперфосфат, буру или борную кислоту (1кг бора/га).

Молибден входит в состав азотфиксирующего ферментного  комплекса – нитрогеназы. Наряду с другими элементами с переменной валентностью (Fe, Co, Cu) он служит посредником при переносе электронов в окислительно-восстановительных ферментных реакциях. На кислых почвах молибден находится в малоподвижном состоянии, перед посевом на таких почвах семена бобовых обрабатывают молибдатом аммония (20-50г Мо на гектарную норму семян). При увеличении нормы удобрений развитие клубеньковых бактерий угнетается, активность симбиоза снижается. На почвах с нейтральной и щелочной реакцией среды молибден переходит в подвижное состояние и бобовые культуры не нуждаются в молибденовых удобрениях. Таким образом, для увеличения размеров и активности симбиотического аппарата необходимо на кислых почвах применять молибденовые удобрения, а на нейтральных – борные.

Биологические факторы оказывают определенное влияние на активность симбиотической системы. В частности, ризосферная микрофлора может стимулировать или угнетать развитие клубеньковых бактерий в зависимости от ее видового состава. Значительный вред ризобиям наносят бактериофаги, они вызывают лизис клеток ризобий в клубеньках.

Среди различных  видов насекомых, наносящих вред клубенькам, наиболее вредоносны полосатый  и щетинистый клубеньковые долгоносики, личинки которых питаются содержимым клубенька. При большой численности эти вредители почти полностью уничтожают клубеньки. Против долгоносиков успешно применяют химические средства защиты растений в период выхода жуков из почвы.

Большой вред клубенькам наносят и нематоды, которые обитают  в ризосфере различных бобовых  культур. Например, в прикорневой  зоне гороха обнаружено 47 видов нематод, в том числе 25 паразитических. Эти  нематоды проникают в клубеньки  и уничтожают их, некоторые расы нематод полностью подавляют образование клубеньков. Основное средство борьбы с нематодами – севооборот.

Итак, для активного  усвоения азота бобовыми культурами в симбиозе с клубеньковыми бактериями требуется определенный комплекс условий. В практике сельского хозяйства чаще всего какие-либо факторы среды бывают неблагоприятными для симбиоза. В каждой зоне лимитирующим является свой фактор: в Центральном районе Нечерноземной зоны РФ – повышенная кислотность почвы, в южных районах – влажность почвы, на некоторых почвах – недостаточная обеспеченность фосфором, на почвах с нейтральной и щелочной средой – недостаток бора, а на кислых – молибдена. Для некоторых культур (люпин, соя) в новых районах возделывания лимитирующим фактором является отсутствие соответствующего штамма ризобий и т. п. Следовательно, если нет возможности создать комплекс благоприятных условий для бобово-ризобиального симбиоза, то активность симбиоза всегда бывает низкой, азота воздуха усваивается мало (15-30кг/га) или он не усваивается совсем. Растения в этом случае испытывают азотное голодание и дают низкие урожаи.

Антагонизм (противоположное  действие, противодействие органов, химических веществ) микроорганизмов  минерального и биологического азота.

В Центральном  районе Нечерноземной зоны при благоприятных условиях для симбиоза (слабокислые почвы, орошение, достаточная обеспеченность подвижным фосфором, обменным калием, бором, молибденом) зернобобовые культуры могут сформировать за счет азота воздуха до 3т семян/га, клевер – до 12т сена, люцерна – до 14-15т сена/га. При этом зернобобовые усваивают 150-200кг азота воздуха, люцерна, козлятник восточный, клевер ползучий – до 400кг/га. Вносить азотные удобрения в данном случае бесполезно. Подавляя симбиотическую азотфиксацию, минеральный азот компенсирует снижение количества фиксированного азота воздуха и не повышает урожай. У зернобобовых культур отмечается даже устойчивая тенденция к снижению урожая семян, хотя математически она не доказуема, в то же время увеличивается накопление вегетативной массы. У люцерны несколько повышается урожай сена, но это не окупает затрат на удобрения. Кроме того, при внесении азотных удобрений под многолетние бобовые травы отдельные растения развиваются неравномерно, усиливается изреживаемость посевов, сокращается долголетие плантации.

К сожалению, в  практике сельского хозяйства какие-то факторы среды бывают неблагоприятным  для симбиоза, в результате снижается  активность симбиоза, мало усваивается  азот воздуха или он не усваивается  совсем, растения дают низкие урожаи.

В научной литературе нередко можно встретить рекомендации по применению под зернобобовые стартовых  норм азотных удобрений – 20-30кг азота/га, рассчитанных на питание растений до начала симбиотической фиксации азота  воздуха. Теория стартового азота родилась в вегетационных опытах с песчаной культурой, где единственный источник азота для растения – запасы его в семенах. В чистом песке эти нормы действительно оказываются спасением для растений. В полевых условиях до начала фиксации азота растения зернобобовых потребляют – 6-7кг азота с 1га, а многолетних бобовых трав – 1,5-2кг. Такое количество этого элемента всегда имеется в любых почвах, и растения никогда не погибают от азотного голодания в первые фазы развития.

Можно ли существенно  повлиять на урожай семян, если внести 30кг азота на 1г? При полном отсутствии симбиоза в некоторых случаях прибавка урожая семян составит – 0,15-0,25т. Коэффициент использования стартового азота – 30-40%, т. е растения усвоят – 9-12кг азота, 100кг семян зернобобовых в среднем выносят 6кг азота, поэтому в отсутствии симбиоза такая прибавка возможна. Если клубеньки образуются, то стартовый азот задерживает их появление на 6-10 дней, пока внесенный азот не будет использован растениями и закреплен почвой. Когда минеральный азот кончается, а клубеньков еще нет, азот воздуха не фиксируется. Наступает депрессия роста, которая иногда сохраняется до конца вегетации. Урожай при этом не повышается, а в некоторых случаях бывает даже несколько меньше и худшего качества. Ученые многих стран пришли к выводу, что азотные удобрения под зернобобовые культуры не только бесполезны, но и вредны. Этот вывод верен для низких норм азота в условиях, благоприятных для симбиоза.

Когда симбиоз  ослаблен или его нет, то для получения  умеренной урожайности зернобобовых культур (1,5-2т/га) целесообразно вносить – 100-150кг азота/га. При повышении нормы азота до 200кг/га несколько увеличивается урожай семян, но окупаемость удобрений снижается. При недостатке влаги азотные удобрения не используются растениями, они еще больше повышают концентрацию почвенного раствора и быстрее наступает физиологическая засуха. Урожай в этом случае не повышается, а чаще снижается.

Это еще раз  говорит о том, что минеральный  тип азотного питания зернобобовых культур – ненадежный и дорогой способ повышения урожайности. В любом случае для получения высокого урожая этой группы культур необходимо создавать благоприятные условия для симбиотрофного питания азотом.

Весенняя и  поукосная подкормки многолетних  бобовых трав минеральным азотом в нормах – 60-100кг/га вызывают снижение содержания леггемоглобина в перезимовавших клубеньках, задержку весеннего новообразования клубеньков и даже отмирание перезимовавших. Растения переходят на минеральный тип питания азотом. Однако к фазе бутонизации – перед укосом, когда минеральный азот исчерпан, растения на короткое время формируют активный симбиотический аппарат и содержание леггемоглобина в клубеньках становится таким же, как без внесения минерального азота. Подкормка азотом после укоса снова вынуждает растение сбрасывать симбиотический аппарат. Урожай зеленой массы при автотрофном и симбиотрофном типах питания азотом бывает практически одинаковым.

Для практики возделывания бобовых культур весьма важно  уметь прогнозировать и контролировать обеспеченность растений симбиотически фиксированным азотом воздуха. Для различных экологических условий критерии прогнозирования специфичны. С учетом требований биологии культуры для активного симбиоза, например в условиях Центрального района Нечерноземной зоны, можно использовать следующие критерии для прогнозирования возможной фиксации азота воздуха и контроля за фактическим ходом симбиоза.

Если рН сол данного поля соответствует требованиям биологии культуры, влажность почвы поддерживается на оптимальном уровне, почва достаточно обеспечена фосфором и калием или в нее внесены фосфорно-калийные удобрения и микроэлементы до оптимального уровня обеспеченности, в почве имеются спонтанные активные клубеньковые бактерии (данную культуру не впервые возделывают на поле) либо семена инокулированы вирулентным активным штаммом специфичной расы клубеньковых бактерий, то в таком случае можно рассчитывать на максимальную азотфиксацию и получение высокой урожайности за счет усвоения растениями азота воздуха: сена клевера около 12т/га, люцерны – 15-18т/га, семян гороха и фасоли – 3-3,5т/га, кормовых бобов – до 5т/га. При нерегулируемой влажности активность симбиоза будет зависеть от метеорологических условий года.

Если какой-либо фактор имеет неблагоприятные параметры (кислотность почвы выше оптимальной, почва бедна фосфором, калием, микроэлементами, нет соответствующих удобрений и т. п.), азот воздуха будет фиксироваться слабо или не будет усваиваться совсем.

Правильность  прогноза несложно проконтролировать  в течение вегетации. Если у зернобобовых культур через 20-25 дней после всходов образовались розовые клубеньки, то фиксация азота воздуха протекает нормально. В фазе цветения, когда содержание леггемоглобина бывает наибольшим, полевой визуальный анализ 40-60 растений может дать представление об эффективности симбиоза. Для того в разных местах поля выкапывают растения на глубину – 10-15см (80-90% активных клубеньков располагается в верхнем 10-сантиметровом слое почв), осторожно освобождают от почвы (корни с клубеньками лучше отмыть) и анализируют клубеньки. Крупные розовые или красные клубеньки свидетельствуют об активной азотфиксации и хорошей обеспеченности растений азотом. Если клубеньки отсутствуют или они серого или зеленого цвета (без леггемоглобина), то в наиболее ответственный период – при наливе семян – растения будут испытывать азотное голодание. В этом случае на широкорядных посевах при нормальной влажности почвы целесообразно провести подкормки азотом. Аналогично осуществляют контроль за многолетними бобовыми травами.

Таким образом, контролируя процесс формирования и активности симбиотического аппарата, агроном может не только составить правильное представление об обеспеченности бобовых азотом, но и активно вмешиваться в питание растений и формирование урожая.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

 

 

1. Агрохимическая характеристика почв Иркутской Области / А.И. Кузнецова. – Иркутск, 1964. – 100 с.
2. Гатаулина Г.Г., Объедков М.Г., Долгодворов В.Е. Технология производства продукции растениеводства/ Под ред. проф. Гатаулиной Г.Г. – М.: Колос, 1995. – 448 с.
3. Растениеводство / Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов и др.; Под ред. Г.С. Посыпанова. – М.: КолосС, 2007. – 612 с.
4. Создание нового сорта продовольственного картофеля с отработкой технологии его возделывания / Методические рекомендации под ред. доцентов кафедры растениеводства, селекции и семеноводства ИрГСХА В.А. Рычкова, С.П. Бурлова. – Иркутск, 2008. – 48 с.
5. Хуснидинов Ш.К., Долгополов А.А. Растениеводство Предбайкалья.: Учебное пособие. – Иркутск: ИрГСХА, 2000. – 462 с.