All-Russian Lupine Scientific Research Institute – branch of the Federal Williams Research Center of Forage Production & Agroecology (leading researcher)
All-Russian Lupine Scientific Research Institute – branch of the Federal Williams Research Center of Forage Production & Agroecology (knio po napravleniyu sortovyh tehnologiy vozdelyvaniya lyupina, leading researcher)
from 01.01.1989 to 01.01.2025
Brynsk, Bryansk, Russian Federation
Improving of technique of fertilizers’ application at white lupin cultivation which aimed increase of symbiotic nitrogen accumulation, productivity and products quality is an actual task in solution of the problem of protein deficit. The tests have been done on light gray forest soils in the South-West part of the Non-Chernozem zone of Russia in Bryansk region in 2018–2020. The tests’ objects were white lupin variety Michurinskyi and fertilizers. Arable horizon had low humus content, high phosphorus content and increased potassium content. The tests’ results demonstrated the highest response of white lupin to the potassium application as the fertilizer Kaliy mag. The potassium in the dose 70 kg/ha as active substance resulted in increase of accumulation of dry plant mass and root system per a plant to the brilliant pod stage by 14.5 % and 57.4% respectively compared to the standard variant. In this case a part of the atmospheric nitrogen fixed by the white lupin is by 6.9 % higher at total admission compared to the standard. The yield increase level made 0.95 t/ha; raw protein content in seeds increased by 7.0 % compared to the variant free of fertilizers. The combined application of Kaliy mag as the main one and the complex fertilizer Aquarin on the green leaves enhanced the positive effect of this technique.The application of the fertilizers with the sulfur in their content had the positive effect on the ability of the nitrogen accumulation, productivity and products quality of white lupin.
white lupin, fertilizers species, nitrogen accumulation, seed yield, products’ quality
Введение. Люпин белый – перспективная культура в решении проблемы дефицита белка – начала возделываться в нашей стране только в конце девяностых годов прошлого столетия. Это высокобелковая кормовая культура многоцелевого использования. В его семенах содержится в среднем от 36 до 40 % белка и от 8 до 12 % жира. При благоприятных почвенно-климатических условиях семенная продуктивность современных сортов люпина белого достигает 5,0–6,0 т/га, а урожайность зеленоукосной массы – 60,0–100 т/га.
При разработке технологии возделывания люпина важным направлением является совершенствование системы применения макро- и микроэлементов с целью повышения продуктивности, плодородия почвы при снижении затрат на его производство. Люпин белый для формирования одной тонны семян потребляет азота 60–70, фосфора 15–20, калия 30–
Цель исследования – изучить влияние различных форм минеральных удобрений на азотфиксирующую способность, продуктивность и качество семян люпина белого.
Объекты и методы. Опыты проводились в полевом севообороте в 2018–2020 гг., почва светло-серая лесная, легкосуглинистая. Пахотный слой мощностью 22–
Посев производился сеялкой СН-16П. За три недели до посева семена протравливались препаратом Витарос из расчета 2,0 л/т. Норма внесения удобрений взята из расчета среднерекомендованной для вносимых элементов питания на люпине на основе литературных источников. Удобрения вносились перед посевом, под проход сеялки. Отмеренное количество удобрений на единицу площади разбрасывалось вручную на основании схемы опыта (табл. 1). Комплексное водорастворимое удобрение Акварин марки 15 вносилось по зеленому листу ранцевым опрыскивателем в фазу бутонизации из расчета 3 кг комплексного водорастворимого удобрения на 250 л/га воды. В таблице 2 представлено содержание микроэлементов в составе Акварина марки 15.
Таблица 1
Схема опыта
|
Вариант опыта |
Содержание N:Р:К:S, % |
Доза внесения, кг/га (физический вес) |
Способ внесения |
|
Контроль – без удобрений |
– |
– |
– |
|
Акварин 15 |
3:11:38:9 |
3 |
Внекорневая подкормка |
|
Азофоска |
16:16:16:0 |
200 |
Основное внесение весной |
|
Сернокислый аммоний |
21:0:0:24 |
150 |
Основное внесение весной |
|
Простой суперфосфат |
6: 11,3:0:9 |
300 |
Основное внесение весной |
|
Калий маг |
0:0:23,2:0 |
300 |
Основное внесение весной |
|
Борофоска |
0:10:16:0 |
300 |
Основное внесение весной |
|
Азофоска; Акварин15 |
16:16:16:0; 3:11:38:9 |
200; 3 |
Основное внесение весной; внекорневая подкормка |
|
Сернокислый аммоний; Акварин 15 |
21:0:0:24; 3:11:38:9 |
150; 3 |
Основное внесение весной; внекорневая подкормка |
|
Простой суперфосфат; Акварин 15 |
6: 11,3:0:9; 3:11:38:9 |
300; 3 |
Основное внесение весной; внекорневая подкормка |
|
Калий маг; Акварин 15 |
0:0:23,2:0:0; 3:11:38:9 |
300; 3 |
Основное внесение весной; внекорневая подкормка |
|
Борофоска; Акварин 15 |
0:10:16:0; 3:11:38:9 |
300; 3 |
Основное внесение весной; внекорневая подкормка |
Таблица 2
Содержание микроэлементов в удобрении «Акварин», %
|
Микроэлемент |
Содержание |
|
N |
15 |
|
MgO |
3,0 |
|
S |
9,0 |
|
Fe |
0,054 |
|
Zn |
0,014 |
|
Cu |
0,01 |
|
Mn |
0,042 |
|
Mo |
0,004 |
|
B |
0,02 |
В вегетацию для защиты люпина от болезней проводились две обработки фунгицидами.
Погодные условия в годы проведения исследований были различными как по температуре воздуха, так и по сумме и характеру выпадения осадков.
Результаты и их обсуждение. Линейный рост растений люпина белого максимального значения достигал к фазе сизо-блестящего боба. Как показали исследования, изучаемые виды удобрений к этой фазе не оказывали существенного влияния на линейный рост растений люпина белого. В годы с недостаточным выпадением осадков отмечалось положительное влияние на линейный рост удобрений с более высоким содержанием азота в своем составе (азофоска, сернокислый аммоний) в первую половину вегетации. К фазе блестящего боба этот показатель по всем вариантам опыта был на уровне контрольного варианта.
В результате проведенных исследований было отмечено положительное влияние минеральных удобрений Калий мага и Простого суперфосфата при внесении перед посевом и при сочетании их с внесением Акварина 15 в фазу бутонизации на накопление сухого вещества одного растения люпина белого. В среднем за годы исследований сухая надземная масса одного растения на этих вариантах на 10,0–15,9 % была выше, чем на контрольном. Аналогичная тенденция установлена и по накоплению сухой массы корневой системы одного растения люпина белого. Сухая масса корневой системы к фазе блестящего боба на данных вариантах на 29,7–57,4 % была выше, чем у растений на контрольном варианте.
Важным показателем азотфиксирующей способности люпина является масса клубеньков на корнях растений. Применение удобрений перед посевом, а также их комплексное применение оказывало положительное влияние на формирование симбиотического аппарата корневой системы растений люпина. Исключение составляли варианты с внесением борофоски. В состав борофоски входит кальций (около 20 %), который снижает поступление в растения люпина фосфора и отрицательно влияет на клубеньковые бактерии. Наибольшая масса клубеньков в фазу блестящего боба была отмечена на вариантах внесения Калий мага, простого суперфосфата и сернокислого аммония (табл. 3).
Таблица 3
Накопление сухого вещества и азота клубеньками к фазе блестящий боб на люпине белом (среднее за 2018–2020 гг.)
|
Вариант |
Сухая масса клубеньков, г/растение |
Накоплено сухой массы клубеньков, кг/га |
Содержание азота в клубеньках, % |
Накоплено азота в клубеньках, кг/га |
|
Контроль – без удобрений |
0,067 |
55,1 |
3,38 |
1,86 |
|
Акварин 15 |
0,072 |
62,8 |
3,12 |
1,96 |
|
Азофоска |
0,068 |
58,9 |
3,26 |
1,92 |
|
Сернокислый аммоний |
0,088 |
78,9 |
3,36 |
2,65 |
|
Простой суперфосфат |
0,088 |
78,2 |
3,08 |
2,41 |
|
Калий маг |
0,092 |
81,8 |
3,44 |
2,81 |
|
Борофоска |
0,062 |
53,1 |
3,09 |
1,64 |
|
Азофоска; Акварин 15 |
0,072 |
65,0 |
3,09 |
2,00 |
|
Сернокислый аммоний; Акварин 15 |
0,090 |
77,0 |
2,88 |
2,22 |
|
Простой суперфосфат; Акварин 15 |
0,084 |
75,1 |
2,82 |
2,12 |
|
Калий маг; Акварин 15 |
0,088 |
70,3 |
3,24 |
2,28 |
|
Борофоска; Акварин 15 |
0,071 |
57,5 |
2,89 |
1,67 |
Как показали, проводимые исследования, Калий маг способствовал увеличению доли связываемого азота атмосферы люпина белого в общем поступлении на 6,9 % по сравнению с контрольным вариантом (табл. 4). Удобрения, имеющие в своем составе серу, также усиливали процесс азотфиксации. При этом уровень эффекта зависел от содержания в удобрениях азота.
Таблица 4
Влияние удобрений на азотфиксирующую способность люпина белого
(среднее за 2018–2020 гг.)
|
Вариант |
Накоплено азота, кг/га |
Коэффициент азотфиксации, % |
|
|
всего |
из воздуха |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Контроль – без удобрений |
301,8 |
180,4 |
59,8 |
|
Акварин 15 |
298,3 |
176,9 |
59,3 |
|
Азофоска |
298,1 |
176,7 |
59,3 |
|
Сернокислый аммоний |
308,2 |
186,8 |
60,6 |
Окончание табл. 4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Простой суперфосфат |
335,7 |
214,3 |
63,8 |
|
Калий маг |
365,1 |
243,7 |
66,7 |
|
Борофоска |
232,0 |
110,7 |
47,7 |
|
Азофоска; Акварин 15 |
292,8 |
171,4 |
58,5 |
|
Сернокислый аммоний; Акварин 15 |
341,3 |
219,9 |
64,4 |
|
Простой суперфосфат; Акварин 15 |
319,3 |
197,9 |
62,0 |
|
Калий маг; Акварин 15 |
317,3 |
195,9 |
61,7 |
|
Борофоска; Акварин 15 |
265,8 |
144,4 |
54,3 |
Максимальная средняя урожайность за годы исследований была сформирована в вариантах применения сернокислого аммония, Калий мага перед посевом и Калий мага перед посевом и Акварина 15 в фазу бутонизации. Превышение этого показателя по отношению к контролю составило 0,79; 0,95; 0,87 т/га соответственно (табл. 5). В этих же вариантах отмечалась наибольшая масса 1000 семян.
Основными показателями качества получаемой продукции у люпина являются содержание сырого протеина и алкалоидов в семенах.
Таблица 5
Влияние удобрений на урожайность и качество семян люпина белого
(среднее за 2018–2020 гг.)
|
Вариант |
Урожайность семян, т/га |
Содержание сырого протеина в семенах, % |
Содержание алкалоидов в семенах, % |
Масса 1000 семян, г |
|
Контроль – без удобрений |
2,25 |
33,0 |
0,054 |
246,6 |
|
Акварин 15 |
2,57 |
32,9 |
0,052 |
244,2 |
|
Азофоска |
2,72 |
31,4 |
0,060 |
284,7 |
|
Сернокислый аммоний |
3,04 |
35,1 |
0,064 |
286,6 |
|
Простой суперфосфат |
2,81 |
35,0 |
0,066 |
242,0 |
|
Калий маг |
3,20 |
35,3 |
0,054 |
290,0 |
|
Борофоска |
2,65 |
32,3 |
0,057 |
273,1 |
|
Азофоска; Акварин 15 |
2,91 |
33,2 |
0,063 |
270,8 |
|
Сернокислый аммоний; Акварин15 |
2,92 |
35,4 |
0,076 |
260,2 |
|
Простой суперфосфат; Акварин 15 |
2,95 |
35,4 |
0,080 |
254,1 |
|
Калий маг; Акварин 15 |
3,12 |
35,6 |
0,059 |
291,3 |
|
Борофоска; Акварин 15 |
2,96 |
32,7 |
0,053 |
262,0 |
|
НСР05: |
|
|
|
|
|
2018 г. |
0,25 |
|
|
|
|
2019 г. |
0,20 |
|
|
|
|
2020 г. |
0,28 |
|
|
|
Положительное влияние удобрений сернокислого аммония, Калий мага и простого суперфосфата на бактерии рода Rhizobium lupini увеличивало содержание сырого протеина в семенах на 6,1–7,0 % по сравнению с контрольным вариантом без внесения удобрений. Калий усиливал связывание азота в белки и тормозил образование алкалоидов. Внекорневая подкормка на фоне применения данных удобрений имела тенденцию увеличения данных показателей.
При внесении азофоски наблюдалось снижение содержания сырого протеина в семенах в среднем за годы исследований на 4,8 % по отношению к контролю, что говорит о некотором ингибирующем действии данного вида удобрений на клубеньковые бактерии. Возможно, это связано из-за содержания в нем азота, а также фосфора на фоне более низкого содержания в почве обменного калия. Из литературных источников известно, что малые дозы азота сдерживают образование клубеньков, а более высокое содержание в почве фосфора ингибирует поступление в растения калия. Снижение содержания сырого протеина установлено и при применении борофоски. Люпин, обладая растворяющей функцией корневой системы в избыточном количестве, поглощает кальций, находящийся в данном удобрении, в результате чего усиливается расход углеводов на процессы дыхания, а синтез белковых веществ снижается. Это подтверждается данными, полученными в результате проведения исследований.
Заключение. Для оптимизации питания и усиления азотфиксирующей способности люпина белого, получения большего урожая высокого качества при возделывании необходимо на светло-серых лесных почвах Юго-Западной части Нечерноземной зоны России внесение удобрений, имеющих в своем составе калий (удобрение Калий маг). Азот и кальций в удобрениях снижает азотфиксирующую способность люпина.
1. Harkevich L.P., Belous N.M. Vliyanie kompleksnogo primeneniya agrohimicheskih sredstv na urozhay i kachestvo zelenoy massy lyupina // Agrohimicheskiy vestnik. 2010. № 5. S. 12–14.
2. Privalov F.I., Shor V.Ch., Kupcov N.S. Sostoyanie i perspektivy vozdelyvaniya lyupina v Respublike Belarus' // Zemledelie i zaschita rasteniy. 2013. № 3. S. 3–9.
3. Vliyanie udobreniy na produkcionnyy process i urozhay lyupina uzkolistnogo / V.V. Kolomeychenko [i dr.] // Fiziologicheskie aspekty produktivnosti rasteniy: mat-ly nauch.-metod. konf. Orel: ORLIK, 2004. Vyp. 2. Ch. 1. S. 13–16.
4. Kadirov M.M. Udobrenie lyupina // Plodorodie. 2007. № 1. S. 14–15.
5. Naumkin V.N. Otzyvchivost' lyupina na primenenie mineral'nyh udobreniy v Central'no-Chernozemnom regione // Kormoproizvodstvo. 2015. № 5. S. 14–17.
6. Slesareva T.N., Troshina L.V. Effektivnost' vnekornevoy podkormki belogo lyupina kompleksnymi udobreniyami marki Akvarin // Vestnik Bryanskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2016. № 2 (54). S. 48–52.
7. Vliyanie inokulyacii semyan, udobreniy i regulyatorov rosta na produktivnost' lyupina belogo / V.N. Naumkin [i dr.] // Zemledelie. 2013. № 7. S. 36–38.
8. Rezvyakova S.V., Gurin A.G. Vliyanie startovyh doz azotnyh udobreniy na urozhaynost' lyupina uzkolistnogo na seroy lesnoy pochve // Zernobobovye i krupyanye kul'tury. 2016. № 1 (17). S. 108–113.
9. Vliyanie mineral'nyh udobreniy na urozhaynost' sortov fasoli obyknovennoy i lyupina belogo v usloviyah Yuzhnogo Zaural'ya / A.A. Halimullina [i dr.] // Vestnik Kurganskoy GSHA. 2019. № 1. S. 27–30.
10. Bopp V.L., Danilov M.E. Lyupin uzkolistnyy: vliyanie gerbicidov i udobreniy na produktivnost' zelenoy massy // Vestnik KrasGAU. 2020. № 5 (158). S. 73–79.
