Цель исследований – установление действия и последействия дефеката и инокуляции семян Synorhizobium meliloty на урожайность и кормовые качества люцерны 1–4-го годов жизни. Задачи: установить эффективность действия и последействия дефеката и предпосевной обработки семян штаммами ризобий Synorhizobium meliloty на урожайность зеленой и сухой массы, а также на питательную и энергетическую ценность фитомассы люцерны Вега 87. Суммарный сбор зеленой массы люцерны за четыре года жизни (десять укосов) в варианте с применением дефеката увеличился на 18,3 %; в вариантах с предпосевной обработкой семян штаммами ризобий – на 7,9–11,5; с их сочетанием – на 23,4–28,8 %, а выход сухой массы – соответственно на 28,8; 10,7–13,7; 37,6–42,0 %. Максимальную прибавку урожайности дает предпосевная обработка семян штаммом А4 при внесении мелиоранта, а без применения дефеката – инокуляция штаммом 425а. Во всех вариантах опыта люцерновые травостои сформировали растительную массу с высокой энергетической и питательной ценностью. Выход кормовых единиц с 1 га в зависимости от изучаемых факторов повышается в 1,1–1,4 раза при наибольшем значении в варианте с инокуляцией штаммом А4 на фоне дефеката. Сбор переваримого протеина возрастает в 1,3 раза при внесении дефеката, в 1,2–1,3 раза – при инокуляции семян Synorhizobium meliloty и в 1,5–1,6 раза – при совместном действии мелиоранта и бактериальных препаратов. Наибольший сбор кормовых единиц, перевариваемого протеина и обменной энергии с 1 га получен в варианте с инокуляцией семян штаммом А4 на фоне известкования, а без известкового фона – с инокуляцией семян штаммом 425а. Применение дефеката и бактериальных препаратов при выращивании люцерны повышает плодородие почв, продуктивность возделываемых культур и экологическую устойчивость агроценоза, а также способствует экономии ресурсов и защите природной среды.
известкование, дефекат, инокуляция, штаммы клубеньковых бактерий, люцерна изменчивая, урожайность, питательная ценность, кормовая единица, валовая и обменная энергия
Введение. Согласно данным Росреестра о состоянии и использовании земель за 2021 г., наибольшая площадь земель со снижением важнейших агрохимических показателей отмечается в Приморском, Хабаровском краях, Еврейской автономной области, Костромской, Ивановской, Липецкой областях. Главная причина – технологическая деградация почв [1]. В России в 2020 г. произведено 71,2 млн т известьсодержащих материалов, произвестковано 0,4 млн га кислых почв; всего внесено 2,9 млн т, на 1 га – 7,8 т известковых материалов [2]. По данным Приморскстата, в Приморском крае в 2020 г. проведено известкование на 1 299 га, средняя доза внесения известковых материалов составила 3,0 т/га.
В Дальневосточном федеральном округе кислые почвы составляют 89,6 %. Такие почвы неблагоприятны по физико-химическим свойствам, на них проблематично получать достаточно высокие и стабильные урожаи высокого качества. Известкование – первоочередная задача для повышения эффективного плодородия и урожайности культурных растений, в особенности бобовых культур (к которым относится люцерна), являющихся чувствительными к повышенной кислотности почвы. В Приморском крае почти 80 % почв кислые, при недостатке материальных средств (стоимость затрат на известкование на Дальнем Востоке в 2019 г. – 37,5 тыс. руб/га) осуществить внесение извести крайне проблематично. Альтернативным источником является дефекат, который накоплен предприятием ООО «Приморский сахар» в значительных объемах. При высоком содержании кальция, других важных макро- и микроэлементов дефекат может быть не только источником химической мелиорации, но и эффективным удобрением.
В условиях Приморского края Е.П. Ивановой установлена эффективность внесения дефеката при возделывании люцерны и клевера [3–5]. В 2009–2014 гг. в Приморском НИИСХ установлена эффективность дефеката в севообороте, позволяющего в течение вегетации отрегулировать реакцию почвенной среды (от кислой до щелочной) [6].
На эффективность симбиотической азотфиксации бобовых культур влияет сорт растения, штамм ризобий, тип почвы, вносимые удобрения, экологические условия места произрастания и пр. Максимальный эффект от применения микробиологических препаратов можно получить путем подбора наиболее отвечающих конкретным почвенно-климатическим условиям.
Биопрепараты для инокуляции бобовых должны содержать селекционно подобранные штаммы ризобий, нужно подбирать штаммы-микросимбионты современным сортам люцерны [7]. Исследованиями, проведенными в регионах РФ, отмечен положительный эффект предпосевной инокуляции семян активными штаммами клубеньковых бактерий [8], позволяющей растениям при каждом укосе накапливать на 18–20 % больше сухого вещества [9].
Устранение избыточной кислотности положительно влияет и на развитие в почве нитрифицирующих бактерий, ряда форм бактерий, живущих в клубеньках бобовых и усваивающих азот воздуха, а также свободно живущих фиксаторов азота.
Исследования по эффективности дефеката и инокуляции семян Synorhizobium meliloty, а также их совместного действия при выращивании люцерны в условиях Приморского края не проводились, что обусловливает научную новизну и актуальность данных исследований.
Цель исследований – установление действия и последействия дефеката ООО «Приморский сахар» и инокуляции семян Synorhizobium meliloty на урожайность и кормовые качества люцерны сорта Вега 87 1–4-го годов жизни.
Задачи: установить эффективность действия и последействия дефеката и предпосевной обработки семян штаммами ризобий Synorhizobium meliloty на урожайность зеленой и сухой массы, а также на питательную и энергетическую ценность фитомассы люцерны Вега 87.
Материалы, условия и методы. В 2009–2012 гг. на юге Приморского края в коллекционном питомнике отдела кормопроизводства Приморского НИИСХ (ныне ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий им. А.К. Чайки») на лугово-бурой отбеленной почве были заложены три закладки полевых опытов (посевы осуществили 11.06.2009; 09.06.2010 и 01.06.2011) по единой схеме опыта. Исследования в опыте, учеты и наблюдения, математическая обработка полученных данных проведены согласно утвержденным методикам. В год посева проводили 1 укос растительной массы люцерны, во 2–4-й годы жизни – 3 укоса в фазе цветения. Учет урожая проводили сплошным способом.
Схема опыта: 1 – без СаСО3 (контроль); 2 – СаСО3 – фон; 3 – А4; 4 – А3; 5 – 425а; 6 – А4 + фон; 7 – А3 + фон; 8 – 425а + фон.
Химический анализ почвенных, растительных образцов, дефеката сахарного завода «Уссурийский» был проведен в агрохимической лаборатории Приморского НИИСХ, а также в Уссурийском филиале ФГУ «Приморская межобластная ветеринарная лаборатория».
Почва участка лугово-бурая оподзоленная, тяжелый суглинок по механическому составу, рНсол. – 4,9–5,2, Нг – 2,94–3,12 мг-экв./
Химический состав дефеката: кальций – 78–80 % в абсолютно-сухом веществе; Fe – до 3 %; Mg – до 3; K – до 3; P – 0,9; Si – 0,1; Zn – 0,01 %; в тысячных долях процента – Mn, Ti, Mo, Cu, Pb, W, Cr и Co. Расчет дозы дефеката произвели по полной гидролитической кислотности (внесли весной в дозе 4 т/га).
Инокулянты были предоставлены лабораторией экологии симбиотических и ассоциативных ризобактерий ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) с целью изучения их эффективности при возделывании люцерны изменчивой в условиях Приморского края. Штамм клубеньковых бактерий Synorhizobium meliloty 425а является основным производственным штаммом, штаммы А3 и А4 – перспективные штаммы Synorhizobium meliloty.
Метеоусловия в целом благоприятствовали росту и развитию люцерны. Сумма активных температур была: в 2009 г. – 2570,8 °С; в 2010 г. – 2859,4; в 2011 г. – 2597,2; в 2012 г. – 2691,7 °С (среднемноголетний показатель 2 533 °С). Гидротермический коэффициент в 2009 г. составил 1,32; в 2010–2012 гг. – соответственно 1,13; 1,55 и 1,76.
Результаты и их обсуждение. Для высокопродуктивного, сбалансированного животноводства важно равномерное поступление качественных, полноценных кормов в течение сезона. В нашем опыте из травостоев люцерны 1–4-го годов жизни именно травостои 2-го года жизни сформировали наибольшую урожайность зеленой массы. На их примере проанализируем распределение кормовой массы по укосам (табл. 1).
Таблица 1
Распределение урожая зеленой массы люцерны 2-го года жизни
по укосам (в среднем за 2010–2012 гг.)
|
Вариант |
т/га |
Процент |
||||
|
1-й укос |
2-й укос |
3-й укос |
1-й укос |
2-й укос |
3-й укос |
|
|
1. Без СаСО3 (к) |
27,22 |
17,69 |
11,97 |
47,86 |
31,10 |
21,04 |
|
2. СаСО3 – фон |
31,37 |
21,19 |
12,52 |
48,20 |
32,56 |
19,24 |
|
3. А4 |
29,91 |
18,19 |
12,29 |
49,53 |
30,12 |
20,35 |
|
4. А3 |
30,25 |
18,07 |
12,19 |
49,99 |
29,86 |
20,15 |
|
5. 425а |
31,24 |
20,09 |
11,93 |
49,38 |
31,76 |
18,86 |
|
6. А4 + фон |
34,59 |
22,48 |
13,94 |
48,71 |
31,66 |
19,63 |
|
7. А3 + фон |
33,08 |
20,29 |
12,33 |
50,35 |
30,88 |
18,77 |
|
8. 425а + фон |
34,01 |
21,35 |
12,37 |
50,21 |
31,52 |
18,26 |
На долю 1-го укоса в кормовой продуктивности люцерны по вариантам опыта приходится 47,9–50,4 %, на долю 2-го укоса – 30,1–32,6 и 3-го укоса – 19,2–21,0 %, т. е. животные будут обеспечены кормом достаточно равномерно в течение всего вегетационного сезона.
Установлено достоверное увеличение урожайности люцерны при внесении дефеката и обработки семян биологическими препаратами (табл. 2, рис. 1).
Таблица 2
Действие и последействие дефеката и Synorhizobium meliloty
на урожайность люцерны (2009–2012 гг.)
|
Вариант |
Урожайность люцерны, т/га |
|||
|
1-го года жизни* |
2-го года жизни** |
3-го года жизни*** |
4-го года жизни**** |
|
|
1. Без СаСО3 (к) |
8,25/1,98 |
56,87/13,73 |
46,65/12,67 |
30,47/6,74 |
|
2. СаСО3 – фон |
9,75/2,55 |
65,08/16,67 |
54,74/16,24 |
38,60/9,74 |
|
3. А4 |
9,54/2,32 |
60,39/15,41 |
49,37/13,68 |
34,12/7,78 |
|
4. А3 |
9,87/2,53 |
60,52/15,11 |
52,40/13,88 |
33,29/8,77 |
|
5. 425а |
9,99/2,49 |
63,28/16,11 |
52,65/14,14 |
32,72/8,41 |
|
6. А4 + фон |
12,38/3,40 |
71,00/18,70 |
59,32/17,61 |
40,49/10,66 |
|
7. А3 + фон |
10,89/2,86 |
65,69/17,17 |
58,71/17,83 |
40,21/10,61 |
|
8. 425а+ фон |
11,37/2,91 |
67,72/18,24 |
58,81/17,83 |
40,79/10,72 |
|
НСР05 |
1,01 |
4,89 |
5,02 |
1,16 |
|
НСР05 фактора А |
0,51 |
3,08 |
3,23 |
0,58 |
|
НСР05 фактора В |
0,71 |
1,15 |
1,31 |
0,82 |
Примечание: в числителе – зеленая масса, т/га, в знаменателе – сухая масса, т/га; * – в среднем за три закладки опыта (2009–2011 гг.); ** – в среднем за три года исследований (2010–2012 гг.); *** – в среднем за два года исследований (2011–2012 гг.); **** – за один год исследований (2012); фактор А – известкование; фактор В – штаммы клубеньковых бактерий.
В среднем по трем закладкам опыта (2009–2011 гг.) установлено, что внесение дефеката достоверно увеличивает урожайность зеленой массы люцерны 1-го года жизни на 18,2 %, предпосевная обработка семян штаммами Synorhizobium meliloty – на 15,6–21,1 %, а их сочетание – на 32,0–50,1 %. Положительное влияние изучаемых факторов отмечено нами и на травостоях люцерны последующих лет жизни (2–4-го годов). Так, последействие применения дефеката повышает урожайность зеленой массы люцерны 2-го года жизни на 14,4 %, предпосевной обработки семян штаммами Synorhizobium meliloty – на 6,2–11,3 %, а их сочетания – на 15,5–24,8 %; 3-го года жизни – соответственно на 17,4; 5,8–12,9 и 25,8–27,1 % и 4-го года жизни – соответственно на 26,7; 7,4–11,9 и 31,9–33,9 %.
По выходу сухой массы люцерны сорта Вега 87 1-го года жизни отмечено увеличение в варианте с применением дефеката на 28,7 %, в варианте с инокуляцией Synorhizobium meliloty – на 17,2–27,8 %, с их сочетанием – на 44,4–71,7 %. На травостоях последующих лет последействие дефеката повышает урожайность сухой массы люцерны 2-го года жизни на 21,4 %, инокуляция Synorhizobium meliloty – на 10,1–17,3 %, а совместное действие этих факторов – на 25,1–36,2 %; 3-го года жизни – соответственно на 28,2; 8,0–11,6 и 38,9–40,7 % и 4-го года жизни – соответственно на 44,5; 15,4–30,1 и 58,2–59,1 % по сравнению с контрольным вариантом.
Суммарный сбор зеленой и сухой массы за четыре года жизни люцерны (за 10 укосов) представлен на рисунке.
Суммарный сбор зеленой и сухой массы за четыре года жизни люцерны в зависимости
от мелиоранта и предпосевной обработки семян бактериальными биопрепаратами
Суммарный выход зеленой массы люцерны за четыре года жизни (десять укосов) в варианте с применением дефеката увеличился на 18,3 %, в вариантах с предпосевной обработкой семян штаммами ризобий – на 7,9–11,5 %, с их сочетанием – на 23,4–28,8 %, а выход сухой массы – соответственно на 28,8; 10,7–13,7; 37,6–42,0 %. Наибольшая прибавка урожайности зеленой и сухой массы получена в варианте с предпосевной обработкой семян А4 при внесении мелиоранта, а без дефеката – с инокуляцией штаммом 425а.
Люцерновые травостои в среднем за четыре года жизни во всех вариантах опыта обеспечили фитомассу с высокой энергетической и питательной ценностью (табл. 3).
Таблица 3
Питательная и энергетическая ценность люцерны по вариантам опыта
(в среднем за 2009–2012 гг.)
|
Вариант |
Урожайность СМ, т/га |
Содержание в 1 кг СВ |
Выход с 1 га |
Обеспеченность 1 корм. ед. ПП, г |
|||
|
корм. ед. |
ПП, г |
корм. ед., тыс. |
ПП, т |
ОЭ, ГДж |
|||
|
1. Без СаСО3 (к) |
8,78 |
0,826 |
149,33 |
7,25 |
1,31 |
97,89 |
180,79 |
|
2. СаСО3 – фон |
11,30 |
0,823 |
155,40 |
9,30 |
1,75 |
125,99 |
188,82 |
|
3. А4 |
9,80 |
0,824 |
158,70 |
8,08 |
1,56 |
109,37 |
192,60 |
|
4. А3 |
10,07 |
0,827 |
159,08 |
8,33 |
1,60 |
112,48 |
192,36 |
|
5. 425а |
10,29 |
0,820 |
162,45 |
8,44 |
1,67 |
114,84 |
198,11 |
|
6. А4 + фон |
12,59 |
0,821 |
164,18 |
10,34 |
2,06 |
140,63 |
199,98 |
|
7. А3 + фон |
12,12 |
0,824 |
158,78 |
9,99 |
1,93 |
135,26 |
192,69 |
|
8. 425а + фон |
12,43 |
0,828 |
156,75 |
10,29 |
1,95 |
138,72 |
189,31 |
Примечание: СМ – сухая масса; СВ – сухое вещество; ПП – переваримый протеин; ОЭ – обменная энергия.
Проанализировав данные таблицы 3, отмечаем увеличение содержания в опытных вариантах переваримого протеина в 1 кг СВ на 6,1–14,9 г (или на 4–10 %). В 1,1–1,4 раза увеличивается выход кормовых единиц с 1 га с наибольшим значением в варианте с инокуляцией А4 на фоне известкования. Сбор переваримого протеина с 1 га увеличивается в 1,3 раза при внесении дефеката, в 1,2–1,3 раза – при инокуляции семян штаммами Synorhizobium meliloty и в 1,5–1,6 раза – при совместном действии мелиоранта и бактериальных препаратов. Концентрация обменной энергии с 1 га в опытных вариантах на 11,7–43,7 % превышает контроль. Максимальное содержание переваримого протеина в 1 кг СВ, максимальный выход кормовых единиц, перевариваемого протеина и обменной энергии с 1 га получен в варианте с предпосевной обработкой штаммом А4 на фоне известкования, а без известкового фона – с инокуляцией штаммом 425а. Аналогично – по обеспеченности 1 корм. ед. переваримым протеином.
Заключение. Суммарный за четыре года жизни сбор зеленой массы люцерны в варианте с внесением дефеката повысился на 18,3 %, в вариантах с инокуляцией Synorhizobium meliloty – на 7,9–11,5 %, при их совместном действии – на 23,4–28,8 %, а выход сухой массы – соответственно на 28,8; 10,7–13,7; 37,6–42,0 %. Наибольшая прибавка урожайности как зеленой, так и сухой массы получена в варианте с инокуляцией штаммом А4 при внесении дефеката, а без известкования – в варианте с предпосевной обработкой производственным штаммом 425а. Люцерновые травостои сформировали фитомассу высокой энергетической и питательной ценности. Выход кормовых единиц с 1 га в опытных вариантах увеличивается в 1,1–1,4 раза при наибольшем значении данного показателя в варианте с инокуляцией штаммом А4 на фоне мелиоранта. Выход переваримого протеина с 1 га повышается в 1,3 раза при внесении дефеката, в 1,2–1,3 раза – при инокуляции семян штаммами Synorhizobium meliloty и в 1,5–1,6 раза – при совместном действии мелиоранта и бактериальных препаратов. Наибольший сбор кормовых единиц, перевариваемого протеина и обменной энергии с 1 га получен в варианте с инокуляцией штаммом А4 на фоне известкования, а без известкового фона – с предпосевной обработкой штаммом 425а. Применение дефеката и бактериальных препаратов при возделывании люцерны агрономически и экономически целесообразно.
Результаты исследований по эффективности использования дефеката легли в основу научного проекта, победившего во Всероссийском конкурсе «Моя страна – моя Россия», номинация «Проекты, направленные на развитие инновационной сферы, науки и образования в российских регионах и муниципальных образованиях» (Серебряная медаль, Москва, 2012).
1. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2021 году / сост. Ж.Ю. Захарова. М.: Росреестр, 2022. 192 с.
2. Сельское хозяйство в России. 2021: стат. сб. / Росстат. M., 2021. 100 c.
3. Иванова Е.П., Яюк Л.Г. Оценка эффективности применения различных известковых материалов при возделывании люцерны изменчивой // Международный научно-исследовательский журнал (International Research Journal). 2021. № 2 (104). Ч. 1. С. 154–158. DOI:https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.103.2.029.
4. Иванова Е.П. Влияние дефеката, макро- и микроудобрений на урожайность и кормовые качества клевера лугового в условиях Приморского края // Вестник АГАУ. 2018. № 1 (159). С. 39–42.
5. Ivanova E.P. The role of defecate and microbial nitrogen-fixing preparations in the formation of alfalfa variety yield in the conditions of the south of Primorsky Krai [Electronic resource] // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science.2020.Vol. 547, Is. 1. Article 12008. DOIhttps://doi.org/10.1088/1755-1315/547/1/012008.
6. Чайка А.К., Ващенко А.П. Аграрная наука в Приморье (XX–XXI вв.). Владивосток: Рея, 2017. 228 с.
7. Высокоэффективные штаммы клубеньковых бактерий люцерны (Medicago varia L.): молекулярно-генетическая характеристика и использование в сопряженной селекции / М.Л. Румянцева [и др.] // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, № 6. С. 1306–1323.
8. Козырева М.Ю., Басиева Л.Ж. Фотосинтетические показатели посевов люцерны в зависимости от типа азотного питания // Вестник Новосибирского ГАУ. 2020 № 2 (55). С. 27–33.
9. Козырева М.Ю., Басиева Л.Ж. Накопление сухого вещества посевами люцерны в зависимости от типа азотного питания // Вестник Алтайского ГАУ. 2020. № 5 (187). С. 19–27.
