Наиболее высокие урожаи льна и лучшего качества обеспечиваются при влажности почвы от посева до периода быстрого роста в пределах 60%, с начала быстрого роста до цветения — 80, во время созревания — 40-60% полной влагоемкости. В то же время лен не выносит избытка влаги и отрицательно реагирует на близкое залегание грунтовых вод. На образование волокна и его анатомическую структуру в большой степени влияет и резкое количественное изменение влаги в почве в период вегетации растений. Избыточное увлажнение посевов (особенно после цветения, когда растения потребляют мало влаги) ведет к полеганию льна и поражению его грибными болезнями.
Свет. На получение высоких урожаев льна-долгунца огромное влияние оказывает продолжительность освещения. Это культура длинного дня. Лен развивается лучше, когда в период вегетации больше теплых облачных дней. В таких условиях хорошо идет процесс фотосинтеза, и при полной норме высева растения имеют высокие тонкие стебли, содержащие наибольшее количество волокна. Нежелательное ветвление стебля может быть вызвано сильным солнечным освещением, что в значительной степени снижает урожай и качество льноволокна.
Почва. Наиболее благоприятны для возделывания льна-долгунца структурные и хорошо проницаемые почвы. Среди распространенных в льноводной зоне дерново-подзолистых почв лучшими являются средне и легкие слабооподзоленные суглинки и суглинистые супеси с невысокой степенью оподзоленности. Супеси и пески малопригодны, так как они бедны питательными веществами и плохо удерживают влагу. Лен не дает высоких урожаев и на тяжелых связных глинистых почвах, которые образуют после дождя плотную корку, препятствующую выходу на поверхность нежных проросткам[28].
При возделывании льна также необходимо учитывать своеобразное отношение этой культуры к кислотности почвы. Особенность состоит в том, что лен отрицательно реагирует как на повышенную кислотность, так и на избыток кальция в почве. Более благоприятной для льна является слабокислая реакция почвенного раствора. Оптимальное значение pH(KCL) для льна находится в пределах 5,0-5.5. Известкование снижает подвижность и доступность бора и цинка, поэтому под лен необходимо вносить вместе с минеральными удобрениями по 0.5-1.0 кг га д.в. бора и 2.0-3.0 кг/ га д.в. цинка. В случае посева льна на почве, имеющей рН свыше 6.0 доза бора должна быть не менее 1 к г/га, а цинка 3 кг/ га действующего вещества.
Можно проводить дополнительно некорневую подкормку льна бором и цинком (0,2-0.3 кг/га д.в.) при высоте растении 2-4 см, что повышает устойчивость растений льна к кальциевому хлорозу. Внесение извести должно быть удалено по времени с таким расчётом, чтобы лён на одно и то же поле попадал не ранее чем через 4-5 лет[13].
Элементы питания. Важная роль в получении высокого урожая и качества льнопродукции принадлежит питательным элементом. В связи с тем, что корневая система льна развита слабо, он требователен к наличию питательных элементов в почве в легкоусвояемой форме. Основное количество азота растения льна поглощают в фазу быстрого роста - бутонизации. По требовательности к азоту критическим для льна является период от фазы «елочки» до бутонизации. Недостаток азота в этот период сильно снижает урожайность волокна и семян. Избыток азотного питания утолщает стебли льна, вызывая полегание, снижает выход волокна, его качество и урожайность семян. При этом удлиняется период вегетации и усиливается поражение льна болезнями. Поэтому определение доз азотного удобрения под лен важная и сложная задача. Доза азота зависит от предшествующей культуры и ее удобренности, содержания в почве гумуса. Поскольку основными предшественниками льна являются зерновые культуры, то необходимо учитывать и предшественники зерновых. Если зерновые культуры размещались после клевера и хорошо унавоженных пропашных культур, то доза азотного удобрения под лен может быть в пределах N0-5.При размещении зерновых культур по зерновым, доза азотного удобрения под лен увеличивается до N20-40 Существует и различная реакция сортов льна на азотное удобрение. Так, в одинаковых условиях выращивания оптимальная доза азота для сорта Дашковский – N15-20. Для сорта Могилевский - N20-30, для сорта Белинка – N35-45 на оптимальном фоне РК.
Несмотря на то, что максимальное количество фосфора лен потребляет в фазу бутонизации, особенно велика роль фосфорного питания в момент появления всходов и в фазе «елочка». Особенно страдает лен от недостатка фосфора в холодную и влажную весну, когда в почве практически отсутствует воднорастворимый фосфор и этим фактором объясняется высокая эффективность внесения суперфосфата в рядки при посеве льна. С урожаем лен выносит из почвы небольшое количество фосфора. На одну тонну льноволокна с соответствующим количеством семян потребляется 4-5 кг Р2О5.В связи с этим под лен не рекомендуется внесение больших доз фосфорного удобрения. На средне обеспеченной подвижными фосфатами почве внесение фосфорного удобрения в дозе Р30-60 обеспечит урожайность до 15 ц/га волокна с 1 га посева[13].
Лен интенсивно потребляет калий от всходов до цветения. Калий регулирует накопление волокна в стебле, определяет устойчивость к полеганию, повышает устойчивость льна к болезням и увеличивает семенную продуктивность растений. Лен сравнительно много потребляет калия на единицу продукции. На 1 тонну льноволокна с соответствующим количеством семян он выносит из почвы 60-65 кг/га К20. Потребление калия льном возрастает при внесении высоких доз калийного удобрения и высокой обеспеченности почвы обменным калием, но без увеличения урожайности. Поэтому нет необходимости внесения больших доз калия под лен. Доза калийного удобрения К90-120 обеспечит полученное урожайности более 20 ц/га волокна и 8-10 ц/га семян льна[13].
Применение под лен оптимальных доз фосфорного и калийного удобрений позволит на 20% сэкономить денежные средства на приобретение минеральных удобрений, что в денежном выражении составит более 8-10 долларов США на 1 га посева льна.
Из микроэлементов наибольшее значение имеют цинк и бор. На произвесткованных почвах они переходят в малодоступное состояние. Так, углекислый кальций осаждает цинк в виде малоподвижных цинконатов, а бор, кобальт становятся труднодоступными, что вызывает несбалансированность питания и глубокие изменения обмена веществ у растений льна. Вследствие этого лён поражается кальциевым хлорозом. Урожай и качество продукции при этом резко падает. Дефицит микроэлементов в почве можно восполнить путём опудриванием ими семян с прилипателями, а также внекорневой подкормкой в фазе “ёлочки”, совмещая эту операцию с проведением химической прополки посевов. С успехом эту задачу способны разрешить и специализированные севообороты, оптимальная кислотность почв для большинства культур в которых близка к оптимальной кислотности для льна-долгунца[2].
На бедных магнием супесчаных почвах желательно применять магнийсодержащие известковые материалы – доломитовую муку [9].
В Республике Беларусь применяются азотные удобрения (аммиачная селитра, мочевина, сульфат аммония), фосфорные удобрения (суперфосфат, аммофос), калийные (хлористый и сернокислый калий). Для льна можно использовать все виды и формы этих минеральных удобрений. Калийные и фосфорные удобрения можно вносить осенью и весной. Аммофос и азотные удобрения следует вносить весной. Аммофос следует вносить весной, во избежание потерь азота при осеннем внесении.
В последние годы Институт почвоведения и агрохимии НАН Беларуси совместно с ОАО «Гомельский химический завод» разработали новые формы комплексных азотно-фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами и регуляторами роста растений, сбалансированные по содержанию и соотношению элементов питания для почв различного уровня плодородия (NPK 5:16:35 и 6:21:32).
Основные преимущества применения комплексных удобрений заключается в том, что все компоненты (макро-, микроэлементы и регуляторы роста растений) включены в одну гранулу и наиболее приемлемым соотношениям элементов питания и вносятся за одни проход техники, что сокращает затраты на их внесение. Наличие в удобрениях микроэлементов снижает отрицательное действие кальция при возделывании льна на почвах с pH около 6,0 и повышает устойчивость растений к кальциевому хлорозу.
Внесение минеральных удобрений под лен должно быть проведено качественно и удобрения равномерно распределены на поверхности почвы, что обеспечит выровненный неполегающий и равномерно созревающий стеблестой. Для внесения удобрений под лен необходимо применять агрегат РШУ-12, СУ-12 и др.[13].
1.4.Влияние почвенных диазотрофов на интенсивносгь ассоциативной азотфиксации под небобовыми культурами и их урожайность
Фиксация атмосферного азота микроорганизмами при тесном контакте с корнями небобовых растений, называемая ассоциативной азотфиксацией, - новое актуальное и перспективное направление в общей проблеме биологического азота. Большая экологическая значимость ассоциативной азотфиксации обусловлена широким распространением небобовых культур и ассоциативных микроорганизмов во всех климатических зонах. На долю ассоциативной азотфиксации, по данным М.М. Умарова, приходится до 70% азота, поступающего за счет биологической азотфиксации в целом. Оптимизируя свойства почвы и внося органические удобрения, продуктивность природной популяции ассоциативных азотфиксаторов можно повысить в 2 – 4 раза[29].
Сама возможность активизации азотфиксации в прикорневой зоне небобовых растений была предсказана ещё в 1926 г. С. П. Костычевым, а экспериментально подтверждалась различными исследователями при использовании балансового метода. В частности, это было показано в длительных(80-140 лет) опытах по возделыванию небобовых растений без применения азотных удобрений (Брэндбокский опыт в Англии, поля Прянишникова в СССР, опыт "вечная рожь" в ФРГ и др.). Бессменное возделывание небобовых культур (озимой ржи, ячменя, ржи, риса и др.) не приводило к заметному снижению содержания азота в почве, несмотря на ежегодное отчуждение его с урожаем, тогда как в вариантах без растений ("вечный пар") происходило непрерывное уменьшение количества гумуса и азота в почве.
К настоящему времени изучение ассоциативной азотфиксации превратилось в самостоятельный раздел учения о биологическом азоте. Показано широкое распространение ассоциативной азотфиксации, выяснены многие физиологические и биохимические особенности этого процесса, активно изучаются микроорганизмы, осуществляющие его в ассоциации с растениями, продолжается поиск активных форм ризосферных диазотрофов и создание на их основе эффективных бактериальных препаратов, приспособленных к возделываемым культурам и почвенно-климатическим условиям.
В настоящее время активными ассоциативными азотфиксаторами считаются более 60 видов бактерий, принадлежащих к 12 семействам. Но наибольшее внимание исследователей привлекают бактерии рода Azospirillum. Это связано с их высокой нитрогеназной активностью в ассоциациях с растениями, хорошей приживаемостью в корневой зоне, конкурентоспособностью при заселении зоны корня[2].
Экологической нишей, в которой протекает ассоциативное связывание атмосферного азота, является фитоплан (ризоплан и филлоплан ) – зона обитания микроорганизмов на поверхности подземных и надземных органов растений, где имеется необходимое энергетическое обеспечение в виде продуктов экзосмоса и корневого опада, существует многими другими метаболитами, а также создаются условия, способствующие активизации нитрогеназы – пониженное парциальное давление О2 , постоянный дефицит легкодоступных соединений азота, повышенная влажность, температура и др. Хотя систематическое изучение экологических особенностей ассоциативной азотфиксации началось сравнительно недавно, но уже до этого было замечено, что добавление в почву глюкозы, сахара, крахмала зелёного удобрения стимулирует азотфиксацию, причём этот эффект проявляется во всех почвах вне зависимости от их свойств. Из этих наблюдений можно сделать вывод – азотфиксирующий генофонд всех почв достаточно богат, а деятельность гетеротрофных азотфиксирующих бактерий в них лимитирована недостатком легкодоступного энергетического субстрата, например, углеводов.
Выполненные к настоящему времени многочисленные работы свидетельствуют о том, что именно фотосинтетическая деятельность растений существенно влияет на динамику и интенсивность азотфиксации в фитоплане и, в конечном счёте, повышает продуктивность её в экосистеме. Однако пока мало данных о масштабах ассоциативной азотфиксации в конкретных фитоценозах, поскольку они могут быть только на основе многократных измерений реальной скорости процесса в природной среде, являющихся пока трудоёмкими и длительными. Значительно больше реперных оценок, полученных при однократных и обычно в периоды активного развития растений. Тем не менее эти данные представляют определённый интерес как для общей характеристики ассоциативной азотфиксации, так и для накопления сведений о возможных величинах её в конкретных экосистемах.
Ассоциативная азотфиксация протекает с той или иной скоростью практически во всех почвах в прикорневом пространстве или на корнях растений самых разных мест обитания. Высокий её уровень (до 200 кг/га) обнаружен в ризосфере большого количества тропических растений (сорго, маис, сахарный тростник, рис и др.). В почвах зоны умеренного климата в ризосфере зерновых культур, корнеплодов, клубнеплодов, многолетних и однолетних трав её уровень достигал лишь 30-55 кг/га. Активность ассоциативной азотфиксации в почве зависит от наличия легкодоступного энергетического материала. Высокий уровень азотфиксации в прикорневой зоне обусловлен притоком сюда больших количеств органических веществ – корневых выделений и корневого опада, объем которых, по последним данным, составляет приблизительно от 25 до 50% продукции фотосинтеза[30].
Процесс азотфиксации подвержен влиянию сложного динамического комплекса различных факторов, вследствие чего азотфиксирующая способность почв может сильно колебаться в течение периода вегетации растений. Поэтому для оценки продуктивности ассоциативной азотфиксации в агроценозах необходимо изучение динамики процесса в течении вегетационного периода непосредственно в полевых условиях.
Результаты исследований М. М. Умарова показали, что активность азотфиксации в посевах злаковых трав (тимофеевка, овсяница луговая) на дерново-подзолистых суглинистых почвах изменялась в течении вегетации и имела два максимума: в начале колошения, а во втором укосе – в фазу цветения злаков. В почве незасеянного участка азотфиксирующая активность была в 1,5 – 2 раза ниже, чем под посевами злаков в течение вегетационного периода изменялась мало. Аналогичные закономерности получены и при изучении динамики активности азотфиксации в дерново-подзолистой супесчаной почве на полях ячменя и картофеля. Под ячменём более высокий уровень азотфиксации также соответствовал фазе начало колошения, под картофелем – фазам бутонизации и цветения. Она была значительно ниже на участках без растений, а также ночью по сравнению с днём[29].
Таким образом, стимулирующее влияние растений на деятельность диазотрофных бактерий наиболее вероятно объясняется поступлением в прикорневую зону легкодоступного энергетического материала из корневых выделений и корневого опада. Известно, то интенсивность корневых выделений возрастает в фазы активного развития растений и при высокой скорости фотосинтеза[32]. У злаков в этот период ассимиляционная поверхность растений достигает максимального размера и возрастает продуктивность фотосинтетического аппарата. Имеется ряд данных о тесной зависимости азотфиксации в ризосфере растений от фотосинтетической деятельности. В частности, только этой зависимостью можно объяснить суточную динамику азофиксации в ризосфере[14].
Более высокий уровень процесса азотфиксации в полевых условиях в ризосфере по сравнению с почвой без растений можно объяснить только массированными поступлениями в прикорневую зону легкодоступного энергетического субстратов в виде прижизненных растительных выделений и опада.
Зависимость интенсивности фиксации атмосферного азота ассоциативными азотфисаторами от выделительной деятельности корневых систем растений, а в конечном счёте от фотосинтетической активности , свидетельствует о тесной сопряжённости двух уникальных биологических процессов – азотфиксации и фотосинтеза. Подтверждением этого является низкий уровень несимбиотической и ассоциативной азотфиксации в районах с низкой продуктивностью фотосинтеза и высокий их уровень в районах с высокой его продуктивностью.
Следовательно, растения в значительной степени влияют не только на азотфиксирующую активность почвы, но и являются главным фактором, определяющим динамику ассоциативной азотфиксации.
Определение количества азота, которое поступает в почву под различными сельскохозяйственными культурами за счет деятельности диазотрофных почвенных бактерий, является одной из главных задач экологии ассоциативной азотфиксации. Для оценки масштабов вклада дизотрофных почвенных бактерий в азотный баланс почв требуется накопление большого фактического материала. Особое значение имеют исследования, проводимые в поле, позволяющие определить уровень азотфиксации в конкретных почвенно-климатических условиях и учесть влияние на процесс различных возделываемых культур.
Опыты, проведенные М.М. Умаровым на дерново-подзолистых почвах показали, что при наличии активно вегетирующей растительности (ячмень, луговые злаки, злаковое разнотравье) суммарная продуктивность азотфиксации за вегетационный период достигла 40 – 55 кг/га. В то же время в парующей почве и в междурядьях растений ее уровень не превышал 10 – 13 кг в пересчете на 1 га. Размеры ассоциативной азотфиксации на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве под тимофеевкой и овсяницей луговой составили соответственно 40,1 и 39,2 кг/га за сезон, а на парующем участке и в междурядьях растений – 13,1 кг/га[29].
Для дерново-подзолистой супесчаной почвы размеры азотфиксации за сезон составили 40,4 кг/га под ячменём и 30 кг/га под картофелем. В то же время на незанятых растениями участках фиксируется лишь 10-13 кг/га биологического азота. Очевидно, что именно это количество молекулярного азота связывается бактериями и за счёт использования пожнивных растительных остатков, т. е. в ходе несимбиотической азотфиксации. Остальные 20-25 кг азота на гектар усваивается диазотрофами при потреблении ими в качестве углеродной пищи легкодоступных органических соединений, выделяемых растениями в прикорневую зону в виде корневых выделений и корневого опада, т. е. за счёт ассоциативной азотфиксации.
Кроме растений среди других экологических факторов, определяющих уровень ассоциативной азотфиксации, существенное значение могут иметь влажность и температура почвы, концентрация углекислоты, азотные, фосфорные удобрения и др.
Результаты лабораторных, вегетационных и полевых опытов проведённых М. М. Умаровым на дерново-подзолистых почвах, свидетельствуют о высокой степени влияния влажности почвы на её азотфиксирующую способность. При влажности ниже 20% азотфиксация оставалась на относительно низком уровне, незначительно изменялась в от 8 до 20%. При увеличении влажности выше этого уровня активность азотфиксации быстро росла, достигая максимума при влажности около 40%[30].
При сопоставлении значений ассоциативной с изменением температуры почвы в верхнем горизонте (0-10) в течение вегетационного периода корреляций между этими величинами не установлено. Это можно объяснить тем, что, во-первых, летом температура верхних горизонтов почвы колеблется не столь значительно, чем влажность. Во-вторых, лимитирующим фактором для азотфиксации температура становится лишь при относительно низких значениях – ниже 7оС, летом же температура почвы в верхних горизонтах в средней полосе редко опускается ниже 40оС[31].
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
