Влияние инокуляции на продуктивность различных сортов люцерны изменчивой и клевера лугового

УДК 633.3:631.53.027:631.847.211

ВЛИЯНИЕ ИНОКУЛЯЦИИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЛЮЦЕРНЫ ИЗМЕНЧИВОЙ И КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО

Н. Н. ЛАЗАРЕВ¹, доктор сельскохозяйственных наук

А. М. СТАРОДУБЦЕВА²

¹Кафедра растениеводства и луговых экосистем, РГАУ‒МСХА им. К. А. Тимирязева

127550, Россия, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49

E-mail: lazarevnick2012@gmail.com

²Всероссийский центр карантина растений

140150, Россия, Московская обл., Раменский р-н, п. Быково, ул. Пограничная, д. 32

Наиболее отзывчивыми на инокуляцию были сорта люцерны Пастбищная 88 и Соната. В среднем за 2 года под влиянием инокуляции их урожайность возросла соответственно на 32,5 и 11,2 %. В сумме за 2 года инокуляция повышала биологическую азотфиксацию люцерны сорта Пастбищная 88 с 27,2 до 86,0 кг/га и сорта Соната — с 86 до 121,1 кг/га. Положительно реагировал на инокуляцию клевер луговой Марс, у которого азотфиксация составила 75,5 кг/га. Новые сорта люцерны посевной Селена и Агния за 2 года пользования травостоями не показали высокой эффективности взаимодействия с заводскими штаммами и значительной величины азотфиксации. Все сорта люцерны изменчивой и клевера лугового при двукратном скашивании обеспечивали получение кормов с оптимальным содержанием сырого протеина и сырой клетчатки. Применение инокуляции положительно отразилось на выходе обменной энергии и окупаемости энергетических затрат. При выращивании клевера лугового и люцерны изменчивой агроэнергетический коэффициент составлял 6,6–13,0.

Ключевые слова: люцерна, клевер, инокуляция, урожайность, азотфиксация, качество корма.

Огромным преимуществом бобовых трав является их способность фиксировать атмосферный азот с помощью клубеньковых бактерий, развивающихся на корнях. В почвах лугов Нечернозёмной зоны обычно имеются клубеньковые бактерии, которые вступают в симбиоз с растениями клевера и люцерны. Однако исследования показывают, что использование комплементарных заводских штаммов способствует увеличению накопления азота в почве более чем на 100 кг/га (Троян, 2010; Тихонович, 2011) и получению прибавки урожая до 15 % (Селивёрстов, 2009). Путём селекции и совершенствования технологий применения биопрепаратов интенсивность симбиотической азотфиксации может быть увеличена в 3 раза и более (Вэнс, 2002).

Современная наука ориентирована на параллельную селекцию всех компонентов симбиотического взаимодействия — и растений, и микроорганизмов (Степанова, 2007; Кожемяков, 2005; Тихонович, 2005). Экспериментально выявлена сортовая специфичность гибридов и сортов клевера по отношению к штаммам инокулянта. Подбор сорто-микробных комплексов для параллельной селекции проводится по аналогии с параллельной коэволюцией в естественных условиях (Трофимов, 2011; Зятчина, 2013).

В настоящее время во ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса выведены новые сорта люцерны изменчивой и клевера лугового, которые различаются по своим требованиям к условиям произрастания. Изучение отзывчивости сортов этих трав на инокуляцию заводскими штаммами клубеньковых бактерий стало предметом нашего исследования.

Методика исследований. Исследования выполнены в 2010–2012 годах на Полевой опытной станции РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева. В опыте изучали отзывчивость на инокуляцию двух сортов клевера лугового и четырёх сортов люцерны изменчивой (табл. 1). На клевере луговом применяли культуру клубеньковых бактерий Rhizobium leguminosarum subsp. trifolii (штамм 344а), на люцерне изменчивой — Sinorrhizobium meliloti (штамм 425). Для определения накопления симбиотического азота в качестве контроля использовался травостой овсяницы луговой без удобрения и с внесением азота в дозе 90 кг/га (по 45 кг/га под каждый укос).

Площадь опытных делянок — 16 м², повторность — четырёхкратная.

Почвы опытных участков — дерново-подзолистые среднесуглинистые на моренном суглинке. Мощность пахотного горизонта почвы — 20‒22 см. Грунтовые воды залегают на глубине более 3 м. В пахотном слое почвы содержалось 138 мг/кг подвижного фосфора, 100 мг/кг обменного калия, рН_сол — 5,6. Все участки перед закладкой опытов более 7 лет использовались под многолетние травы. Травостои в 2011 и 2012 годах скашивали по два раза за сезон.

Вегетационные периоды 2010 и 2011 годов были экстремально засушливыми. В 2012 году недостаточное количество осадков выпало в июле и сентябре.

Результаты исследований. Изучение сортовой отзывчивости клевера лугового и люцерны на применение инокуляции показало, что в первый год пользования, характеризовавшийся неблагоприятными условиями увлажнения, достоверных различий, обусловленных действием этого фактора, не обнаружено.

Засушливые условия в год посева и на следующий год замедлили развитие трав, поэтому урожайность трав в первый год пользования была невысокой — от 1,74 (сорт клевера лугового Марс) до 2,86 т/га сухой массы (сорт Топаз). Продуктивность бобовых трав 2-го года пользования была значительно выше — до 5,70 т/га.

При инокуляции штаммами все сорта бобовых трав, кроме клевера лугового Топаз, достоверно повышали урожайность. В целом по всем сортам люцерны урожайность возросла на 21,9 % (табл. 1).

1. Продуктивность 1 га различных сортов люцерны и клевера лугового (2011-2012 гг.)

Кислотоустойчивые сорта люцерны Селена и Агния сильнее пострадали в результате двухлетней засухи и не сформировали эффективного симбиоза с инокулянтами. Клевер луговой сорта Топаз на протяжении 2 лет пользования также не дал значительной прибавки урожая в результате инокуляции.

В сумме за 2 года пользования травостоями максимальный сбор сухого вещества был получен в вариантах с инокуляцией люцерны Соната (8,0 т/га) и без инокуляции клевера Топаз (7,74 т/га). Также по продуктивности лидером являлся сорт Соната, у которого при инокуляции сбор кормовых единиц за 2 года составил 5904, а валовой и обменной энергии — 148 и 71,4 ГДж/га соответственно.

Среди необработанных посевов сорт люцерны Соната занимал второе место по сбору сухой массы после клевера Топаз — 6,54 т/га. При инокуляции высокий сбор кормовой массы обеспечивали люцерна Пастбищная 88 (6,43 т/га) и клевер луговой Марс (6,57 т/га). Они уступали лишь люцерне сорта Соната на 12,4 и 12,2 % соответственно. Овсяница луговая в вариантах без внесения азота уступала по урожайности сортам люцерны на 13,3‒57,8 %, а клеверу луговому Топаз — на 80,8 %. Внесение азотных удобрений в дозе 90 кг/га увеличивало урожайность данной культуры с 4,28 до 5,02 т/га, то есть всего на 17,9 %. При дефиците влаги эффективность использования азота удобрений овсяницей была недостаточно высокой. На 1 кг действующего вещества внесённых удобрений было получено 8,2 кг сухой массы.

Основная доля урожая во все годы приходится на первый укос. В более засушливые годы доля первого укоса в общем урожае возрастает с 60 до 70‒80 %, так как влагообеспеченность первого периода вегетации выше из-за снеговых запасов почвенной влаги.

Зелёные корма из одновидовых посевов бобовых трав характеризовались высоким содержанием сырого протеина. В среднем за 2 года его концентрация в сухом веществе различных сортов бобовых трав менялась от 16,93 до 17,79 % (табл. 2). Содержание сырой клетчатки варьировалось от 26,52 до 31,36 %.

По содержанию сырого протеина (не менее 17 %) и сырой клетчатки (не более 30 %) все сорта люцерны соответствовали требованиям государственного стандарта к зелёным кормам (ГОСТ Р 56912-2016). Содержание сырой клетчатки в клевере луговом превышало установленные стандартом требования (не более 27 %) на 2,31‒4,36 %, являясь, однако, основой для получения высококачественного сенажа.

2. Химический состав многолетних трав, % (среднее за 2011-2012 гг.)

В травах содержалось мало фосфора (0,24‒0,27 %), поскольку из-за недостатка влаги он плохо усваивался из пересохшего верхнего слоя почвы. В люцерне изменчивой и клевере луговом аккумулировалось в 1,4‒1,9 раза больше кальция, чем в злаковых травах. Кислотоустойчивые сорта люцерны Агния и Селена накапливали в надземной массе на 26,8 % меньше кальция, чем сорта Пастбищная 88 и Соната.

Вынос и накопление азота в надземной массе трав были наивысшими в 2012 году за счёт увеличения их продуктивности при более благоприятных условиях увлажнения, при этом также возрастал эффект от инокуляции. Наиболее эффективно накопление общего азота шло в инокулированных травостоях люцерны Соната (до 161,4 кг/га).

В сумме за 2 года инокуляция улучшала биологическую азотфиксацию люцерны Пастбищная 88 до 86,0 кг/га и Соната — до 121,1 кг/га (табл. 3). Положительно реагировал на инокуляцию сорт клевера лугового Марс, у которого азотфиксация возросла до 75,5 кг/га.

Новые сорта люцерны посевной Селена и Агния за 2 года пользования травостоями не показали высокой эффективности взаимодействия с заводскими штаммами и значительной величины азотфиксации. Двухлетний период резкого дефицита атмосферных осадков в условиях повышенных температур воздуха, несомненно, оказал отрицательное влияние на многолетние травы. При экстремальной засухе даже такая засухоустойчивая культура, как люцерна, не смогла реализовать свой высокий урожайный потенциал.

3. Вынос азота и биологическая азотфиксация, кг/га (2011-2012 гг.)

Травостои бобовых трав даже в условиях экстремальной засухи показали видосортовую специфичность реакции на предпосевную инокуляцию. Сорта люцерны Соната и Селена имели высокую эффективность. Наивысшие значения агроэнергетического коэффициента были получены при возделывании сорта Соната без инокуляции (11,3) и при обработке растений заводскими штаммами (12,2). При выращивании клевера лугового данный коэффициент изменялся от 6,6 до 13,0.

Наиболее дорогой корм был получен при внесении минерального азота в варианте с овсяницей луговой (3,7 руб./корм. ед.). Себестоимость продукции бобовых травостоев колебалась в пределах 2,0–3,2 руб./корм. ед., снижаясь при инокуляции всех изученных сортов, кроме люцерны Селена и клевера лугового Топаз.

Инокуляция одновидовых посевов бобовых трав заводскими штаммами азотфиксирующих микроорганизмов повышала рентабельность люцерны Агния на 4 %, Соната — на 13,3 и Пастбищная 88 — на 42,3 %.

Заключение. Исследования показали, что при формировании травостоев люцерны изменчивой в засушливых условиях наиболее отзывчивыми на инокуляцию заводскими штаммами клубеньковых бактерий были сорта Пастбищная 88 и Соната. Их урожайность увеличивалась на 32,5 и 11,2 % соответственно. Все сорта люцерны изменчивой и клевера лугового при двуукосном использовании обеспечивали получение кормов с оптимальным содержанием сырого протеина и сырой клетчатки.

Литература

1. Вэнс К. Симбиотическая азотфиксация у бобовых: сельскохозяйственные аспекты / К. Вэнс; под ред. Г. Спайнка и др. // Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями. — СПб: Бионт, 2002. — С.541‒564.
2. Зятчина Г. П. Влияние штаммов клубеньковых бактерий Rhizobium trifolii на семенную продуктивность клевера ползучего / Г. П. Зятчина, Л. В. Дробышева, А. А. Иванова // Адаптивное кормопроизводство. — 2013. — № 2 (14). — С.39‒43.
3. Кожемяков А. П. Биопрепараты для земледелия / А. П. Кожемяков // Биопрепараты в сельском хозяйстве: методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве. — М.: РАСХН, 2005. — С.18‒54.
4. Селивёрстов И. В. Эффективные технологии создания бобово-злаковых сенокосов в Центральном районе Нечернозёмной зоны: автореф. дисс. … канд. с.-х. наук: 06.01.12. — Москва, 2009. — 223 с.
5. Симбиотические биотехнологии создания эффективных сорто-микробных систем кормовых трав. / Г. В. Степанова, Ю. В. Нижник, О. В. Селицкая, Л. С. Антонова // Кормопроизводство: проблемы и пути решения. — М., 2007. — С.357‒364.
6. Тихонович И. А. Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве / И. А. Тихонович // Биопрепараты в сельском хозяйстве. — М.: РАСХН, 2005. — С.4‒17.
7. Использование биопрепаратов — дополнительный источник элементов питания растений / И. А. Тихонович, А. А. Завалин, Г. Г. Благовещенская, А. П. Кожемяков // Плодородие. — 2011. — № 3. — C.9‒13.
8. Трофимов И. А. Управление агроландшафтами для повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных земель России / И. А. Трофимов, Л. С. Трофимова, Е. П. Яковлева // Адаптивное кормопроизводство. — 2011. — № 9. — С.4‒15.
9. Троян Т. Н. Формирование эффективного бобово-ризобиального симбиоза и его роль в повышении продуктивности агроэкосистем: автореф. дисс. … канд. биол. наук: 03.02.08. — Калиниград, 2010 — 20 с.

EFFECT OF INOCULATION ON ALFALFA AND RED CLOVER PRODUCTIVITY

N. N. LAZAREV¹, Dr. Agr. Sc.

A. M. STARODUBTSEVA²

¹Department of Crop Production and Grassland Ecosystems, Russian Timiryazev State Agrarian University

127550, Russia, Moscow, Timiryazevskaya str., 49

E-mail: lazarevnick2012@gmail.com

²The All-Russian Center for Quarantine plants

140150, Russia, the Moscow region, Ramenskiy rayon, poselok Bykovo (village), Pogranichnaya str., 32

Alfalfa varieties “Pastbishchnaya 88” and “Sonata” happened to be the most responsive to inoculation. On the average for 2 years their productivity, influenced by inoculation, increased by 32.5 and 11.2 %, respectively. In total for 2 years inoculation improved biological nitrogen fixation of “Pastbishchnaya 88” from 27.2 to 86.0 kg ha^-1 and “Sonata” — from 86.0 to 121.1 kg ha^-1. Inoculation also positively affected nitrogen fixation for red clover “Mars”, giving value of 75.5 kg ha^-1. For 2 years novel alfalfa varieties “Selena” and “Agniya” showed no effective symbioses with industrial strains as well as significant values of nitrogen fixation. Being cut twice, all varieties of bastard alfalfa and red clover provided optimal content of crude protein and fiber in fodder obtained. Inoculation had positive effect on content of exchange energy and payback. Agro-energy coeficient made up 6.6–13.0, when cultivating red clover and bastard alfalfa.

Keywords: alfalfa, clover, inoculation, productivity, nitrogen fixation, fodder quality.

References

1. Vens K. Simbioticheskaya azotfiksatsiya u bobovykh: selskokhozyaystvennye aspekty / K. Vens; pod red. G. Spaynka et al. // Rhizobiaceae. Molekulyarnaya biologiya bakteriy, vzaimodeystvuyushchikh s rasteniyami. — St. Petersburg: Biont, 2002. — P.541‒564.
2. Zyatchina G. P. Vliyanie shtammov klubenkovykh bakteriy Rhizobium trifolii na semennuyu produktivnost klevera polzuchego / G. P. Zyatchina, L. V. Drobysheva, A. A. Ivanova // Adaptivnoe kormoproizvodstvo. — 2013. — No. 2 (14). — P.39‒43.
3. Kozhemyakov A. P. Biopreparaty dlya zemledeliya / A. P. Kozhemyakov // Biopreparaty v selskom khozyaystve: metodologiya i praktika primeneniya mikroorganizmov v rastenievodstve i kormoproizvodstve. — Moscow: RASKhN, 2005. — P.18‒54.
4. Seliverstov I. V. Effektivnye tekhnologii sozdaniya bobovo-zlakovykh senokosov v Tsentralnom rayone Nechernozemnoy zony: avtoref. diss. … kand. s.-kh. nauk: 06.01.12. — Moscow, 2009. — 223 p.
5. Simbioticheskie biotekhnologii sozdaniya effektivnykh sorto-mikrobnykh sistem kormovykh trav. / G. V. Stepanova, Yu. V. Nizhnik, O. V. Selitskaya, L. S. Antonova // Kormoproizvodstvo: problemy i puti resheniya. — Moscow, 2007. — P.357‒364.
6. Tikhonovich I. A. Metodologiya i praktika primeneniya mikroorganizmov v rastenievodstve i kormoproizvodstve / I. A. Tikhonovich // Biopreparaty v selskom khozyaystve. — Moscow: RASKhN, 2005. — P.4‒17.
7. Ispolzovanie biopreparatov — dopolnitelnyy istochnik elementov pitaniya rasteniy / I. A. Tikhonovich, A. A. Zavalin, G. G. Blagoveshchenskaya, A. P. Kozhemyakov // Plodorodie. — 2011. — No. 3. — P.9‒13.
8. Trofimov I. A. Upravlenie agrolandshaftami dlya povysheniya produktivnosti i ustoychivosti selskokhozyaystvennykh zemel Rossii / I. A. Trofimov, L. S. Trofimova, E. P. Yakovleva // Adaptivnoe kormoproizvodstvo. — 2011. — No. 9. — P.4‒15.
9. Troyan T. N. Formirovanie effektivnogo bobovo-rizobialnogo simbioza i ego rol v povyshenii produktivnosti agroekosistem: avtoref. diss. … kand. biol. nauk: 03.02.08. — Kalinigrad, 2010 — 20 p.