Помимо уже рассмотренных факторов, существенное влияние на ассоциативную азотфиксацию может оказать концетрация СО2 в атмосфере. Известно, что среднее содержание углекислоты в земной атмосфере в 0,03% является субоптимальной для растений, и при повышении концентрации СО2 до 0,1-0,2% в условиях отсутствия лимитирования другими факторами фотосинтез усиливается. В целом продуктивность фитоценозов и в особенности агрофитоценозов не в последнюю очередь определяется содержанием СО2 в воздухе[14].
Считается, что нехватка углекислоты для нормального протекания фотосинтеза – одна из причин снижения продуктивности агроэкосистем при одностороннем применении минеральных удобрений. В период интенсивного развития культурные растения синтезируют около 360-380 кг/га сухой массы за сутки, затрачивая до 720 кг СО2 [32]. В тоже время в слое воздуха над гектарным участком содержится только около 5 кг СО2; необходим постоянный приток углекислоты для поддержания высокой продуктивности фотосинтеза[14].
В настоящее время почти нет сведений о действии повышенной концентрации углекислоты в атмосфере на азотфиксирующую деятельность микроорганизмов. Однако опыты, проведённые М. М. Умаровым свидетельствуют, что в условиях гнотобиотических систем от 25 до 35% углерода ассимилированной растениями углекислоты использовалось для ассоциативной азотфиксации. Поэтому оптимизация содержания СО2 в атмосфере может служить одним из способов повышения не только продуктивности фотосинтеза, но и масштабов ассоциативной азотфиксации. Активное регулирование концентрации углекислоты в приземном слое атмосферы путём внесения навоза, компостов, запашки соломы и других растительных остатков может способствовать повышению доли "биологического" азота в урожае[29].
В последние годы, после открытия явления ассоциативного связывания азота небобовыми растениями, появились многочисленные предложения проводить инокуляцию растений активными штаммами азотфиксирующих бактерий. Накоплен обширный экспериментальный материал, показывающий высокую эффективность этого приёма.
Исследования кафедры агрохимии БГСХА показали, что при обработке семян ячменя бактериальными удобрениями на основе азоспириллы – азобактерином, полученным в БелНИИПА, урожайность зерна по сравнению с фосфорно-калийным фоном в среднем за 9,1 ц/га. Действие бактериального удобрения было эквивалентно 30 кг/га азота. Весьма эффективным , по данным БелНИИПА, оказалось применение этого удобрения и под многолетние злаковые травы. Действие было эквивалентно внесению 40-60 кг/га минерального азота, а прибавки урожайности многолетних трав (ежа сборная, овсяница луговая, кострец безостый) составили 7,9-24%[10].
Кроме того, применение бактериального удобрения на основе азоспириллы снижало поступление цезия-137 в растения трав в 1,4-1,7 раза[16].
Довольно высокие прибавки урожая льна-долгунца от применения препаратов ассоциативных азотфиксаторов, получены во ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии г. Санкт-Петербург. Данные исследования Воробейкого Г.А., Хмелевской И.А. и др. обосновывают возможность успешного использования бактериальных препаратов для улучшения минерального питания растений льна за счет повышения уровня ассоциативной азотфиксации в ризосфере и мобилизующей активности бактериальных штаммов по отношению к минеральным элементам, находящимся в труднодоступном для поглощения состоянии. Улучшение минерального питания может происходить также в результате увеличения мощности корневой системы.
Обработка семян льна-долгунца бактериальными препаратами является перспективной в отношении улучшения минерального питания, стимуляции роста, увеличения выхода волокна и повышения продуктивности этой культуры. Действие различных штаммов бактерий на исследованные показатели не однозначно: оно меняется по годам исследований в зависимости от почвенно- климатических условий и реакции самих сортов на обработку. Из испытанных препаратов более эффективными оказались агрофил, экстрасол и ризоэнтерин[11]. В опытах Н. В. Путырского и Е. М. Путырской, проведённых в Гродненском СХИ, при обработке семян озимой ржи бактериальными диазатрофами в среднем за 5 лет прибавки зерна составили: от азоспириллы 0,8; артробактерина – 2,5; агроспирила 3,1 ц/ га при урожайности на фоне N60 P60K90 39,1 ц/га[24].
Преимущество ассоциативных бактерий в их разностороннем воздействии на растения. В процессе жизнедеятельности корневые диазотрофы выделяют специфические биологически активные соединения, фитогармоны и антибиотики, способные оказывать значительный ростостимулирующий и антифунгальный эффект. За счёт бактеризации семян увеличивается длина стеблей и корней растений (в среднем в 1,5 раза), возрастает количество продуктивных стеблей и корней растений (на 15-30%). Защитное действие ассоциативных бактерий проявляется в подавлении развития фитопатогенных почвенных грибов[21].
Наряду с другими, одним из факторов, оказывающим сильное регулирующее действие на азотфиксацию вообще и на ассоциативную азотфиксацию в частности, являются минеральные азотные удобрения. Если в опытах invitro уже давно установлено влияние торможения азотфиксации при наличии связанного азота в среде, то вопрос о его влиянии на азотфиксацию в почве в присутствии растений остаётся пока сложным и мало изученным.
В литературе имеются противоречивые сведения о влиянии минеральных соединений азота на активность азотфиксациив почве. Широко распространено мнение, что минеральный азот сильно тормозит этот процесс. В то же время имеются данные, что дозы азотных удобрений в пределах 100-150кг/га лишь кратковременное подавление азотфиксации, а существенное торможение наблюдается при более высоких дозах связанного азота. Характерно также, что азотные удобрения действуют в первую очередь на фотосинтезирующие бактерии-азотфиксаторы и только с увеличением дозы начинают синтезировать азотфиксирующую активность гетеротрофных бактерий. Азотные удобрения, внесённые в небольших дозах, стимулируя развитие растений на первых этапах и повышая продуктивность фотосинтетического аппарата, способствует, после удаления азота в почве в результате потребления их растениями и микроорганизмами, возрастанию ассоциативной азотфиксации на последующих стадиях развития растений[6].
Усиление ассоциативной азотфиксации в ризосфере способствует снижению коэффициента использования азотных удобрений. Именно этим можно объяснить хорошо известное в агрохимии явление снижения коэффициента использования азота из минеральных удобрений с увеличением их доз. Следовательно, оптимизация доз азотных удобрений с учётом свойств почвы, биологических особенностей растения и экологии ассоциативной азотфиксации может позволять увеличить дозу «биологического» азота в урожае и более экономно расходовать минеральные азотные удобрения[6].
Как видно из приведенного обзора литературы эффективность ассоциативных азотфиксаторов изучена на многих небобовых растениях в различных зонах, в том числе и в зоне распространения дерново-подзолистых почв. Однако сведения об их влиянии на минеральное питание, продуктивность и качество льна-долгунца весьма ограничены, а в условиях Республики Беларусь отсутствуют, что и послужило основной задачей наших исследований.
2. Экспериментальная часть
2.1. Цели и задачи исследований
Целью наших исследований являлось выявление эффективности бактериаль-
ного диазатрофа азобактерина на льне-долгунце.
Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:
1)Изучить на фоне PK и NPK удобрений влияние биологически активного препарата азобактерина на динамику накопления растениями льна надземной массы, рост их в высоту, урожайность и качество льнопродукции.
2)Дать экономическую оценку применения азобактерина под лён-долгунец.
2.2. Условия и методика проведения исследований
2.2.1. Агроклиматические условия
Умеренно-континентальный климат республики с мягкой и влажной зимой и относительно прохладным солнечным летом можно характеризовать как благоприятный для возделывания большинства сельскохозяйственных культур, в том числе и льна-долгунца. Для нормального роста и развития льна в зависимости от возделываемого сорта (от сева до созревания), требуется сумма активных температур в пределах 1100-1500оС. По этому показателю вся территория республики является пригодной для возделывания льна-долгунца. Оптимальной среднесуточной температурой для появления всходов льна является 9-12оС, для формирования вегетативных органов -14-16оС, для генеративных органов -16-19оС и в период плодоношения -16-18оС. Оптимальные сроки сева льна, когда почва на глубине 5-10 см прогреется до 8-10оС, наступают в Могилёвской области с 25 апреля до конца первой декады мая[1].
Лён-долгунец – влаголюбивое растение. Опытами установлено, что на образование единицы сухого вещества лён в течение вегетационного периода расходует 400-430 единиц воды (транспирационный коэффициент). Самая высокая урожайность волокна льна-долгунца наилучшего качества формируется в тех случаях, когда после появления всходов запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы составляют 40-50, в метровом – 200-250 мм, а в конце бутонизации - начала цветения эти запасы соответственно не ниже 20-25 и 150-170 мм[15].
Оптимальные для льна-долгунца условия создаются при выпадении до фазы ёлочки около 64 мм осадков, в фазу быстрого роста – 69, бутонизации – 12-14, цветения 40, в фазу созревания 34 мм.