В результате исследований установлено, что при использовании биопрепаратов необходимо учитывать генотипические особенности растений. Инокулирование низкоактивных по nis-признаку генотипов может привести к снижению биомассы растений (Степаненко,1989). Применение в сельском хозяйстве биопрепаратов чистых культур азотфиксирующих бактерий часто дает непредсказуемые результаты. Более эффективным считается применение естественных смешанных ризосферных    культур (консорциумов) бактерий. Инокуляция этим консорциумом семян ячменя в полевых вегетативных опытах давала 10 % прибавки, в то время как обработка каждым компонентом в отдельности не давала значительного увеличения урожая (Злотников,1996). Отмечается, что уровень нитрогеназной  активности в корневой зоне того или иного растения определяется генотипом данного растения (Емцев, 1991). Факт штаммовых различий при инокуляции ячменя в зависимости от генотипических особенностей отмечается и другими авторами (Танцева, Черемисов, 1992, Завалин и др 1999).
     Фиксировать молекулярный азот воздуха могут только прокариотные  микроорганизмы – бактерии, цианобактерии, актиномицеты. В год биологическим путем связывается около 169-269*10⁶ т азота (Мишустин, Черенков, 1989, Базилинская, 1989).Помимо фиксации азота из атмосферы, асоциативные диазотрофы продуцируют физеологически активные вещества- ауксины, гибберелины, цитокинины, способствующие увеличению массы корней и усилению их поглотительной способности, а так же способны активизировать развитие репродуктивных органов и подавлять фитопатогенных микроорганизмов, обитающих на корнях растений.(Базилинская,1989). Согласно современным представлениям ассоциативные азотфиксаторы - это микроорганизмы, образующие эндоризосферные  ассоциации с корнями не бобовых растений (Умаров,1986, Базилинская, 1988). На долю фиксированного ассоциативными и свободноживущими микроорганизмами азота приходится около 30 % от общего числа.
Суть ассоциативной азотфиксации- трофические и энергетические взаимодействия организмов, выражающиеся в протокооперации (Шумный, 1993). Следует отметить, что образование ассоциаций возможно  на поверхности листьев (филосфера), корней (ризосфера), стеблей (каулосфера). Возникновение ассоциаций зависит от генотипических способностей растения и обозначена как признак nis.Этот признак лучше развит у С-4 растений (кукуруза, сорго). У них накопление первичного продукта фотосинтеза- малата и перемещение его к корням способствует усилению фиксации атмосферного азота. С-3 растения ( пшеница, ячмень, рожь, овес)- у них фотосинтез идет менее интенсивно, активность нитрогеназы ниже. Следует отметить, что образование ассоциаций растений с диазотрофными микроорганизмами контролируется несколькими генами, которые помимо этой функции осуществляют контроль за иммунитетом и высотой стеблей. Под воздействием генов короткостебельности возрастает интенсивность поступления фотоассимилянтов в ризосферу, что обеспечивает увеличение численности микроорганизмов, способных к ахотфиксации. Установлено что азотфиксирующие ассоциации образуются между растениями и микроорганизмами различной таксономической принадлежности, и в зависимости от вида растений и экологических условий, в ризосферных сообществах доминируют определенные виды диазотрофов. Одно из условий существования микрофлоры в ризосфере - поступление корневых выделений и опада. Известно, что вещества, содержащиеся в корневых выделениях (аминокислоты), могут являться аттрактантами для ризосферных бактерий (Жулин, Игнатов, 1986).
     Механизм движения бактерий к корню растения основан на явлениях хемотаксиса и аэротаксиса. Корни растения при дыхании активно потребляют кислород, и вблизи создается градиент концентрации кислорода. Так же в результате корневых выделений в зоне корней  создается градиент концентрации веществ, входящих в состав этих выделений (Чумаков,1997). Бактерии, благодаря набору разнообразных рецепторов движутся в сторону повышения градиентов. Следующий этап в образовании ассоциации - размножение бактерий  на поверхности корня, в ризоплане (Чумаков,1997). Для размножения важны бактериальные факторы подавления других микроорганизмов (антибиотики, ксенобиотики, бактериоцины), и устойчивость к антибиотикам, которые выделяет растение- хозяин. Следующий этап- инфекцирование , он проходит в несколько стадий- неспецифическая и специфическая адсорбция (Котусов и др, 1984). Следующим этапом является инфекция корневого волоска и образование инфекционной нити (Ремпе, 1951).
      Способность проникать во внутренние ткани корня является распространенной среди ассоциативных бактерий, и по этому свойству они отличаются от свободноживущих бактерий (Чумаков, 1997). По результатам исследований установлено, что проникновение осуществляется в местах присоединения боковых корней, в трещинах корневых волосков (Collinson et al. 1998). Следует отметить, что   активная азотфиксация  протекает не только в горизонте А, но и в других горизонтах- В и С (Клевенская, 1991).
     На размеры азотфиксации в ризосферных ассоциациях влияет много факторов. Наиболее велики они у тропических растений (200-600 кг N на гектар в год). В нашей климатической зоне у злаковых культур накапливается до 50 кг N за вегетационный период (Умаров, 1986). Установлено, что почвы отличаются друг от друга по активности азотфиксации: от 0,5-1,5 кг N /гектар в год в почвах умеренной зоны, до 200-600 кг N/ гектар в год в почвах тропической зоны (Егоров, 1982).
     Значение для азотфиксации такого фактора, как влажность, изучено многими авторами. Доказана прямая зависимость между влажностью почвы и активностью азотфиксации. Наиболее четко эта закономерность прослеживается в засушливых условиях, где недостаток влаги подавляет азотфиксацию (Клевенская, 1976).
     Положительно влияет на азотфиксацию присутствие  углеродосодержащих веществ в почве. Отмечено повышение урожайности при совместном внесении соломы и бактериальных препаратов. Так же положительно влияет применение удобрений и мелиорантов (Завалин, 1998, Мехтиев, 1979).Отмечается, что ингибирование процесса азотфиксации возможно  под влиянием высоких доз минеральных удобрений (Клевенская, 1991). В условиях минимального применения удобрений в странах третьего мира и в Российской Федерации, азотфиксация может внести огромный вклад в получение сельскохозяйственной продукции.
    Анализ опубликованных работ по вопросу действия минеральных удобрений на урожайность и качество зерна ячменя, вынос и коэффициенты использования элементов питания из удобрений разработаны довольно широко и опубликованы в печати. Однако, появившиеся в последние годы препараты на основе ризосферных диазотрофов, обеспечивающие злаковые растения азотом, стимулирующие рост и развитие растений за счет продуцирования физеологически активных веществ различных групп, требуют настоятельной необходимости разработки приемов  их использования в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, что требует выявления их роли в формировании величины и качества урожайности зерна ячменя.

2. Цели и задачи исследований.

   Основной целью работы является изучение влияния ризосферных диазотрофов и азотных удобрений на азотное питание растений, формирование урожая, качество зерна в почвенно-климатических условиях Ивановской области.
1.         Определить действие биопрепаратов и азотного удобрения на формирование зерновой продуктивности зерна ячменя.
2.         Исследовать действие биопрепаратов на показатель качества зерна.
3.         Изучение влияния микробных препаратов и азотного удобрения на динамику формирования биомассы растений.
4.         Установить влияние условий минерального питания на формирование ассимиляционной поверхности.
5.         Дать экономическую эффективность изучаемых вариантов.

3. Условия и методика проведения исследований.

 

    3.1 Краткая характеристика хозяйства.

Учхоз организован в 1958 году на базе совхоза им. Фрунзе. Территория его состоит из двух земельных массивов, расстояние между ними 25 км. Центральная усадьба  его расположена в 10 км от города Иваново. Второе отделение учхоза находится на автомагистрали  Москва- Иваново. На территории учхоза –8 населенных пунктов, из которых только два являются перспективными- центральная усадьба и центр второго отделения.
    Общая земельная площадь учхоза- 3931 га, в т.ч. сельхозугодья –3142га, пашня-2340га, сенокосы-223га, пастбища-579га. В учхозе 2688 га осушенных  сельхоз угодий, в т.ч. пашни-1945 га.
    Учитывая разобщенность земель первого и второго отделения, в учхозе определена комбинированная структура управления. В хозяйстве созданы цехи: растениеводства, животноводства, механизации и электрификации, строительный цех и цех жилищно- комунального хозяйства. Основная форма организации труда- производственная бригада. В цехе растениеводства- три производственные бригады, две из них специализированны на производстве кормов, и одна- на выращивании сортового картофеля и семян зерновых культур. В животноводстве - четыре бригады, три из них- молочно- товарных и одна бригада по молодняку КРС.
    Среднегодовая  численность работников, занятых в сельскохозяйственном производстве составила 395 человек, временных и сезонных рабочих- 110. Трактористов- машинистов и комбайнеров в хозяйстве 51 человек, рабочих, занятых на конно - ручных работах в растениеводстве и прочих работах- 250 человек. Кроме того, в подсобных предприятиях работают 32 человека, в торговле 16 человек, на капремонте зданий 9. Специалистов- 38 человек, с высшим образованием- 19.  В напряженные периоды (уборка урожая картофеля) помощь хозяйству оказывают работники подшефных предприятий, студенты и сотрудники ИГСХА.
    Одним из основных показателей, характеризующих специализацию хозяйства, является структура товарной продукции. Плановая специализация учхоза- молочно- семеноводческое направление. В среднем за последние три года в структуре товарной продукции 82% занимала продукция животноводства-16400 тыс. руб., и 18%- продукция растениеводства- 3600 тыс. руб. Исходя из производственной направленности сложилась следующая структура посевных площадей.
                                                                                                                     Таблица 1.
Структура посевных площадей, га.  
      

Культура	1998	1999	2000
Зерновые:   озимые   яровые картофель овощи корм корнеплоды мн травы силосные ест сен и пастб улучш сен и пастб	960 - 960 160 15 10 1008 140 90 79	1000 - 1000 160 15 10 1008 155 90 74	850 - 850 140 15 5 1008 - 90 79

 
Как видно из таблицы, наибольшие площади занимают зерновые и многолетние травы, что соответствует специализации хозяйства.

                          Таблица 2.
Урожайность сельскохозяйственных культур, ц/га.

Культура	1998	1999	2000
Зерновые   озимые   яровые картофель овощи корм корнеплоды мн травы силосные ест сен и пастб улучш сен и пастб	21,0 - 21,0 67,8 146,8 379,0 44,0 165,9 15,3 21,4	18,0 - 18,0 72,0 132,0 243,0 40,0 141,0 14,2 20	28,5 - 28,5 150,0 303,0 364,0 30,0 - 16,7 21,9

 
Урожайность сельскохозяйственных культур в большой степени обусловлена погодными условиями. Так, в 1999 году в связи с засухой урожайность была несколько ниже по сравнению с 1998 и 2000 годами.
Таблица 3.
Себестоимость 1 ц основных видов продукции растениеводства, руб.

Культура	1998	1999	2000
Зерновые   Озимые   Яровые Картофель Овощи корм корнеплоды сено мн трав семена мн трав зеленая масса	95,0 - 95,0 51,1 41,8 7,9 12,2 1916,0 1,9	203,0 - 203,0 161,0 183,0 41,0 48,0 1832,0 6,8	129,0 - 129,0 130,0 134,0 50,0 29,0 1940,0 5,0

Из таблицы видно, что наибольшая себестоимость- при  производстве семян многолетних трав и зерновых, что наблюдается в течении  трех лет. Варьирование себестоимости по годам связано с величиной валового сбора, который обусловлен погодными условиями.

Таблица 4.
Затраты труда на 1 ц продукции, чел/час.

Культура	1998	1999	2000
Зерновые   Озимые   Яровые Картофель Овощи корм корнеплоды сено мн трав семена мн трав зеленая масса	36,0 - 36,0 66,0 12,0 9,0 18,0 15,0 2,0	34,0 - 34,0 63,0 37,0 15,0 17,0 16,0 2,0	37,0 - 37,0 55,0 20,0 7,0 16,0 14,0 3,0

 
Наибольшие затраты труда на протяжении трех лет - при производстве зерна и картофеля, что связано с технологией выращивания этих культур и валовым сбором продукции.

 

 

3.2. Технология возделывания изучаемой культуры в хозяйстве.

 
Предшественниками ячменя являются горохо- овсяные мешанки, многолетние травы и картофель. Обработка почвы включает все необходимые элементы: лущение стерни после многолетних трав и колосовых и обычную зяблевую вспашку после картофеля. Весенняя обработка почвы включала ранне- весеннее боронование, культивацию с боронованием и предпосевную обработку комбинированным агрегатом РВК-3,6 в сцепке с сеялкой. Уход за посевами включал в себя комплексное опрыскивание тропотокс (2,5 кг/га) против сорняков, рогор (1 кг/га) против вредителей, поликарбацин (4 кг/га) против болезней, кампозан (2 кг/га) против полегания.
    Важным мероприятием, способствующим повышению урожайности зерновых, является соблюдение правильных севооборотов, позволяющих разместить их посевы по отличным и хорошим предшественникам. В учхозе ИГСХА ячмень размещают после пропашных и по обороту пласта многолетних трав. Сроки проведения основной обработки почвы под яровые культуры зависит от многих условий, в том числе и от предшествующей культуры.
    Первую обработку под ячмень (после озимых) в хозяйстве начинают с послеуборочного лущения стерни дисковыми боронами БДТ-3 и БДТ-7. Через полторы- две недели проводят зяблевую вспашку  плугами с предплужниками. В системе основной обработки почвы под яровые зерновые, на наш взгляд, в хозяйстве более широкое применение должна найти ранняя зябь, в том числе с использованием плоскорезов и культиваторов- глубокорыхлителей (особенно после уборки картофеля).
    Ранне- весеннюю обработку начинают с закрытия влаги, используя сцепку борон «зиг-заг», БИГ-3 с последующей обработкой дисковой бороной или культиватором  КПС-4 с боронами.
    По плоскорезной зяби  предпосевную обработку  проводят  культиваторами
КПЭ-3,8 и перед посевом - игольчатыми  гидрофицированными боронами БИГ-3.
    Как после зерновых, так и после картофеля, весной при подготовке почвы под яровые применяют агрегаты РВК-3,6 и АКПП-3,6.
    Лимитирующим фактором в хозяйстве на всех типах почв элементы минерального питания. Для возделывания ячменя по интенсивной технологии предъявляются следующие требования к почвенному плодородию дерново-подзолистых почв. рН не ниже 5,5, содержание Р₂О₅ и К₂О - более 100-200 мг на 1 кг почвы, гумуса не менее 1,8-2%. Средние нормы внесения удобрений уточняются по балансовому методу для каждого участка, при этом учитывается механический состав почв, содержание в них элементов питания, предшественник, количество и качество вносимых органических удобрений под предшествующие культуры. Для того, чтобы намеченная эффективность удобрений полностью проявилась, кислые почвы известкуют. Известь вносят в основном в паровых полях и под пропашные (кроме картофеля).
 Важным фактором повышения урожайности является подготовка семян к посеву. В учхозе перед посевом семена обязательно протравливают ядохимикатами. Против   головни и фузариозной гнили используют фундозол (бенлат)-норма расхода 2-3 кг на тонну, протравливают водной суспензией препарата или с увлажнением из расчета 10 литров воды на 1 тонну семян. Против пыльной головни и гельминтоспориозных гнилей применяют витавакс в дозе 3,0-3,5 кг на тонну. В связи с недостаточной обеспеченностью высокоэффективными препаратами против твердой головни, корневых гнилей и плесневения применяется гранозан с нормой расхода 1,5-2,0 кг на одну тонну посевного материала. С целью повышения энергии проростания и всхожести семян в учхозе ИГСХА применяется обработка семян перед посевом в электромагнитном поле коронного разряда (установка для обработки семян в ЭПКР разработана инженером-гидротехником Пелиховым М.Ф.).