1. Огляд літератури
Народно-господарське значення льону-довгунця
Льон-довгунець - найдавніше рослина, яка справила значний вплив на розвиток духовної та матеріальної культури наших предків. За умови комплексного використання він є однією з перспективних сільськогосподарських культур. Ще в давнину його застосовували для виробництва текстильних виробів і харчових продуктів, а також як лікарська рослина. Окупність цієї культури реалізується не один рік, оскільки щорічно відновлювальна сировина може тривало використовуватися як в текстильній, так і в інших галузях промисловості, забезпечуючи зайнятість багатьох верств населення [19]. Льон-довгунець також називають "північним шовком". Головне його використання-на волокно, яке йде на виготовлення різних тканин, що володіють, як відомо, багатьма цінними властивостями. Вироби з льону красиві, добротні і міцні, легкі і еластичні; вони добре пропускають повітря і вбирають вологу (у кілька разів швидше в порівнянні з шовком, віскозою і навіть бавовною). Міцність лляної пряжі на розрив при однаковій товщині в 2-3 рази вище бавовняної та вовняної. У складі лляного волокна є елементи кремнезему, що оберігають його від гниття, що особливо важливо для виробництва тканин технічного призначення.
З льону наша текстильна промисловість виробляє дуже широкий асортимент товарів побутового призначення: рушники, білизну, одяг, ковдри та інші вироби, і технічного-брезент, приводні ремені, парусину, мішечний, пакувальний матеріали, шпагат нитки, мотузки та ін
Для потреб народного господарства можна використовувати майже всю рослину льону-довгунця. З насіння, що містять 35-37% жиру, отримують лляне масло, яке застосовують для приготування високоякісної оліфи, а також лаків, фарб, клейонок, лінолеуму, термоізоляційних проводів; серед технічних масел воно за обсягом виробництва посідає перше місце в світі.
У невеликій кількості рафінована лляна олію застосовують у промисловому консервуванні продуктів, кулінарії і кондитерському виробництві.
Макуха лляної містить сирого жиру до 7%, сирого протеїну-34%, вихід якого становить близько 58%. При екстракції олії з насіння отримують шрот, який за нормами містить до 2,5% сирого жиру і 36% сирого протеїну вологістю-8-9%. За своєю поживністю макуха і шрот належать до висококонцентрованим кормом, їх охоче поїдають всі сільськогосподарські тварини. В 1 кг лляного макухи міститься 1,15 корм. од. і 260 г перетравного протеїну. Для годівлі тварин використовують і полову, яка складає в середньому 15% загального врожаю льону; 1 кг її містить 0,27 корм. од. і 20 г перетравного протеїну.
Лляна багаття містить до 64% целюлози і служить сировиною для виробництва паперу, пакувального та технічного картону, фурфуролу, віскози, целулоїду. На деяких льонозаводах є цехи з виготовлення з багаття пресованих будівельних плит. Відходи льоноволокна-клоччя використовують в якості пакувального і конопаточного матеріалу.
Льон-довгунець не тільки одягає і годує, але і лікує. Він входить до числа 200 рослин, з яких виготовляють лікарські препарати. Насіння містить білок, вуглеводи, органічні кислоти, вітамін А, ферменти. Їх використовують також для приготування компресів і припарок, а льняне масло широко практикують в харчуванні людей з порушенням обміну речовин, при атеросклерозі [22].
Посіви прядильного льону в світі складають 1,5 млн. га, в країнах СНД - близько 1 млн., у т. ч. на частку Росії припадає 51%, а Республіки Білорусь-20%.
В останні роки в цілому по нашій республіці досягнуто рівня врожайності 6,2 ц / га. У Бердичівському, Гомельському, Слуцькому районах врожайність склала відповідно 10,0; 10,5; 11,6 ц. волокна з гектара. У Франції, наприклад, стабільно отримують 13-15 ц волокна з гектара, в Голландії - до 25.
Льон-довгунець дає волокно, насіння та іншу продукцію переробки. У середньому в врожаї льону-довгунця льносолома становить 70-75%, насіння-10-15%, полова-10-15%. Вихід трести з урожаю соломи-70%. Зміст волокна в соломі 20-25, у тресті-28-32% [9].
Незважаючи на всю цінність даної культури, посівні площі льону-довгунця значно зменшити в порівнянні з 1990 років. Розміщені посіви на території республіки нерівномірно. Вони в основному зосереджені у Вітебській, Гродненській і Мінської області. На ці регіони припадає понад 75% площі льону країни, на інші області - менше 25%.
В даний час є всі можливості для підйому галузі. У республіці створено і районировано значну кількість сортів, які володіють високою продуктивністю і хорошими якостями льоносировина. Найбільш слабкою ланкою при обробітку льону є широка технічна оснащеність галузі. В останні роки льонозбиральні машини практично не купувалися, дуже мало їх для рулонування льоносировина, роздільного збирання цієї культури. Наявна в льносеющіх господарствах техніка морально і фізично застаріла [17].
Резервом підвищення врожайності та якості льонопродукції є більш повне використання природних факторів і максимальна реалізація біологічного потенціалу нових, високопродуктивних сортів, вдосконалення та розробка енергозберігаючих агрохімічних прийомів, що дозволяють створити оптимальні умови для росту і розвитку льону. Особливе значення при цьому набуває оптимізація мінерального живлення рослин з урахуванням біологічних особливостей сортів і виявлення їх чуйності на умови живлення [18].
1 .2. Біологічна характеристика льону-довгунця
Льон належить до сімейства льнових-Linaceae. У це сімейство входить 22 роду, з яких для практичних цілей використовується переважно один рід-лен-Linum. Цей рід включає понад 200 видів поширених в помірних і субтропічних областях всіх частин світу.
Більша частина видів льону-дикорослі рослини, а деякі дикі однорічні та багаторічні види культивуються як декоративні. Господарське значення має культурний льон - Linum usitatissimum, широко використовуваний як прядильне і олійна рослина [20].
Льон-довгунець-високорослі (від 60 до 120 см і більше) одностеблові рослини, гілкуються тільки у верхній частині [25]. Коренева система складається з головного стрижневого кореня, що має довжину до 100-120 см, з розташуванням по всій довжині короткими бічними корінням першого порядку, які мають послідовні розгалуження, рідко вище четвертого порядку.
Льон-довгунець, який вирощують в умовах довгого дня на грунтах з невеликим гумусовим горизонтом при невеликій площі живлення, має слаборозвинену кореневу систему-8-10% маси рослини. Тому 80% їх маси розташовується в орному шарі грунту. Це однорічна рослина, продуктивної частиною його служить високий, тонкий і прямий, заввишки 60-125 см і більше світло-зелений гладкий стебло, покритий восковим нальотом.
Льон-довгунець по товщині стебла ділиться на тонкостебельний-діаметр 0,8-1,2 мм., Среднестебельний-діаметр 1,2-2 мм. і толстостебельний-2, 1 мм і більше. Діаметр стебла вимірюють на рівні 1 / 3 частини його висоти від місця прикріплення сім'ядольних листочків. Характеризують стебло льону також сбежістосіть, миклость, ваговитість.
Сбежістость-форма стебла. При конусоподібної формою стебла вона виражена більш сильно, при циліндричної-менш. Стебла льону мають форму близьку до циліндричної, забезпечують більший вихід і найкращу якість волокна.
Миклость - відношення технічної довжини до його товщини. Із збільшенням цього показника підвищуються вихід і якість волокна [28].
Стебло лляного рослини складається з декількох тканин. Зовнішня тканина називається шкірочкою (епідерміс). Під шкіркою розташована паренхіма (сполучна тканина), що складається з тонкостінних клітин, що з'єднують інші тканини стебла. У сполучної тканини залягає волокно у вигляді волокнистих або луб'яних пучків. Це також і механічна частина стебла. Луб'яні пучки розташовані окремими острівцями, зливаючись іноді в складне кільце. Шкірочка і паренхіма з волокнистими пучками і сітовідние трубками складають поровий частину стебла. Потім кільцеподібно розташований камбій.
Камбій грає важливу роль у формуванні стебла. Він постійно утворює вторинну кору (назовні) і деревну (всередину стебла). Волокнисті пучки залягають в зовнішній первинної корі, волокнисті клітини їх диференціюються з внутрішнього шару паренхімних клітин кори перициклу в конус наростання.
Діяльність паренхімних клітин і камбію знаходиться в постійному антагонізмі. При зниженні діяльності камбію посилюється діяльність перициклу, в результаті утворюється велика кількість клітин лубу, що проявляється в загущених посівах льону. Тому зміст волокна в стеблах у загущених посівах більше, ніж у розріджених.
Деревина складається з клітин з потовщеними стінками. Вона містить велику кількість судин, які проводять від кореня вологу і поживні речовини по всіх підземним органам рослини.
Серцевина - це центральна частина стебла, що складається з неміцних тонкошарових клітин. У дозрілого рослини клітини серцевини руйнуються і всередині стебла утворюється порожнина [9].
Найцінніша частина стебла - волокнисті пучки, які складаються з сильно видовжених веретеноподібних клітин, елементарних волокон довжиною в середньому 20-30 мм. Між собою та оточуючими їх тканинами елементарні волокна з'єднані пектином. Залежно від умов вирощування, а також сорти льону число елементарних волокон у волокнистому пучку коливається від 19 до 50.
Волокно хорошої якості відрізняється достатньою довжиною, високою міцністю, блиском, еластичністю [28].
У густих посівах льон-довгунець представляє собою високу одностеблові рослина, приблизно у верхній п'ятої його частини з коротким суцвіттям - зонтиковидной пензлем і двома-трьома плодами - коробочками, в окремих посівах до 10 коробочок і більше. Зміст волокна в стеблі від 20 до 35%. Стебло у вигляді витягнутого конуса розширений біля основи і звужений у верхній частині. Листя довжиною 36-40 мм, шириною 2-4,4 мм по черзі розташовані по гвинтовій лінії, зелені, зі слабким восковим нальотам, відмирають під час дозрівання льону. Квітки у льону-довгунця правильні, п'ятерній типу. Забарвлення пелюсток зазвичай блакитна, рідко зустрічаються рослини з білими або рожевими пелюстками у квітці. Тичинок з пиляками - п'ять.
Льон-довгунець - рослин самозапильних, але не виключено і перехресне запилення комахами, головним чином бджолами. У ясні жаркі дні квітка розпускається в 5 - 6 годин ранку, до 9-11 год пелюстки опадають. У похмурі дні початок і кінець цвітіння наступають на 1-2 год пізніше. На всій плантації цвітіння триває в середньому шість - десять днів.
Плід у льону є кулясту дрібну коробочку довжиною 6,1-8,3 мм, шириною 5,7-6,8 мм. Вона пятігнездная, кожне гніздо розділене неповної, зазвичай неопушене перегородкою на два полугнезда, що містять по одному насіння. У виробничих посівах число нормально розвинених насіння може бути менше десяти (в залежності від умов вегетації льону). Стиглі коробочки залишаються закритими і лише при перестої на корені відбувається їх розтріскування і осипання насіння. При тривалій вологій погоді вони можуть проростати в коробочках.
Насіння льону яйцевидної форми, плоске, зі злегка загнутим і звуженим носиком (зародковий кінець). Здорові насіння зазвичай мають коричневе забарвлення різних відтінків - від світло, до темно-коричневих; поверхня їх гладка, глянсова, володіють великою сипучістю. Розміри насіння льону-довгунця: довжина від 3,2 до 4,8 мм, ширина від 1,5 до 2,2 мм, товщина від 0,5 до 1,2 мм, маса 1000 насінин коливається від 2,8 до 6 г . Хоча забарвлення і розмір насіння - спадкові ознаки, однак на них впливають умови зростання.
Насіння складається з трьох основних анатомічних частин: оболонки, ендосперму і зародка. Оболонка захищає насіння від шкідливих зовнішніх впливів-механічних пошкоджень і попадання отруйних речовин, особливо небезпечних для зародка. Оболонка пропускає за певних умовах кисень і воду.
Під оболонкою розташований ендосперм, багатий білком і жиром, який використовується зародком під час його росту. У стиглому насіння ендосперм і зародок розвинені відносно рівномірно. Зародок складається з невеликого корінця, двох сім'ядольних листочків і розташованою між ними почечки.
Льон-довгунець дає в урожаї 70-75% стебел, близько 10-15% насіння і 10-15% полови. При високих урожаїв на частку стебел припадає до 80%.
По поєднання господарсько-цінних ознак стебел льону: довжині, товщині, кольором, анатомічною будовою - можна приблизно визначити не тільки зміст волокна, його якість, а й технологію, а також умови вирощування льону. У стебла розрізняють загальну довжину (відстань від місця прикріплення сім'ядольних листочків до місця прикріплення самої верхньої коробочки суцвіття рослини) і технічну (відстань від місця прикріплення сім'ядольних листочків до початку розгалуження суцвіття), найбільш цінну, вона дає довге волокно - основне лляне сировина [22] .
1.3. Ботанічна характеристика льону-довгунця
Насіння льону, забиті в грунт, за сприятливих умов вже на 4-5-й день проростають. Харчування в цей період йде за рахунок ендосперми насіння. Корінець заглиблюється в грунт, і на поверхню виходять сім'ядольні листочки. Корінці льону починають засвоювати з грунту поживні речовини, а листочки, зеленіючи під впливом світла, поглинають з повітря вуглекислий газ, необхідний для синтезу органічних сполук. З цього моменту починається самостійний ріст і розвиток рослин льону [28].
Етапи росту рослини, які слідують один за іншим, називають фазами. У льону-довгунця прийнято розрізняти 5 основних фаз росту, які
характеризуються морфологічними змінами в онтогенезі або утворенням нових органів: сходи, «ялинка», бутонізація, цвітіння, дозрівання. Тривалість кожної фенологічної фази, як і всього життєвого циклу льону-довгунця, залежить від сортових особливостей та умов вирощування. У середньому його вегетаційний період становить 80-90 днів.
Від появи сім'ядольних листочків до фази «ялиночки» проходить близько 15 днів. До цього часу рослини досягають висоти 5-10 см і мають 6 пар близько розташованих один до одного листочків. Зростання льону у фазі «ялинки» характеризується дуже повільними темпами, що деякі дослідники пов'язують із проходженням рослинами двох основних стадій розвитку - яровизації та світлової.
Вважають, що стадія яровизації у льону-довгунця триває 5-8 днів і в одних сортів проходить до появи сходів, а в інших - після. У цей період рослини не чутливі до інтенсивності світла і краще розвиваються при низьких температурах (+ 5-8 с).
До світлової стадії льон зазвичай переходить в стан розгорнутих сім'ядольних листочків. Її тривалість коливається у значному діапазоні і навіть в одного сорту в залежності від температури може варіювати від 35 до 28 діб.
У цей час у рослин інтенсивно розвивається коренева система, витягується точка зростання і закладаються потенційні можливості формування стебла. Чим тривалішою світлова стадія, тим більше утворюється междоузлий і тим більше створюється передумов для подальшого інтенсивного лінійного росту стебла. Знижена температура повітря (+ 8-12 ° С) сприяє подовженню світлової стадії і призводить до підвищення кінцевої продуктивності рослин.
Після проходження світлової стадії рослини льону вступають у період швидкого зростання, що триває до цвітіння. Середньодобовий приріст стебла в цей час може досягати 4 см і більше. За 15-22 дні до цвітіння рослина утворює до 75% сухих речовин і 60% волокна. У цей час відбувається реалізація потенційних можливостей зростання льону.
Збільшення тривалості активного зростання, чи викликає воно зниженими температурами або є генетичною специфікою, призводить до збільшення періоду вегетації і підвищенню врожаю волокна.
Під час цвітіння ріст стебла у висоту сильно сповільнюється і до кінця його припиняється. Важливою умовою проходження цієї фази та формування повноцінних насіння є підвищена температура повітря і помірна вологість грунту [19].
Фаза дозрівання характеризується швидким одеревіння стебла і формуванням насіння. У цій фазі розрізняють зелену, ранню жовту, жовту і повну стиглість льону. Між фазами різких кордонів немає, перехід відбувається поступово.
Товарні посіви льону-довгунця слід прибирати в ранньої жовтої стиглості і прибирання закінчувати не пізніше початку жовтої стиглості. Рослини в цей період мають зазвичай 65-75% коробочок жовто-зеленого кольору, решта коробочки жовті і бурі. Насіння в коробочках льону в основному жовті і світло-коричневі. Тільки окремі коробочки зелені з зеленими насінням. Стебла льону стають світло-жовтими з зеленуватим відтінком і жовтими. Листя в нижній частині рослин обсипаються, решта жовтіють і лише самі верхні залишаються зеленими.
У фазі ранньої жовтої стиглості волокно в стеблах добре сформований, що забезпечує його високий вихід і якість. Насіння при збиранні в цей час при правильній і своєчасної сушінні виявляються життєздатними, придатними для посіву і забезпечують високий вихід олії при переробці.
Прибирати льон на волокно рекомендують не більше ніж за 10 днів. Не рекомендується прибирати льон в зеленій стиглості, тому що в цей період солому оцінюють за якістю на 0,25-0,5 номери нижче, ніж у ранній жовтій і жовтої стиглості. Тресту, отримана з стебел зеленої стиглості, дає низький вихід волокна, і воно слабке по міцності на розрив. Урожай довгого волокна при збиранні льону в зеленій стиглості на 7-13%, а насіння - на 2 / з нижче, ніж у ранній жовтій стиглості. Насіння має низьку життєздатність, і їх не рекомендують використовувати для посіву.
Не можна залишати льон неприбраним і до повної стиглості, тому що стебла в цей період буріють, сильно уражаються хворобами, через що їх якість знижується на 0,5-1 номер. Волокно льону, зібраного у фазі повної стиглості, сильно грубіє, вихід його знижується. Урожай довгого волокна зменшується на 12 - 13% в порівнянні з урожаєм при збиранні в ранньої жовтої стиглості. При теребленіе льону в повній стиглості значна частина насіння обсипається від впливу теребільного апарату на стебла.
Прибирати насінницькі посіви рекомендують у фазі жовтої стиглості, коли на рослинах льону 50% жовтих і 50% бурих і жовто-зелених коробочок. У перших насіння коричневі, у других - зелені з жовтим носиком. У цій фазі збирання буває деякий недобір волокна і зниження його якості, але забезпечується більший врожай насіння з більш високою, ніж при збиранні в ранньої жовтої стиглості, масою 1000 шт.
Від сходів до дозрівання рослин льону-довгунця проходить 75-90 днів залежно від сорту, внесених добрив і погодних умов [28]. Знання особливостей росту та розвитку рослин льону, потреб їх в теплі, волозі, їжі дозволяє успішно застосовувати різні прийоми агротехніки для отримання високих врожаїв волокна і насіння цієї культури.
Тепло. Насіння льону проростає при температурі 3-5 ° С. Молоді сходи можуть переносити нижчі температури до -3,5-4 ° С. Оптимальна температура для росту і розвитку 15-18 ° С при похмурій погоді. При жаркій погоді ріст стебла у висоту затримується. Сума температур за вегетаційний період льону-довгунця повинна бути в межах 1400-2200 ° С. Різке коливання температури вдень і вночі негативно позначається на врожаї.
Волога. Льон-довгунець - культура, дуже вимоглива до вологи. Особливо негативно позначається нестача її в грунті, починаючи від посіву і до ранньої жовтої стиглості. Це необхідно враховувати при розробці агротехнічних заходів, які повинні бути спрямовані на збереження вологи в грунті, звернувши увагу і на вирівняність полів.
Найбільш високі врожаї льону і кращої якості забезпечуються при вологості грунту від посіву до періоду швидкого зростання в межах 60%, з початку швидкого зростання до цвітіння - 80, під час дозрівання - 40-60% повної вологоємності. У той же час льон не виносить надлишку вологи і негативно реагує на близьке залягання грунтових вод. На освіту волокна і його анатомічну структуру у великій мірі впливає і різке кількісне зміна вологи в грунті в період вегетації рослин. Надмірне зволоження посівів (особливо після цвітіння, коли рослини споживають мало вологи) веде до вилягання льону і поразці його грибними хворобами.
Світло. На отримання високих врожаїв льону-довгунця величезний вплив справляє тривалість освітлення. Це культура довгого дня. Льон розвивається краще, коли в період вегетації більше теплих хмарних днів. У таких умовах добре йде процес фотосинтезу, і при повній нормі висіву рослини мають високі тонкі стебла, що містять найбільшу кількість волокна. Небажане розгалуження стебла може бути викликано сильним сонячним освітленням, що значною мірою знижує врожай і якість льоноволокна.
Грунт. Найбільш сприятливі для обробітку льону-довгунця структурні і добре проникні грунту. Серед поширених в льноводной зоні дерново-підзолистих грунтів кращими є середньо і легкі слабооподзоленние суглинки і суглинисті супіски з невисоким ступенем оподзоленності. Супіски та піски малопридатні, тому що вони бідні поживними речовинами і погано утримують вологу. Льон не дає високих урожаїв і на важких зв'язних глинистих грунтах, які утворюють після дощу щільну кірку, що перешкоджає виходу на поверхню ніжних проросткам [28].
При обробітку льону також необхідно враховувати своєрідне ставлення цієї культури до кислотності грунту. Особливість полягає в тому, що льон негативно реагує як на підвищену кислотність, так і на надлишок кальцію в грунті. Більш сприятливою для льону є слабокисла реакція грунтового розчину. Оптимальне значення pH (KCL) для льону знаходиться в межах 5,0-5.5. Вапнування знижує рухливість і доступність бору та цинку, тому під льон необхідно вносити разом з мінеральними добривами по 0.5-1.0 кг га д.р. бору та 2.0-3.0 кг / га д.р. цинку. У разі посіву льону на грунті, що має рН понад 6.0 доза бору повинна бути не менше 1 до г / га, а цинку 3 кг / га діючої речовини.
Можна проводити додатково некореневу підгодівлю льону бором і цинком (0,2-0.3 кг / га д.р.) при висоті рослині 2-4 см, що підвищує стійкість рослин льону до кальциевому хлорозу. Внесення вапна має бути віддалене у часі з таким розрахунком, щоб льон на одне і те ж поле потрапляв не раніше ніж через 4-5 років [13].
Елементи живлення. Важлива роль в отриманні високого врожаю і якості льонопродукції належить поживним елементом. У зв'язку з тим, що коренева система льону розвинена слабо, він вимогливий до наявності поживних елементів у грунті в легкозасвоюваній формі. Основна кількість азоту рослини льону поглинають у фазу швидкого зростання - бутонізації. За вимогливості до азоту критичним для льону є період від фази «ялиночки» до бутонізації. Недолік азоту в цей період сильно знижує врожайність волокна та насіння. Надлишок азотного живлення потовщує стебла льону, викликаючи вилягання, знижує вихід волокна, його якість і врожайність насіння. При цьому подовжується період вегетації і посилюється поразка льону хворобами. Тому визначення доз азотного добрива під льон важливе і складне завдання. Доза азоту залежить від попередньої культури та її удобрення, вмісту у грунті гумусу. Оскільки основними попередниками льону є зернові культури, то необхідно враховувати і попередники зернових. Якщо зернові культури розміщувалися після конюшини і добре угноєні просапних культур, то доза азотного добрива під льон може бути в межах N 0-5. При розміщенні зернових культур по зернових, доза азотного добрива під льон збільшується до N 20-40 Існує і різна реакція сортів льону на азотне добриво. Так, в однакових умовах вирощування оптимальна доза азоту для сорту Дашковський - N 15-20. Для сорту Могильовський - N 20-30, для сорту Белінко - N 35-45 на оптимальному фоні РК.
Незважаючи на те, що максимальна кількість фосфору льон споживає у фазу бутонізації, особливо велика роль фосфорного живлення в момент появи сходів і в фазі «ялинка». Особливо страждає льон від нестачі фосфору в холодну і вологу весну, коли в грунті практично відсутня воднорастворімие фосфор і цим чинником пояснюється висока ефективність внесення суперфосфату в рядки при посіві льону. З урожаєм льон виносить з грунту невелика кількість фосфору. На одну тонну льоноволокна з відповідною кількістю насіння споживається 4-5 кг Р 2 О 5. У зв'язку з цим під льон не рекомендується внесення великих доз фосфорного добрива. На середньо забезпеченої рухомими фосфатами грунті внесення фосфорного добрива в дозі Р 30-60 забезпечить урожайність до 15 ц / га волокна з 1 га посіву [13].
Льон інтенсивно споживає калій від сходів до цвітіння. Калій регулює накопичення волокна в стеблі, визначає стійкість до вилягання, підвищує стійкість льону до хвороб і збільшує насіннєву продуктивність рослин. Льон порівняно багато споживає калію на одиницю продукції. На 1 тонну льоноволокна з відповідною кількістю насіння він виносить з грунту 60-65 кг / га К 2 0. Споживання калію льоном зростає при внесенні високих доз калійного добрива і високої забезпеченості грунту обмінним калієм, але без збільшення врожайності. Тому немає необхідності внесення великих доз калію під льон. Доза калійного добрива До 90-120 забезпечить отримане врожайності понад 20 ц / га волокна і 8-10 ц / га насіння льону [13].
Застосування під льон оптимальних доз фосфорного і калійного добрив дозволить на 20% заощадити грошові кошти на придбання мінеральних добрив, що в грошовому вираженні складе більш 8-10 доларів США на 1 га посіву льону.
З мікроелементів найбільше значення мають цинк і бор. На провапнованих грунтах вони переходять в малодоступні стан. Так, вуглекислий кальцій тримає в облозі цинк у вигляді малорухомих цінконатов, а бор, кобальт стають важкодоступними, що викликає незбалансованість харчування й глибокі зміни обміну речовин у рослин льону. Внаслідок цього льон уражається кальцієвим хлорозом. Урожай і якість продукції при цьому різко падає. Дефіцит мікроелементів в грунті можна заповнити шляхом опудривание ними насіння з прилипачем, а також позакореневого підживлення у фазі "ялинки", суміщаючи цю операцію з проведенням хімічної прополки посівів. З успіхом це завдання здатні вирішити і спеціалізовані сівозміни, оптимальна кислотність грунтів для більшості культур в яких близька до оптимальної кислотності для льону-довгунця [2].
На бідних магнієм супіщаних грунтах бажано застосовувати магнийсодержащем вапняні матеріали - доломітове борошно [9].
У Республіці Білорусь застосовуються азотні добрива (аміачна селітра, сечовина, сульфат амонію), фосфорні добрива (суперфосфат, амофос), калійні (хлористий і сірчанокислий калій). Для льону можна використовувати всі види і форми цих мінеральних добрив. Калійні і фосфорні добрива можна вносити восени і навесні. Амофос і азотні добрива слід вносити навесні. Амофос слід вносити навесні, щоб уникнути втрат азоту при осінньому внесенні.
В останні роки Інститут грунтознавства та агрохімії НАН Білорусі спільно з ВАТ «Гомельський хімічний завод» розробили нові форми комплексних азотно-фосфорно-калійних добрив з мікроелементами й регуляторами росту рослин, збалансовані за змістом і співвідношенням елементів живлення для грунтів різного рівня родючості (NPK 5: 16:35 і 6:21:32).
Основні переваги застосування комплексних добрив полягає в тому, що всі компоненти (макро-, мікроелементи та регулятори росту рослин) включені в одну гранулу і найбільш прийнятним співвідношенням елементів живлення і вносяться за одні прохід техніки, що скорочує витрати на їх внесення. Наявність в добривах мікроелементів знижує негативну дію кальцію при обробітку льону на грунтах з pH близько 6,0 і підвищує стійкість рослин до кальциевому хлорозу.
Внесення мінеральних добрив під льон має бути проведене якісно і добрива рівномірно розподілені на поверхні грунту, що забезпечить вирівняний неполегающій і рівномірно дозріває стеблестой. Для внесення добрив під льон необхідно застосовувати агрегат РШУ-12, СУ-12 та ін [13].
1.4.Вліяніе грунтових діазотрофи на інтенсівносгь асоціативної азотфіксації під небобовимі культурами та їх врожайність
Фіксація атмосферного азоту мікроорганізмами при тісному контакті з корінням небобових рослин, звана асоціативної азотфіксації, - нове актуальне і перспективний напрямок у загальній проблемі біологічного азоту. Велика екологічна значимість асоціативної азотфіксації обумовлена широким розповсюдженням небобових культур та асоціативних мікроорганізмів у всіх кліматичних зонах. На частку асоціативної азотфіксації, за даними М.М. Умарова, припадає до 70% азоту, що надходить за рахунок біологічної азотфіксації в цілому. Оптимізуючи властивості грунту та вносячи органічні добрива, продуктивність природної популяції асоціативних азотфиксаторов можна підвищити в 2 - 4 рази [29].
Сама можливість активізації азотфіксації в прикореневій зоні небобових рослин була передбачена ще в 1926 р. С. П. Костичева, а експериментально підтверджувалася різними дослідниками при використанні балансового методу. Зокрема, це було показано в тривалих (80-140 років) дослідах по вирощуванню небобових рослин без застосування азотних добрив (Брендбокскій досвід в Англії, поля Прянишникова в СРСР, досвід "вічна жито" у ФРН та ін.) Беззмінне обробіток небобових культур (озимого жита, ячменю, жита, рису та ін) не призводило до помітного зниження вмісту азоту в грунті, незважаючи на щорічне відчуження його з урожаєм, тоді як у варіантах без рослин ("вічний пар") відбувалося невпинне зменшення кількості гумусу і азоту в грунті.
До теперішнього часу вивчення асоціативної азотфіксації перетворилося в самостійний розділ вчення про біологічне азоті. Показано широке поширення асоціативної азотфіксації, з'ясовані багато фізіологічні та біохімічні особливості цього процесу, активно вивчаються мікроорганізми, що здійснюють його в асоціації з рослинами, триває пошук активних форм ризосферних діазотрофи і створення на їх основі ефективних бактеріальних препаратів, пристосованих до оброблюваних культур і грунтово-кліматичних умов .
В даний час активними асоціативними азотфиксаторами вважаються більше 60 видів бактерій, що належать до 12 родин. Але найбільшу увагу дослідників привертають бактерії роду Azospirillum. Це пов'язано з їх високою нітрогеназной активністю в асоціаціях з рослинами, хорошою приживлюваністю в кореневій зоні, конкурентоспроможністю при заселенні зони кореня [2].
Екологічної нішею, в якій протікає асоціативне зв'язування атмосферного азоту, є фітоплан (різоплан і філлоплан) - зона проживання мікроорганізмів на поверхні підземних і надземних органів рослин, де є необхідне енергетичне забезпечення у вигляді продуктів екзосмос і кореневого опаду, існує багатьма іншими метаболітами, а також створюються умови, що сприяють активізації нітрогенази - знижений парціальний тиск О 2, постійний дефіцит легкодоступних сполук азоту, підвищена вологість, температура та ін Хоча систематичне вивчення екологічних особливостей асоціативної азотфіксації почалося порівняно недавно, але вже до цього було відмічено, що додавання в грунт глюкози, цукру, крохмалю зеленого добрива стимулює азотфіксації, причому цей ефект проявляється у всіх грунтах незалежно від їх властивостей. З цих спостережень можна зробити висновок - азотфіксуючих генофонд всіх грунтів досить багатий, а діяльність гетеротрофних азотфіксуючих бактерій у них лімітована недоліком легкодоступного енергетичного субстрату, наприклад, вуглеводів.
Виконані до теперішнього часу численні роботи свідчать про те, що саме фотосинтетична діяльність рослин істотно впливає на динаміку та інтенсивність азотфіксації в фітоплане і, в кінцевому рахунку, підвищує продуктивність її в екосистемі. Однак поки мало даних про масштаби асоціативної азотфіксації в конкретних фітоценозах, оскільки вони можуть бути тільки на основі багаторазових вимірювань реальної швидкості процесу в природному середовищі, що є поки трудомісткими і тривалими. Значно більше реперних оцінок, отриманих при одноразових та звичайно в періоди активного розвитку рослин. Тим не менше ці дані становлять певний інтерес як для загальної характеристики асоціативної азотфіксації, так і для накопичення відомостей про можливі величинах її в конкретних екосистемах.
Асоціативна азотфіксація протікає з тією чи іншою швидкістю практично у всіх грунтах в прикореневому просторі або на коренях рослин самих різних місць проживання. Високий її рівень (до 200 кг / га) виявлений в ризосфері великої кількості тропічних рослин (сорго, маїс, цукровий очерет, рис та ін.) У грунтах зони помірного клімату в ризосфері зернових культур, коренеплодів, бульбоплодів, багаторічних і однорічних трав її рівень сягав лише 30-55 кг / га. Активність асоціативної азотфіксації в грунті залежить від наявності легкодоступного енергетичного матеріалу. Високий рівень азотфіксації в прикореневій зоні обумовлений припливом сюди великих кількостей органічних речовин - кореневих виділень та кореневого опаду, обсяг яких, за останніми даними, складає приблизно від 25 до 50% продукції фотосинтезу [30].
Процес азотфіксації схильний до впливу складного динамічного комплексу різних факторів, внаслідок чого азотфіксуючих здатність грунтів може сильно коливатися протягом періоду вегетації рослин. Тому для оцінки продуктивності асоціативної азотфіксації в агроценозах необхідне вивчення динаміки процесу протягом вегетаційного періоду безпосередньо в польових умовах.
Результати досліджень М. М. Умарова показали, що активність азотфіксації в посівах злакових трав (тимофіївка, вівсяниця лугова) на дерново-підзолистих суглинкових грунтах змінювалася протягом вегетації і мала два максимуму: на початку колосіння, а в другому укосі - у фазу цвітіння злаків . У грунті незасіяної ділянки азотфіксуючих активність була в 1,5 - 2 рази нижче, ніж під посівами злаків протягом вегетаційного періоду змінювалася мало. Аналогічні закономірності отримані і при вивченні динаміки активності азотфіксації в дерново-підзолистих супіщаних грунтах на полях ячменю і картоплі. Під ячменем більш високий рівень азотфіксації також відповідав фазі початок колосіння, під картоплею - фазам бутонізації та цвітіння. Вона була значно нижче на ділянках без рослин, а також уночі в порівнянні з днем [29].
Таким чином, стимулюючий вплив рослин на діяльність діазотрофних бактерій найбільш імовірно пояснюється надходженням в прикореневу зону легкодоступного енергетичного матеріалу з кореневих виділень та кореневого опаду. Відомо, то інтенсивність кореневих виділень зростає в фази активного розвитку рослин і при високій швидкості фотосинтезу [32]. У злаків в цей період асиміляційна поверхня рослин досягає максимального розміру і зростає продуктивність фотосинтетичного апарату. Є ряд даних про тісній залежності азотфіксації в ризосфері рослин від фотосинтетичної діяльності. Зокрема, тільки цією залежністю можна пояснити добову динаміку азофіксаціі в ризосфері [14].
Більш високий рівень процесу азотфіксації в польових умовах у ризосфері в порівнянні з грунтом без рослин можна пояснити тільки масованими надходженнями в прикореневу зону легкодоступного енергетичного субстратів у вигляді прижиттєвих рослинних виділень і опади.
Залежність інтенсивності фіксації атмосферного азоту асоціативними азотфісаторамі від видільної діяльності кореневих систем рослин, а в кінцевому рахунку від фотосинтетичної активності, свідчить про тісний спряженості двох унікальних біологічних процесів - азотфіксації і фотосинтезу. Підтвердженням цього є низький рівень несімбіотіческой і асоціативної азотфіксації в районах з низькою продуктивністю фотосинтезу і високий їх рівень у районах з високою його продуктивністю.
Отже, рослини в значній мірі впливають не тільки на азотфіксуючу активність грунту, але і є головним чинником, що визначає динаміку асоціативної азотфіксації.
Визначення кількості азоту, що надходить в грунт під різними сільськогосподарськими культурами за рахунок діяльності діазотрофних грунтових бактерій, є однією з головних завдань екології асоціативної азотфіксації. Для оцінки масштабів вкладу дізотрофних грунтових бактерій в азотний баланс грунтів потрібно накопичення великого фактичного матеріалу. Особливе значення мають дослідження, проведені в полі, що дозволяють визначити рівень азотфіксації в конкретних грунтово-кліматичних умовах і врахувати вплив на процес різних оброблюваних культур.
Досліди, проведені М.М. Умаровим на дерново-підзолистих грунтах показали, що при наявності активно вегетуючій рослинності (ячмінь, лугові злаки, злакове різнотрав'я) сумарна продуктивність азотфіксації за вегетаційний період досяг 40 - 55 кг / га. У той же час в парующей грунті й у міжряддях рослин її рівень не перевищував 10 - 13 кг у перерахуванні на 1 га. Розміри асоціативної азотфіксації на дерново-підзолистого важкосуглинисті грунті під тимофіївка і овсяницею луговий склали відповідно 40,1 і 39,2 кг / га за сезон, а на парующем ділянці і в міжряддях рослин - 13,1 кг / га [29].
Для дерново-підзолистих супіщаних грунтах розміри азотфіксації за сезон склали 40,4 кг / га під ячменем і 30 кг / га під картоплею. У той же час на незайнятих рослинами ділянках фіксується лише 10-13 кг / га біологічного азоту. Очевидно, що саме ця кількість молекулярного азоту зв'язується бактеріями і за рахунок використання пожнивних рослинних залишків, тобто в ході несімбіотіческой азотфіксації. Решта 20-25 кг азоту на гектар засвоюється діазотрофи при споживанні ними як вуглецевої їжі легкодоступних органічних сполук, які виділяються рослинами в прикореневу зону у вигляді кореневих виділень та кореневого опаду, тобто за рахунок асоціативної азотфіксації.
Крім рослин серед інших екологічних чинників, що визначають рівень асоціативної азотфіксації, істотне значення можуть мати вологість і температура грунту, концентрація вуглекислоти, азотні, фосфорні добрива та ін
Результати лабораторних, вегетаційних та польових дослідів проведених М. М. Умаровим на дерново-підзолистих грунтах, свідчать про високий ступінь впливу вологості грунту на її азотфіксуючу здатність. При вологості нижче 20% азотфіксація залишалася на відносно низькому рівні, незначно змінювалася в від 8 до 20%. При збільшенні вологості вище цього рівня активність азотфіксації швидко зростала, досягаючи максимуму при вологості близько 40% [30].
При порівнянні значень асоціативної зі зміною температури грунту у верхньому горизонті (0-10) протягом вегетаційного періоду кореляцій між цими величинами не встановлено. Це можна пояснити тим, що, по-перше, влітку температура верхніх горизонтів грунту коливається не настільки значно, ніж вологість. По-друге, лімітуючим фактором для азотфіксації температура стає лише при відносно низьких значеннях - нижче 7 о С, влітку ж температура грунту в верхніх горизонтах у середній смузі рідко опускається нижче 40 о С [31].
Крім вже розглянутих факторів, істотний вплив на асоціативної азотфіксації може надати концетрація СО 2 в атмосфері. Відомо, що середній вміст вуглекислоти в земній атмосфері в 0,03% є субоптимальний для рослин, і при підвищенні концентрації СО 2 до 0,1-0,2% в умовах відсутності лімітування іншими факторами фотосинтез посилюється. У цілому продуктивність фітоценозів і особливо агрофітоценозів не в останню чергу визначається вмістом СО 2 в повітрі [14].
Вважається, що нестача вуглекислоти для нормального перебігу фотосинтезу - одна з причин зниження продуктивності агроекосистем при односторонньому застосуванні мінеральних добрив. У період інтенсивного розвитку культурні рослини синтезують близько 360-380 кг / га сухої маси за добу, витрачаючи до 720 кг СО 2 [32]. У теж час в шарі повітря над гектарним ділянкою міститься тільки близько 5 кг СО 2; необхідний постійний приплив вуглекислоти для підтримки високої продуктивності фотосинтезу [14].
В даний час майже немає відомостей про дію підвищеної концентрації вуглекислоти в атмосфері на азотфіксуючу діяльність мікроорганізмів. Проте досліди, проведені М. М. Умаровим свідчать, що в умовах гнотобіотіческіх систем від 25 до 35% вуглецю асимілювати рослини вуглекислоти використовувалося для асоціативної азотфіксації. Тому оптимізація вмісту СО 2 в атмосфері може служити одним зі способів підвищення не тільки продуктивності фотосинтезу, а й масштабів асоціативної азотфіксації. Активне регулювання концентрації вуглекислоти в приземному шарі атмосфери шляхом внесення гною, компостів, оранки соломи та інших рослинних залишків може сприяти підвищенню частки "біологічного" азоту в урожаї [29].
В останні роки, після відкриття явища асоціативного зв'язування азоту небобовимі рослинами, з'явилися численні пропозиції проводити інокуляцію рослин активними штамами азотфіксуючих бактерій. Накопичено великий експериментальний матеріал, який показує високу ефективність цього прийому.
Дослідження кафедри агрохімії БГСХА показали, що при обробці насіння ячменю бактеріальними добривами на основі азоспірілли - азобактеріном, отриманими в БелНІІПА, врожайність зерна порівняно з фосфорно-калійним фоном в середньому за 9,1 ц / га. Дія бактеріального добрива було еквівалентно 30 кг / га азоту. Досить ефективним, за даними БелНІІПА, виявилося застосування цього добрива і під багаторічні злакові трави. Дія було еквівалентно внесенню 40-60 кг / га мінерального азоту, а надбавки врожайності багаторічних трав (їжака збірна, костриця лучна, стоколос безостий) склали 7,9-24% [10].
Крім того, застосування бактеріального добрива на основі азоспірілли знижувало надходження цезію-137 в рослини трав у 1,4-1,7 рази [16].
Досить високі прибавки врожаю льону-довгунця від застосування препаратів асоціативних азотфиксаторов, отримані у ВНДІ сільськогосподарської мікробіології м. Санкт-Петербург. Дані дослідження Воробейкого Г.А., Хмелевської І.А. та ін обгрунтовують можливість успішного використання бактеріальних препаратів для поліпшення мінерального живлення рослин льону за рахунок підвищення рівня асоціативної азотфіксації в ризосфері і мобілізуючої активності бактеріальних штамів по відношенню до мінеральних елементів, що знаходяться у важкодоступному для поглинання стані. Поліпшення мінерального живлення може відбуватися також у результаті збільшення потужності кореневої системи.
Обробка насіння льону-довгунця бактеріальними препаратами є перспективною в плані покращання мінерального живлення, стимуляції зростання, збільшення виходу волокна та підвищення продуктивності цієї культури. Дія різних штамів бактерій на досліджені показники не однозначно: воно змінюється по роках досліджень залежно від грунтово-кліматичних умов і реакції самих сортів на обробку. З випробуваних препаратів більш ефективними виявилися АГРОФІТ, екстрасол і різоентерін [11]. У дослідах М. В. Путирскім та Є. М. Путирскім, проведених у Гродненському СХИ, при обробці насіння озимого жита бактеріальними діазатрофамі в середньому за 5 років збільшення зерна склали: від азоспірілли 0,8; артробактеріна - 2,5; агроспіріла 3, 1 ц / га при врожайності на тлі N 60 P 60 K 90 39,1 ц / га [24].
Перевага асоціативних бактерій у їх різнобічному впливі на рослини. У процесі життєдіяльності кореневі діазотрофи виділяють специфічні біологічно активні сполуки, фітогармони та антибіотики, здатні справляти значний ростостимулюючий і антіфунгальних ефект. За рахунок бактеризації насіння збільшується довжина стебел і коріння рослин (у середньому в 1,5 рази), зростає кількість продуктивних стебел і коріння рослин (на 15-30%). Захисна дія асоціативних бактерій проявляється у придушенні розвитку фітопатогенних грунтових грибів [21].
Поряд з іншими, одним з факторів, що надають сильне регулюючу дію на азотфіксації взагалі і на асоціативної азотфіксації зокрема, є мінеральні азотні добрива. Якщо в дослідах in vitro вже давно встановлено вплив гальмування азотфіксації при наявності зв'язаного азоту в середовищі, то питання про його вплив на азотфіксації в грунті в присутності рослин залишається поки складним і мало вивченим.
У літературі є суперечливі відомості про вплив мінеральних сполук азоту на активність азотфіксації грунті. Широко поширена думка, що мінеральний азот сильно гальмує цей процес. У той же час є дані, що дози азотних добрив у межах 100-150кг/га лише короткочасне придушення азотфіксації, а істотне гальмування спостерігається при більш високих дозах пов'язаного азоту. Характерно також, що азотні добрива діють в першу чергу на фотосинтезуючі бактерії-азотфіксаторів і лише із збільшенням дози починають синтезувати азотфіксуючу активність гетеротрофних бактерій. Азотні добрива, внесені в невеликих дозах, стимулюючи розвиток рослин на перших етапах і підвищуючи продуктивність фотосинтетичного апарату, сприяє, після видалення азоту в грунті в результаті споживання їх рослинами та мікроорганізмами, зростанням асоціативної азотфіксації на наступних стадіях розвитку рослин [6].
Посилення асоціативної азотфіксації в ризосфері сприяє зниженню коефіцієнта використання азотних добрив. Саме цим можна пояснити добре відоме в агрохімії явище зниження коефіцієнта використання азоту з мінеральних добрив із збільшенням їх доз. Отже, оптимізація доз азотних добрив з урахуванням властивостей грунту, біологічних особливостей рослини та екології асоціативної азотфіксації може дозволяти збільшити дозу «біологічного» азоту в урожаї та більш економно витрачати мінеральні азотні добрива [6].
Як видно з наведеного огляду літератури ефективність асоціативних азотфиксаторов вивчена на багатьох небобових рослинах у різних зонах, у тому числі і в зоні поширення дерново-підзолистих грунтів. Однак відомості про їх вплив на мінеральне живлення, продуктивність і якість льону-довгунця вельми обмежені, а в умовах Республіки Білорусь відсутні, що і послужило основним завданням наших досліджень.
2. Експериментальна частина
2.1. Цілі і завдання досліджень
Метою наших досліджень було виявлення ефективності бактеріаль-
ного діазатрофа азобактеріна на льоні-довгунця.
Програмою досліджень передбачалось вирішення наступних завдань:
1) Вивчити на тлі PK і NPK добрив вплив біологічно активного препарату азобактеріна на динаміку накопичення рослинами льону надземної маси, зростання їх у висоту, врожайність і якість льонопродукції.
2) Дати економічну оцінку застосування азобактеріна під льон-довгунець.
2.2. Умови і методика проведення досліджень
2.2.1. Агрокліматичні умови
Помірно-континентальний клімат республіки з м'якою і вологою зимою і відносно прохолодним сонячним літом можна характеризувати як сприятливий для обробітку більшості сільськогосподарських культур, в тому числі і льону-довгунця. Для нормального росту і розвитку льону залежно від оброблюваного сорту (від сівби до дозрівання), потрібно сума активних температур у межах 1100-1500 о С. За цим показником вся територія республіки є придатною для обробітку льону-довгунця. Оптимальною середньодобовою температурою для появи сходів льону є 9-12 о С, для формування вегетативних органів -14-16 о С, для генеративних органів -16-19 о С і в період плодоношення -16-18 о С. Оптимальні терміни сівби льону, коли грунт на глибині 5-10 см прогріється до 8-10 о С, наступають в Могильовській області з 25 квітня до кінця першої декади травня [1].
Льон-довгунець - вологолюбна рослина. Дослідами встановлено, що на освіту одиниці сухої речовини льон протягом вегетаційного періоду витрачає 400-430 одиниць води (Транспіраціонний коефіцієнт). Найвища врожайність волокна льону-довгунця найкращої якості формується в тих випадках, коли після появи сходів запаси продуктивної вологи в орному шарі грунту становлять 40-50, у метровому - 200-250 мм, а в кінці бутонізації - початку цвітіння ці запаси відповідно не нижче 20-25 і 150-170 мм [15].
Оптимальні для льону-довгунця умови створюються при випаданні до фази ялинки близько 64 мм опадів, у фазу швидкого зростання - 69, бутонізації - 12-14, цвітіння 40, у фазу дозрівання 34 мм.
Надмірне випадання атмосферних опадів, переважно в кінці вегетації, що супроводжується сильними вітрами, призводить до вилягання посівів, особливо на більш родючих при внесенні підвищених доз азотних добрив. При цьому затягується дозрівання льону, погіршується його якість, важко умови механізованого збирання.
Погодні умови 2004 р. складається своєрідно (табл. 2.1, 2.3).
Таблиця 2.1
Метеорологічні умови вегетаційного періоду 2004
(Дані Горецької метеостанції)
Місяці | Декади | Середнє за місяць | Середнє багаторічне значення | |||||
1 | 2 | 3 | Декади | Середнє за місяць | ||||
1 | 2 | 3 | ||||||
Температура, о С | ||||||||
Квітень | 4,1 | 10,3 | 16,1 | 10,2 | 1,8 | 4,8 | 7,7 | 4,8 |
Травень | 8,2 | 10,0 | 15,4 | 11,2 | 10,4 | 12,6 | 14,2 | 12,4 |
Червень | 15,0 | 14,3 | 15,8 | 15,0 | 15,1 | 15,9 | 16,6 | 15,9 |
Липень | 16,2 | 17,5 | 17,5 | 17,1 |