Эффективный способ внесения удобрений - ленточный, имеющий преимущество перед разбросным. В интенсивной технологии применяют еще более эффективный способ - локальное внесение, когда гранулы удобрений укладываются на 5-6 см глубже и на 3-6 см в сторону от семени. (Ненайденко, Иванов, 1994,).

В зависимости от цели выращивания зерно должно быть определенного качества, которое можно изменить применением удобрений (Конарев, 1976, Лебедева,1991, Завалин, Сергалиев, 2000). По данным многочисленных опытов установлено, что при увеличении азотного питания белковость зерна возрастает, а содержание крахмала снижается. Усиленное снабжение калием при низком уровне азотного питания способствует накоплению в зерне крахмала, растворимых сахаров. Для получения зерна на пищевые цели оптимальным является следующее соотношение элементов N1 P₂ O₅ 1 K₂ O 0,5.Это способствует увеличению урожая зерна с максимальным содержанием белка. Для получения высококачественного пивоваренного зерна необходимо, чтобы уровень калийного питания преобладал над азотным и фосфорным. При этом формируется зерно с высоким содержанием крахмала, растворимых сахаров и солерастворимых фракций белка, возрастает экстрактивность, общее содержание белка не превышает 9-12 % (Панников, Минеев,1987).

1.3 Состояние изученности вопроса.

Биологическая фиксация азота - одна из кардинальных проблем современного земледелия и растениеводства, так как резкое сокращение применения минеральных и органических удобрений приводит к снижению продуктивности и ухудшению качества растениеводческой продукции, падению плодородия почвы. В связи с поиском путей увеличения производства растениеводческой продукции при одновременном снижении доз минеральных удобрений и улучшении экологической обстановки, возрос интерес к препаратам, созданным на основе высокоэффективных штаммов ассоциативных микроорганизмов, применяемых для инокуляции семян злаковых культур. Положительное влияние инокуляции на растение обусловлено не только улучшением азотного питания растений, при внедрении в их ризосферу диазотрофов, но и воздействием микроорганизмов через физеологически активные вещества и микробиологический эффект (Завалин, 1999).

После открытия способности азотфиксирующих микроорганизмов вступать в ассоциации с не бобовыми растениями, во всем мире были начаты и стремительно развиваются исследования ассоциативной (несимбиотической) азотфиксации. Результаты недавних исследований показали, что инокуляция микробными препаратами может улучшать урожаи сельскохозяйственных культур, не вызывая значительных изменений естественной ризосферной микрофлоры (Кожемяков, Хотенович,1997,O`Gara,Nuti,1995). Были получены положительные результаты инокуляции различными видами микроорганизмов таких культур, как рис, сахарный тростник, картофель, пшеница, кукуруза (Базилинская,1989).

При инокуляции колосовых культур ассоциативными диазотрофами увеличение продуктивности обычно составляет 10-30% (Кожемяков,1989). У сортов, отзывчивых на обработку биопрепаратами прибавка может достигать 40% (Сергалиев, 1997,1998). Следует отметить, что при этом не оказывается существенного влияния на качество сельскохозяйственной продукции (Завалин и др. 97, Виноградова и др , 1997, Сергалиев, 1997, Воробьева и др, 1997, Лыцук,1997, Никулина и др, 1998, Алметов, Бердников, 1998, Завалин, 1998).

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 (Collinsonetal. 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.