13889 (Основные приемы формирования однолетник бобово-злаковык агроценозов в лесостепи Среднего Поволжья)

Введение

Актуальность темы. Развитие животноводства и повышение его продуктивности сдерживается не столько недостатком кормов, сколько несбалансированностью их по белку и сахару, что является причиной значительного перерасхода кормов и повышенными затратами на единицу животноводческой продукции.

Решать данную проблему следует путем возделывания смешанных аг-роценозов бобовых и злаковых культур, которые позволяют обеспечить не только высокие и устойчивые урожаи высококачественной зеленой массы, но и получать неполегаемый травостой и создавать благоприятные условия для последующих культур севооборота.

Из многочисленных факторов эффективности смешанных посевов, влияющих на величину и качество урожая зеленой массы, подбор компонентов, густота стояния и сроки уборки смесей, состоящих из биологически разнотипных культур, требуют дальнейшего изучения и постоянного совершенствования.

Цель и задачи дипломной работы. Разработать научные основы и практические меры повышения продуктивности однолетних бобово-злаковых агро-ценозов с включением гороха, люпина узколистного, вики яровой, пелюшки, ячменя и овса, обеспечивающих поступление высококачественной зеленой массы на выщелоченном черноземе Среднего Поволжья.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

• выявить особенности формирования урожая однолетних трав в одновидо-вых и смешанных посевах;

• изучить фотосинтетическую деятельность посевов;

• определить трансформацию ботанического состава травостоя в зависимости от соотношения компонентов и сроков уборки;

• установить влияние соотношения и набора компонентов агроценоза на конкурентную способность растений и биологическую эффективность возделывания смешанных агроценозов;

• определить действие видового состава, соотношения компонентов и сроков уборки агроценоза на продуктивность и питательную ценность корма;

• дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым приемам формирования однолетних бобово-злаковых агроценозов.

Научная новизна. В условиях лесостепи Среднего Поволжья изучены факторы формирования устойчиво продуктивных агроценозов из бобовых и злаковых трав. Впервые установлены коэффициенты конкурентной способности и биологической эффективности агроценозов. На основе корреляционно-регрессионного анализа определены закономерности формирования устойчиво-продуктивных однолетних бобово-злаковых травостоев с оптимальным соотношением бобовых и злаковых культур.

Практическая значимость. На основании результатов исследований разработаны однолетние бобово-злаковые агроценозы, обеспечивающие получение с гектара 4,05–4,56 т кормовых единиц, 0,54–0,51 т переваримого протеина и 50,27–60,42 ГДж/га обменной энергии. Установлена необходимость уборки зеленой массы смесей в фазу цветения, позволяющая получать корм с обеспеченностью кормовой единицы переваримым протеином 126–135 г., количеством сырой клетчатки в 1 кг сухого вещества 27,43–27,93%, сахаро-протеиновым отношением 1,03–1,24, обеспеченностью энергии переваримым протеином 10,26–10,88 г. и урожайностью зеленой массы 26,9–28,6 т/га.

1. Агротехническая, биологическая и хозяйственная целесообразность возделывания травосмесей из однолетних трав

Современный период развития сельского хозяйства России характеризуется возрастанием роли кормопроизводства как системообразующей отрасли АПК, определяющей состояние животноводства и существенно влияющей на повышение эффективности растениеводства и земледелия, сохранение агроландшафтов. Это во многом связано с масштабами отрасли, на долю которой приходится три четверти всех сельхозугодий, а также биологическими и экологическими особенностями многолетних трав и других кормовых культур, позволяющими им адаптироваться к природно-климатическим условиям большинства регионов России и реализовать свой продуктивный и средооб-разующий потенциал при сравнительно низких антропологических затратах. Это особенно важно в условиях крайне ограниченного ресурсного обеспечения АПК.

В связи с этим особенно возрастает роль травосеяния – основного фактора стабилизации кормопроизводства и биологизации земледелия и растениеводства.

Травы, обладая неодинаковыми морфофизиологическими особенностями, в смешанном посеве полнее используют ресурсы среды, лучше противостоят неблагоприятным воздействиям, успешнее борются с сорняками, что способствует формированию более устойчивых агроценозов.

В сложных агроценозах мятликовые виды за счет разветвленной мочковатой корневой системы лучше используют воду и питательные вещества из верхних слоев почвы. Стержневые корни бобовых усваивают эти элементы из более глубоких слоев. Корневая система травосмеси охватывает больший объем почвы, чем одновидовые посевы. Ни бобовые ни мятликовые, взятые в отдельности в полной мере не отвечают требованиям полноценного кормления сельскохозяйственных животных. Наиболее полно эти требования удовлетворяются при посеве бобово-мятликовых травосмесей, так как в этом случае достигается рациональное соотношение между углеводами и белками.

О преимуществе смешанных посевов в литературе имеется много сведений.

Известный русский ботаник и агроном И.Н. Клинген считает, что человек вначале бессознательно, а затем вполне осознанно подражал окружающей его дикой природе и на этой основе постепенно создал удивительные комбинации смешанных посевов. Самой важной особенностью смешанных посевов, по мнению Клингена, является сочетание зерновых и бобовых культур, то есть истощающих почву, и наоборот, обогащающих ее.

Многие исследователи отмечают положительное влияние растений бобовых и злаковых трав друг на друга при совместном произрастании.

Пятикомпонентные смеси даже при естественном плодородии оказались на 20–30% продуктивнее чистых посевов.

Каждый гектар люпина оставляет после себя в почве с корнями и пожнивными остатками до 10 т органического вещества, 100 кг биологического азота, 30 кг фосфорной кислоты и до 50 кг обменного калия. Для искусственных агрофитоценозов особенно важно подобрать растения с благоприятным аллелопатическим влиянием: азотонакопители (бобовые) и азотопотребители (в первую очередь, злак).

За счет аллелопатического взаимодействия в ризосфере смешанных посевов улучшается азотное питание злаковых культур. Источником азотного питания для злаковых культур может служить азот отмирающих клубеньков и корней бобовых в период вегетации. Подтверждает возможность такого использования и то, что в растениях злаков в смешанных посевах значительно повышается содержание белка по сравнению с чистыми.

За счет бобового компонента и повышенного потребления из труднодоступных соединений почвы и из воздуха основных питательных веществ экономятся средства на удобрения.

Содержание белка в зерне злаков повышается на 2,5–3,0% по сравнению с выращиванием их одновидовых посевов.

В зерне злаков в смешанном посеве с люпином повышается, например, у яровой пшеницы, содержание клейковины на 7–8% и достигает 26–28% без внесения минеральных азотных удобрений.

Наличие бобового компонента в зерносмеси повышает содержание в ней протеина по сравнению с чистым посевом ячменя. Обогащается белком и солома. При добавлении 15% вики или гороха к ячменю повышается содержание протеина в урожае зерносмеси на 0,6–1,9%. Содержание сырого протеина в соломе при этом возрастает на 0,7–1,08%. Возрастает содержание незаменимых аминокислот – валовой сбор лизина – в ячменно-виковой и ячменно-гороховой зеронсмеси увеличивается на 16,2–22,0%.

Совместное выращивание зернобобовых культур с овсом способствовало повышению содержания сырого протеина в растениях овса на 0,6–2,3%, суммарное количество его в смесях увеличивалось до 11–13%. В чистых посевах овса сырого протеина было 4,9%.

Урожай смесей на 13–17% выше, чем урожай чистых посевов. Более эффективны смешанные посевы в неблагоприятные годы.

В чистых посевах растения развиваются быстрее, чем в смесях, поэтому продолжительность межфазных периодов у смесей увеличивается.

В севообороте смешанные посевы выполняют важную агротехническую роль. Сомкнутые посевы значительно снижают непродуктивное испарение влаги, хорошо затеняют почву и не оставляют экологической ниши для сорных растений. Поверхность почвы в таких посевах, как правило, нагревается меньше, чем в изреженных.

Смешанные посевы более равномерно расходуют питательные элементы из почвы, полнее предохраняют ее от водной и ветровой эрозии, улучшают микроклиматические условия на орошаемых массивах.

Отмечено, что в смешанном агрофитоценозе замедляется скорость распространения возбудителей болезней, снижается их вредоносность, то есть в бобово-злаковых агроценозах поддерживается более высокий уровень экологического равновесия.

Овсяно-бобовые мешанки в севообороте используются как парозанимающие культуры (Агротехнические рекомендации, 1967). Они высеваются в кормовых севооборотах и также при улучшении природных кормовых угодий в качестве покровных и предварительных культур. Однолетние бобово-злаковые смеси возделываются в качестве пожнивных культур, а также при выпадении из травостоев многолетних трав.

Только в таких севооборотах прекращается прогрессирующее снижение гумуса и обеспечивается постепенное повышение почвенного плодородия, в том числе и за счет азотфиксации.

Возделывание крестоцветных кормовых культур после овсяно-гороховой смеси увеличило продуктивность пашни на 33–38%.

Среди однолетних бобовых культур наибольшими сидерационными свойствами отличается узколистный люпин. К фазе сизого боба накапливается в надземной массе и корнях до 150–250 кг/га азота, что равноценно внесению 30–40 т/га перепревшего навоза.

По данным И.Ф. Коваленко и М.И. Герасимович, вика яровая накапливает в почве, как и горох, 76–96 кг азота, что позволяет использовать чистые посевы, а также их смеси с другими культурами в качестве предшественника для озимых и яровых зерновых.

После уборки ранних яровых в июле более эффективны холодостойкие посевы: горохово-овсяная и вико-овсяная смеси. В совхозе «Гвардеец» Калининградской области после уборки ржи и вико-овсяной смеси на зеленый корм, сенаж и силос часто высевают однолетние бобово-злаковые смеси. Второй урожай этих культур составляет до 200 ц/га зеленой массы.

В экспериментальном хозяйстве НИИСХ Юго-востока (г. Саратов) с 1996 по 2000 гг. в качестве сидератов использовали смеси вики, овса и подсолнечника. Среди испытанных сидератов максимальный урожай в 18,7 т/га зеленой массы и 3,92 т/га – сухой обеспечила смесь вики с овсом. Сидеральные пары с преобладанием бобового компонента по сравнению с черным паром увеличили урожайность культур звена севооборота на 10,5–11,2%.

В основу конструирования смешанных агрофитоценозов должен быть положен принцип комплиментарное – способность разных видов избегать агрессивной конкуренции, а в лучшем случае дополнять друг друга (бобово-злаковые смеси). При этом комплиментарность культур в смешанных посевах может быть обусловлена расположением корневых систем компонентов в разных слоях почвы, разной устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессам, неодинаковыми габитусами (характером и степенью облиственности, расположением листьев и побегов).

Между компонентами смешанных посевов существует взаимопомощь. Большинство однолетних бобовых трав имеет полегающий стебель, поэтому их возделывают вместе с поддерживающими культурами, чаще со злаками. При этом уменьшается полегание бобовых, облегчается механизация их уборки.

Наряду с взаимопомощью в смешанных посевах отмечается и конкуренция. Установлено, что в борьбе за влагу всегда побеждает злаковый компонент. В связи с этим в районах с недостаточным количеством осадков нельзя высевать смесь с большим участием злаков, так как он отбирает влагу у бобового компонента, и урожай зеленой массы состоит в основном из овса или ячменя.

Во многих европейских странах рекомендуется возделывать только один вид злаковой травы в чистом виде или в смеси с одной бобовой культурой, что дает лучшую приспособляемость к меняющимся местным условиям; меньшую опасность развития болезней и вредителей; более высокую стабильность урожаев, гибель одного из видов может быть компенсирована сильным развитием компонента смеси.

В зависимости от видового состава смесей и норм высева компонентов складываются различные условия для роста и развития растений в течение вегетации. Заметно изменяется облиственность растений. Так, в ОПХ «Уфимское» Башкирского НИИСХ смеси составлялись в процентном соотношении компонентов от чистой нормы высева. Использовались: ячмень, овес, вика, горох – одновидовые посевы и смеси. Облиственность растений гороха в смесях с овсом и ячменем колеблется от 61,2 до 68,5%, вики в анализируемых смесях от 41,6 до 59,5%, ячменя в смесях с горохом и овсом от 50 до 59,8; с викой и овсом от 55,5 до 63%; овса в смесях с ячменем и горохом от 42 до 53,5%. В одновидовых посевах облиственность ячменя составила 55%, овса 51,3, вики 40%, гороха 62,2% (Кузеев Э.М., Гафаров Р.Н., 2000).

Облиственность бобового компонента в смесях обычно на 2–3% ниже облиственности растений в чистых посевах. В смесях, как и в чистом посеве, облиственность растений по мере прохождения фаз снижается.

В 1999–2005 гг. в Татарском НИИСХ проводилась работа по изучению двух-трехкомпонентных смешанных посевов гороха, ячменя и овса. Норму высева каждой культуры увеличивали на 20% нормы высева одновидового посева. Полевая всхожесть и выживаемость гороха в смеси повысилась до 81,9–84,2% по сравнению с его одновидовым посевом 76%.

Смешанные посевы благодаря биологической совместимости компонентов позволяют создавать более густой травостой путем увеличения количества растений и вегетативной массы на 1 га посевов. В них хорошо выражена вертикальная ярусность, которая образуется в основном во второй половине вегетационного периода из-за различий роста компонентов.

В смешанных посевах интенсивнее протекает фотосинтез. В одновидовых посевах максимальный ФП наблюдается у вики, люпина узколистного (639–543 тыс. м² сутУга, у кормовых бобов, овса и амаранта соответственно по 458, 370 и 300 тыс. м сут./га. В смешанных агрофитоценозах ФП находился на уровне 426–678 тыс. м сут./га. В смешанном посеве ЧПФ снижалась у растений овса, кормовых бобов и амаранта на 10%. У люпина и яровой вики наоборот уровень ЧПФ увеличился на 7–15% при высеве их в смешанном агрофитоценозе (Шпаков А.С., Тарасенко М.И., 2000).

Белок – важнейший компонент пищи человека и его дефицит вызывает физиологическое, функциональные расстройства организма: задержку в росте и развитии, быструю физическую и особенно умственную утомляемость. Поэтому уровень благосостояния народа в стране определяется количеством белка. Особенно велик дефицит пищевого животного белка. Животные не синтезируют белок из неорганических веществ, а создают его из растительного белка. Поэтому одной из насущных проблем современного АПК является

белковый дефицит. Предпринимаются меры к уменьшению дефицита белка в кормах, однако рост его производства еще отстает от потребности в нем.