Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ОСВОЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ ТЕРСКО-КУМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 6
1.1. Обзор работ по изучению и улучшению Терско-Кумских пастбищ 6
1.2. История введения житняка в культуру 12
ГЛАВА П. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЯШТНЯКА (AGROPYRONPECTINATUM) 16
2.1. Сравнительная эколого-биологическая характеристика житняка 16
ГЛАВА III. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 29
3.1. Природно-климатические условия 29
3.2. Методика исследований 41
3.3 Агротехника проведения опытов 45
Глава IV. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАВОСТОЕВ И ИХ КАЧЕСТВО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ НОРМ ВЫСЕВА, СРОКОВ ПОСЕВА И ПОКРОВНОЙ КУЛЬТУРЫ 47
4.1 Нормы высева семян житняка 47
4.2. Сроки посева житняка 66
4.3 Покровные культуры житняка 79
ГЛАВ А V. СМЕШАННЫЕ ПОСЕВЫ ЖИТНЯКА С ДОННИКОМ..: 91
ГЛАВА VI. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ЖИТНЯКА 97
ГЛАВА УII ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЖИТНЯКА В УСЛОВИЯХ ТЕРСКО-КУМСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 100
ВЫВОДЫ 106
Предложения производству 107
Литература . 109
ПРИЛОЖЕНИЯ- 129
- Обзор работ по изучению и улучшению Терско-Кумских пастбищ
- Сравнительная эколого-биологическая характеристика житняка
- Методика исследований
Введение к работе
Аридные пустынно-полупустынные и степные экосистемы Западного Прикаспия, используемые в качестве пастбищ для содержания большого числа крупного и мелкого скота в осенне-зимний сезон, претерпели глубокое изменение естественного видового состава фитоценозов. Высокая пастбищная нагрузка и бессистемный выпас на протяжении многих- лет привели к ухудшению качества фитоценозов и усилению процессов деградации, и опустынивания.
Современный уровень продуктивности фитоценозов Терско-Кумской низменности вызывает серьезную тревогу. За последние 40-45 лет продуктивность естественных кормовых угодий здесь снизилась с 5-7 до 2.0 ц/та, к.е.; а в отдельных участках - даже до 0,5 ц./га, к.е. (Шугай, 1982).
В результате перегрузки, из травостоя стали выпадать ценные кормовые растения: овсяница бороздчатая (типчак), житняк и прутняк. В то же время получили широкое распространение ядовитые и вредные растения -засорители шерсти. Начали развиваться эрозионные процессы почвы. Так, если на Кизлярских пастбищах и Черных землях в 1947 году пастбища различной степени деградации охватывали только 17% (Луцкий, Ладога, Чижиков, 1966), то в настоящее время доля сбитых пастбищ достигла 80% (Чешов, Абузов, Родин, 1989).
Недостаточная эффективность возделывания традиционных культур в жестких почвенно-климатических условиях Терско-Кумской низменности постепенно привели исследователей к необходимости разработки более эффективных приемов, основанных на радикальном изменении эколого-фитоценотических условий произрастания высеянных растений, способных обусловить коренное улучшение низкопродуктивных полупустынных и пустынных пастбищ.
Анализ многолетних исследований ученых среднеазиатских республик Казахстана, Ставрополя, Калмыкии и Дагестана отчетливо показывает, что улучшение сбитых естественных полупустынных угодий должно базироваться на засухо-солеустойчивых, дающих стабильные урожаи кормовых растениях. Одним из таких растений является житняк гребенчатый (Agropyron pectinatum).
Косарев М.Г. пишет: «Подводя итоги 44 летнего периода изучения житняка опытными учреждениями СССР, США, Канады и учитывая хозяйственную практику совхозов и колхозов Заволжья можно утверждать, что житняк является основной многолетней злаковой травой для засушливой области нашей страны». По данным автора, средние урожаи сена житняка 8-І 5 ц.; а в более северных районах 20-30 ц с 1 га.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение биологических особенностей развития житняка в условиях Терско-Кумской низменности и разработка основных вопросов создания комбинированных агростепей в этой зоне.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
Установление оптимальной нормы высева житняка.
Установление оптимального срока посева житняка.
Изучение беспокровных и подпокровных посевов житняка.
Изучение совместных посевов житняка с донником и установление оптимальных норм при посеве в травосмесях.
Научная новизна. Впервые в условиях Терско-Кумскаой низменности разработаны основные вопросы создания комбинированных многоцелевых агростепных травостоев.
Теоретическая и практическая ценность работы. Для улучшения сбитых степных экосистем, включающих в себя многие луковичные геофиты и другие многолетники (самовосстанавливающие 80-100-и более лет) и для существенного повышения их продуктивности разработаны
рекомендации по созданию комбинированных многоцелевых агростепных травостоев.
Апробация работы. Результаты исследований неоднократно докладывались на заседаниях методсовета и ученого совета Дагестанского НИСК/Х (1991, 1992, 1993, 1994 гг.). На конференциях молодых ученых и аспирантов, научно-практических конференциях (Махачкала 1991, 1992, 1993> 1994, 1995, 1996 гг.; на научно-практической конференции Приволжского НИИСХ аридного земледелия).
Публикация. Материалы диссертации представлены в 9 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, состоит из 35 таблиц, 10 рисунков. Список литературы состоит из 240 наименований, в том числе 13 на иностранных языках.
Обзор работ по изучению и улучшению Терско-Кумских пастбищ
Современные познания о Кизлярских пастбищах являются результатом многолетних исследовательских работ, которые проводились в течении почти двух столетий.
Ботаническое изучение Дагестана началось в двадцатых годах XVI11-го столетия (с 1727 года). В течение первых ста лет с 1727 г. по 1830 г. исследование Прикаспийской низменности имели флористический и общий географический характер. Они связаны с именами И. Букебаума, Гмелина-младшего, Маршалла Биберштейна, Христиана Стивена, Эйхвальда и К.А. Мейера. Известный исследователь флоры Крыма и Кавказа Маршалл Биберштейн, проделал в 1796 г. большой маршрут по Каспийскому побережью (Чилкина, 1969).
Специальные исследования в Прикаспийской степи были проведены экспедицией К.М. Бэра, которая была организована с целью изучения рыбных богатств этого района (1853-1856 гг.) Однако, помимо ихтиологических исследований, К.М. Бэр провел ряд наблюдений геологического и геоморфологического характера. Им был впервые подробно описан рельеф Прикаспия - бугры, впоследствии названные бэровскими (Рычагов, 1958).
Более углубленное исследование началось в середине 80-х годов XIX века, но и оно носило рекогносцировочный характер. Лишь в первом десятилетии XX века началось углубленное изучение этих районов. К этому времени- относятся ботанические исследования в 1908-1915 гг., проведенные переселенческим управлением землеустройства и земледелия. По данным И.А. Цаценкина в 1908 г. по поручению Лесного Департамента В.И, Савич предпринял экспедицию в заволжские степи с целью изучения растительности Прикаспия.- В задачу экспедиции входила конкретизация различных представителей растительного мира и более подробное освещение роли человека, деятельность которого в скотоводческих районах тесно связана с распространением, развитием и изучением растительного покрова.
В 1931-1932 гг, Черные земли и Кизлярские пастбища подверглись маршрутному рекогносцировочному обследованию Всесоюзного института кормов под руководством И.А. Цаценкина и Н.Г. Андреева. Было проведено районирование территории в кормовых, целях с составлением карты районов в десятиверстном масштабе, установлены типы пастбищ, определены их площади и емкость в расчете на использование в теплый период года, даны рекомендации по их улучшению, собраны сведения по характеристике растений и пр. (Цаценкин, 1957.)
Растительность Прикаспийской низменности в 30-х годах изучалась Бегучевым П.П. (1931, 1934, 1936).
В целях получения более точного материала для построения хозяйственного плана освоения и правильного использования сенокосов и пастбищ, Наркомземом Дагестана в 1937 году были организованы специальные работы по инвентаризации и паспортизации кормовых угодий республики. Проводившиеся в основном ботаниками П,К. Козловым, Л.Н. Чилкиной, А.Г. Долухановым и др. - работы эти дали в результате громадный описательный картографический и цифровой материал. Были составлены типологические таблицы растительности сенокосов и пастбищ по административным районам республики. Однако дело не было доведено до конца, обширный материал на протяжении 13 лет не был сведен воедино (Шифферс, 1960).
Работы Прикаспийской экспедиции МГУ в 1948-1955 гг. позволили провести картирование площади более 6,3 млн. га (Цаценкин, 1957). С 1947 по 1956 гг. работы по рациональному использованию и улучшению зимних пастбищ на Прикаспийской низменности проводились старшим научным сотрудником Всесоюзного научно-исследовательского института овцеводства и козоводства (ВЖИОК) Н.И. Басовым (1960).
В 1956 году по заданию Министерства сельского хозяйства РСФСР Волгоградской экспедицией было начато новое сплошное крупномасштабное обследование естественных кормовых угодий Прикаспия. Оно велось по единой методике под научным руководством И.А. Цаценкина и О.Н. Чижикова, которое было закончено в 1960 году (В.Д. Бананова, В.Д. Горбачев) и вошло в Отчет о комплексных обследовательских и землеустроительных работах на зимних пастбищах Прикаспия (1960),
При советской власти на Кизлярских пастбищах и Черных землях были приняты меры к более рациональному их использованию. На части их территории организованы совхозы и МЖС, а другая часть передана колхозам и совхозам под отгонное животноводство.
На обширной территории Кизлярских пастбищ площадью более 1,8 млн.га ежегодно зимуют более 2,0 млн. скота в переводе на овец Дагестана. Около полумиллиона голов из них содержится в этой зоне стационарно. Поэтому от состояния этих пастбищ зависит производство шерсти и баранины.
Однако современный уровень продуктивности Кизлярских пастбищ вызывает серьезную тревогу. За последние 40-45 лет продуктивность кормовых угодий здесь снизилась с 5-7 ц.к.е, до 2.0 ц., а в отдельных участках - даже до 0,5 ц.к.е. (Шугай, 1982).
В результате перегрузки, из травостоя стали выпадать ценные кормовые растения; Festuca sulcata (Hack.) Nym., Agropyron desertorum (Fisch. ex Link.) Scliult и A, fragile (Roth) P. Candargy, Kochia prostrata (L.) Schrad. В то же время получили широкое распространение ядовитые и вредные растения - засорители шерсти. Начали развиваться эрозионные процессы почвы. Так, если на Кизлярских пастбищах и Черных землях в 1947 году пастбища различной степени сбоя охватывали только 17% (Луцкий, Ладога, Чижиков, 1966), то в настоящее время доля сбитых пастбищ достигла 80% (Чешов А.С, Абузов, Родин, 1989).
Нерациональное использование пастбищ на протяжении длительного периода вызвало не только снижение урожайности естественных кормовых угодий, но ив некоторых случаях способствовало выпадению полыни на значительной площади.
Первые агротехнические опыты на Кизлярских пастбищах в условиях полупустынь были поставлены еще в 1960 г. на опытном участке Черно-рынковского опорного пункта Дагестанского НИИС/Х. Позднее (1965-1970 гг.) работы в этом направлении проводились на опытных участках Кочубейского опорного пункта Дагестанского НИИСХ в Ногайском и Тарумовском районах. Основное внимание в то время уделялось возделыванию таких традиционных кормовых культур, как Secale, Medicago, MeUtiotus и Onobrychis.
Недостаточная эффективность возделывания традиционных культур в жестких почвенно-климатических условиях Кизлярских пастбищ постепенно привели исследователей к необходимости разработки более эффективных приемов, основанных на радикальном изменении эколого-фитоценотических условий произрастания высеянных растений, способных обусловить коренное улучшение низкопродуктивных полупустынных и пустынных пастбищ.
Для таких районов первостепенное значение имеет подбор засухоустойчивых, солевыносливых, высокоурожайных и длительно вегетирующих растений.
Сравнительная эколого-биологическая характеристика житняка
Житняк относится к семейству Роасеае, роду Agropyron ир подроду Agropyron Nevski. Из 13 видов житняков в культуре распространены четыре: гребневидный (Agropyron pectmatum (Bieb.) Beauv.), гребенчатый (Agropyron cristatum (L.) Beauv.), ломкий (Agropyron fragile (Roth) P. Candargy), пустынный (Agropyron desertorum (Ksch. ex Link.) Schult).
По форме колоса житняки делятся на ширококолосые и узкоколосые. Первые два вида - гребневидный и гребенчатый относятся к ширококолосым, а два вторых - ломкий и пустынный - к узкоколосым (рис 1
Наряду с типичными формами, у житняков существует большое количество переходных форм. Поэтому, точное определение вида, часто бывает затруднено.
В культуру производства Agropyron введен в 1900 году. Этому способствовали исследования профессора B.C. Богдан.
Наибольшие площади в посевах (до 90%) занимает житняк ширококолосый - гребневидный. Он является типичным растением сухих и пустынных степей, мирится с засолением почв и распространен в сухих злаковых и полынно-злаковых степях на каштановых, щебенчатых и каменистых почвах.
Как и многие верховые злаки, житняк растет быстрее низовых и дает более высокий урожай корма при своевременном скашивании и умеренном стравливании. К частому скашиванию и стравливанию достаточно устойчив. Однако отрастает после стравливания и скашивания плохо.
Биологические особенности Agropyron делают его пригодным для культуры в полевом кормопроизводстве и при коренном улучшении естественных кормовых угодий. Они позволяют использовать Agropyron в чистых посевах и в смеси с бобовыми и злаковыми многолетними травами. Последнее широко применяется при создании долголетних культурных сенокосов и пастбищ.
Биологические особенности Agropyron выделяют его из большого числа ценных кормовых многолетних трав и ставят в разряд лучших, наиболее приспособленных культур в условиях жесткого климата сухих степей, полупустынь и пустынь.
Доказательством этому служат, как большое распространение житняка в сухих злаковых и полынно-злаковых степях, так и более высокий темп роста его посевов в общем объеме расширения посевных площадей многолетних трав.
Анализ вышеизложенных данных, характеризующих биологические свойства житняка и его экологию, позволяет сделать следующий вывод: биология житняка соответствует почвенно-климатическим условиям полупустынной зоны. В свою очередь, природно-хозяйственные особенности зоны импонирует его развитию в данных условиях.
В итоге создаются благоприятные условия для развития общего процесса: улучшения культуры житняка и повышения кормовой базы.
Для более активного использования биологических особенностей культуры житняка и реализации почвенно-климатических условий возникает необходимость более тщательного изучения и анализа почвенно-климатических факторов зоны, и сопоставления с ними биологических особенностей житняка, с учетом природно-хозяйственных условий.
Биологические особенности Agropyron являются определяющими Б общем процессе его развития. Поэтому вопрос биологии житняка и заслуживает особого внимания.
Особый интерес представляет: развитие и рост; зимостойкость и засухоустойчивость; долговечность и устойчивость к болезням и вредителям.
Эти внутренние свойства, присущие природе растения,1 в свою очередь определяют отношение житняка к внешним факторам, т.е. условиям произрастания: почвам; увлажнению почв и воздуха; температуре окружающей среды.
Житняк обладает большой зимостойкостью, но с возрастом растения наблюдаются различия в его зимостойкости. Менее устойчивыми к заморозкам являются молодые, в самом начале развития растения. Однако случаи гибели всходов и молодых растений от низких температур в холодный период года в общих посевах бывают очень редко.
Незначительное изреживание Agropyron от холодов не отражается на урожаях в производственных условиях. Обладая высокой зимостойкостью, житняк отличается исключительной засухоустойчивостью. В сухой жаркий сезон знойного лета он способен переносить длительное завядание.
В связи с этим житняк считается основным злаковым кормовым растением резко засушливых районов. Даже в годы больших засух житняк дает устойчивые урожаи корма высокого качества.
Об этом свидетельствуют многие исследователи, проводившие в течение длительного периода научную работу с многолетними травами и кормовыми культурами в различных зонах страны: Зыков Д.А, (1949), Константинов П.И. (1936), Косарев М.Г. (1941), Шаин С.С., Якушин И.В. (1950), Лукашов А., Колушева Н., Каширина А. (1953).
В сравнении с люцерной и другими травами житняк обладает большей устойчивостью к засухе. Это объясняется меньшими требованиями житняка к влажности почвы и воздуха.
Особенно это различие наблюдается в период цветения растений. В сильно засушливые годы, при полном иссушении почвы, Agropyron прекращает вегетацию, засыхает и в состоянии полного покоя пребывает до осенних дождей. Это свойство дает возможность переносить житняку засухи, которые часто повторяются в течение нескольких лет подряд. Житняк ширококолосый является более засухоустойчивыми в сравнении с житняком узкоколосым. Он более скороспел и более энергично расходует влагу. Из многолетних кормовых трав житняк обладает наибольшей долговечностью. Долговечность его зависит от экологических условий.
Методика исследований
Программой и методикой по теме предусматривалось изучить следующие вопросы применительно к условиям Кизлярских пастбищ: установить оптимальный срок и норму высева житняка; установить оптимальную норму высева житняка и донника в совместных посевах;ОпытЗ. Подбор покровных культур для житняка
Варианты опыта:
1. Посев житняка в чистом виде.
2. Посев житняка с суданской травой
3. Посев житняка с просом
4. Посев житняка с могаром
5. Посев житняка под покров озимой ржи.
Опыт 4 Совместные посевы житника с донником.
Варианты опыта: 1. Посев житняка с нормой высева 12 кг/га 2.Посев житняка 8 кг/га + донника 12 кг 3. Посев житняка 8 кг/га + донника 16 кг 4.Посев житняка 12кг/га + донника 12 кг 5. Посев житняка 12 кг/га +донника 16 кг
Общая площадь делянки во всех опытах с житняком была 120 м2. Учетная площадь делянки (при учете урожая зеленой массы) - 100 м2. Повторность четырехкратная. Расположение делянок (вариантов) всегда было одноярусное, последовательное.
Опыты проводились с сортами: житняка гребенчатого «Ростовский-10», донника желтого, двухлетнего «Альшеевский -1», суданской травы «Одесская-25», проса «Веселоподолянская 367», могара «Дагестанский», озимой ржи «Таращанская-2».
В опыте:. «Подбор покровных культур для житняка» покровные культуры высевались со следующими нормами на один гектар: суданская трава 10 кг/га или 1,4 млн/га просо 15 кг/га -//- 0,3 млн/га могар 12 кг/га -//- 4,5 млн/га озимая рожь 50 кг/га -//- 1,65 млн/га Для разрешения вопросов, предусмотренных программой и методикой исследований в опытах проводились следующие учеты, наблюдения и лабораторные анализы;
1. Учет густоты стояния растений. Количество растений подсчитывалось в четыре срока: после появления полных всходов, перед уборкой в первый год жизни житняка, весной после перезимовки и перед уборкой на втором году жизни житняка.
Густота стояния растений учитывалась нами на выбранных для этого пробных площадках. Пробные площадки выделялись в трех местах по диагонали делянки по 1 м . каждая на двух несмежных повторностях. На этих же площадках учитывали количество перезимовавших и сохранившихся до уборки растений.
2. Фенологические наблюдения. У житняка начало всходов и полные всходы, начало кущения, начало и полное колошение, цветение, молочная, восковая и полная спелость.
У донника отмечались такие фазы: начало всходов и полные всходы, побегообразование, конец вегетации в первый год жизни - вегетативное возобновление (весеннее отрастание), бутонизация, цветение, начало завязывания бобиков, начало побурения нижних бобиков и полная спелость.
3. Определение динамики роста растений; Через каждые 10 дней проводилось измерение высоты растений в десяти местах каждой делянки в двух несмежных повторностях опыта. В случае необходимости измерения приурочивались к определенным фазам развития растений.
4. Определение прироста зеленой и сухой массы. Прирост зеленой и сухой массы определялся через каждые 15 дней. Скашивались площадки по одному м2 в трех местах делянки в двух несмежных повторностях опытов, Полученная масса взвешивалась в сыром и воздушно сухом виде. Для определения прироста воздушно - сухой массы оставляли пробы с двух и2., которые, естественно, высушивались и взвешивались в воздушно-сухом состоянии. В вариантах опыта со смешанными посевами две пробы по одному м каждая подвергалась ботаническому анализу.
5. Подсчет продуктивных стеблей. Проводится перед уборкой на площадках по одному м2 в трех местах делянки в двух несмежных повторностях опытов. При уборке на зеленый корм и сено продуктивными считаются те стебли, высота которых превышает 10 см; при уборке на семена к продуктивным относят стебли, которые имеют генеративные органы.
В смешанных посевах компоненты их подсчитывались раздельно. Разборка этих проб сопровождалась подсчетом побегов, колосьев, листьев.
6. Определение урожая зеленой массы. Урожай зеленой массы житняка и его смесей определялся путем скашивания и взвешивания растений со всей площади делянки. Скашивание житняка проводилось в фазе молочной спелости.
7. Определение засоренности травостоя житняка. Перед укосом житняка (скашивались площадки в 1 м в трехкратной повторности в двух несмежных повторностях опыта) определялся вес сорняков и вес житняка, а также проводился подсчет количества сорняков и описание их видового состава.
8. Учет корней и клубеньков в почве. Запас корней и клубеньков в почве определялся в конце вегетации на первом году жизни, донника и перед цветением на втором году. При этом применялся рамочный способ по методу Станкова Н.З (1964). Почвенные монолиты (20 х 30 х 30 см) отбирались в трехкратной повторности, корневая масса и пожнивные остатки отмывались, высушивались до воздушно сухого состояния и взвешивались.
9. Биохимический анализ растений делался при проведении опытов, имеющих цель определить оптимальные сроки посева, нормы высева, совместных посевов с- донником. Пробные образцы снопы на анализ отбирались в конце вегетации.в фазе бутонизаци и на 2-ом году жизни донника, колошения и цветения житняка на 2 году жизни.
Определение общего азота и сырого протеина проводилось методом Кьельдаля, клетчатки - методом Генеберга и Штомана, жира -методом Сокслета, сырой золы и гигроскопической влаги - по общепринятой методике.
10. Химический анализ почвы проводился перед посевом житняка по общепринятой методике. При этом определялось содержание фосфора, калия и подвижного азота. В опыте, выявляющем лучшие сроки посева житняка при ранневесеннем посеве, определение подвижного азота проводилось в конце первого и второго года жизни житняка.
11. Влажность почвы определялась через каждые 10 дней в течение вегетации житняка общепринятым весовым методом.
12. Урожайность определялась каждый год. Данные подвергалис математической обработке методом дисперсионного анализа.
При закладке и проведении опытов пользовались методикой, разработанной во Всесоюзном научно-исследовательском институте кормов им. В, Р. Вильямса.
