Содержание к диссертации
Введение
1 Трава колумба - перспективная высокопродуктивная культура, биология, состояние производства, достижения и задачи селекции . 7
1.1 Происхождение, ботаническое описание травы Колумба . 7
1.2 Технология возделывания, продуктивность и использование травы Колумба 17
1.3 Достижения селекции травы Колумба 29
2 Цель, задачи, программа, методика и условия проведения исследований 34
2.1 Цели и задачи исследований 34
2.2 Программа и методика исследования 34
2.3 Условия проведения исследования 38
2.3.1. Природно-климатические особенности района исследования . 38
2.3.2 Характеристика почв опытного участка 42
2.3.3 Характеристика метеорологических условий в годы проведения исследований 2000-2002 гг. 43
3 Слагаемые урожайности колумбовой травы при разных нормах высева, сроках и способах посева 48
3.1 Продолжительность фаз развития 48
3.2 Динамика роста травы Колумба 54
3.3 Влияние густоты стояния растений травы Колумба и площади листовой поверхности на урожайность 57
3.4 Засоренность и фитосанитарное состояние травостоя травы Колумба 60
3.5 Обеспеченность влагой растений в период роста и развития 63
3.6 Обеспеченность растений элементами питания 65
4 Эффективность возделывания колумбовой травы при разных нормах высева, сроках и способах посева 76
4.1 Урожайность зеленой массы 76
4.2 Химический состав и питательность зеленой массы травы Колумба 80
4.3 Экономическая эффективность 82
4.3.1 Агротехнические приемы возделывания Колумбовой травы 83
4.3.2 Оценка рекомендуемых технологий 87
Выводы 89
Рекомендации производству 90
Список использованной литературы 91
Приложения
- Происхождение, ботаническое описание травы Колумба
- Природно-климатические особенности района исследования
- Продолжительность фаз развития
- Химический состав и питательность зеленой массы травы Колумба
Введение к работе
Актуальность и направленность исследований. Производство продукции животноводства находится в прямой зависимости от уровня производства кормов и их качества. В Курской области, ЦЧЗ и России в целом производство продукции животноводства сдерживается кормовой базой. Особенно это стало заметно в последние годы. Недостаточное количество удобрений, несвоевременная и некачественная обработка почвы привели к резкому снижению урожайности кормовых культур. Это не замедлило сказаться на уровне производства мяса, молока и т.п.
Выход из создавшегося положения заключается в поиске новых, менее затратных технологий возделывания кормовых культур, поиске и введении в сельскохозяйственное производство региона новых, нетрадиционных кормовых культур. Такой культурой для Курской области и ЦЧО является колумбова трава. Ценность ее заключается в том, что она может превосходить по урожайности и питательности основную культуру региона - кукурузу. Период вегетации колумбовой травы, значительно больше, чем у кукурузы, она дает отаву, может использоваться в течение всего периода роста на сено, силос, зеленый корм и т.п.
Однако возможность выращивания ее и технология возделывания колумбовой травы в условиях Курской области не изучена. Это сдерживает освоение ее в производстве. Решению этих вопросов и посвящена данная работа.
Диссертация выполнена в соответствии с государственным заданием, является составной частью тематического плана НИР кафедры земледелия КГСХА. Номер государственной регистрации - 01.200.202029.
Целью исследований явилось - изучить возможность возделывания колумбовой травы в Курской области и разработать основные элементы технологии возделывания ее в регионе. Реализацию поставленной цели осуществляли решением задач:
1. Установить оптимальные сроки посева колумбовой травы в условиях серых лесных почв Курской области;
2. Разработать наиболее эффективные способы посева;
3. Определить наиболее целесообразные нормы высева семян этой культуры.
Личное участие автора в выполнении диссертационной работы. Автором разработана гипотеза и программа исследований, в течение 3 лет проведены полевые опыты, сделан анализ полученных результатов. Лабораторные исследования и полевые наблюдения проведены автором при его непосредственном участии и контроле.
Защищаемые положения.
В процессе исследований разработаны и выносятся на защиту следующие положения:
1. Погодные условия Курской области (средняя многолетняя сумма активных температур 2646°С и средняя за годы исследования 2790°С и сумма осадков соответственно 610 и 730 мм) обеспечивают получение высоких урожаев зеленой массы колумбовой травы (более 900 ц/га) при высоком качестве, то есть превышение кормовых достоинств других кормовых культур и этим дают возможность районирования её в сельскохозяйственном производстве региона.
2. Семена колумбовой травы прорастают при температуре почвы 8-10°С на глубине посева, но при более низких температурах не плесневеют и не теряют посевных качеств, всходы ее выдерживают заморозки до -1 °С ранние сроки, то есть в последней декаде апреля - начале мая.
3. Широкорядный способ посева (междурядья 45 см) обеспечивает максимальную урожайность (более 900 ц/га) зеленой массы при высоком качестве, поэтому его следует считать более целесообразным. 4. Норма высева семян колумбовой травы 30 кг/га при широкорядном способе посева, обеспечивает максимальную продуктивность культуры и наименьшие затраты на единицу продукции, поэтому является оптимальной.
5. Производство колумбовой травы обеспечивает опережающий рост урожайности по сравнению с затратами.
Научная новизна исследований состоит в том, что впервые в условиях серых лесных почв ЦЧО доказана возможность и эффективность возделывания колумбовой травы, обоснована возможность введения в сельскохозяйственное использование региона этой культуры; разработаны основные элементы технологии возделывания этой культуры: сроки посева, способ посева и нормы высева семян.
Практическая значимость работы состоит в том, что предлагаемая к введению в сельскохозяйственное использование культура обеспечивает большую (в 1,5-2,0 раза) урожайность, чем основная традиционная кормовая культура ЦЧО - кукуруза, лучшие кормовые достоинства и продление сроков использования ее в виде зеленого сочного корма-отавы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов Курской государственной сельскохозяйственной академии в 2001-2002 годах и получили одобрение.
Публикации. По материалам исследований опубликовано семь научных работ.
Происхождение, ботаническое описание травы Колумба
Sorghum almum Parodi - многолетняя кормовая культура относится к роду сорговых (Sorghum ), который входит в обширную трибу андропого-новых (Andropogoneae ) семейства злаковых (Gramineae ).
К роду сорговых принадлежит более тридцати однолетних и многолетних видов, возделываемых в тропических, субтропических и умеренных широтах земного шара, и диких. До колошения внешний вид сорго несколько сходен с внешним видом кукурузы. ( Демиденко,1957).
Сорговые культуры имеют высокую пищевую, кормовую и техническую ценность. По характеру использования подразделяется на несколько групп: зерновое (S. Vulgare pers); сахарное (S. Saccharatum (L) Boerl); ве-ничное (S. Technicum); кормовое-травянистое.
Кормовую группу подразделяют на однолетники (S. sudanense (Piper) Hitche) и многолетники (S. Halepense (L) Pers), в которую включена и трава Колумба (S. Almum parodi) (Snowden, 1936, 1955; Dickson, 1956).
Родиной колумбовой травы является Аргентина, где она впервые была описана аргентинским ботаником Parodi в 1943 году. Им было установлено, что вид представляет собой естественный гибрид между гумаем (S.halepense) и неизвестным видом зернового или кормового сорго (Parodi, 1943).
Трава Колумба - это естественный гибрид, полученный путем скрещивания суданской травы (S.Sudanense ) и сорняка гумая (S.halepense) (Головин, 1994). Суданская трава - травянистое сорго, обладает сильной кустистостью, ветвистостью стеблей и сравнительно большей облиственностью растений в сравнении с другими группами (Якушевский, 1949).
Прекрасное кормовое растение, отличающееся высокой питательностью, хорошей усвояемостью и охотно поедаемое скотом, как на пастбище, так и в качестве сена. Как и другие виды сорго в редких случаях, может оказаться ядовитым. Культивируется в южной части Европы, в северной и восточной Африке, в Индии, Северной и Южной Америке и в Австралии. В диком виде встречается в Судане и в долине реки Нила. Основной сортовой состав выращиваемый в настоящее время в странах СНГ принадлежит преимущественно отечественной селекции.
Гумай, или Джонсова трава (S.halepense (L) pers. Syn. ) - теплолюбивое, дикорастущее, многолетнее корневищное растение, по морфологическим признакам во многом сходное с суданской травой. В Крыму и на Кавказе это довольно распространенный сорняк (в связи с большой осыпаемостью семян при созревании и размножением корневищами) (Демиденко, 1957). В Северной Америке считается одним из самых опасных сорняков, особенно для кукурузы, однолетних сорговых и сахарного тросника (Иванов, 1990).
В молодом состоянии - кормовая трава. Корневище содержит 27% крахмала и 13% сахара (Комаров, 1937). Происходит из средиземноморской зоньі(Уіпа11,1936).
Трава Колумба от родительских видов унаследовала такие положительные качества, как многолетие, зимостойкость, высокое содержание крахмала и сахара в корневище, засухоустойчивость (гумай), от суданской травы - высокую продуктивность, питательность, хорошую усвояемость и высокий процент поедаемости (Колчанов и др. 1996). Не содержит цианистые соединения (Утеуш, 1991).
Основной недостаток многолетних сорго-гумаевых гибридов - их слабая зимостойкость, так как неглубоко расположенные в почве корневища и узлы кущения этих гибридов повреждаются зимними морозами. Углублением заделки семян не удается вызвать более глубокого залегания узла кущения новых растений (Державин, 1950).
Новый вид культурного сорго (трава Колумба) получил широкий ареал распространения в странах субтропического, тропического и умеренного климата, особенно в районах с постоянным не высоким количеством осадков, вследствие его высокой засухоустойчивости (Anderson, 1961, Gangsad, 1963 ).
Из Аргентины трава Колумба была интродуцирована в Южную Африку, где за многолетний характер использование и высокую продуктивность стала одной из ведущих культур. В дальнейшем культура была распространена в Аргентине, США, Кении, Индии, Японии, Австралии и многих других странах (Hubbard, 1960; Maitland, 1959; England, 1960; Boyle, 1961; Prit-chard, 1964).
Природно-климатические особенности района исследования
Курская область входит в состав Российской Федерации, расположена в центре Восточно-Европейской (русской) равнины, на юго-западных склонах Среднерусской возвышенности (вые. до 274 м). По характеру поверхности представляет собой пологоволнистую равнину, пересеченную многочисленными речными долинами, оврагами и балками.
Климат умеренный континентальный, со средними температурами января - 8С, июля + 19С. Осадков, большей частью с апреля по сентябрь выпадает около 500 мм в год; летом случаются ливни.
Большинство рек относится к бассейну Днепра, небольшая часть на востоке области - к бассейну Дона. Наиболее значительные реки Сейм и Псел - несудоходны.
Почвы преобладают черноземные, на северо-западе - серые лесные.
В сельском хозяйстве ведущее место занимает земледелие (выращивание зерновых, технических и кормовых культур). Развиты молочно-мясное животноводство, разведение свиней, птицы (Топографическая карта Курской области).
Центрально-Черноземная зона России - это крупнейший земледельческий регион. Большая часть территории (83,3%) расположена в лесостепной зоне и меньшая (16,7%) - в степной.
В структуре сельскохозяйственных угодий пашня занимает 80,6% сенокосы 3,2%о, пастбища 14,9% общей площади.
Континентальность климата нарастает с северо-запада на юго-восток, при этом увеличивается солнечная радиация, испаряемость амплитуда колебаний температуры, уменьшается количество осадков, возрастает иссушение почв. Здесь продолжительное умеренно теплое лето и относительно мягкие зимы (Табл.2)
В отдельные годы в зонах лесостепи и степи могут усиливаться засушливые явления или резко изменяется температурный режим.
В сельскохозяйственном производстве находятся лучшие по свойствам и плодородию почвы, что налагает на землепользователей большую ответственность за их рациональное использование и сохранение.
Различное географическое и территориальное размещение в зоне административных областей предопределило разное соотношение тех или иных подтипов, родов и видов черноземов вовлеченных в сельскохозяйственное использование.
В Курской области на черноземах размещено около 65% сельскохозяйственных угодий и 72% пашни.
Вместе с тем из-за значительной расчлененности рельефа неоднородности материнских пород, разнообразие растительного покрова в зоне ело жился комплекс почв с большой пестротой как в подзонах, так и в пределах отдельных хозяйств. Гетерогенность почвенного покрова предопределяет наличие на одном поле и даже на одном рабочем участке нескольких подтипов почв.
Неоднородность почвенного покрова сильно отражается на плодородие почв, урожайности сельскохозяйственных культур, а в итоге на результатах хозяйственной деятельности землепользователей. Свойства почв характеризует их агрохимический состав, который отражает содержание в них элементов минерального питания растений, гумуса, микроэлементов (Табл.3).
Серые лесные почвы в зоне имеют подчиненное значение. Темно-серые почвы занимают плоские водораздельные и слабонаклонные равнины, а местами и пологие склоны. Среднее содержание гумуса около 5%. Однако многовековое хозяйственное использование способствовало их обеднению.
Растительность характеризуется большим разнообразием и хозяйственной ценностью; она включает до 1500 видов в Курской области - около 1207.
В целом климатические условия ЦЧЗ благоприятны для выращивания многих сельскохозяйственных культур. Вместе с тем характерное для зоны непостоянство температур, осадков и интенсивности их выпадения, высоты снежного покрова, а также сроков его установления и схода очень часто затрудняет ведение сельскохозяйственного производства и способствует нестабильности его показателей. Необходимо обратить внимание на возможность изменения климата и вероятные последствия этого процесса, которые сейчас уже прогнозируются многими учеными. Потепление климата - это мировая проблема, и понятно, что такое изменение может сказаться не только на сельском хозяйстве, но и на других сферах человеческой деятельности, и условиях жизни населения. Академик РАСХН Г.А. Романенко и другие ученые (1996) подчеркивают, что в нашей стране уже в ближайшие годы предполагается повышение среднегодовой температуры воздуха на 1,3 -1,5С.
Продолжительность фаз развития
Курская область является одним из северных рубежей территории России, где планируется внедрение колумбовой травы. Наблюдение 2000-2002 годов показало, что наступление и последовательное прохождение всех фаз вегетации не однозначно как по годам изучения, так и по вариантам (Табл. 4,5,6)
Данные таблиц показывают, что от посева до появления всходов проходит промежуток времени от двух до трех с половиной недель так растения позднего срока посева используют меньшей временной период это связано с температурным режимом воздушной и почвенной сред. Неблагоприятным фактором в этот период является ежегодное прохождения холодного фронта в результате которого может затягиваться процесс появления всходов, а в некоторых случаях происходит повреждение всходов в периоды заморозков. Так наиболее сильное похолодание отмечено в 2000 году 12 мая, 2001 году 19 мая, 2002 году 20 мая.
В 2000 году минимальная температура воздуха первой и второй декады мая была -2С; 0 С; а минимальная на поверхности почвы -2 - 1 С. В этот период семена раннего срока находились в почве, что затянуло появление всходов, но не погубило семена.
В 2001 году заморозок до -1 С наблюдался на почве, когда посеяны были ранний и средний сроки, что также способствовало задержке всходов. В 2002 году заморозок до -1 С на почве застиг всходы раннего срока посева и посеянные семена среднего и позднего сроков, всходы частично повредились заморозком, но гибели не произошло, семена среднего и позднего сроков проросли, как обычно.
Дальнейшее развитие растений зависело не только от погодных условий и сроков посева, но и от содержания вариантов. Так холодное и влажное лето 2000 г привело к недружности прохождения фаз в различных вариантах в особенности раннего срока посева. Отставание прохождения фаз от двух дней до двух недель наблюдалось в зависимости от норм высева и способов посева так задерживаются варианты с 30 кг нормой высева по сравнению 10 кг и 20 кг, а также широкорядные по сравнению с рядовыми и разбросными посевами. Погодные условия 2001 года были наиболее благоприятны для растений травы Колумба жаркое и влажная погода июля месяца способствовала бурному росту и развитию растений варианты среднего срока достигли уборочной кондиции наравне с ранним сроком. Напротив 2002 резко отличался от 2000 и 2001 года жарким засушливым летом это изменило не только общую тенденцию развития, представление о растении и его возможностях. Произошел сдвиг с репродуктивному формированию, слабо раскустившиеся растения за сравнительно короткий период (14-17 дней) (в 2000 г -18-23) ,а в 2001 (21-23) дня) выпустили флаговый лист не достигнув высоты 130 см в то время как в 2001 г растения имели величину 190 см, а отдельные экземпляры достигали 230 см, быстрое формирование растений в фазе кущения - выхода в трубку в 2002 г способствовало задержание фазы выметывания метелки.
После первого укоса на формирование отавы проходила примерно одинаковый промежуток времени - 44 дня лишь раннее похолодание (12 сентября 2000) не дало сформироваться второму укосу среднего и позднего сроков, уничтожив отаву, а в 2002 году не сформировался второй укос позднего срока по причине засушливого лета в начальный период отрастания и низкие температуры в конце вегетации.
В среднем от посева до формирования второго укоса трава Колумба использовала 138 дней вегетации с суммой активных температур равной 2283 С (Табл.7). В Курской области за годы исследований сумма активных температур составила 2790 С, а средняя многолетняя 2646 С, что позволяет траве полноценно развиваться и ежегодно формировать урожай и семян для возобновления популяции.
Химический состав и питательность зеленой массы травы Колумба
При возделывании и рекомендации новой культуры необходимо как можно полнее изучить и дать характеристику по ряду параметров.
Для отрасли животноводства очень большой практический интерес представляет питательность растений, для земледелия необходимо оценить культуру как предшественник, в свою очередь технология должна отвечать экологическим нормам, и быть экономически оправдана.
Ценность кормовой культуры заключается в её составе. Основными показателями питательности является сбор кормовых единиц с 1 га, а также содержание протеина, клетчатки, БЭВ, золы и др. Немаловажную роль в оценке питательности корма является обеспеченность протеином 1 к. ед., так как сбалансированный корм - это одна из важных составляющих рационального ведения хозяйства. Интересна также пластичность использования культуры. Так, Колумбова трава может использоваться в качестве зеленого корма, сена, силоса, сенажа, поддаётся всем технологическим процессам переработки. Химический состав растений зависит от множества факторов, как экологических, так и хозяйственных.
В данных исследованиях химический состав корма изучался с целью сравнения справочных данных о растении колумбовой травы выращиваемой в типичном для нее ареале и Курской области, а также для изучения влияния урожайности на качестве корма (Табл.23)
Из приведенного анализа видно, что в среднем по Курской области питательная ценность травы несколько ниже, чем в культуре южных регионов, но значительно выше в сравнении с кукурузой, учитывая, что культура более урожайна (в 2 и более раз) чем кукуруза. Обеспеченность 1 кормовой единицы протеином составляет 104,7 грамма, является сбалансированным кормом для сельскохозяйственных животных.
Питательность зеленой массы различна не только по годам исследования, но и по вариантам, а также зависит от укоса. Так во влажные годы в корме увеличивается содержание воды, и питательность приближается к средней питательности кукурузы, данная тенденция наблюдается и ко второму укосу. Напротив, в сухой год, а также в момент первого укоса содержание питательных веществ в растении максимальна.
Проба была взята с широкорядных и разбросных вариантов , так питательность на широкорядных вариантах на 1 га оказалась выше, чем на раз 82
бросных объясняется это более благоприятными условиями роста и развития сложившимися для растений в годы исследования (Табл.24)
Максимальное содержание воды в растении 87,84%, а минимальное 54,39% ; БЭВ % 6,27 - 20,3; сырой протеин 0,9 - 7,33; сырая клетчатка % 3,5 - 18,6; зола % 1,38 - 3,48, общая кормовых единиц 0,11 - 0,33, жир 0,28 -0,81 (Приложение 8).
Срок посева Содержание варианта Урожайность, ц/га Общая к. ед. Переварим.протеин кг/га Обеспеченность 1 к. ед.
Норма высевакг/га Ширинамеждурядья, см Р 30 кг/ га 45 см 715 146,3 16,5 112,8 кг/ га разбросной 411 91,8 8,2 89,3
Наиболее урожайные делянки позволяют собрать с 1 га большее количество к. ед., сбалансированные по протеину, в то время как наименее продуктивные - разбросные имеют и пониженный сбор к. ед. и не сбалансированы по протеину.
В современном земледелии главный путь получения максимальных урожаев колумбовой травы на зеленый корм - повышение мощности потенциалов посевов, за счет создания оптимальных условий роста и развития растений способных использовать солнечную энергию с наибольшей производительностью.
В последние десятилетия идет тенденция перехода от интенсивного ведения хозяйства к экологизации процессов производства. В период интенсификации наблюдалась возрастающая концентрация материально - вещест 83 венных и трудовых ресурсов на единице площади, что не могло не вызывать отрицательных последствий, таких как: засоление и закисление почв, эрозионные процессы, переуплотнение, а зачастую и просто рост фондовооруженности не приводил к росту фондоотдачи из-за несбалансированности средств производства, что ввергло сельское хозяйство в глубочайший кризис, наряду с диспаритетом цен. Его последствия ощущаются в полной мере и до сегодняшнего дня.
Биологизация производства связана также с немалыми затратами, но переход европейских стран на экологически - чистые технологии говорит о проявлении заботы о населении, а направленное на благополучие развития общества. Переход к экологизации технологий - задача ближайшего будущего России. Одним из важнейших элементов прогресса сельскохозяйственного производства является широкое использование мирового генофонда как традиционных, так и малоизвестных или неизвестных вовсе растений.
В сложившейся ситуации единственно верной является ставка ученых и правителей на интродукцию из дикой природы новых видов растений, толерантных к экстремальным условиям произрастания, высокопродуктивных по утилитарным признакам и высоко гетерогенным в качестве исходного материала для повышения (минимум в 2-3 раза) урожайности полей, создания экологически корректных агрофитоценозов, а также в качестве доноров улучшителей существующих сортов и культур (Головин, 1996). Из кормовых культур в этом ряду на одном из первых мест стоит трава Колумба.
