Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Аналитический обзор литературы по оптимизации приемов формирования высокопродуктивных бобово-злаковых травостоев 7
1.1 Агроклиматическая, биологическая и хозяйственная
ценность возделывания травосмесей из многолетних трав 7
1.2 Продуктивность бобово-злаковых смесей в зависимости от фона минеральных удобрений 15
1.3 Взаимовлияние и особенности многолетних трав при интенсивном использовании 21
Глава И. Объекты, условия и методика проведения исследований 25
2.1 Объекты проведения исследований 25
2.2 Условия проведения исследований 28
2.3 Схема опытов, агротехника и методика исследований 38
Результаты исследований
Глава III. Оптимизация приемов формирования высокопродуктивных бобово-злаковых травостоев в предгорной зоне КБР 42
3.1 Взаимовлияние многолетних трав при совместном произрастании 42
3.1.1 Густота стояния растений многолетних трав в зависимости от травосмеси и соотношения компонентов 42
3.1.2 Влияние агроклиматических факторов на формирование отавы бобово-злаковых агрофитоценозов 52
3.1.3 Ценотическая значимость многолетних трав в бобово злаковых смесях 58
3.1.4 Сравнительная продуктивность многолетних трав в бобово-злаковых смесях 70
3.2 Влияние минеральных удобрений на продуктивность
травостоев многолетних трав 98
3.2.1 Эффективность применения различных доз минеральных удобрений на многолетнем травостое 98
3.2.2 Кормовая ценность многолетних трав в зависимости от минерального питания 112.
Глава IV. Энергетическая и экономическая оценка бобово-злаковых смесей 119
Выводы 125
Рекомендации производству 127
Литература 128
Приложения 148
- Продуктивность бобово-злаковых смесей в зависимости от фона минеральных удобрений
- Схема опытов, агротехника и методика исследований
- Влияние агроклиматических факторов на формирование отавы бобово-злаковых агрофитоценозов
- Эффективность применения различных доз минеральных удобрений на многолетнем травостое
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших проблем сельского хозяйства Кабардино-Балкарской республики является увеличение производства кормов, улучшение их качества и энергонасыщенности. В связи с этим возникает необходимость поиска научно обоснованных путей сокращения дефицита кормов, сбалансированных по сахаро-протеиновому отношению.
В этой связи проведение исследований по организации адаптивного кормопроизводства на основе создания высокопродуктивных бобово-злаковых агроценозов путем подбора и интродукции новых видов, которые наиболее полно используют биоклиматические ресурсы предгорной зоны Кабардино-Балкарии, является весьма актуальной проблемой.
Цель и задачи исследований. Разработать научные основы и практические меры повышения продуктивности бобово-злаковых агроценозов с включением козлятника восточного, обеспечивающих поступление высококачественной зеленой массы и воспроизводство плодородия почвы.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
выявить особенности формирования урожая многолетних трав в одновидовых и смешанных посевах;
определить трансформацию ботанического состава травостоя в зависимости от набора компонентов и продолжительности пользования;
- установить влияние соотношения и набора компонентов агроцено-
за на конкурентную способность и биологическую эффективность возде
лывания;
изучить влияние минеральных удобрений на симбиотическую, фотосинтетическую активности и продуктивность многолетних трав;
определить действие видового, возрастного состава агроценоза на питательную ценность корма;
выявить влияние бобово-злаковых смесей на накопление корневой массы и элементов питания в пахотном слое почвы;
дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемым приемам формирования бобово-злаковых агроценозов.
Научная новизна исследований. В условиях предгорья КБР изучены факторы формирования устойчиво продуктивных агроценозов из бобовых и злаковых трав. Впервые установлены коэффициенты конкурентной способности и биологической эффективности бобово-мятликовых агроценозов. На основе корреляционно-регрессионного анализа определены закономерности формирования продуктивных бобово-злаковых травостоев. Получены данные по влиянию минеральных удобрений на ботанический состав смеси, ее питательную ценность и продуктивность. Прослежена динамика накопления в пахотном слое почвы корневой массы смесей и элементов питания.
Практическая значимость работы. На основании результатов исследований разработаны, апробированы в производственных условиях и внедряются: в коллективном сельскохозяйственном предприятии «Кенже»,
учебно-опытном поле Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии травосмеси козлятника восточного с кострецом безостым, обеспечивающие получение с гектара 5,0-6,0 т кормовых единиц и 1,1-1,2 т переваримого протеина.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 9 работ, общий объем которых составляет 1,8 усл. п.л.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на международных НПК: "Регуляторы роста, развития и продуктивности растений" (Минск, 2003 г.); "Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства" (Пенза, 2004г.); "Экономика, экология и общество России в 21-м столетии" (Санкт-Петербург, 2004).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству. Список литературы включает 195 наименований, из которых _8_иностранных авторов. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц, 9 рисунков, приложения.
Продуктивность бобово-злаковых смесей в зависимости от фона минеральных удобрений
Из агротехнических мер по уходу за многолетними травами наиболее эффективными являются минеральные удобрения. Первый научный опыт по изучению влияния удобрений на луговую растительность был заложен в 1856 году Лоозом и Гильбертом на Ротамстедской станции (Работнов, 1973). Было установлено, что азотистое удобрение усиливает рост злаков, тогда как калийное удобрение препятствует росту бобовых.
Что касается удобрений фосфорной кислотою, писал Вернер Г.(1891), то бобовые весьма богатые белками, без фосфорной кислоты обойтись не могут, это же можно сказать и о калии, если почвы бедны им. Вагнер Г. (1892) советовал удобрять луга в основном фосфором и калием, чем, по его мнению, можно было повысить урожай сена с 0,25 т/га до 10,0 т/га. Зарецкий В.В. (1916) предлагал на луга вносить в основном только фосфорно-калий-ные туки, в лучшем случае в сочетании с навозной жижей.
Удобрение дает возможность выравнивать в травостое соотношение между злаковыми и бобовыми, поддерживать и восстанавливать развитие ослабевшей группы или даже отдельных видов (Кормодобывание, 1934).
Выявленная направленность действия азота, фосфора и калия позволили Стебуту И.А. (1856) рекомендовать для повышения урожая лугов применение полного минерального удобрения, признать целесообразность применения азотных удобрений на бобово-злаковых лугах: не слишком высокое обилие бобовых; частое стравливание, стимулирующее развитие клевера ползучего; применение навоза, извести, фосфора и калия, способствующее лучшему развитию бобовых. Оношко В.Д. (1936) рекомендовал-вносить по 15-20 кг/га (в ряде случаев до 90 кг/га) азота на всех типах лугов. Правильное удобрение сеянных сенокосных лугов не только повышает количество и качество урожая, но и регулирует состав травостоя и долголетие травосме 16 сей. Следует иметь ввиду, что одностороннее удобрение калифосфатом может вызвать резкое преобладание в травостое бобовых, что угнетает злаки, понижает урожайность многолетнего луга.
В послевоенные годы в мировом луговодстве были разработаны две системы удобрения лугов, одна из которых была ориентирована на использование доз технического азота, другая - биологического азота бобовых. Первое направление получило название голландского, второе -новозеландского (Сире, 1963).
При содержании в дерново-подзолистой супесчаной почве 11-13 мг Рг 05 и 10-14 мг/100 г К20 для формирования высоких урожаев кормовой массы, клевер луговой нуждается, прежде всего, в дополнительном внесении калийных удобрений (Харьков, 1987).
Доля участия бобовых зависит от взаимодействия факторов. В опыте Ермолаева A.M. (1983) при сравнительном изучении четырех вариантов: не косимый не удобряемый; не косимый удобряемый; косимый удобряемый; косимый не удобряемый больше всего бобового компонента (до 30,7%) было в варианте косимом не удобряемом.
Относительно участия бобовых в травостое можно сослаться на данные о нецелесообразности многоукосного использования при N240 клевера лугового, клевера ползучего, так как они выпадают через 1-2 года пользования (Козлова, 1980). Доля участия клевера лугового в урожае оказалась лишь в первые два года пользования пастбищем. На третий год он полностью выпал (Андреев, 1987). На посевах клевера лугового с ежой сборной в травостое второго и третьего годов пользования бобового компонента остается 10-14%. В опытах Кардашина Б.М. (1985) на третий год жизни содержание клевера лугового в урожае снизилось, по сравнению со вторым годом при двух укосах, в среднем на 26,6%, и на 4-5 годы клевер луговой практически выпал из травостоя и составил всего 1% урожая. По данным Лепетило Н.Н. и др. (1989) в двухкомпонентных клеверо-злаковых смесях даже на суходолах нормального увлажнения на второй год пользования из-за выпадения клевера, урожай сухого вещества снизился на 25-35%.
По данным Кардашина Б.М. и др.,(1985) на фоне Р90К90 и -5 стравливаний за сезон увеличивается содержание клевера ползучего с 23,0 до 54,0%. По утверждению Кутузовой А.А. и Кролевец Н.В. (1977) азотные удобрения отрицательно влияют на развитие бобовых.
Без внесения азотных удобрений на дерново-подзолистых супесчаных почвах в одновидовых посевах люцерны содержалось по укосам сырого протеина в пересчете на сухое вещество 19,2-20,0%, в люцерно-тимофеечной травосмеси 13,7-14,6, в люцерно-овсяницевой - 11,3-13,4. На фоне азотных подкормок (по 45 кг азота под каждый укос) из-за уменьшения участия люцерны в формировании общего урожая содержание сырого протеина в перечисленных вариантах снижалось соответственно до 18,0-18,9; 12,3-15,0; 10,8-13,9 и 7,4-10,9% (Харьков, 1989).
Установлена зависимость между содержанием в почве обменного калия, подвижного фосфора и эффективностью фосфорно-калийного удобрения (Кутузова, Привалова и др., 1989). Применяемые в опытах повышенные дозы фосфора и калия не приводили к существенным разницам в урожае, продуктивность на повышенных и пониженных фонах оставалось равной (Трыбала, 1978; Семенова, 1989).
Работнов Т.А. (1973) отмечает, что в первый период применения минеральных удобрений наблюдается отрицательное их воздействие на бобовые. Однако, Кутузова А.А. (1986) заключает, что азотные удобрения на бобово-злаковом травостое, содержащем 40-50% бобовых и более, не оказывают влияния на вынос азота с урожаем, при систематическом -применении их доля бобовых в травостое резко снижалась (с 54% до 20% при дозе азота 120-180 кг). Под влиянием весеннего внесения аммиачной селитры из расчета 60 кг/га азота на фоне РшК о, в первый год содержание клевера лугового уменьшилось в травостое в 2 раза по сравнению с вариантом без азота.
Ученые института кормов высказывают мнение, что необходимость внесения азотных удобрений зависит от содержания злаков и от развития клеверов в травостое. В бобово-злаковых травостоях количество бобовых трав должно составлять 40-50%. Травостои с содержанием бобовых менее 30% целесообразно удобрять азотными удобрениями (Кутузова, Привалова и др., 1984; Алтунин, 1983).
Луговоды Эстонии (Кярнер, 1982) установили, что на бобово-злаковых (доля бобовых 36,0-51,6%) травостоях при внесении весной азотных удобрений (N34-68) достоверной прибавки урожая получено не было.
По мнению Дроздова И.П. и др. (1974), Посыпанова Г.С, Баткова Т.В. и др. (1980) азотные удобрения в смешанных бобово-злаковых травостоях снижают формирование симбиотического аппарата и количество фиксированного азота. Урожай клеверов последовательно уменьшается по мере возрастания доз азота, травостои превращаются в чисто злаковые. Сбор белка возрастает лишь за счет увеличения массы тимофеевки, снижая при этом качество корма.
Схема опытов, агротехника и методика исследований
Экспериментальная часть работы по изучению особенностей формирования урожая бобово-злаковых смесей и влияния минеральных удобрений на продуктивность козлятнико-кострецовой смеси и чистого посева костреца проводилась на учебно-опытном поле Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии и в коллективном хозяйстве «Кенже» в 2000 - 2004 гг.
Решение поставленных задач проводилось в многофакторных полевых опытах методом рендомизированных блоков в соответствии с методическими указаниями по проведению полевых опытов с кормовыми культурами (Новоселов, Харьков и др., 1987). Повторность опыта -четырехкратная на территории и пятикратная во времени.
Учетная площадь делянки 25 м2. Опыт 1. Влияние видового состава и соотношения компонентов на
продуктивность бобово-злаковых смесей. Фактор А. Набор компонентов:
1. Козлятник восточный. 5. Кострец безостый.
2. Клевер луговой. 6. Овсяница луговая.
3. Люцерна посевная. 7. Ежа сборная.
4. Донник желтый.
Фактор В. Соотношение бобового и злакового компонента:
1. 45+70%. 2. 60+55%. 3. 75+40%.
Опыт 2. Влияние минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав в чистом и смешанном посевах. Фактор А. Доза минеральных удобрений 1. контроль (без удобрений). 5.Фон + К9о 2. Р60К9о(фон). б.Фон + NiM
3. OOH + N3O 7.OOH + NI50
4. Фон + Ыбо. Фактор В. Виды трав:
1. Козлятник восточный + кострец безостый.
2. Кострец безостый.
Компоненты в козлятнико-кострецовой смеси высевались со 100% нормами высева семян.
Объекты исследований: двух и трехвидовые агроценозы при различном комбинативном сочетании трав. Нормы высева семян в травосмесях рассчитывались по заданным соотношениям от нормы чистого посева с учетом посевной годности.
Нормы высева семян трав для одновидового посева при 100% посевной годности были следующими: козлятник восточный - 20 кг/га; клевер луговой - 11 кг/га; люцерна посевная - 12 кг/га; донник желтый - 16 кг/га; кострец безостый - 20 кг/га; овсяница луговая -18 кг/га; ежа сборная -18 кг/га.
В качестве основного удобрения, как общего фона, использовали навоз 60 т/га под основную обработку и минеральные удобрения в запас 90 кг/га действующего вещества двойного суперфосфата и 120 кг действующего вещества калийной соли. На второй и последующие годы жизни травы подкармливались фосфорно-калийными удобрениями в дозе РбоКро кг действующего вещества весной, в период отрастания. В опыте 2 удобрения вносились согласно схеме эксперимента.
Посев трав проводился в первой декаде марта сеялкой СН-16 перекрестным способом. Семена козлятника за месяц до посева скарифицировали наждачной бумагой и инокулировали ризоторфином непосредственно в день посева из расчета 1 кг на гектарную норму семян, совместно с обработкой молибденово-кислым аммонием (150 г).
В первый год жизни травосмеси скашивались в фазу бутонизации начала цветения клевера лугового. Во второй и последующие годы жизни в фазу бутонизации - начала цветения козлятника восточного.
В исследованиях за основу были взяты методики ВНИИК им. Вильямса В.Р., Всесоюзного НИИ удобрений и агропочвоведения им. Прянишникова Д.Н..
Наблюдения, учеты и анализы проведены по соответствующим методикам:
1. Фенологические, биометрические наблюдения в основные фазы роста и развития растений трав проводили по методике Госсорт-сети (1989), ВНИИ кормов им. Вильямса В.Р. (1983,1987);
2. Густоту стояния растений учитывали в первый год жизни после появления всходов на выделенных постоянных площадках размером 0,25 м2 в двух несмежных повторениях по четыре площадки на повторение и в фазу отрастания отавы;
3. Влажность почвы определялась в начале вегетации и в период отрастания отавы - методом термостатной сушки при температуре 105С до постоянной массы;
4. Изучение корневой системы - по методике Станкова Н.З. (1964), в пахотном слое почвы;
5. Формирование симбиотического аппарата по Посыпанову Г.С. (1991);
6. Площадь листьев определяли весовым методом, фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза - по Ничипоровичу (1961);
Влияние агроклиматических факторов на формирование отавы бобово-злаковых агрофитоценозов
Обеспеченность растений водой имеет огромное значение для интенсивности побегообразования многолетних трав. Экологи обнаружили корреляцию продуктивности растительных сообществ с температурой и отчасти водообеспеченностью (Митчел, 1987). Ученые США Уайсонг Г.Л. и Фиссер Х.Г. (1974) предложили модель для мезофильного участка:
Tomanek и Hullet (1950) отмечают, что за две продолжительные засухи в центральной части Великих равнин США покрытие почвы травами в прериях уменьшилось с 85% до 20%. По данным Гулиновой Н.В. (1982) урожайность сена тимофеевки луговой увеличивалась при увеличении количества осадков за первые два месяца вегетационного периода с 80 мм до 120 мм (на каждые 10 мм примерно 0,7 т/га). На основополагающую роль воды в формировании урожая многолетних трав указывают также Куликова Н.М., 1964; Смелов СП., 1966; Минина СП., 1972; Тюльдюков В.А., 1988.
Самое ощутимое отрицательное воздействие оказывает недостаток влаги во второй половине лета при формировании отавы. Это одна из главных причин в летний период перерыва в процессах побегообразования. Наличие определенной ритмики в образовании побегов находится во взаимодействии с ритмикой смены сезонов года. Срез осевого побега ниже органа плодоношения должен сопровождаться наступлением процессов кущения в том случае, если внешняя среда не заключает каких-либо условий, ограничивающих возможность проявления этого процесса, отмечает Смелов С.Щ1966).
Процесс формирования отавы в 2001-2002 гг. происходил в крайне неблагоприятных условиях увлажнения. После укосов выпало соответственно 49,2% и 55,9% осадков от среднемноголетнего уровня, причем во вторую декаду июня 2001 года не выпало осадков вообще, а среднедекадная температура воздуха составила 26,5С, что на 8,3С выше среднемно-голетней. В 2002 году за этот же период количество атмосферных осадков составило всего 3 мм при среднедекадной температуре воздуха 20,4С, которая превышала на 2,2С среднемноголетний показатель. В июле 2001 года количество выпавших осадков не превышало 40% от нормы, а в 2002 году - не более 23,5%. При этом влажность пахотного слоя на втором году жизни колебалась от 9,2 до 10,5% (табл. 5, прилож.З), на третьем - 8,0-9,8%) (табл. 6).
Приведенные данные позволяют сделать вывод о том, что даже небольшое увеличение влажности пахотного слоя сопровождается увеличением числа побегов в смесях. Так, в смеси козлятник + кострец возрастание влажности пахотного слоя с 9,4% до 9,7% сопровождается ростом числа побегов на 13,4 %, в ценозе козлятник + овсяница - на 1,1% (при влажности 9,7%). Нужно отметить, что наибольшее количество побегов и соответственно наибольшей влажности пахотного слоя формируются при соотношении бобовых 45%) и злаковых 70%. Увеличение доли бобового компонента в смеси снижает общее количество побегов травосмеси, за исключением варианта козлятник восточный + кострец безостый, где отмечено увеличение побегов с 520 шт/м (45+70%)) до 600 шт/м (75+40%). В трехкомпонентной смеси козлятник + клевер + овсяница с содержанием бобовых 75% количество побегов снижается по сравнению с 45% содержанием на 7,9%, а в ценозе козлятник + клевер + ежа - на 25,0%.
Нами установлена тесная корреляционная зависимость между влаж-ностю пахотного слоя и плотностью травостоя на втором году жизни.
Уравнение регрессии имеет следующий вид:
Коэффициент корреляции позволяет заключить, что изменения переменной «х» можно объяснить 94,6% изменчивости в плотности травостоя бобово-злаковых смесей. Увеличение влажности пахотного слоя на 0,1 % увеличивает плотность травостоя в среднем на 61 побег.
Наибольшее снижение побегов при формировании отавы по сравнению с фазой колошения отмечалось при соотношении бобово-злаковых компонентов 45+70%. Так, в смеси козлятник + кострец процент побегов к фазе колошения составляет - 61,9%, в агроценозе козлятник + овсяница - 69,4%), а в варианте козлятник + ежа - 63,2%. При соотношении бобовых и злаковых 75+40% этот показатель в зависимости от варианта увеличивается до 65,2-77,5%.
В трехкомпонентных смесях наибольшая плотность травостоя отмечена в вариантах с соотношением 60+55%.
LINK4 Эффективность применения различных доз минеральных удобрений на многолетнем травостое LINK4 .
В 2001-2002 гг. на посевах козлятнико-кострецовой смеси и одновидово-го посева костреца безостого 2000 года, мы изучали действие доз минеральных удобрений, внесенных в фазу отрастания многолетних трав. Схема двухфакторного опыта представлена в таблицах.
Посыпанов Г.С. (1993) отмечает, что козлятник восточный при благоприятных условиях симбиоза и урожае зеленой массы 400-800 ц/га фиксирует 200-400 кг/га азота, а при урожае 100-150 ц/га - 30-35 кг/га. В литературе имеются ограниченные сведения об азотфиксации козлятника восточного в смеси со злаковыми травами. В связи с этим научный и практический интерес представляет изучение азотфиксирующей деятельности козлятника восточного.
Основная масса клубеньков козлятника восточного расположена в наиболее аэрируемом слое почвы (2-12 см) и радиусе до 15 см. Клубеньки у козлятника восточного крупные, ветвистые, причем с увеличением глубины ветвистость возрастает. Масса одного клубенька с увеличением слоя почвы была примерно одинаковой до границ распространения клубеньков. Количество и масса клубеньков на одно растение также значительно варьировали по годам. Дату конца активного симбиоза отмечали по позеленению клубеньков (переход летгемоглобина в холеглобин).
При анализе параметров азотфиксирующей деятельности козлятника восточного нами отмечено, что систематическое внесение минерального азота при отрастании козлятника восточного приводило к уменьшению количества клубеньков. В первый год пользования при увеличении доз азота с 30 до 150 кг/га общее количество клубеньков в фазу цветения снизилось до 57-20 млн.шт./га. Тогда как применение фосфорно-калийных удобрений способствовало увеличению общего количества клубеньков до 79 млн. шт /га (табл. 19).
Наряду с уменьшением общего количества клубеньков снижается процентное содержание активных. Так в варианте без удобрений на долю активных клубеньков в фазу цветения приходится 78%, а в варианте с дозой азота 150 кг/га только 2,0 млн. шт./га. Внесение 30 кг/га азота в первый год пользования способствовало некоторому росту общего количества клубеньков с 32 млн. шт./га в фазу отрастания козлятника до 57 млн. шт./га в фазу цветения.
На второй и третий годы пользования рост количества активных клубеньков по сравнению с первым годом жизни нами отмечен лишь в контрольном варианте и при использовании фосфорно-калийных удобрений в дозе 60-90 кг действующего вещества - 48-70 млн. шт./га и 52-83 млн. шт./га соответственно. Применение азотных удобрений в дозах 30-150 кг/га к третьему году пользования уменьшило количество активных клубеньков на корнях козлятника восточного соответственно с 12,0 до 1,0 млн. шт./га. Такое резкое падение показателя количества клубеньков, по-видимому, объясняется систематическим применением минерального азота, который способствует переходу растений козлятника восточного на минеральное питание. Немаловажное значение так же имеет уменьшение доли козлятника восточного в смеси, а так же неблагоприятные по влагообеспеченности годы исследований.
Проведенный корреляционный анализ показал, что количество активных клубеньков находится в тесной зависимости от применяемой дозы минерального азота (г=0,82), уравнение регрессии имеет следующий вид:
Увеличение дозы азота на 10 кг сопровождается уменьшением количества клубеньков в среднем на 2,48 млн. шт./га.
Наибольший выход активных клубеньков с одного гектара сформировался во все годы исследований в варианте с применением фосфорно-калийных удобрений -130-198 кг/га (табл. 20).
Применение азотных удобрений отрицательно сказывалось на массе клубеньков. Увеличение дозы азота с 30 до 150 кг/га в первый год пользования уменьшало выход активных клубеньков с 33 кг/га до 5 кг/га, причем доля их в ризосфере снижалась с 28,0% до 14,3%. По мере старения травостоя козлятнико-кострецовой смеси выход активных клубеньков все более уменьшался. Так, к третьему году пользования при внесении 150 кг/га азота число активных клубеньков на гектаре составило всего лишь 1,0 кг/га.
