Содержание к диссертации
Введение
1. Биологические особенности, продуктивность и качество однолетних кормовых культур в различных агроэкологических условиях выращивания 8
2. Условия, место и методика проведения исследований 31
2.1. Агроклиматическая и почвенная характеристика места проведения исследований . 31
2.2. Методика исследований 36
2.2. Агротехника на опытном поле 41
3. Агробиологические параметры формирования высокопродуктивных агроценозов кормовыми культурами и их смесями 43
3.1. Полнота всходов и сохранность однолетних кормовых растений в одновидовых и двухкомпонентных посевах 43
3.2. Особенности фотосинтетической деятельности растений в посевах 45
3.3. Соотношение культурных растений и сорняков в афоценозах в зависимости от технологии выращивания 52
3.4. Эффективность использования почвенной влаги и осадков кормовыми культурами 57
4. Продуктивность однолетних кормовых культур и их смесей и оптимизация сроков уборки 63
4.1. Урожайность зелёной массы кормовых культур в одновидовых и двухкомпонентных смесях в зависимости от сроков уборки 63
4.2. Влияние сроков уборки на урожайность сухой массы кормовых культур 66
4.3. Изменение химического состава и питательности кормовых культур и их смесей по срокам уборки 72
5. Экономическая и энергетическая эффективность однолетних кормовых культур в чистых и смешанных посевах 84
Выводы 94
Рекомендации производству. 99
Список использованной литературы 100
Приложения 116
- Агроклиматическая и почвенная характеристика места проведения исследований
- Особенности фотосинтетической деятельности растений в посевах
- Эффективность использования почвенной влаги и осадков кормовыми культурами
- Урожайность зелёной массы кормовых культур в одновидовых и двухкомпонентных смесях в зависимости от сроков уборки
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение продуктивности животноводства во многом сдерживается недостаточным и неудовлетворительным качеством кормов. Основу зимних рационов в большинстве хозяйств Оренбургской области составляют кукурузный и подсолнечниковый силос, солома, злаковое сено, зерносенаж из ячменя или травяной из суданской травы, концентраты, из ячменя и реже овса: Все эти корма отличаются низким содержанием переваримого протеина, сахара, каротина и других биологически активных веществ, в среднем в зимних рационах вместоЮО-110 г переваримого протеина на каждую кормовую единицу приходится всего 70-80 г.
В структуре посевных площадей до 40-50% занимают однолетние кормовые культуры, основные площади которых заняты суданской травой, ячменём и овсом, которые дают корм невысокого качества, недостаточно используются смеси их с зернобобовыми из-за дефицита семян гороха и вики. Кроме того, высокий расход семян бобовых и их стоимость значительно удорожают себестоимость корма. В этом отношении перспективной культурой для смешанных посевов и возделывания в чистом виде являются однолетний донник, который в условиях северной зоны области по-существу не изучен. Однолетние кормовые культуры используют на зелёный корм, а также для заготовки сена, силоса и сенажа, причём наименьшие потери питательных веществ и лучшее качество корма достигается при закладке сенажа с соблюдением всех технологических правил.
В последние годы в области всё большее распространение получает заготовка сенажа в рулонах с укрытием плёнкой с помощью довольно дорогостоящих сенажных уборочных комплексов. В то же время, как показывает опыт многих хозяйств, применение их неэффективно, сенаж получается низкого качества и не даёт ожидаемой отдачи в животноводстве, если не соблюдаются оптимальные сроки уборки, в частности при перестаивании травостоя и низком качестве исходного сырья.
В связи с этим необходимо определить оптимальные сроки уборки культур и смесей на сенаж, обеспечивающие получение качественного корма при сохранении относительно высокой продуктивности,гектара, иметь более широкий^ набор культур и смесей с целью расширения оптимальных календарных сроков заготовки кормов.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - повышение продуктивности кормового гектара и улучшение качества кормов за счёт подбора высокопродуктивных культур и смесей, оптимизации сроков уборки, применение современных технологий заготовки сенажа.
Задачи исследований: изучить особенности роста и развития, формирования ассимиляционного аппарата, динамики накопления биомассы в; чистых и смешанных посевах однолетних кормовых культур; - провести сравнительную оценку однолетних кормовых культур в чистых и смешанных посевах с учётом их продуктивности, качества корма,. сроков наступления укосной спелости; - определить оптимальные сроки уборки культур и смесей на сенаж с учётом количественного состава и качества зелёной массы с получаемого корма- сенажа; - дать энергетическую и экономическую оценку эффективности возделывания однолетних кормовых культур в чистых и смешанных посевах в зависимости от сроков уборки.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые в лесостепной зоне Оренбургской области дано теоретическое обоснование создания высокопродуктивных агроценозов одновидовых и смешанных посевов однолетних кормовых культур, установлены оптимальные сроки их уборки. Производству предложены обоснованные рекомендации по стабилизации кормовой базы путём внедрения смешанных посевов вики с овсом и донника белого однолетнего с суданской травой, позволяющих получить 23-25 ц/га кормовых единиц, при обеспеченности корма переваримым протеином 110 г/корм.ед.
Результаты исследований прошли производственную проверку в колхозе «Рассвет» Бугурусланского района и используются: в учебном процессе Оренбургского государственного аграрного университета. Основные положения, выносимые на защиту: формирование высокопродуктивных агроценозов однолетних кормовых культур по площади листьев, фотосинтетическому потенциалу, продуктивности фотосинтеза и КПД ФАР; - соотношение культурных растений и сорняков в агроценозах в зависимости от технологии выращивания; - эффективность использования почвенной влаги и осадков кормовыми культурами; продуктивность кормовых культур в одновидовых и двухкомпонентных смесях в зависимости от сроков уборки; - изменение химического состава и питательности кормовых культур и их смесей по срокам уборки; экономическая и энергетическая эффективность однолетних кормовых культур в чистых и смешанных посевах.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на региональных научно-практических конференциях молодых учёных и специалистов в г.Оренбурге (2003, 2004), международной научно-практической конференции в г.Оренбурге (2003), расширенном заседании кафедры земледелия и ТППР Оренбургского государственного аграрного университета (2004), По теме диссертации опубликованы 4 научные статьи.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 144 страницах компьютерного набора, состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 28 таблиц, 3 рисунка, 34 приложения. Список литературы включает 173 источника, из них 11 - иностранных авторов.
Агроклиматическая и почвенная характеристика места проведения исследований
Оренбургская область расположена в предгорной зоне Южного Урала. Территория области удалена от Атлантического океана на 4 тысячи километров, от Тихого — на 6 тысяч километров и расположена в глубине евразийского континента (В.Е. Тихонов, В.М. Кононов, 1999).
Основной,тип климата лесостепной зоны области континентальный. В целом формирование основных черт климата обусловлено борьбой над её территорией постоянных мощных воздушных течений; главными из которых являются два, образованные Азорским (тёплый и влажный) и Средиземноморским (тёплый и сухой) барометрическими; максимумами. Зимой, поздней осенью и в качестве возвратных холодов весной на территорию области поступают холодные и ещё более сухие арктические массы с севера и северо-востока. На их долю приходится не более, чем 10-15% общего объёма осадков, и в то же время они могут вызвать кратковременные, губительные для сельскохозяйственных культур понижения температуры вплоть до первых чисел июня.
Территория колхоза «Рассвет» Бугу русл анско го района, где велись исследования, является типичной для лесостепной зоны Предуральской провинции.
Среднемноголетние параметры зоны следующие: Сумма положительных температур выше 10С составляет ЗЗВГ С. Температура самого тёплого месяца (июль) 20,0С, самого, холодного (январь) -минус 14,4С, глубина промерзания почвы 100-120 сантиметров.
Среднемноголетнее количество осадков за год составляет 428 мм, в том числе в мае, июне, июле и августе соответственно 35, 46, 56 и 47 мм: Высота снежного покрова 37 сантиметров, запас воды в снеге — 105 мм.
Биоклиматический потенциал равен 1,76, сравнительная оценка биологической продуктивности составляет 97 баллов, потенциальная урожайность зерновых (при цене балла 0,23 центнера) 22,3 центнера с 1 гектара, группа продуктивности по относительным значениям биоклиматического потенциала средняя (при 1%-ном использовании ФАР).
Почва опытного поля — чернозём типичный среднегумусный маломощный тяжелосуглинистый на жёлто-буром делювиальном суглинке. Мощность гумусового горизонта 38-40 сантиметров, содержание гумуса в пахотном слое 6%, подвижного фосфора - 0,7, обменного калия - 32,8 мг, сумма поглощённых оснований 60-65 мг/экв. на 100 граммов почвы, рН —7,0-7,2.
Осень 2000 года была засушливой - осадков выпало 86 мм, что составило 72,9% от, среднемноголетней нормы, температурный режима был около нормы. Зимние месяцы отличались обильными снегопадами - в. декабре выпала тройная норма осадков, в январе и феврале 2001 года их сумма вдвое превысила среднемноголетнюю норму. Эти осадки определили судьбу будущего урожая, так как в апреле и июле осадков практически не было. В целом за период с апреля по август выпало 206 мм влаги, недобор осадков составил 28 мм.
Осень 2001 года, напротив, оказалась влажной - за сезон выпала полуторная норма осадков. Зима была тёплой - среднемесячные температуры января и февраля 2002 года оказались выше среднемноголетних показателей на 6,9 и 10,6С. Летние месяцы, как и в предыдущем году, характеризовались неравномерным выпадением осадков, а общая их сумма за период апрель-август составила лишь 77,7% от среднем ноголетнего количества. Максимальный недобор осадков наблюдался в июле при повышенном температурном режиме.
Распределение осадков по сезонам года и температурный режим в 2003 сельскохозяйственном году были благоприятными для большинства полевых культур. Сумма осадков за период вегетации составила 268 мм и на 62 мм (30,1%) превысила среднемноголетнюю норму.
В годы исследований годовая сумма осадков была выше их среднемноголетнего количества (428 мм) и составила в 2001, 2002 и 2003 годах соответственно 569, 506 и 555 мм, однако по сезонам года и по месяцам выпадение их было неравномерным. Тот же вывод можно сделать по температурному режиму: май и июнь во все годы проведения опытов характеризовались недобором тепла, а зимние месяцы, напротив, были намного теплее, чем средние показатели за 1960-1989 годы.
Особенности фотосинтетической деятельности растений в посевах
На величину урожая влияет интенсивность фотосинтеза, которая в значительной степени зависит от ассимилирующей поверхности листьев. Ход формирования листовой поверхности и продуктивность её работы определяются особенностями культуры (К.А. Тимирязев, 1937; А.Н; Бегишев, 1953; А.А. Ничипорович, 1963; D.J. Watson, 1952; B.R. Buttery, 1970;D.Hadanova, 1972).
Анализ фотосинтетической деятельности однолетних кормовых культур показал, что ранние яровые злаковые культуры формируют максимальную поверхность листьев в фазу колошения (выметывания), бобовые — в фазу цветения (приложение 3), т.е. через 40-45 дней после всходов.
В связи с медленным ростом в начальный период суданская трава и сорго имеют низкие темпы формирования листового аппарата, и максимальную площадь листьев они формируют через 55-60 дней после всходов - в фазу цветения-молочно-восковой спелости, и листовой аппарат длительное время находится в оптимальных размерах (приложение 4).
Погодные условия периода вегетации оказывают влияние на площадь листьев. Наибольшая ассимилирующая поверхность у кормовых культур отмечалась в благоприятном по увлажнению 2003 году. Более заметно условия увлажнения сказались на нарастании; листовой поверхности у растений гороха, вики и донника, площадь листьев которых в 2003 году на 11-16% превышала этот показатель предыдущих двух лет.
В среднем за; 3 года (таблица 8) максимальная площадь листьев отмечена у растений гороха и вики, она в 2,3-2,5 раза превышала ассимилирующую поверхность овса и ячменя. Из; культур, позднего срока сева максимальные значения листовой поверхности наблюдались у суданской травы, донника и в смешанных посевах однолетнего донника с суданской травой.
Накопление зелёной и сухой фитомассы имело схожую тенденцию (приложения 5-8). Однолетние кормовые культуры раннего срока сева (ячмень, овёс, горох, вика), а также их смеси (ячменя, с горохом и вики с овсом) накапливали фитомассу более интенсивно. Уже к фазе выхода в трубку зелёная масса в пересчёте на 1 гектар возрастала вдвое в сравнении с предыдущим определением. В фазу колошения; вегетативная масса увеличивалась на 25-30%, к молочно-восковой спелости показатели зелёной массы в сравнении с предыдущим определением изменились незначительно, но при этом происходило накопление сухой биомассы. У культур позднего срока сева (суданской травы, сорго, донника) накопление как зелёной, так и сухой фитомассы наблюдалось в течение всего периода вегетации. Динамика нарастания зелёной и сухой массы однолетних кормовых культур и их смесей в среднем за 3 года показана в таблицах 9 и 10. Изучение динамики накопления сухой биомассы позволило рассчитать продуктивность фотосинтеза. В таблице 11 помещены средние данные за 3 года, отражающие общую картину фото синтетической деятельности однолетних кормовых культур, по годам эти показатели помещены в приложениях 9-І 1. Нами установлено, что между фотосинтетическим потенциалом и максимальной площадью листьев существует тесная прямая корреляционная зависимость ( = 0,889). Наибольшая величина фотосинтетического потенциала у кормовых культур позднего срока сева и находится в пределах 1010-1070 тыс.м"дн./га, в смешанном посеве однолетнего донника с суданской травой она имеет максимальное значение — 1119 тыс.м2дн./га, у вики и гороха ниже на 100-150 тыс.м дн./га. Фотосинтетический потенциал посевов ячменя и овса был самым низким и в среднем за 3 года составил 409 и 426 тыс.м"дн./га соответственно.
Активность ассимиляционного аппарата характеризуется чистой продуктивностью фотосинтеза. Наибольшую продуктивность листьев имели посевы ячменя и овса — 6,18 и 5,59 г/м" в сутки, у бобовых культур она вдвое ниже. Продуктивность фотосинтеза посевов суданской травы в полтора раза выше, чем посевов сорго, в двухкомпонентных смесях наибольшая активность ассимиляционного аппарата наблюдалась в посевах вики с овсом.
Коэффициент усвоения фотосинтетической активной радиации (ФАР) был более высоким в посевах вики в чистом виде и в смеси её с овсом.
Эффективность использования почвенной влаги и осадков кормовыми культурами
Вода имеет огромное значение для жизнедеятельности растений. Она необходима растению во все периоды жизни - от посева до уборки урожая. Чтобы семена получили первые признаки жизнедеятельности, нужно воды в количестве 25% их массы, а чтобы нормально проросли - 70% массы, в дальнейшем на образование 1 г сухого органического вещества растениям требуется от 200 до 1000 г воды. Г.Н; Высоцкий (1983), подчёркивая исключительно важное значение воды в почве, сравнивал еёроль с ролью крови для живых организмов.
Вся территория Оренбургской области относится к зоне недостаточного и неустойчивого атмосферного увлажнения. Эта зона характеризуется превышением испаряемости над осадками. Здесь влага является решающим фактором, гарантирующим получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур (В.Е. Тихонов, В.М. Кононов, 1999).
При оценке кормовых культур одним из критериев является эффективность использования почвенной влаги и атмосферных осадков. В приложениях 14-16 приведены результаты наблюдений за влажностью почвы перед посевом и в конце вегетации культур по годам исследований.
Весенние запасы продуктивной влаги в 2001 году были достаточными для появления всходов. Перед посевом ранних яровых культур они оценивались как хорошие, а перед посевом поздних - как очень хорошие (приложение 14). Однако за время вегетации яровых ранних культур выпало лишь 88,9-93,4 мм осадков, или 15,6-16,4% их суммы за год. Урожай кормовых культур был сформирован в основном за счёт почвенной влаги, доля которой в суммарном водопотреблении составила около 60% (таблица .14). Такие условия вегетации обусловили низкую урожайность кормовых культур ранневесеннего срока сева. — 50-74 центнера зелёной массы с 1 гектара. Расход влаги на единицу зелёной массы составил 299-432 м на 1 тонну, а на 1 тонну сухой биомассы- 1030-1 НО м3. В августе 2001 года выпало две месячные нормы осадков - это несколько улучшило состояние посевов суданской травы и сорго, нов целом условия увлажнения периода вегетации позволили сформировать невысокий урожай - 90-92 центнера зелёной массы с 1 гектара, а на создание 1 тонны сухой биомассы этих культур было израсходовано 615-691 м3 влаги.
Водный режим почвы в 2002 году сложился аналогично предыдущему году (приложение 15). Коэффициент водопотребления однолетних кормовых культур раннего срока сева был в пределах 724-1024 м3 на 1 тонну сухого вещества (минимальное значение соответствовало посевам вики, максимальное - посевам овса), у суданской травы он составил 558 м3 на 1 тонну, однолетнего донника - 804 м3 на 1 тонну. Погодные условия вегетационного периода анализируемого 2002 года были крайне неблагоприятными для зернового сорго, урожайность которого оказалась в 1,5-2,0 раза ниже урожайности остальных культурна расход влаги на формирование 1 тонны сухой биомассы составил 1106 м .
В 2003 году (приложение 16). атмосферных осадков за период вегетации ранних яровых культур выпало в 1,8-2,0 раза больше, чем в 2001 и 2002 годах, поэтому доля их в, создании урожая кормовых культур была выше, чем в предыдущие: годы — 64,6-67,6%. Осадки: за І период вегетации культур поздневесеннего срока сева также были выше, и доля их использования суданской травой составила 66,1%, столько же однолетним донником, а у сорго — 73,8% от суммарного водопотребления.
В среднем за 3 года (таблица 15) суммарный расход влаги кормовыми культурами не имел больших различий: у ранних яровых культур он был в, пределах 223-228 мм, у поздних - 204-215 мм. Вместе с тем известно, что коэффициент водопотребления находится в прямой зависимости от урожайности. Наибольший урожай зелёной массы и сухого вещества обеспечила вика, при этом у этой культуры.отмечено наименьшее значение водопотребления - 811 м3 на 1: тонну сухой; биомассы; далее по мере роста этого показателя культуры расположились в последовательности ячмень-овёс-горох. По мере, снижения эффективности использования влаги на созданиеединицы продукции культуры позднего срока сева расположились в следующем порядке: суданская трава-зерновое сорго-однолетний донник.
Урожайность зелёной массы кормовых культур в одновидовых и двухкомпонентных смесях в зависимости от сроков уборки
Более богаты кальцием корма бобовых культур, особенно донника и вики, в двухкомпонентных смесях содержание кальция возрастает почти втрое в сравнении с чистыми посевами злаковых культур.
По содержанию фосфора в сухом веществе корма однолетних кормовых культур существенных различий не обнаружено. Высокое содержание каротина отмечалось в доннике и его смеси с суданской травой, а также в вико-овсяной смеси. С целью определения оптимальных сроков использования в растениях определяли содержание сухого вещества, сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки, сырой золы, безазотистых экстрактивных веществ. Анализ таблицы 22 и приложений 32-34 показывает, что кормовая ценность сухой массы: анализируемых культур в значительной степени зависела от вида растений и срока уборки. Так в среднем за 2001-2003 годы содержание протеина в одновидовых посевах было выше у бобовых культур: вики, гороха, донника, у злаковых культур более высокое значение этого показателя наблюдалось у овса. Двухкомпонентные смеси по содержанию сырого протеина по мере убывания располагаются в ряду: вика+овёс, ячмень+горох, донник+суданская трава. Анализируя этот показатель в зависимости от сроков уборки, следует отметить снижение сырого протеина от фазы колошения (выметывания) к фазе молочно-восковой спелости. Максимальное содержание сырого протеина наблюдалось на одновидовом посеве вики в фазу цветения - 15,9%, минимальное - на посевах сорго в фазу молочно-восковой спелости. Жиры или липиды по своей химической природе представляют собой триглицериды предельных и непредельных жирных кислот. Физиологическая функция жира корма сводится к. обеспечению обменных процессов организма животного энергией и поставкой ему пластического материала для образования жира (В.Н. Баканов, В.К. Менькин, 1989). Более богатым по содержанию жира был корм из суданской травы -6,0%, на 1,1% уступал ему корм из овса, в смешанных посевах большее содержание жира отмечалось в корме вико-овсяной смеси. Ко второму сроку уборки количество жира снижалось у всех однолетних кормовых культур. Сырая клетчатка - смесь различных веществ: собственно клетчатки-целлюлозы, пентозанов, гексозанов, инкрустирующих веществ — лигнина, кутина, суберина, немного азотистых и минеральных веществ; Уровень клетчатки среди однолетних.кормовых культур был выше у бобовых, максимальное содержание клетчатки отмечалось в; кормах одновидового посева донника и смеси его с суданской травой. К молочно-восковой спелости содержание клетчатки в корме увеличивалось. Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) — в их состав входят все безазотистые вещества корма, кроме жира и сырой клетчатки; главные составные части этой группы питательных веществ — крахмал, сахара, пентозаны. Наибольшее количество БЭВ отмечалось в корме злаковых культур. По срокам уборки чёткой закономерности, в изменении содержания БЭВ не наблюдается. Энергия — один из основных показателей питательной ценности корма. Обменная энергия представляет собой совокупность энергетических затрат организма животного, необходимых для обеспечения определённого уровня жизнедеятельности, биосинтеза и отложения в веществах продукции (В.Г. Игловиков с соавт., 1983). В кормах обменная энергия может быть выражена в калориях или в джоулях. Для пересчёта величины энергии, выраженной в калориях, согласно ГОСТ 9867-61 принято, что 1 Дж равняется 0,2388 калории, а 1 калория равняется 4,1868 Дж. Валовую энергию, мы устанавливали расчётным путём, используя результаты химического состава и соответствующие им энергетические коэффициенты. Содержание обменной энергии в сухом веществе корма определяли по формуле Аксельсона в модификации Н.Г. Григорьева, Н.П. Волкова.
На основании полученных данных (таблица 23) нами установлено, что по количеству валовой энергии в сухом веществе корма однолетних культур различия несущественные. По содержанию обменной энергии лучшее положение занимают овёс, горох, вика и ячмень, а среди культур позднего срока сева - суданская трава и сорго. При уборке во второй срок энергетическая питательность корма снижается, однако в процентном отношении это снижение не превышает 3-5% к корму, убранному в первый срок. В смешанных посевах обменной энергии содержалось больше в ячменно-гороховой и вико-овсяной смеси - 9,77-10,05 МДж, в 1 килограмме сухого корма, полученного со смешанных посевов однолетнего донника с суданской травой, энергетическая ценность оказалась ниже на 19,5%.
Похожие диссертации на Продуктивность однолетних кормовых культур в чистых и смешанных посевах и оптимальные их сроки уборки в лесостепной зоне Оренбургской области
