Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности технологических приемов возделывания пайзы (литературный обзор) 7
Глава 2. Почвенно-климатические условия Кузнецкой котловины и методика проведения исследований 24
2.1. Почвенно-климатические условия Кузнецкой котловины 24
2.2. Особенности почвенно-климатических условий места проведения опыта 42
2.3. Схема опыта и методика проведения исследований 48
Глава 3. Влияние норм высева на продуктивность пайзы при различных способах посева 53
3.1. Продуктивность пайзы при рядовом способе посева 63
3.2. Продуктивность пайзы при широкорядном способе посева 77
Глава 4. Влияние сроков и глубин посева на продуктивность пайзы 86
4.1. Продуктивность пайзы при различных сроках посева 86
4.2. Продуктивность пайзы при различной глубине посева семян 98
Глава 5. Экономическая и энергетическая оценка результатов исследования 106
Выводы
- Почвенно-климатические условия Кузнецкой котловины
- Особенности почвенно-климатических условий места проведения опыта
- Продуктивность пайзы при рядовом способе посева
- Продуктивность пайзы при различных сроках посева
Введение к работе
Актуальность темы. При общем снижение поголовья КРС для обеспечения населения продуктами животноводства в достаточном количестве, необходимо повышение продуктивности животных. Для этого важно не только увеличить валовой сбор кормов, но и улучшить их качество. В Кемеровской области стойловый период достигает 8 месяцев, поэтому особенно важно обеспечить молочное стадо сочными кормами. При недостатке средств, в хозяйствах в первую очередь необходимо обратить внимание на культуры, которые при наименьших затратах дают высокий урожай качественных кормов. Особого внимания заслуживают однолетние травы.
Перспективным видом является пайза (Panicum cruss galli или Echinochloa frumentaceae (Roxb.) Link) - однолетние кормовое растение из семейства мятликовых. Пайза - культура многопланового использования из неё получают высококачественные сено, сенаж, силос, семена используются как фуражное зерно. По сравнению с другими силосными культурами содержит больше переваримого протеина (пп) на одну кормовую единицу (КЕ). У пайзы этот показатель достигает 85 г пп/КЕ, в то время как у кукурузы (основной силосной культуры) этот показатель не превышает 70 г пп/КЕ. В связи с выше изложенным, пайза может занять достойное место среди кормовых культур Кемеровской области.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка основных технологических приемов возделывания пайзы в условиях северной лесостепи Кемеровской области.
Задачи исследований:
Изучить влияние сроков и способов посева, норм высева и глубины посева семян на полевую всхожесть, рост и развитие, урожай и его структуру зеленой массы пайзы;
Рассчитать экономическую и энергетическую эффективность возделывания пайзы в условиях северной лесостепи Кемеровской области.
Научная новизна. Впервые в Кузнецкой котловине проводятся экспериментальные лабораторные и полевые исследования пайзы по комплексной программе. В результате были установлены закономерности формирования надземной массы пайзы в зависимости от технологических приемов возделывания. Определены оптимальные сроки посева и нормы высева для различных способов посева, а также установлена оптимальная глубина посева семян. Разработаны основные технологические приемы возделывания пайзы на зеленую массу в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины.
Практическая значимость. Изученные технологические приемы возделывания пайзы на основе выявления особенностей развития растений и формирования урожая позволили разработать рекомендации для хозяйств области по технологии возделывания пайзы на зеленую массу.
6 Внедрение по возделыванию пайзы производились в 1996 - 1998 годах в
следующих хозяйствах области (СПК «Почаевсісий», СПК «Восточный»
Тяжинского района, СПК «Тарасовский» Промышленновского района). Хозяйства
расположены в северной лесостепи, апробация производилась на площади 800
гектар. Оценка. экономической эффективности выявила высокий уровень
рентабельности возделывания пайзы.
Апробация работы. Основные положения диссертации были изложены на
международной конференции "День Земли: Экология и образование" (Бийск,
1997, 1998), научно-практическая конференция "Внедрение ресурсосберегающих
технологий в сельскохозяйственное производство" (Новокузнецк, 2002).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3
печатных работах.
Объём работы. Диссертационная работа изложена на 151 странице
машинописного текста, состоит из 5 глав, приложений, введения и выводов.
Работа иллюстрирована 38 таблицами и 18 рисунками. Список литературы
включает 164 источника, из них зарубежных авторов 6.
Почвенно-климатические условия Кузнецкой котловины
Кемеровская область расположена в юго-восточной части Западно-Сибирской низменности. Её площадь составляет 95,5 тыс. км2, около половины которой занято горами Салаирского кряжа, Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Основные сельскохозяйственные районы расположены в Кузнецкой котловине, ограниченной вышеназванными горными сооружениями, а также на северо-востоке области (Мариинская лесостепь). Кузнецкая котловина относится к северо-предалтайской лесостепной провинции, а северо-восток области к среднесибирской лесостепной провинции. Такое положение обуславливает некоторое различие в климате двух этих подрайонов. Северо-восточные районы области получают тепла на 150 - 250С меньше, чем районы, расположенные в Кузнецкой котловине. Кроме того, на северо-востоке области безморозный период короче на 8 - 12 дней (Сенников В.А., 1970; Шашко Д.И., 1985).
При районировании по теплообеспеченности использовался показатель сумма активных температур. По этому показателю территория Кузнецкой котловины делится на три района (рис. 2.1.1.). 1. Прохладный район, с суммой температур воздуха выше ЮС менее 1600С 2.1.1. Агроклиматическое районирование Кемеровской области 2. Умеренно-прохладный район, с суммой активных температур 1600 1800 С (место проведения опыта) 3. Умеренно-теплый район, с суммой активных температур 1800 - 2000 С Показателем увлажнения при районировании является гидротермический коэффициент (ГТК). Согласно этому коэффициенту Кузнецкая котловина делится на пять подрайонов: избыточно увлажненный, ГТК больше 2,2; переувлажненный, ГТК 2,2 - 1,6; увлажненный, ГТК 1,6 - 1,4 (место проведения опыта; умеренно увлажненный, ГТК 1,4 - 1,2; недостаточно увлажненный, ГТК 1,2-1,0 (Самаров В.М., 1995).
В условиях Западной Сибири гидротермический коэффициент выше 1,2 говорит о достаточном увлажнении всех сельскохозяйственных культур. ГТК ниже 1,2 говорит о недостаточном увлажнении (Сляднев А.П., 1965; Трофимов С.С, 1975). Согласно выше приведенному районированию, место проведения исследований относится к умеренно-прохладному, увлажненному району. Согласно природно-мелиоративному районированию, место проведения исследований относится к зоне северной лесостепи и лесостепи предгорий (рис. 2.1.2.).
Современный климат Кузнецкой котловины резко континентальный с продолжительной и суровой зимой, коротким и относительно жарким летом. Однако, вследствие почти замкнутого окружения котловины горными сооружениями и поднятиями, климатические условия основных геоморфологических районов области неодинаковы. Разнообразие горно вехн а іоне климатических подрайонов области существенно влияет на особенности проявления процессов почвообразования.
Особое значение в распределении атмосферных осадков на территории Кузнецкой котловины имеют Салаирский кряж и Кузнецкий Алатау. Располагаясь почти в меридиальном направлении, эти горные системы выступают в качестве орографических препятствий на пути движения влажных (атлантических) масс воздуха. Поэтому, на наветренном макросклоне Кузнецкого Алатау, за счет усиления конденсации влаги воздушных масс, происходит образование так называемых орографических осадков. В то же время на подветренном восточном макросклоне Салаирского кряжа и примыкающей к нему Присалаирской депрессии создается зона с пониженным увлажнением (Сляднев А.П., 1965; Николоаев М.В., 1994; Самаров В.М., 1995).
На поступление атмосферных осадков в отдельных районах Кузнецкой котловины наибольшее влияние оказывает приземный поток воздуха. Именно эти потоки, разбивающиеся на локальные движения и завихрения под влиянием рельефа, обуславливают формирование местных, азональных климатов (Трофимов С.С, 1975). Схема превращения воздушных потоков над Кузнецкой котловиной представлена на рисунке 2.1.3.
Особенности почвенно-климатических условий места проведения опыта
Зона расчлененной северной лесостепи и лесостепи предгорий наиболее распространенная и обширная по площади из всех природных зон, где налажено сельскохозяйственное производство. Она занимает северную половину Юргинского района, западную часть Яшкинского, северную часть Яйского и Ижморского, южную часть Мариинского и Тяжинского районов, а также северо-западную часть Чебулинского района. От станции Яшкино относительно узкой полосой вдоль реки Томь опускается на юг, пересекая Кемеровский, Крапивинский, захватывая восточную часть Беловского и Прокопьевского районов, вплоть до г. Новокузнецка. Вся северная часть Новокузнецкого района и узкая полоса вдоль Салаирского кряжа (западные части Прокопьевского и Беловского районов), также относятся к этой зоне.
Зона характеризуется расчлененным рельефом, хорошей дренированностью. Общая залесенность зоны составляет от 45 до 55% в северной части и 30 - 35% в южной части зоны. Пашни занимают не менее 50 -60% площади сельскохозяйственных угодий. Пашня расположенна по вершинам увалов и верхней части их склонов.
Климат места проведения исследования (Тяжинский район, СПК Почаевский) имеет следующие особенности. Сумма активных температур составляет 1650 С. Безморозный период не продолжителен и составляет 103 -108 дней, примерно столько же длится период со среднесуточными температурами воздуха выше ЮС. Начинается он в третьей декаде мая и заканчивается в конце первой декады сентября. Сумма осадков за год составляет 420 - 520 мм, из них 2/3 выпадает за теплый период. Максимальное среднемесячное количество осадков выпадает в июле - августе и составляет 70 - 80 мм (данные Тяжинской метеостанции). Особенности погоды в период проведения исследований представлены на рисунке 2.2.1. и в таблице 2.2.1. .
Все три года исследования отличались как друг от друга, так и от среднемноголетних показателей. По типу увлажнения их можно разделить следующим образом, 1996 год полузасушливый, 1997 год влажный, 1998 год острозасушливый. Как в 1996, так и в 1998 годах формировался летний тип засухи. Это связано с повышенными температурами воздуха и малым количеством осадков в июле - начале августа. В июле 1996 года выпало половина месячной нормы осадков, а среднесуточные температуры воздуха были выше на 3,4 С среднемноголетней. В июле - августе месяце среднесуточные температуры воздуха были выше на 1,8 и 3,4 С соответственно, чем в среднем за тот же период. Осадков в июле 1998 года выпало около 30% от месячной нормы, а в августе в пределах нормы, но большая их часть выпала в конце месяца (приложение 12).
Под осиново-березовыми колками залегают светло-серые лесные и дерново-подзолистые почвы. По днищам логов, пониженным и прогнутым участкам сформировались почвы гидроморфного ряда: лугово-черноземные и луговые, лугово-болотные и болотные почвы. По поймам рек поименно-слоистые, поименно-зернистые почвы, часто имеющие различный механический состав от тяжелого суглинка до супеси и песков.
Притеррасные части развитых рек, как правило, заболоченны и на них формируются торфяно-болотные почвы. Здесь же имеются средне-, и маломощные торфяники. Торф чаще всего низинного типа, различной степени разложения, со слабо кислой и нейтральной реакцией среды.
Место проведения исследований расположено в юго-западной части Тяжинского района. Участок расположен на плоской вершине увала. Почва участка - темно-серая лесная, оподзоленная, среднемощная, высокогумусная, тяжелосуглинистая. Мощность пахотного горизонта 25 - 27 см. Содержание гумуса в пахотном горизонте 9,0 - 9,5%, рН солевой вытяжки 5,2 - 5,5. Содержание Р2О5 90 - 100 мг/кг почвы, КгО ПО - 120 мг/кг почвы. Описание почвенного профиля представлено в таблице 2.2.2.
Продуктивность пайзы при рядовом способе посева
Влияние норм высева на рост пайзы прослеживается с момента появления всходов. Обращает на себя внимание следующая особенность, рост нормы высева сопровождается снижением полевой всхожести (табл. З.1.1.). По мере роста норм высева с 0,9 млн. шт./га до 3,6 млн. шт./га полевая всхожесть снижалась с 74,4% до 42,4%. Сформировавшаяся при этом густота стояния растений привела к различию между вариантами по росту растений.
Биометрические наблюдения за ростом пайзы проводились по следующим параметрам: прирост сухой и зеленой надземной биомассы, площадь листьев, продуктивность фотосинтеза. Эти показатели во многом зависят от густоты стояния растений. Так максимальный КПД фотосинтеза достигается при площади листьев 3-4 м2/м2 почвы. В это время растения наиболее полно используют солнечную энергию (Утеуш Ю.А., 1991; Ничипорович А.А., 1955, 1964;КоняевН.Ф., 1970).
Максимальный прирост биомассы на всех вариантах опыта наблюдался в фазу стеблевание (табл. 3.1.2.). Высокий прирост надземной биомассы, в фазу выхода в трубку, по всей видимости, связан с тем, что в этот период развития площадь листьев оптимальна и составляет в среднем за период 2,5-3,7 м2 на м2 почвы. Между тем облиственность растений развивалась неравномерно в зависимости от густоты стояния растений, при низких нормах высева оптимальная площадь листьев достигалась несколько позже. Степень развития листовой поверхности оказывает влияние не только на продуктивность фотосинтеза, но и на почвозащитную способность культуры. Мощная листовая поверхность снижает ударное воздействие капель и как следствие уменьшает эрозию почв (Сластихин В.В., 1973; Жарова Ю.Г., 1973).
В фазу выхода в трубку рост растений происходит также неравномерно. Так, среднесуточный прирост биомассы вначале этой фазы невысок и составляет в зависимости от норм высева 0,3 - 2,2 г/м2 в сутки. К моменту, когда площадь листьев достигает 35-40 тыс. м2 на гектар прирост биомассы увеличивается до 16,9 г/м2 в сутки. При дальнейшем увеличение площади листьев среднесуточный прирост биомассы снижается, это хорошо прослеживается на лучшем варианте (2,7 млн. шт./га), (табл. З.1.З., рис 3.1.1.). Снижение среднесуточного прироста происходило несмотря на то, что условия для роста пайзы в этот период (середина августа) оптимальны. Таблица 3.1.2. Динамика нарастания сухой и сырой массы пайзы по фазам вегетации при рядовом способе посева (средние 1996 - 1998 гг)
Среднесуточные температуры достаточно высоки, а условия увлажнения почвы оптимальны (приложения 4, 8, 12; рис. З.1.). Таким образом, снижение среднесуточного прироста связано с тем, что в процессе фотосинтеза участвуют не все листья. Листья нижнего и среднего яруса в процессе фотосинтеза из-за низкой освещенности участия почти не принимают. Если же говорить о продуктивности фотосинтеза, то она максимальна в тот период времени, когда площадь листьев достигает площади почвы занимаемой растением. На варианте 2,7 млн. шт./га продуктивность фотосинтеза при площади листьев 1,17 м2/м2 почвы достигает 8,4 г/м2 в сутки.
Если же рассматривать динамику накопления зеленой массы, то мы также отмечаем её максимальный прирост в фазу выхода в трубку (рис. 3.1.2.). Динамика накопления зеленой массы в эту фазу имеет следующую особенность. В начале фазы стеблевания прирост зеленой массы невелик, но по мере роста площади листьев, он увеличивается. К концу фазы скорость нарастания зеленой массы сильно сокращается.
При оптимальной густоте стояния растений, индивидуальный вес одного растения несколько снижен, по сравнению со свободностоящими, но за счет большей густоты стояния достигается максимальный урожай (Ничипорович А.А., 1955). Именно такая картина наблюдалась в нашем опыте (табл. 3.1.4., рис. 3.1.3.).
При росте нормы высева в 4 раза густота стояния растений к моменту уборки отличалась лишь в 2 раза. Это связано с уменьшением полевой всхожести (табл. З.1.1.), а так же с большим выпадом растений в процессе вегетации. Индивидуальный вес растений при рядовом способе посева по мере роста густоты стояния снижался с 57,5 г до 33,2 г. На фоне снижения веса урожайность возрастала с 29,9 т/га до 42,6 т/га.
Продуктивность пайзы при различных сроках посева
Ни одно агротехническое мероприятие не сказывается так сильно на урожае, как сроки посева. Шаблон при выборе сроков посева недопустим, хотя ориентировочные сроки посева необходимо определить в любом случае. Выбор сроков посева решается исходя из конкретных условий весны и биологических особенностей культуры. В первую очередь ориентируются на её отношение к теплу и влаге. Не последнюю роль играет выбор сорта, качество семян и засоренность полей (Метельский В.В., 1965; Поземко Я.А., Кронечев Л.П., 1967).
Пайза - теплолюбивое растение, минимальная температура прорастания семян у неё 8-10С, оптимальная 15-20 С (Елсуков М.П., 1967; Медведев П.Ф., Сметанникова А.И., 1981). Именно её высокая требовательность к теплу предопределила выбор сроков посева. Почва в северной лесостепи Кузбасса прогревается до минимальной температуры прорастания семян пайзы только к концу 3 декады мая (Сенников В.А., Сляднев А.П., 1972; Трофимов С.С., 1975). Ориентируясь на среднемноголетние данные, нами были выбраны 3 срока посева: ранний 22 мая, оптимальный 1 июня, поздний 11 июня.
Сроки посева имеют непосредственное влияние на период посев - всходы. При посеве в более поздние сроки этот период сокращается в результате лучшей теплообеспечености. В нашем опыте это сокращение составило 1-2 дня. При посеве 22 мая период посев - полные всходы составил 18 дней, а при посеве 1 и 11 июня он сокращался до 15-17 дней. Сроки посева сказывают влияние на полевую всхожесть. В ранние сроки посева наблюдается пониженная всхожесть, которая связана с отрицательным влиянием низких температур (Зыков Б.И., Сафонов В.И., 1981) . Именно такая картина наблюдалась у нас в 1996 году. При раннем сроке посева (22 мая), в непрогретую почву, полевая всхожесть была ниже, чем при посеве 1 июня.
Противоположная картина наблюдалась в 1997 и 1998 годах. Причина этого, погодные условия, сложившиеся в эти годы, хотя весна была ранней (приложение 5;9). При раннем сроке посева полевая всхожесть была выше, чем при посеве 1 июня или 11 июня, особенно заметное снижение произошло в 1997 году.
Третья декада мая как в 1997 году, так и в 1998 году была теплее обычного. В начале июня в эти года наблюдается снижение температуры на 2-4"С по сравнению с третьей декадой мая (приложение 6; 10), кроме того, повысилась влажность почвы (табл.3.4).
Сроки посева влияют на продолжительность межфазных периодов, при более поздних сроках посева они сокращаются на 1 - 3 дня. Кроме того, уменьшается не только продолжительность периодов в днях, но и сокращаются суммы температур, необходимые для прохождения фенологических фаз (Зыков Б.И., Сафонов В.И., 1981; Мешкова Е.Н., 1981). Так, для достижения фазы колошения при посеве 1 июня потребовалось тепла на 7бС меньше, чем при посеве 22 мая (табл. 4.2.). Уменьшение количества тепла на прохождение фаз связано с тем, что по мере роста температур в эти периоды развитие растений ускорено. Сокращение продолжительности в днях объясняется тем, что при посеве в более поздние сроки растения развиваются при более высоких среднесуточных температурах. И как уже говорилось выше, сокращается количество тепла необходимого для прохождения фенологических фаз. При поздних сроках посева для прохождения всех фенологических фаз потребовалось тепла меньше на 5 - 10%, при этом сокращалась и продолжительность фенологических фаз на 1 - 3 дня. Таблица 4.1.2.
Основным лимитирующим фактором роста пайзы в северной лесостепи является обеспеченность теплом. Для созревания пайзы требуется, чтобы сумма активных температур достигала 2100-2400С. Для достижения укосной спелости, фаза колошения, необходима сумма температур от всходов до уборки 1200-1400С (Бейлис В.М., Любарский Г.М., 1966; Елсуков М.П., 1967).В условиях Тяжинского района (место проведения опыта) сумма активных температур не превышает 1650-1700С (Самаров В.М., 1995). Запаздывание со сроками посева ведет к недобору температур, как следствие - снижение урожайности. В то же время посев в непрогретую почву снижает долевую всхожесть и жизнеспособность всходов (Афонин Н.М., 1996). Именно ограниченность тепловых ресурсов привела к снижению урожайности при поздних сроках посева (табл .4.1.3., табл .4.1.6.). Таблица 4.1.3. Метеорологические условия роста пайзы в зависимости от сроков посева, за вегетационный период 1996-1998 гг
Как видно из данных таблиц, по мере снижения теплообеспеченности, в связи с поздними сроками посева снижалась и урожайность. Так, в 1997 году при посеве 22 мая сумма температур составила 1311С, а при посеве 11 июня 1063С, но даже столь незначительный недобор тепла привел к снижению урожайности почти в два раза, с 77,7 т/га до 40,1 т/га. В 1998 году снижение урожайности не было столь значительным и не превышало 30%. Урожайность снизилась с 19,4 т/га до 14,3 т/га. Иная картина наблюдалась в 1996 году, несмотря на то, что при раннем сроке посева тепла за период всходы - уборка
Срок посева Год исследований Суммаактивныхтемператур, С. Сумма осадков, мм. ГТК по Селянинову было больше на 8(/С, чем при посеве 1 июня, урожайность была ниже. По всей вероятности сказалась низкая полевая всхожесть при раннем сроке посева. А в целом же урожайность от недобора тепла снизилась на 30-50 %. Следует отметить, что на урожайность зеленой массы пайзы значительно большее влияние оказывает влагообеспеченность. Характеристикой влагообеспеченности был выбран гидротермический коэффициент (ГТК) по Селянинову. ГТК ниже 1,2 свидетельствует о засухе (Трофимов С.С, 1975). В 1998 году ГТК за период всходы - уборка равнялся 0,87-0,92, в зависимости от сроков посева, а это говорит об острой засухе. В 1997 году ГТК за тот же период составил от 1,8 до 2,2, а в 1996 году - 1,41-1,51. Столь различные условия увлажнения обусловили значительные различия в урожайности по годам исследования. В 1997 году урожайность при ранних сроках посева была выше в 4 раза, чем в 1998 году. При посеве 22 мая 77,7 т/га и 19,4 т/га, а при посеве 1 июня 49,9 т/га и 14,3 т/га соответственно. Снижение урожайности в 1996 году было менее значительным, чем в 1998 году. При посеве 22 мая урожайность составила 20,7 т/га, а на 1 июня 24,5 т/га. Но все же это снижение довольно значительно, если учесть, что ГТК составил 1,41-1,51. Засуха как уже говорилось выше, отмечается при ГТК ниже 1,2. Таким образом судить о засушливости по ГТК можно весьма условно. Для растений важно равномерное распределение осадков в период вегетации, а ГТК этого не учитывает. Это и предопределило то, что в 1996 году растения пострадали от засухи, хотя ГТК был в пределах 1,4-1,5 (прил. 3., рис. 3.2., рис. 3.3.).
