Введение к работе
Актуальность. Одной из главных проблем кормопроизводства Среднего Предуралья остается относительно низкая урожайность травостоев многолетних трав, которая не позволяет получать достаточное количество качественных кормов. Это связано с относительно небогатым ассортиментом многолетних трав, которые в основном возделываются в одновидовых агроценозах Есть необходимость внедрения в регионе новых, более ценных по питательности и устойчивых по продуктивности бобовых культур - лядвенца рогатого и козлятника восточного Травосмеси имеют неоспоримое преимущество перед чистыми посевами, превосходя их по продуктивности в 1,5- 2,5 раза, при этом себестоимость одной кормовой единицы ниже в 1,2-1,8 раза Урожайность любых сельскохозяйственных культур, в том числе и многолетних трав, зависит от конкретных абиотических условий (Жученко А А, 1990, Иванов Д А, 2007) Изучением зависимости урожайности многолетних трав от метеоусловий занимались Г В. Бадана (1974), Н А. Халезов и др (1984), В.А Волошин (1985), Ю.Н. Зубарев (2003), Д А. Иванов с соавторами (2007) и другие. Однако, остается не до конца изученной реакция многолетних мятликовых и бобовых трав, в том числе козлятника восточного и лядвенца рогатого в агрофитоценозах, на абиотические условия Среднего Предуралья В связи с вышеизложенным, особую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение возможностей конструирования долголетних двух- и трехкомпонентных травостоев на основе традиционных и малораспространенных многолетних бобовых трав с заданными параметрами выхода обменной энергии (70-75 ГДж/га) и концентрации обменной энергии в 1 кг сухого вещества (9,5-10,5 МДж)
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в создании агрофитоценозов на основе многолетних бобовых и мятликовых трав для полевого кормопроизводства и вьивлении их реакции на абиотические условия Среднего Предуралья
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи
s\pj
определить зависимость урожайности многолетних бобовых и мятликовых трав от гидротермических условий вегетационного периода,
обосновать продуктивность агрофитоценозов многолетних трав показателями структуры, фотосинтетической деятельности, динамикой накопления сухого вещества,
исследовать динамику ботанического состава агрофитоценозов длительного срока пользования;
разработать схему зеленого конвейера с использованием одновидовых и смешанных агрофитоценозов многолетних трав;
определить качество корма из многолетних трав по содержанию основных питательных веществ, кормовых единиц и обменной энергии;
изучить влияние агрофитоценозов многолетних трав на поступление питательных веществ в почву с пожнивно-корневыми остатками,
определить энергетическую и экономическую эффективность возделывания агрофитоценозов многолетних трав на кормовые цели в условиях Среднего Предуралья.
Научная новизна. В условиях Среднего Предуралья выявлена реакция многолетних бобовых и мятликовых трав - люцерны изменчивой, клевера лугового, лядвенца рогатого, козлятника восточного, тимофеевки луговой, костреца безостого в агрофитоценозах на метеорологические условия вегетационного периода. Дано научное обоснование полученной урожайности ее структурой, показателями фотосинтетической деятельности, динамикой накопления надземной биомассы, ботаническим составом агрофитоценозов, результатами энергетической и экономической оценки Определена кормовая ценность различных агрофитоценозов многолетних трав, их устойчивость и продуктивное долголетие
Практическая значимость. Рекомендованы высокопродуктивные и устойчивые по годам пользования, ценные по качеству корма агрофитоценозы многолетних трав для полевого кормопроизводства Разработана новая схема зеленого конвейера из изучаемых агрофитоценозов многолетних трав, обеспе-
чивающая поступление зеленой массы в течение 86 дней с содержанием в 1 кг сухого вещества сырого протеина 13,7-18,5 %, переваримого протеина - 92-134 г и с концентрацией обменной энергии 9,28-9,66 МДж. Определены оптимальные сроки уборки многолетних трав на зеленый корм Основные положения, выносимые на защиту;
урожайность многолетних бобовых и мятликовых трав в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода;
сравнительная продуктивность агрофитоценозов на основе традиционных и малораспространенных многолетних трав для полевого кормопроизводства,
особенности формирования высокопродуктивных агрофитоценозов многолетних трав;
комплексная оценка питательной ценности урожая многолетних трав в агро-фитоценозах;
энергетическая и экономическая эффективность производства кормов из травосмесей многолетних трав
Апробация работы. Материалы проведенных исследований были доложены на всероссийских, межрегиональных научно-практических конференциях и совещаниях в ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2003-2007 гг.), в ГНУ Нижегородский НИПТИ АПК (2005 г), в ГНУ Костромской НИИСХ (2006 г) Ежегодно результаты исследований заслушивались на научно-методическом совете ГНУ Удмуртский ГНИИСХ (2003-2007 гг) и на заседаниях кафедры растениеводства ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2003-2007 гг ) По материалам диссертации опубликовано в соавторстве 10 статей, в том числе одна - в издании, рекомендованном ВАК
Объем работы. Диссертация изложена на 131 странице, состоит из 5 глав, включает 31 таблицу, 5 рисунков, 113 приложений Список литературы включает 232 источника, в том числе 11 - на иностранных языках.
Объект, методика и условия проведения исследований
Исследования проводили с многолетними бобовыми и мятликовыми травами клевером луговым сорта Трио, Дымковский, Мартум, клевером гибридным Первенец, люцерной изменчивой Сарга, лядвенцем рогатым Солнышко, козлятником восточным Гале и Ялгинский, тимофеевкой луговой Ленинградская 204 и кострецом безостым Чишминский 3
Опыт № 1 Реакция многолетних бобовых трав в агрофитоценозах на абиотические условия Опыт однофакторный Варианты 1) клевер луговой Трио (к), 2) клевер луговой Дымковский, 3) клевер луговой Мартум, 4) клевер луговой Трио + люцерна изменчивая Сарга, 5) клевер луговой Трио + лядвенец рогатый Солнышко, 6) клевер луговой Трио + тимофеевка луговая Ленинградская 204, 7) клевер луговой Трио + люцерна изменчивая Сарга + тимофеевка луговая Ленинградская 204, 8) клевер луговой Трио + лядвенец рогатый Солнышко + тимофеевка луговая Ленинградская 204; 9) люцерна изменчивая Сарга (к), 10) люцерна изменчивая Сарга + тимофеевка луговая Ленинградская 204; 11) лядвенец рогатый Солнышко (к); 12) лядвенец рогатый Солнышко + тимофеевка луговая Ленинградская 204
Опыт № 2 Продуктивное долголетие агрофитоценозов многолетних бобовых и мятликовых трав Опыт однофакторный Варианты 1) тимофеевка луговая Ленинградская 204 (к); 2) тимофеевка луговая Ленинградская 204 (N60 после 1-го укоса), 3) кострец безостый Чишминский 3 (к); 4) кострец безостый Чишминский 3 (Ыбо после 1-го укоса), 5) лядвенец рогатый Солнышко (к), 6) лядвенец рогатый Солнышко + тимофеевка луговая Ленинградская 204; 7) лядвенец рогатый Солнышко + клевер луговой Трио, 8) лядвенец рогатый Солнышко + клевер луговой Трио + тимофеевка луговая Ленинградская 204, 9) люцерна изменчивая Сарга (к), 10) люцерна изменчивая Сарга + козлятник восточный Гале, 11) люцерна изменчивая Сарга + козлятник восточный Гале + кострец безостый Чишминский 3; 12) люцерна изменчивая Сарга + клевер гибридный Первенец, 13) люцерна изменчивая Сарга + тимофеевка луговая Ленинградская 204, 14) люцерна изменчивая Сарга + клевер гибридный Первенец
+ тимофеевка луговая Ленинградская 204; 15) козлятник восточный Гале (к), 16) козлятник восточный Ялгинский; 17) козлятник восточный Гале + кострец безостый Чишминский 3
Повторность вариантов в полевых опытах в обеих закладках четырехкратная Расположение делянок систематическое, в два яруса, во втором ярусе -со смещением Посев многолетних трав в опытах был проведен беспокровно обычным рядовым способом сеялкой СЗТ-3,6 на глубину 1,5-2,0 см В обеих закладках опытов для составления травосмесей были использованы рекомендованные для Среднего Предуралья нормы высева многолетних трав в чистом виде и в смеси (Справочник по кормопроизводству, 1993). Общая площадь делянки в полевых опытах - 34,5 м2, учетная - 27,0 м2
Почва опытных участков дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая с низким содержанием гумуса (1,9-2,1 %), очень высоким содержанием подвижного фосфора (215-453 мг/кг почвы), повышенным и высоким - обменного калия (169-207 мг/кг почвы), с реакцией от среднекислой до нейтральной (рНксь - 4,9-6,2) Многолетние травы размещали по зерновым культурам (овес и ячмень) Основную и предпосевную обработку почвы проводили в соответствии с зональными рекомендациями (Научные основы ведения. ., 2002) Ежегодно весной через две недели после отрастания многолетних трав проводили подкормку двойным суперфосфатом (Рбо) и хлористым калием (Кбо). Агрофитоценозы с включением мятликового компонента подкармливались аммиачной селитрой (N30).
Опыты проводили в соответствии с требованиями общепринятых методик (Доспехов Б А, 1985, Методические указания по проведению ., 1986, 1997) Анализ агрохимических свойств почвы проводили по общепринятым методикам (Ягодин Б А., 1987) гумус, подвижный фосфор и обменный калий, обменную кислотность, гидролитическую кислотность, сумму обменных оснований по соответствующим ГОСТ. Перезимовку многолетних трав, фенологические наблюдения, учет урожайности, ботанический состав травостоя, определение структуры урожайности, учет корневых и пожнивных остатков проводи-
ли согласно Методических указаний по проведению полевых опытов с кормовыми культурами (1997) Динамику накопления надземной биомассы определяли по пробным снопам по фазам вегетации в соответствии с Методическими указаниями по проведению исследований в семеноводстве многолетних трав (1986), показатели фотосинтетической деятельности многолетних трав в посевах площадь листьев, фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза - по А А. Ничипорович (1961) Химический состав корма в растительных пробах определяли по общепринятым методикам (Лукашик Н А, 1964)- общий азот и сырой протеин, сырую клетчатку, сырой жир, фосфор, калий, сырую золу, кальций по соответствующим ГОСТ, концентрацию обменной энергии в корме - по формуле Аксельсона в модификации Н Г Григорьева, НП Волкова (1991) Для анализа влияния метеоусловий на рост и развитие многолетних трав использовали метеорологические данные ОН УМГЦ «Ижевск» Существенность разницы между вариантами опытов устанавливали методом дисперсионного анализа, тесноту и форму связи - методом корреляционно-регрессионного анализа (Доспехов Б А, 1985) Энергетическую и экономическую оценку возделывания одновидовых и смешанных агрофитоценозов проводили на основании технологической карты возделывания многолетних трав (Кащенко АС, 1994, Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, 1997) Термины и определения - по ГОСТ 16265-89
Метеорологические условия в годы исследований (2002-2007 гг) были различными по температурному режиму и осадкам, что является характерным для Среднего Предуралья Условия зимнего периода 2002-2007 гг были относительно благоприятными для перезимовки многолетних трав, температура почвы в зоне расположения корневой шейки клевера лугового составила -0,5 -4,0 С Обилие осадков в мае - июне 2003 г способствовало быстрому нарастанию вегетативной массы многолетних трав в первом укосе, однако, привело к их сильному полеганию. При отрастании после п зрвого укоса отмечали засушливые условия Метеоусловия 2004 г. были близки к среднемноголетним дан-
ным. В 2005 г формирование урожайности трав происходило наиболее интенсивно, т к. лето было влажным и жарким В течение вегетационного периода 2006 г условия вегетации были контрастными - в июне и июле наблюдали засушливые условия, в августе, сентябре и октябре количество вьгаавших осадков превышало норму на 30-31 % Вегетационный период 2007 г характеризовался обильными дождями в первой половине лета, что привело к сильному полеганию многолетних бобовых трав в опытах
