Введение к работе
Актуальность темы. Низкая эффективность животноводства в России является следствием того, что оно развивалось недостаточно интенсивно.
Основной путь интенсификации производства продуктов животноводства -создание устойчивой кормовой базы и организация полноценного сбалансированного кормления. Из-за недостатка кормов и несбалансированности их но энергии и протеину потенциальная продуктивность животных используется на 50-60% ( В.Г.Игловиков, Д.В.Якушев, 1991). Поэтому можно согласиться с А.А.Бабичем (1991), что при решении продовольственной проблемы корень зла кроется главным образом и кормах и белке.
В связи с интенсификацией животноводства во всем мире все большую остроту приобретает проблема обеспечения потребностей сельскохозяйственных животных в белке. И в нашей стране проблема белка привлекает внимание ученых и специалистов сельского хозяйства. В свое время бывший министр сельского хозяйства СССР В.К. Месяц (1983) призывал значительно активизировать научные исследования по белковой проблеме, вести их по всем направлениям. Эта задача остается актуальной и в настоящее время, о чем говорят решения научной сессии РАСХН в июле 1993 г.
На огромной территории России, с ее разнообразием природных условий, пути решения белковой проблемы должны разрабатываться но природным зонам, на что ориентирует и научно-техническое направление "Белок кормовой". Наша работа направлена на научное решение проблемы белка в Уральском регионе Нечерноземной зоны России, одном из крупнейших промышленных районов, где велика потребность в продуктах животноводства и особенно важно интенсивное ведение этой отрасли.
Работа выполнена в координации с Почвенным институтом имени В.В. Докучаева по научно- техническим заданиям: в 1970 -1975 гг. 03.01 "Разработать научные основы повышения плодородия почв и их рационального использования", в 1976-1980 гг. 03.05.01 "Разработать теоретические основы и практические приемы регулирования круговорота и баланса питательных веществ в условиях интенсивной химизации на основных типах почв СССР ", в 1981-1985 гг. 02.02. 01 " Обосновать рациональный круговорот и баланс питательных веществ в интенсивном земледелии с учетом данамики почвенного плодородия и эффективного использования удобрений". В тематическом плане научных исследований Пермского СХИ номер государственной регистрации темы 77029404.
Цель и іадачи исследования. Цель исследования - изучить возможность управления величиной урожая и его белковой питательностью путем регулирования обеспеченности агрофитоценозов азотом и на згой основе разработать методику программирования производства кормового растительного белка .
Задачами исследования предусматривалось:
1. Определение возможности повышения урожайности бобовых культур
(клевера и гороха) и сбора белка в их урожае за счет внесения умеренных доз
минерального азота или полного обеспечения их азотом удобрений .
2. Сравнение бобовых культур с аналогичными по продолжительности жизни
и использованию злаковыми по урожайности, сбору белка и энергетической эф
фективности при удобрении минеральным азотом.
-
Определение величины фиксации атмосферного азота бобовыми культурами и влияния их на баланс азота в почве при разных уровнях обеспечения минеральным азотом.
-
Определение энергетической и белковой продуктивности и энергетической эффективности севооборотов с различными агрофитоценозами при различных способах расчета возмещения выноса азота урожаями и различных уровнях его возмещения азотными удобрениями.
-
Изучение устойчивости урожаев различных полевых культур, энергетической и белковой продуктивности севооборотов в климатических условиях центрального Пре-дуралья.
-
Определение параметров и разработка методики программирования белковой продуктивности севооборотных агрофитоценозов.
Научная новизна. В условиях Предуральского региона Нечерноземной зоны России впервые изучена сравнительная продуктивность и дана энергетическая оценка возделывания бобовых (горох, клевер) и злаковых (ячмень, тимофеевка, ежа) культур без применения азотных удобрений и с использованием умеренных и высоких доз азотных удобрений. Дана количественная оценка усвоения атмосферного азота бобовыми культурами, показано влияние азотных удобрений и плодородия почвы на усвоение атмосферного азота и баланс азота в почве.
В стационарном опыте с агрофитоценозами севооборотов экспериментально проверена методика расчета потребности в азоте, предложенная В.Н. Прокошевым и Н.А Корляковым (1971,1975), и в развитие ее разработана методика программирование белковой продуктивности агрофитоценозов. В опытах с различными агрофитоценозами определены нормативы, необходимые для программирования белковой продуктивности.
Впервые в климатических условиях центрального Предуралья экспериментально изучена устойчивость урожаев, энергетической и белковой продуктивности севооборотных агрофитоценозов.
Защищаемые положения. 1. Влияние азотных удобрений на усвоение атмосферного азота бобовыми культурами и баланс азота в почве. 2. Оптимальные и предельные дозы внесения азотных удобрений под бобовые и злаковые культуры. 3. Равнозначность источников азота (биологического, органического и минерального) для производства растительного белка. 4. Энергосберегающая роль биологического азота бобовых культур в повышении продуктивности агрофитоценозов. 5. Нормативы выносе азота урожаями, расхода его на формирование урожая в расчете на 1000 кормо-протеиновых единиц суммарной продуктивности агрофитоценозов и нормативы продуктивности фиксации атмосферного азота горохом и клевером, используемые при программировании производства растительного белка. 6.Уровни устойчивости урожаеЕ зерновых культур и трав, сборов белка и энергетической продуктивности агрофитоценозов в условиях центрального Предуралья и влияние на них оптимальных доз азотных удобрений.
Практическая значимость в реализация результатов исследований. Установле на необходимость дифференцированного подхода к применению азотных удобрение на бобовых культурах. На дерново-подзолистых почвах с содержанием легкогидроли-зуемого азота меньше 80 мг / кг для повышения урожайности зерна гороха и сборг белка возможно внесение небольшой дозы азота 30 кг/га. На почвах более богатых
азотом внесение азотных удобрений под горох нецелесообразно. Подкормка клевера в одновидовом посеве или в смеси с тимофеевкой азотными удобрениями нецелесообразна. Однако под покровную культуру возможно внесение 30 кг/га д.в азотных удобрений без больших отрицательных последствий для клевера.
Ячмень эффективнее гороха использует азотные удобрения для формирования урожая и увеличения содержания белка в урожае .В итоге при внесении 90 кг/га минерального азота сбор сырого белка в урожае ячменя на дерново-подзолистой почве увеличился в 2,5 раза, а на дерново-глееватой почве в 1,5 раза по сравнению с фосфорно-калийным фоном и приблизился к сбору белка в урожае гороха, неудобрявшегося азотом.
Многолетние ( 1970-1983 гг.) наблюдения за клевером в разных опытах показали, что несмотря на наблюдающиеся в отдельные годы изреживания и даже гибель клевера под покровом или при перезимовке, в условиях Предуралья его средняя урожайность за ряд лет не опускалась ниже 3,0 т/га сухого вещества, а сбор сырого белка ниже 560 кг/га В годы с нормальными метеорологическими условиями без применения азотных удобрений клевер обеспечивает урожайность 4,5-5,5 т/га сухого вещества и сбор сырого белка 800-900 кг/га . Поэтому выращивание клевера в Предуралье является важным элементом интенсивного энергосберегающего растениеводства.
Однако для повышения интенсивности кормопроизводства в дополнение к клеверу
целесообразно возделывать злаковые травы( тимофеевку, ежу сборную, кострец безос
тый), которые эффективно могут использовать высокие до 360 кг/га дозы мине
рального азота. При внесении 360 кг/га азота ежа сборная обеспечила среднюю уро
жайность 8,7 т/га сухого вещества ( в 1,6 раза больше клевера) и сбор сырого белка
1586 кг/га (в 1,8 раза больше клевера).
Включение в агрофитоценозы севооборотов бобовых культур позволяет экономить дорогостоящие и энергоемкие азотные удобрения при производстве растительного белка. Наличие в полевых севооборотах клевера или гороха с викой на 28% площади позволило экономить соответственно 53 и 20 % азотных удобрений для достижения одинаковой белковой продуктивности с севооборотами без бобовых культур.
Нами установлено, что средняя концентрация переваримого белка в расчете на кормовую единицу достигает уровня близкого к нормативному только в агрофитоценозах полевых севооборотов включающих бобовые культуры .В агрофитоценозах севооборотов без бобовых, насыщенных зерновыми, даже высокие дозы азотных удобрений не поднимают концентрацию переваримого белка в продукции до нормативного уровня.
Результаты исследований позволяют рекомендовать хозяйствам Предуралья подбор культур для высокопродуктивных севооборотных агрофитоценозов, предельное возмещение выноса азота плановыми урожаями за счет азотных удобрений, методику программирования белковой продуктивности агрофитоценозов и нормативы, используемые в этой методике.
Результаты данной работы вошли в " Рекомендации по агротехнике полевых культур в колхозах и совхозах Пермской области" (Пермь, 1975), в " Реко-иендации по внедрению достижений науки и передовой практики в совхозах и «етхозах Пермской области на 1976-1977 годы" (Пермь, 1976), в аналогичные рекомендации на 1978-1980 гг.(Пермь, 1978), в "Научные основы системы земледелия
Пермской области на 1981-1985 гг." (Пермь, 1982), в рекомендации " Технология выращивания многолетних и однолетних трав в Пермской области на основе программирования урожая и их белковая и энергетическая продуктивность" (Пермь, 1993).
Результаты исследований используются при изучении курсов "Растениеводство" и "Кормопроизводство" в Пермской и Ижевской сельхозакадемиях . В Пермской сельхозакадемии автор работы читает спецкурс " Анализ и программирование производства кормового растительного белка в животноводческих хозяйствах" объемом 10 часов для студентов агрономического факультета. Издана лекция " Проблема кормового белка и пути увеличения производства растительного белка в Уральском Нечерноземье" (Пермь, 1990) дня студентов агрономического, зоотехнического факультетов и слушателей факультетов повышения квалификации.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Всесоюзном научно-производственном совещании по технологии возделывания зернобобовых культур (г. Орел, 1973), на научно-производственной конференции по эффективному использованию минеральных удобрений(г. Киров, 1975), на Всесоюзном совещании по круговороту и балансу азота в системе почва-удобрение-растение-водЕ (г. Пушино, 1977г.), на заседании Координационного совета по решению задания 03.05 "Осуществить дальнейшую разработку теории повышения плодородия и рационального использования почв, прогнозирования изменений почвенного плодородия и методов управления им (г. Москва, 1978), па расширенное сессии отделения ВАСХНИЛ по НЧЗ РСФСР " Достижения науки и передовогс опыта на дальнейшую интенсификацию кормопроизводства и рационально* кормление крупного рогатого скота в НЧЗ РСФСР " (г. Свердловск, 1978), ш научно-методическом совещании по кормопроизводству (г. Новгород, 1980), ш научно-производственной конференции по программированию урожаев сель скохозяйственных культур (г. Казань, 1981), на Всесоюзной научной конферен ции " Проблемы развития науки на Урале до 1990 - 2000 гг. в свете решениі XXVI съезда КПСС (г. Свердловск, 1981), на XXII научно-производственноі конференции профессорско-преподавательского состава Ижевского СХИ (г Ижевск, 1984), на XXIX научной конференции Свердловского СХИ (г. Сверд ловск, 1986), на координационном совещании по заданию 02.02.01 " Обоснован рациональный круговорот и баланс питательных веществ в интенсивном земле делии с учетом динамики почвенного плодородия и эффективного использова ния удобрений (г. Пушино, 1986), на Всесоюзном семинаре " Пути повышени: производства растительного кормового белка " (г. Москва, ВДНХ, 1987), на 4-ої научной конференции почвоведов, агрохимиков и земледелов Волго-Вятскоп экономического района "Генезис пахотных почв Нечерноземья и регулирование их плодородия путем химизации, мелиорации и агротехнических приемов" (г Горький, 1987), на 3-ей научно-производственной конференции "Итоги научны исследований и внедрения метода программирования урожайности" (г. Москва 1987), на научно-производственной конференции по развитию кормопроизвод ства в Пермской области (г. Пермь, 1988), на региональной научно-техническоі конференции " Плодородие почвы в интенсивном земледелии " (г. Волгогра; 1988), на совещании-семинаре заведующих кафедрами растениеводства и земле делия сельскохозяйственных вузов СССР (г. Симферополь, 1991), на научно производственной конференции "Рациональное использование земельных ре
сурсов России" (г.Киров, 1993), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Пермского СХИ (г. Пермь, 1973, 1975, 1977, 1979, 1980,1982,1983,1991, 1996).
Публикации. По результатам исследований в издательстве "Наука", Пермском и Татарском книжных издательствах, в изданиях Пермского СХИ и некоторых других вузов , а также в различных других изданиях опубликовано 37 работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 661 стр., включая 425 стр. текста, содержит 165 таблиц, И рисунков и 150 приложений. Состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 761 наименование, в том числе 24 на иностранных языках.