Содержание к диссертации
Введение
1 Биология и агротехника возделывания лядвенеца рогатого 7
1.1 История изучения лядвенца рогатого в России 7
1.2 Ботаническая характеристика лядвенца рогатого 10
1.3 Морфологические признаки 13
1.4 Биология развития лядвенца рогатого 15
1.5 Агротехника возделывания лядвенца рогатого на корм и семена 21
2 Условия и методика проведения исследований 30
2.1 Агроклиматические и почвенные условия 30
2.2 Методика проведения исследований 33
3 Развитие и продуктивность лядвенца рогатого в условиях Приморского края 35
3.1 Рост и развитие лядвенца рогатого 35
3.2 Агробиологическая оценка многолетних бобовых трав в условиях Юга Приморского края 40
3.3 Продуктивность лядвенца рогатого при сенокосном и пастбищном использовании 41
4 Влияние покровной культуры на кормовую и семенную продуктивность лядвенца рогатого 44
4.1 Кормовая продуктивность лядвенца рогатого при беспокровном и подпокровном посеве 44
4.2 Семенная продуктивность лядвенца рогатого при беспокровном и подпокровном посеве 57
5 Влияние минеральных удобрений на кормовую и семенную продуктивность лядвенца рогатого 64
5.1 Условия эффективности минеральных удобрений 64
5.2 Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество вегетативной массы лядвенца рогатого 68
5.3 Влияние минеральных удобрений на урожайность и посевные качества семян лядвенца рогатого 77
6 Влияние микроэлементов на урожайность и качество семян лядвенца рогатого 82
7 Влияние способа уборки на урожайность и посевные качества семян лядвенца рогатого 94
7.1 Динамика созревания и потенциальная урожайность семян лядвенца рогатого на Юге Приморского края 94
7.2 Обоснование оптимальных сроков уборки лядвенца рогатого на семена 99
7.3 Влияние способов уборки на урожайность и посевные качества семян лядвенца рогатого 102
8 Пути повышения всхожести семян лядвенца рогатого в условиях южного Приморья 109
9 Экономическая и энергетическая оценка возделывания лядвенца рогатого на корм и семена 119
Выводы 123
Предложения производству 125
Список литературы 126
Приложения
- История изучения лядвенца рогатого в России
- Агроклиматические и почвенные условия
- Кормовая продуктивность лядвенца рогатого при беспокровном и подпокровном посеве
- Условия эффективности минеральных удобрений
Введение к работе
В Приморском крае кормопроизводство является ведущей отраслью сельского хозяйства. Кормовые культуры, включая зернофуражные, занимают более 50% посевной площади, и среди них преобладают злаковые растения. Поэтому содержание белка в растительных кормах не превышает 75% от зоотехнической нормы.
В связи с этим, главная задача, стоящая перед АПК Приморского края, -увеличение производства высококачественных кормов для животноводства. Важная роль при этом отводится многолетним бобовым травам. Долгое время основной кормовой бобовой культурой края был клевер красный. Несмотря на множество положительных качеств клевера, в бесснежные зимы он вымерзает, поэтому, как правило, после второго года использования площади, занимаемые клевером, приходилось распахивать.
В 80-х годах для решения кормовой проблемы в крае стали отводить значительные площади под посевы люцерны. Это направление оказалось тупиковым и не дало ожидаемого результата, так как люцерна в местных условиях не образует семена из-за несоответствия биологии культуры местному климату. Поставка семян из других регионов обходится очень дорого.
В связи со сложившейся ситуацией, кормопроизводство края нуждается в новых перспективных кормовых культурах, которые были бы хорошо приспособленными к местным почвенно-климатическим условиям: переносили суровые малоснежные зимы, засуху в первой половине вегетации и переувлажнение во второй, отличались нетребовательностью к плодородию почв, обладали долголетием, хорошей отавностью и давали высокопитательную кормовую массу. Предварительные исследования по сравнительной оценке кормовых трав показали, что такой культурой в условиях Южного Приморья является лядвенец рогатый.
В ходе исследований было установлено, что лядвенец - это высокоурожайное и высокоотавное растение, по содержанию белка он не
уступает клеверу и люцерне и, кроме того, ежегодно дает высокий урожай семян, что позволяет говорить об организации семеноводства в крае. Лядвенец можно включать в пастбищные и сенокосные травосмеси, высевать в севооборотах. Он нетребователен к плодородию почв, хорошо переносит временное переувлажнение и засуху, обладает высокой зимостойкостью. Производственных посевов лядвенца рогатого пока нет, что объясняется неизученностью этой культуры в местных почвенно-климатических условиях и отсутствием рекомендаций по его выращиванию на корм и семена.
Цель научных исследований: разработка основных агротехнических приемов возделывания лядвенца рогатого на корм и семена в Приморском крае.
Задачи:
Определить урожайность лядвенца рогатого при пастбищном и укосном использовании (скашивании на зеленую подкормку) и выявить динамику поступления зеленого корма.
Определить кормовую и семенную продуктивность лядвенца рогатого при посеве без покрова и под покров овса.
Изучить эффективность минеральных удобрений при выращивании лядвенца рогатого на корм и семена.
Изучить влияние молибдена на семенную продуктивность лядвенца рогатого.
Изучить сроки и способы уборки семян лядвенца рогатого.
Разработать приемы повышения всхожести семян лядвенца рогатого. 7.0пределить энергетическую и экономическую эффективность возделывания лядвенца рогатого.
Научная новизна: Впервые в Приморском крае проведены научные исследования с лядвенцем рогатым. Доказано его неоспоримое преимущество
по сравнению с клевером луговым по долголетию, урожайности зеленой массы и семян, отавности. Изучены основные агротехнические приемы выращивания лядвенца рогатого на корм и семена: беспокровный и подпокровный посевы, макро- и микроудобрения, пастбищный и сенокосный способы использования, способы уборки семян и повышение их посевных качеств. Для агротехнических приемов рассчитаны биоэнергетическая и экономическая эффективности.
Практическая значимость. Производству рекомендована новая перспективная кормовая культура. Разработаны основные агротехнические приемы выращивания лядвенца рогатого на корм и семена.
Апробация работы. Результаты исследования и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на межвузовских конференциях аспирантов и молодых ученых (ПГСХА, 2002г., 2004-2005гг.), на научно-практической конференции, посвященной 45-летию Приморской государственной сельскохозяйственной академии (Уссурийск, 2004г.).
По теме диссертации опубликовано 7 научных статей, в том числе одна в рецензируемом издании «Вестник КрасГау», общим объемом 1,52 п.л., в том числе доля автора 1,31.
История изучения лядвенца рогатого в России
В России впервые обратили внимание на лядвенец рогатый в начале XIX века. Называли его по-разному: лядвенец рожковатыи, дятловина духовитая, малая рожковая, дятловина, горошек горобиный, лядвенец, трилистник стручечный, ларчатый горошек, перстинец, черевички, перлет, воробьиные стручья, куриные лапки, куриные ноги, дамский башмачок, стручковый клевер, девичья туфелька и др.
В 1853 г. Н. Яцевич рекомендовал высевать лядвенец для улучшения травостоя лугов. На Украине пропагандировал лядвенец В.М. Черняев в 1868 году. Он отмечал, что лядвенец образует густой невысокий травостой.
В 1896 г. в «Земледельческой газете» Ф. Любанский писал о лядвенце, как о долголетнем кормовом растении. В сене лядвенца содержится 15,7% белка, 22% клетчатки, 36,5% безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) и 3,7% жира. По питательности он превосходит клеверное сено среднего качества. На сенокосах и пастбищах рекомендовалось высевать лядвенец не в чистом виде, а в смеси с другими травами (Мухина, 1993).
В Польше в 1894 году опыты с лядвенцем проводил А. Семполовский. В 1897 году он писал, что лядвенец нетребователен к почвам, любит влагу и, присутствуя в травостое, улучшает качество сена.
Однако за сто лет изучения к началу XX века лядвенец не получил широкого распространения в России. Это связано отчасти с тем, что рекомендовался он только для посева на лугах и пастбищах.
И только в начале XX века лядвенец начали вводить в культуру. В Литве сеять лядвенец начали в 1908 году (Победоносцев, 1969). В 1913 году он был включен в число культур, изучаемых Бюро по прикладной ботанике. В первые два десятилетия лядвенец высевался в отдельных хозяйствах Нечерноземья и на Украине. Семена для посева брали от дикорастущих растений, так как сортов лядвенца в то время не существовало.
В 1921-1939 гг. культура лядвенца получила широкое распространение в Краснодарском крае. Там он высевался на площади 500 га. Семена завезли из Франции. В результате научных исследований и наблюдения за производственными посевами И. М. Куприянов (1939) пришел к выводу, что лядвенец является перспективным кормовым растением для посева на лесных почвах Кавказского хребта и как сидерат для укрепления откосов и террас на чайных и мандариновых плантациях Абхазии и Аджарии.
Опыты, проведенные в Крыму и на Северном Кавказе в начале тридцатых годов XX века показали, что урожайность сена лядвенца составила в первый год 3,02 т/га, во второй-5,1 т/га и он не уступил другим бобовым травам. Были получены положительные результаты опытов с лядвенцем во всех пунктах испытания (Краснодарский край, Крым, Закавказье, Московская, Ивановская и Ленинградская области).
В ВИР лядвенец рогатый изучается с 1922 года. В 1934-1946 гг. лядвенец изучали на Кубанской опытной станции ВИР. По данным П.Ф. Медведева (1950, 1981), в этих опытах на второй год лядвенец рогатый по урожайности зеленой массы за два укоса уступил люцерне и эспарцету, но на третий и четвертый годы преимущество было за лядвенцем. В 1940-1944 гг. на Кубанской опытной станции массовым отбором из дикорастущего образца был выведен перспективный сорт лядвенца Кубанский 44.
С 1947 года исследования с коллекцией лядвенца проводились на Павловской опытной станции ВИР (Мухина, 1964, 1970, 1993; Мухина, Горбачева, Корженевская, 1972). С 1956 г. его изучали на Дальневосточной опытной станции ВИР. С 1931 года лядвенец изучался в Московской области на областной опытной станции, с 1932 года - на опытном поле Каширского сельскохозяйственного техникума и на бывшем Дединовском опытном поле. В.А. Родионов (1966, 1967) считает лядвенец одним из лучших кормовых растений, дополняющих клевер луговой в Нечерноземной зоне. В НИИСХ центральных районов Нечерноземной зоны были выведены сорта лядвенца Московский 287 и Московский 25.
В Тамбовской области в 1933 г. семеноводством лядвенца занимались хозяйства госсельтреста «Луговое» Моршанского района и «Сухотинка» Тамбовского района (Диттмер, 1933). В системе Союзсахара ежегодно лядвенцем засевалось до 1000 га.
В 1950-1960 гг. учеными была разработана технология возделывания лядвенца на корм и семена в Нечерноземной зоне, В Белоруссии, на Северном Кавказе, в Прибалтике. Созданы новые урожайные сорта.
В других странах на лядвенец обратили внимание раньше, чем в России. Так в Англии лядвенец считали хорошим кормовым растением уже в конце XVII века, а то и раньше; в культуру он был введен около 100 лет назад. В Швейцарии лядвенец начали высевать как культурное растение в 1865 году семенами, собранными на лугах и лесных вырубках, в Германии он возделывается с 1911 года, в Венгрии - с 1919 г. на участках с низким ровным рельефом и достаточным количеством осадков.
В настоящее время лядвенец возделывается на небольшой площади в Англии, Франции, Италии, Швейцарии, Дании, Германии, Чехии, Словакии, Венгрии, Польше, США, Канаде, Австралии, Новой Зеландии. В Северную и Южную Америку лядвенец был завезен в 1800 г., а в культуру введен в Канаде и США в 1900 году.
В 1927 г. во Францию были завезены семена из Италии и Германии и проводились исследования с лядвенцем как дополнением его к люцерне. В государствах Европы и других странах лядвенец после многолетнего изучения считается перспективным кормовым растением при выращивании в травосмесях на пастбищах и для задернения в противоэрозионных целях склонов и оврагов (Мухина, 1993).
Агроклиматические и почвенные условия
Объектом исследования был сорт лядвенца рогатого Смоленский 1 (Смоленский НИИСХ, 1979г.). Высота растений 40-50см, облиственность 45-60%. Длина вегетационного периода 90 дней. Содержание протеина в зеленой массе 16-18%. Зимостойкость сорта высокая. Урожайность зеленой массы за вегетационный период - более 300 ц/га, семян 2-4 ц/га.
Учетная площадь делянок в полевых опытах 10-20 м , повторность четырехкратная. Посев проводили вручную и зернотравяной сеялкой СЗТ-3,6 с междурядьями 15 см. Уборка урожая ручная. Снопы обмолачивали на молотилке. Удобрения вносили вручную в один прием в период весеннего отрастания лядвенца рогатого. В опыте с микроудобрениями семена обрабатывали раствором молибденово-кислого аммония из расчета 50г соли на гектарную норму семян. Обработку проводили в день посева. Опрыскивание растений проводили в фазе ветвления из расчета 400 литров раствора на гектар (ЮОг молибденово-кислого аммония).
Химические анализы растительных образцов выполняли в лаборатории агрохимцентра следующими методами: сырой протеин по ГОСТ 13496.4-93, сырой жир по ГОСТ 13496.15-97, сырая клетчатка по ГОСТ 13496.2-91, сырая зола по ГОСТ 26226-95, кальций по ГОСТ 26570-95, калий по ГОСТ 30504-97, фосфор по ГОСТ 26657-97. Посевные качества семян, анализ структуры урожая определяли по общепринятым методикам. ГОСТ 12042-80, ГОСТ 12038-84.
Статистическая обработка результатов исследований проводилась методом дисперсионного и корреляционного анализов по Б.А.Доспехову (1985) и В.Ф. Моисейченко (1996).
Энергетическую и экономическую эффективность рассчитывали по Г.С. Посыпанову (1995).
Схема опытов.
1. Урожайность зеленой массы при сенокосном и пастбищном использовании. Изучали два варианта: пастбищное использование (скашивание производили в начале бутонизации), сенокосное использование (скашивали в начале цветения).
2. Влияние покровной культуры на кормовую и семенную продуктивность лядвенца рогатого. Высевали без покрова и под покров овса. Овес убирали на зеленый корм после выметывания и на семена.
3. Влияние минеральных удобрений на кормовую и семенную продуктивность лядвенца рогатого. Изучались нормы удобрений: N , N6oP6o оРбоКбо» N6oPi2oKi2(b РбоКбо 4. Влияние молибдена на урожайность и качество семян лядвенца рогатого. Изучались варианты: семена, необработанные молибденом (контроль); семена, обработанные молибденом; семена, обработанные молибденом, + опрыскивание растений молибденом на втором году жизни в фазе ветвления; опрыскивание растений молибденом на втором году жизни в фазе ветвления.
5. Влияние способов уборки на урожайность и качество семян лядвенца рогатого. Изучались варианты: прямая уборка при созревании 80% бобов (контроль); раздельная уборка при созревании 60% бобов; десикация при созревании 60% бобов.
6. Способы повышения лабораторной и полевой всхожести семян лядвенца рогатого. Семена из состояния покоя выводили с помощью обработки серной кислотой и путем механической скарификации. В полевом опыте изучали посев семян на разную глубину (1,2,3,4 см).
Лядвенец рогатый в первый год жизни развивается по яровому типу.. В условиях Юга Приморского края за все годы наблюдений в первый год при посеве в мае месяце без покрова он до конца сентября проходил, все фазы развития и давал до двух укосов зеленой массы или 50-100 кг/га кондиционных семян (рис.1). Исключением был 2005г. с двойным количеством осадков за вегетационный период, когда бобов завязалось мало и семена в них не созрели.
Кормовая продуктивность лядвенца рогатого при беспокровном и подпокровном посеве
Многолетние бобовые травы в первый год жизни развиваются довольно медленно и сильно угнетаются сорняками, поэтому их чаще всего высевают под покров зерновых колосовых культур. Покровные культуры помогают бороться с сорняками и дают дополнительный урожай зеленой массы или зерна, однако они оказывают угнетающее действие на травы. Рост и развитие трав в сильной степени зависит от освещенности, особенно в начальный период их жизни. Под покровом быстроразвивающихся зерновых при недостатке освещения травы плохо растут и резко снижают урожай. Часть всходов бобовых трав гибнет из-за недостатка влаги в почве, особенно в засушливые годы, а сохранившиеся растения растут плохо. В результате травы выходят из-под покрова очень ослабленными и в первый год использования дают низкий урожай семян. Поэтому при недостаточной увлажненности почвы от посева трав под покров следует отказаться.
Чаще всего решение высевать травы под покров зерновых или нет принимают, исходя из экономических соображений, связанных с потерей годовой прибыли с одного поля, а не исходя из определения более надежного способа укоренения трав. Посев трав под покров гарантирует получение дохода от зерновой культуры в год высева трав, однако при этом снижается качество травостоя и продуктивность подпокровной культуры.
Если использование покровной культуры является целесообразным, то важно правильно выбрать покровную культуру. Подбор наименее угнетающей покровной культуры имеет решающее значение. В качестве покровной культуры мы использовали овес. Для того, чтобы ослабить угнетающее действие покровной культуры, уменьшили норму ее высева на 25%.
О степени воздействия покровной культуры на лядвенец рогатый можно судить по высоте растений, количеству побегов и ветвей на одном растении, массе одного растения и развитию корневой системы.
Высота растений - это важный показатель их роста и развития. В большинстве случаев высота оказывает прямое влияние на урожайность культуры.
В 2004 году всходы лядвенца рогатого из-за сильной засухи появились только 4 июня - через 33 дня после посева, и 15 июля, то есть через сорок дней, имели высоту всего 12 см, через месяц они достигли высоты 38 см и прекратили рост.
Растения, сформировавшиеся под покровом овса, имели меньшую высоту, чем растения, выросшие без покрова. Более ранний срок уборки покровной культуры (на зеленую массу) позволил растениям полнее использовать факторы внешней среды (свет, воду, питательные вещества) по сравнению с растениями, все еще находящимися под влиянием покровной культуры, и они опередили по росту и развитию травы, которые были посеяны под покров овса, убранного на зерно в более поздний срок (табл.4).
В 2005-м влажном году всходы появились через 25 дней, и условия для роста растений были очень благоприятными. На ту же дату, что и в 2004 году (15.08), растения имели высоту 45 см, а 5 сентября -68 см. При посеве под покров растения лядвенца рогатого в конце вегетации также были в 1,5 раза выше, чем в 2004г. (табл. 5).
Лядвенец чувствителен к недостатку света, поэтому слабо развивается под покровом зерновых культур и плохо растет с быстроразвивающимися злаковыми травами. Часть растений гибнет из-за недостатка влаги и тепла. Поэтому подпокровные посевы лядвенца рогатого в первый год жизни не дают урожая зеленой массы и семян.
В 2006 году в конце вегетации разница между высотой растений, выросших без покровной культуры (59 см) и под покровом (52 см и 44 см), была незначительной, а отрицательное влияние покровной культуры слабее (табл. 6).
Условия эффективности минеральных удобрений
У лядвенца, как и у других многолетних бобовых и злаковых кормовых трав, семена, предназначенные для посева, неоднородны, разнокачественны. Это обусловлено многими причинами. Во-первых, лядвенец -перекрестноопыляющееся растение, поэтому любая партия семян представляет собой сложную гетерогенную популяцию, и все семена генетически неоднородны; во-вторых, цветение и формирование семян у лядвенца продолжается долго, следовательно, изменяющиеся условия увлажнения, температурного режима, питания, освещения и прочих факторов определяет их экологическую разнокачественность. Кроме того, растение лядвенца состоит из большого числа ветвящихся побегов, по-разному обеспеченных водой и питательными веществами, а если бобы затенены, находятся в нижнем ярусе, где хуже проветриваются и где лучше условия для развития фитопатогенной микрофлоры, то также семена содержат больше больных и менее жизнеспособны (это матрикальная разнокачественность).
Неоднородные семена отличаются по внешним признакам (размеру, форме) или плотности, но могут и не отличаться.
Изучению разнокачественности семян разных культур посвятили свои исследования многие авторы. Ими были разработаны приемы выделения из семенной партии более или менее однородных фракций, обладающих высокими посевными и урожайными качествами.
Чаще всего применяется разделение семян по размерам и плотности с целью выделения и использования для посева наиболее ценных семян, а остальных - на фураж или продовольственные цели (например, у зерновых культур). Для кормовых трав такая постановка вопроса неприемлема, поэтому здесь надо стремиться к тому, чтобы агротехника выращивания и другие приемы семеноводства были направлены для получения семян с более высокими посевными и урожайными свойствами, но прежде надо знать какие семена являются лучшими.
Для этого нами были взяты семена урожая 2004 и 2005 годов и разделены на две фракции - крупную и мелкую. В 2004г. масса 1000 штук семян мелкой фракции была на 14,5% меньше массы 1000 штук семян крупной фракции, в 2005г. соответственно на 32% меньше. В обоих случаях мелкие семена по сравнению с крупными имели пониженную энергию прорастания и всхожесть (табл.46). Таблица 46-Посевные качества крупных и мелких семян лядвенца рогатого
При разделении предварительно отсортированных семян на три фракции по плотности установлено, что самая высокая энергия прорастания и всхожесть были у тяжелых семян, доля которых в партии составляла 81%, а самые низкие - у средней фракции, причем почти в три раза (табл.47).
При посеве семян лядвенца рогатого в почву прорастают только всхожие в лабораторных условиях семена, а всходов появляется еще меньше, так как из-за недостаточно хорошо подготовленной почвы, из-за посева в связи с этим на разную глубину, а также из-за того, что семена очень мелкие и запаса питательных веществ в них мало, часть проростков погибает, не достигая поверхности почвы. Твердые семена в год посева не прорастают , однако в следующие несколько лет могут давать всходы, поддерживая густоту травостоя, что очень важно при длительном использовании культурного пастбища. При краткосрочном использовании травостоя в течение трех лет на корм или для получения семян, необходимо, чтобы как можно больше живых семян проросло в год посева, поэтому перед посевом их скарифицируют, после чего около 90% жизнеспособных семян становятся всхожими.
Твердосемянность - одна из основных проблем в семеноводстве многолетних трав. Твердые семена при благоприятных условиях не набухают и не прорастают, из-за чего снижается полевая всхожесть сельскохозяйственных культур, всходы получаются недружными и изреженными.
Твердосемянность - это особый вид экзогенного покоя, при котором наблюдается подавление не только процессов роста, но и почти всех проявлений жизнедеятельности семян (Попцов, 1976). Твердосемянность имеет большое значение для дикорастущих растений как приспособительная реакция, она увеличивает долговечность семян, что способствует сохранению вида. Твердосемянность обусловлена генетически и является одним из признаков вида. Однако на появление твердых семян и их содержание в урожае оказывают большое влияние некоторые факторы окружающей среды.
Многие авторы связывают твердосемянность с особенностями строения семенной кожуры (свойствами кутикулы, наличием в палисадном слое световой линии, содержащей каллозу и т.д.). В строении кожуры твердых семян много общего. Семенная кожура твердых семян однородна не на всем протяжении: палисадный слой прерывается прежде всего в рубчике; несколько выше рубчика находится строфиолум - выпуклость, где клетки палисадного слоя более тонкие и вытянутые и, кроме того, подстилаются слоем твердых «катушечных» клеток (Попцов, 1976).
Уотсон установил, что у некоторых видов растений твердые семена не набухают и не прорастают даже после полного удаления семенной оболочки или околоплодника. Таким образом, твердосемянность зависит не только от строения семенной кожуры, но и от физико-химических свойств веществ, содержащихся в семенах. Также известно, что среда, содержащая кальций в доступной для растений форме, увеличивает содержание твердых семян в урожае. Твердосемянность зависит от зрелости семян. По Пельциху, в зеленых бобах вики содержится от 4,6 до 13,0% твердых семян, в светло-коричневых от 3,0 до 19,0%, зрелых - от 17,0 до 21,0% твердых семян.
