Введение к работе
Актуальность темы. Повышение продуктивности пашни и увеличение производства и качества высокобелковых кормов, без чего невозможен дальнейший рост продукции животноводства, в настоящее время является важнейшей задачей АПК России, ЮФО и Краснодарского края. Решение этой задачи актуально и должно быть осуществлено прежде всего за счет внедрения в производство высокопродуктивных культур.
Критерием продуктивности той или иной кормовой культуры является выход кормовых единиц с 1 га посева. По этому показателю первое место принадлежит кукурузе и сахарной свекле. Однако ценность кормов определяется не только количеством кормовых единиц, но и достаточным содержанием переваримого протеина, минеральных солей и витаминов.
Важное значение в увеличении производства сбалансированных кормов имеет многолетняя высокобелковая бобовая трава – люцерна. Она дает высокобелковый, богатый витаминами корм. В 100 кг зеленой массы содержится 17 кг кормовых единиц и 3,6 кг переваримого протеина, в сене соответственно 49 и 9,6, травяной муке – 65 и 13,5, сенаже – 28 и 5,5 кг. На 1 кормовую единицу в этих кормах приходится от 150 до 200 г переваримого протеина при норме 100 г, содержащего все важные аминокислоты [42].
Велико и агротехническое значение люцерны, прежде всего как азотфик-сирующей культуры. Азот люцерны, в отличие от азота минеральных удобрений (иногда органических), не загрязняет окружающую среду, легко усваивается другими растениями. Например, каждый гектар люцерны оставляет в почве после распашки пласта до 350 кг/га азота против 90–100 кг у клевера и 200–250 кг у эспарцета [48, 108, 190]. Кроме того, возделывание люцерны позволяет резко снизить затраты на все дорогостоящие азотные удобрения, внесение которых также наносит немалый вред природе. Поэтому, пласт люцерны – великолепный предшественник для озимой пшеницы. Люцерна – важнейший компонент травосмесей как на богаре, так и орошаемых культурных пастбищах в степных и сухостепных регионах [243].
Люцерна не только прекрасная кормовая культура, но и растение, имеющее большое мелиоративное значение. Она улучшает физико-химические и биологические свойства почвы, повышает ее плодородие. Ей принадлежит важнейшая роль в предотвращении засоления орошаемых земель [160].
Несмотря на исключительную ценность культуры, люцерне в последнее десятилетие уделяется недостаточное внимание. Не в полной мере используются ее биологические, агротехнические возможности и кормовые достоинства.
Известно, что в 60-е годы в Краснодарском крае площади посева под люцерной составляли 246,5 тыс. га пашни, в 80-е – до 481 тыс. га [42, 73]. В настоящее время площади под травами сократились, многие хозяйства выращивают люцерну в выводных полях, что существенно ограничивает ее благоприятное воздействие на почву и снижает эффективность севооборотов. Интересы сельскохозяйственного производства ставят задачу введения в севообороты двух полей многолетних трав, что повлечет за собой увеличение их посевов в крае до 700–740 тыс. га, т. е. около 17,5% от всей площади пашни. В Краснодарском крае на конец 2000 г. эта культура занимает площадь 469,2 тыс. га [38]. В полевых севооборотах площади под многолетними травами составляют всего 10–12% и менее в структуре посевных площадей. Если в США площадь под люцерной составляет 11 млн. га, Аргентине – 7,5 млн. га, то в России всего 4,4 млн. га, что свидетельствует о недостаточной роли этой культуры. К тому же урожайность многолетних трав в России в 2–3 раза ниже потенциальных ее возможностей в связи с недостаточно обоснованной технологией возделывания.
В настоящее время во всем мире ставится задача перехода к сбалансированному сельскому хозяйству. Люцерна является важным звеном при переходе к сбалансированному биологизированному земледелию, которой в севообороте необходимо создать условия для получения стабильно высоких урожаев и азотфиксации.
С точки зрения сбалансированного сельского хозяйства роль многолетних трав в земледелии значительно шире. Наряду с уже названным позитивным влиянием этих культур на содержание гумуса в почве, на ее структурно-агрегатный состав, водно-воздушный режим огромна роль люцерны как фитомелиоранта, прекрасного кормового растения и симбиотического азотфиксатора. Масштабы биологической фиксации азота люцерной огромны. По данным А. В. Лабынцева, на черноземах юга России в среднем за ротацию 10-польного севооборота люцерна трех лет жизни накапливала фиксированного азота на естественном неудобренном фоне 374 кг/га, на фоне 5 т навоза + (NPK)30 – 514, на фоне 7,6 т навоза + (NPK)30 – 581 и на фоне 10,5 т навоза + 2,7 т побочной растительной продукции – 506 кг/га.
Использование биологического азота в земледелии обеспечивает снижение энергозатрат, экономию материальных ресурсов, уменьшает загрязнение окружающей среды продуктами деградации азотных удобрений, способствует сохранению плодородия почвы, решает в определенной степени проблему дефицита растительного белка. Это позволяет в сбалансированном сельскохозяйственном производстве решить проблему сохранения плодородия почвы, повышения продуктивности пашни и получения конкурентоспособной растениеводческой и животноводческой продукции.
Цель и задачи исследований. Целью работы является теоретическое обоснование и разработка приемов оптимизации технологии возделывания люцерны на фуражные цели, обеспечивающих стабилизацию производства высокобелковых кормов, повышение продуктивности пашни в зернотравяно-пропашном севообороте на черноземах Западного Предкавказья.
Для реализации цели были поставлены задачи:
– дать сравнительную оценку сортов люцерны отечественной и зарубежной селекции;
– изучить влияние различных агроприемов и технологий возделывания на рост, развитие и формирование урожая люцерны первого, второго и третьего годов жизни и его качество;
– установить влияние технологий возделывания люцерны на агрофизические, агрохимические свойства черноземов, их водно-воздушный режим;
– установить роль многолетних бобовых трав в стабилизации производства высококачественного зерна озимой пшеницы;
– изучить влияние технологий возделывания на количественный и качественный состав почвенной биоты и фитосанитарное состояние посевов люцерны;
– дать экономическую и биоэнергетическую оценку технологий возделывания люцерны.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые в условиях Западного Предкавказья дано теоретическое обоснование и разработаны технологии возделывания люцерны, основанные на сочетании факторов плодородия почвы, минерального питания, способов основной обработки почвы и систем защиты растений, обеспечивающие стабилизацию кормовой базы для животноводства, сохранение и повышение плодородия почвы, повышение конкурентной способности продукции через биологизацию земледелия и экологическую безопасность.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Теоретическое обоснование различных агроприемов и альтернативных технологий возделывания люцерны первого, второго и третьего года жизни на фуражные цели, обеспечивающих стабилизацию производства высококачественных кормов и повышение продуктивности пашни.
2. Влияние технологий возделывания люцерны на плодородие чернозема выщелоченного в условиях Западного Предкавказья.
3. Оценка влияния возделывания люцерны по различным технологиям на продуктивность последующей культуры в севообороте озимой пшеницы.
4. Обоснование возможности снижения применения минеральных удобрений и средств защиты при возделывании люцерны и озимой пшеницы.
Практическая ценность работы. Сельскохозяйственному производству предложены альтернативные экономически и энергетически обоснованные технологии возделывания люцерны, обеспечивающие экономически оправданный уровень урожайности зеленой массы и сена. Хозяйства получают возможность выбора технологий, обеспечивающих высокую урожайность и максимальную рентабельность выращивания люцерны на фураж в зависимости от финансового, организационно-технологического уровня и почвенно-климатических условий, а также повышающих продуктивность последующих культур в севообороте.
Полученные результаты работы являются составной частью рекомендаций «Особенности ухода за посевами озимых колосовых культур, многолетних трав и возделывание яровых культур в 2003 году» (Краснодар, 2003), монографии «Люцерна. Биология и агротехнические приемы выращивания на юге России» (Краснодар, 2006).
Апробация разработанных альтернативных технологий возделывания люцерны проводилась в учхозах «Кубань» и «Краснодарское» Кубанского госагроуниверситета, в хозяйствах «Нива Кубани» и «Агроколледж» Брюховецкого района, «Победа» Каневского района, им. Ильича Ленинградского района Краснодарского края в 2001–2006 гг. Люцерна в этих хозяйствах возделывается в ротации севооборота на 14–17% площадей.
В агрофирме «Победа» Каневского района после внедрения биологизированной системы земледелия на агроландшафтной основе с рациональным использованием люцерны и эспарцета экономический эффект от растениеводства в 2006 г. составил 29,6 млн. руб., в целом по хозяйству 127,9 млн. руб., повысилось плодородие обыкновенного чернозема, снизилось применение минеральных удобрений на 1 га пашни (в 1,7 раза).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ежегодных (1995–2004) научных конференциях Кубанского госагроуниверситета, на Всероссийских и международных научно-практических конференциях (Краснодар, 1998, 2002, 2004; Москва, 1999, 2002; Пущино, 1996), на совещаниях-семинарах руководителей и специалистов хозяйств районов Краснодарского края по вопросам технологии возделывания многолетних трав в 1997–2004 гг., на заседании научно-методического совета КубГАУ при подготовке сборника «Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края» (Краснодар, 1997, 2002 и 2008).
Работа выполнялась в Кубанском государственном аграрном университете в соответствии с планом НИР по комплексным темам в 1998–2000 гг. – № 01960009000 и 2001–2005 гг. – № 01200113454.
В диссертации использованы данные, полученные под руководством или при непосредственном участии автора, а также материалы, являющиеся результатом совместной работы другими исследователями.
Публикация результатов исследований. Материалы диссертации опубликованы в 39 печатных работах общим объемом более 50 печатных листов. Издана монография 9,75 печатных листов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 433 страницах машинописного текста и содержит введение, 7 глав, выводы и предложения производству, 16 рисунков, 81 таблицу в тексте и 54 в приложении. Список использованной литературы включает 384 наименования, в том числе 47 иностранных авторов.
Автор глубоко признателен и выражает искреннюю благодарность научному консультанту – доктору сельскохозяйственных наук, профессору Н. Г. Малюге за неоценимую помощь в разработке программы, проведении исследований и подготовке данной диссертации, соавторам публикаций и сотрудникам кафедр растениеводства, орошаемого земледелия, защиты растений, почвоведения, физиологии и биохимии за помощь и непосредственное участие в проведении наблюдений, учетов и анализов в полевых стационарных и краткосрочных исследований и лабораторных опытов.
