Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Приёмы посева бобово-злаковых агрофитоценозов (аналитический обзор) 8
1.1. Фитоценогические отношения в бобово-злаковых агрофитоценозах 8
1.2. Нормы высева в поливидовых агрофитоценозах с викой посевной 13
1.3. Смешанные и совместные посевы бобово-злаковых агрофитоценозов 20
Глава 2. Методика и условия проведения исследований 24
2.1 Цель и задачи исследований 24
2.2. Схемы и методика закладки опытов 24
2.3. Почва, метеорологические условия в годы проведения опытов, агротехника 26
2.4. Методика наблюдений и учётов 31
Глава 3. Влияние способов посева компонентов на формирование урожайности сортов вики в вико-ячменных агрофитоценозах 34
3.1. Урожайность 34
3.2. Структура урожайности 35
3.3. Рост и развитие компонентов 41
Глава 4. Сортовая реакция вики на способ посева и нормы высева в поливидовом посеве с ячменём 47
4.1. Урожайность 47
4.2. Структура урожайности 49
4.3. Фотосинтетическая деятельность растений в посеве 55
4.4. Развитие компонентов в посеве 61
4.5. Биохимический состав урожая вики и ячменя и их энергетическая ценность 64
Глава 5. Нормы высева вико-ячменного агрофитоценоза при перекрёстном посеве компонентов 70
5.1. Урожайность 70
5.2. Структура урожайности 72
5.3. Фотосинтетическая деятельность растений в посеве 77
5.4. Развитие компонентов в посеве 81
5.5 Биохимический состав урожая вики и ячменя и их энергетическая ценность 82
Глава 6. Экономическая, энергетическая и производственная оценка приёмов посева вико-ячменного агрофитоценоза 85
6.1. Экономическая эффективность 85
6.2. Энергетическая эффективность 89
6.3. Производственная проверка 92
Выводы 94
Рекомендации производству 96
Библиографический список 97
- Фитоценогические отношения в бобово-злаковых агрофитоценозах
- Схемы и методика закладки опытов
- Урожайность
Введение к работе
Актуальность. В настоящее время в связи с неуклонным ростом численности населения Земли во всём мире остро стоит проблема производства растительного белка. Для производства 1 кг животного белка затрачивается в среднем 7-8 кг растительного. По принятым зоотехническим нормам в 1 корм, ед. должно содержаться 105-110 г переваримого белка, а фактически содержится на 20 % меньше. Кроме того, не всегда корма сбалансированы по аминокислотному составу. Дефицит переваримого протеина в фуражном зерне может быть восполнен за счет зернобобовых культур. Одной из таких культур является вика яровая. Почвенно-климатические условия зоны Предуралья благоприятствуют возделыванию вики посевной. Но широкое применение вики ограничивает низкая и неустойчивая по годам урожайность её семян. В Пермском крае урожайность её смесей на-семена не превышает 1,2 т/га, что в два, а то и в три раза ниже, чем на государственных сортоиспытательных станциях. То есть, существует возможность увеличения урожайности зерна этой культуры и один из путей решения этой проблемы максимальное использование потенциала продуктивности сортов интенсивного типа при соблюдении технологии возделывания.
Исследования с викой, которые проводили в условиях Предуралья ученые Пермского СХИ (СХА), касались в основном приемов агротехники возделывания вики на корм и частично на семена. В настоящее время при внедрении в производство новых высокопродуктивных сортов требуется некоторое уточнение особенностей агротехники с учетом биологии культуры, а также рассмотрение вопросов агротехники вики яровой на семена, которые остались ранее не изученными. Одним1 из таких вопросов является регулирование конкуренции компонентов вико-ячменной смеси при возделывании на семена способами посева и нормами высева.
Цель и задачи исследований. Целью данных исследований является разработка приемов посева вико-ячменного агрофитоценоза, обеспечивающего в условиях Предуралья получение урожайности семян 2,5 - 3 т/га, с долей вики в урожае не менее 50%.
Для достижения этой цели были определены следующие задачи:
-выявить реакцию сортов вики на способ посева;
-определить влияние нормы высева на урожайность семян вико-ячменной смеси при различных способах посева;
-установить влияние способа посева на урожайность вико-ячменной смеси;
-рассчитать энергетическую и экономическую эффективность выращивания вики на зерно в зависимости от способов посева;
-определить кормовые качества урожая зерна вико-ячменной смеси.
Научная новизна. Впервые в условиях Предуралья изучены различные
способы и нормы высева компонентов, как приём регулирования конкуренции в вико-ячменных агрофитоценозах при возделывании на семена. Были изучены
нормы высева вики при перекрёстном посеве, а также совместный способ посева с различным размещением компонентов в агрофитоценозе, который основывался в основном на природных закономерностях, с целью построения фитоценоза так, чтобы его компоненты не конкурировали друг с другом. Дано научное обоснование полученной урожайности ее структурой, показателями фотосинтетической деятельности растений.
Защищаемые положения. 1. Сравнительная продуктивность сортов вики Новосибирская и Льговская 22 и реакция их на способы посева компонентов. 2. Преимущество совместного посева бобового и злакового компонентов перед смешанным посевом. 3. Оптимальные нормы высева компонентов при совместном посеве перекрестно и в параллельные рядки по схеме 2 рядка вики+1 рядок ячменя. 4. Энергетическая и экономическая оценка урожая вики и ячменя при совместном посеве.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. На основе экспериментальных трехлетних исследований разработаны приемы посева в технологии возделывания вико-ячменных агрофитоценозов на семена. Данные приемы обеспечивают получение урожайности не менее 2,5 т/га, с долей вики не менее 50 %. Более высокую урожайность обеспечивают агрофито-ценозы с сортом вики Льговская 22. Лучшими способами посева смеси, являются совместный посев с размещением рядков 2:1 (2 рядка вики и 1 рядок ячменя) и перекрестный посев. При совместном посеве компонентов параллельными рядками оптимальная норма высева компонентов 2 млн./га вики + 1,25 млніга ячменя, при перекрестном посеве компонентов - 2 млн./га вики +1,5 млн./га ячменя. При производственной проверке способов посева вико-ячменной смеси с викой сорта Льговская 22, совместный посев с размещением компонентов 2:1 дает прибавку урожайности зерна вики 0,32 т/га, по сравнению со смешанным способом посева. Чистый доход от внедряемого варианта составил — 4090 руб./га.
Апробация работы. Результаты исследований ежегодно докладывали на заседаниях кафедры растениеводства, а в 2002 году также на научной конференции в Пермской государственной с.-х. академии. В том же году они доложены на республиканской научно-практической конференции, которая проходила в Ижевской СХА. Основные положения диссертации опубликованы в материалах к этим конференциям и статьях. Производственная проверка, внедрение результатов исследований проведены в ФГУП УОХ «Липовая гора» Пермского района Пермской области.
Объем работы. Диссертация изложена на 96 стр. компьютерной печати, содержит 36 таблиц, 6 рисунков и 66 приложений. Состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству, библиографического списка, включающего 171 наименования, в том числе 15 на иностранном языке.
Фитоценогические отношения в бобово-злаковых агрофитоценозах
В природе и сельскохозяйственных посевах на небольшой площади находится обычно большое количество растений. Располагаясь вблизи, растения неизбежно соприкасаются одно с другим своими корневыми системами и надземными частями. Соприкасаясь, они воздействуют друг на друга, и между ними возникают какие-то взаимоотношения. С этого момента рост растения и его продуктивность определяются не только сочетанием факторов неорганической природы, но и воздействием окружающих растений, т.е. теми взаимоотношениями между растениями, которые складываются в ценозе или посеве. Каждое из растений нуждается в основных факторах существования и способно к неограниченному их использованию. Все же факторы, за исключением солнечной энергии, находятся в ограниченном количестве, некоторые даже в недостатке, например, вода, доступный азот и др. Из этого противоречия -ограниченные внешними условиями возможности и стремление к неограниченному использованию факторов между растениями возникает борьба за преимущественное использование факторов существования и, в первую очередь, тех, которые находятся в минимуме (Ермилов Г.Б., 1946, 1958; Работнов Г.А., 1978; Работнов Т.А., 1992;Белюченко И.С.,1996; Белюченко И.С., 2000). Ярким примером этого являются взаимоотношения, которые возникают в смешанных посевах между бобовыми и злаковыми растениями.
Такие посевы издавна практикуют в сельскохозяйственном производстве, но при возделывании их необходимо обращать внимание на биологию, и прежде всего на приспособленность компонентов к определенному местообитанию.
Так Н.К. Васильев (1898), в своей статье отмечает, что сельское хозяйство, в частности травосеяние, должно основываться на природных закономерностях. Бобовые и злаковые располагаются в природных условиях кругами, в виде «кольчатой мозаики» и это является следствием фитоценотических причин, в первую очередь злаков и бобовых, проявляющих тенденцию к росту рядом, но не вместе.
Учёные А.П. Шенников и Ф.Х. Бахтеев (1951, 1954) справедливо полагают, что неустойчивость состава посевного агроценоза может зависеть от несоответствия экологических условий, создаваемых агротехникой травосеяния, требованиям всех компонентов и от того, что агротехника не устраняет вредного влияния одних компонентов на другие. Так при формировании бобово-злакового агрофитоценоза нужно учесть проблему межвидовой конкуренции и уменьшения депрессии бобового компонента. Если при внутривидовой конкуренции погибают слабые индивидуумы этого вида, что полезно для его сохранения, то при межвидовой конкуренции происходит подавление слабого конкурентного вида до его полного вытеснения из ценоза (Иванов В.П., 1966; Чернов Г.Л., 1978; Юрин П.В., 1979; Зубков А.Ф.,1992). Чаще всего напряженные отношения между видами складываются при конкуренции за свет, воду и элементы питания.
В отличие от других факторов среды, таких как вода, элементы минерального питания или углекислый газ, свет не аккумулируется ни в почве, ни в атмосфере, ни в растениях. Световая энергия либо преобразуется в энергию химических соединений, либо рассеивается в виде тепла. Конкуренция за свет влияет на способность растений использовать воду и минеральное питание, снижая производство продуктов фотосинтеза, необходимых для поддержания роста корневых систем (Куркин К.А., 1983; Patterson, 1995). На исход конкуренции за свет большое влияние оказывают различия в особенностях роста растений. Злаковый компонент в силу своих биологических особенностей растет быстрее, чем вика, и в большей или меньшей степени, в зависимости от количества его в смеси, затеняет её. Следовательно, преимущество одного растения перед другим определяется тем, насколько оно сумело обогнать конкурента в своем росте в первые моменты жизни. Те расіения, которые, благодаря своим биологическим особенностям или другим благоприятным для них условиям, имеют больший темп начального роста, соответственно и будут иметь преимущество над своими конкурентами. Именно такое соотношение наблюдается между компонентами бобово-злаковой смеси. При одновременном посеве злаковый компонент развивает корневую систему быстрее, чем бобовый. Последнему же при развитии корневой системы приходится преодолевать противодействие более развитых корней злака. В результате, развитие и урожай бобового компонента снижается (Ермилов Г.Б., 1946; Белюченко И.С. и др., 2000). По мнению Л.Н. Алексеенко (1960); И.В. Прокофьева, М.Ф. Лала (1979) недостаток доступа света не только отражается на росте надземных частей растений вики, но замедляет и рост корней. При этом злаковый компонент, благодаря более развитой корневой системе, активнее усваивает влагу и питательные вещества и тем самым создаёт для вики худшие условия. При таких условиях в смешанном посеве погибает в среднем почти половина взошедших растений вики.
Вода или её недостаток наиболее часто оказывается фактором, лимитирующим рост и развитие растений даже в областях с достаточным увлажнением. Так даже кратковременное изменение влажности почвы с 25 до 20 % и ниже (15,12,10 и 8 %) губительно отражается на состоянии клубеньков; поражаются и отмирают главным образом клубеньки на тонких корнях и чем дольше протекает этот процесс, тем сильнее превосходство злаков в посеве (Patterson, Tlint, 1983). Кроме этого доминирование злакового компонента проявляется и в потреблении элементов питания.
Схемы и методика закладки опытов
Для решения поставленных задач в 2000-2002 гг. на опытном поле Пермской ГСХА в учхозе «Липовая гора» закладывали 2 полевых мелкоделяночных и 1 микроделяночный опыт. В 2003 году для проверки полученных результатов проведён производственный опыт в ФГУП УОХ «Липовая гора» Пермского района Пермской области.
Опыт № 1. Влияние нормы высева на урожайность семян вико-ячменной смеси при перекрёстном посеве компонентов. Фактор А- норма высева вики Льговская 22, млн./га: Ai-2,5, А2-2,0, Аз-1,5. Фактор В-норма высева ячменя Эколог, млн./га: Bi-2,0, В2-1,5, Вз-1,0. Опыт двухфакторный, повторность 4-кратная. Опыт заложен методом расщеплённых делянок. Общая площадь делянки - 50 м ., учетная площадь - 40 м2.
Опыт № 2. Влияние copia, нормы высева и способа размещения компонентов на урожайность семян вико-ячменной смеси. Фактор А-сорт вики:
Аі-Новосибирская, А2-Льговская 22. Фактор В-нормы высева, млн./га (вика+ячмень): В,-2,5+1,5 В2-2,0+1,25 Вз-1,5+1,0. Фактор С-способ размещения компонентов (чередование рядков вики и ячменя): С,-1:1, С2-2:1
Сз-смешанный. Опыт трёхфакторный, повгорность 4-кратная. Опыт заложен методом расщеплённых делянок. Общая площадь делянки - 50 м ., учетная площадь - 40 м2.
Опыт № 3. Влияние сорта и способа посева на урожайность семян вики (микроделяночный). Фактор А-сорт вики.
АрНовосибирская А2-Льговская 22 Фактор В-способ посева. Врсмешанный В2-перекрёстный В3-совместный Опыт двухфакторный. Повторность 6-кратная. Площадь делянки-0,81 м2. Вику и ячмень высевали вручную под маркер на глубину 3-4 см с междурядьями 15 см.
Производственный опыт закладывали с викой сорта Льговская 22 и ячменем сорта Эколог. Сравнивали два способа посева: обычный рядовой и совместный, с чередованием рядков вики и ячменя 2:1.
Все опыты проводили в соответствии с общепринятыми методиками (Доспехов Б.А., 1985; Методика государственного сортоиспытания..., 1985 а, б). Планы размещения вариантов в опытах приведены в приложениях 1,2,3.
Урожайность
Анализ данных по урожайности зерна за годы исследований (2000-2002) показал зависимость ее от сорта и способа посева (таблица 3 и приложения 6,7). В среднем за три года агрофитоценозы с викой Льговская 22 были продуктивнее, чем с викой Новосибирская.
Таблица 3.- Влияние сорта и способа посева на урожайность семян вико-ячменной смеси. Средние за 2000-2002 годы.
Общая урожайность смесей с сортом Льговская 22 составила в среднем 196 г/м , что на 24 г/м больше чем по сорту Новосибирская.У сорта Льговская 22 урожайность семян вики была также выше на 14 г/м .
Лучшим способом посева семян смеси по обоим сортам явился перекрестный посев. Максимальная урожайность при этом способе составила у сорта Льговская 22 234 г/м2, что на 79 г/м2 больше, чем при смешанном посеве. Урожайность семян вики Льговская 22 7 7 составила при перекрестном посеве 116 г/м , что на 52 г/м больше, чем при смешанном. Аналогичная закономерность наблюдалась в посевах с сортом Новосибирская. И доля вики в урожае при этом способе посева по обоим сортам была больше и составила соответственно 47 и 50 %.
Совместный посев компонентов в разные рядки в среднем за три года был лучше смешанного, хотя и уступал перекрестному посеву. Наблюдения за формированием структуры урожайности показывают, что полученная разница урожайности по сортам и способам посева обусловлена густотой стояния растений по вариантам (таблица 4). Так при сравнении данных по густоте стояния растений изучаемых сортов вики, в среднем за годы исследований наибольшая густота всходов вики (135 шт./м2) и полевая всхожесть (67 %) была отмечена у сорта Льговская 22. У сорта Новосибирская эти показатели были меньше, соответственно 123 шт./м2 и 61 %. Выживаемость за летний период была выше у сорта Льговская 22 - 78 %, что в дальнейшем способствовало формированию большего числа растений к уборке 105 шт./м2, что на 12 шт./м2 больше, чем у сорта Новосибирская.
У ячменя полевая всхожесть в смеси с обоими сортами вики была одинакова - 74 % (таблица 5). Однако выживаемость растений за вегетацию была выше в смеси с викой Льговская 22 - 61 %, в смеси с Новосибирской она составила 58 %. И соответственно количество продуктивных стеблей было больше в смеси с викой Льговская 22 -171 шт./м2, что на 8 шт./м2 больше чем в смеси с сортом Новосибирская. Таким образом, можно сделать вывод, что конкуренция между растениями вики и ячменя в агрофитоценозе с сортом Льговская 22 была меньше по сравнению с другим изучаемым агрофитоценозом. Однако наибольшее влияние на взаимоотношения между растениями оказывает не вид агрофитоценоза, а способ размещения компонентов в посеве. Так при формировании густоты стояния растений отчётливо прослеживается тенденция увеличения полевой всхожести при перекрёстном и совместном посеве посравнению со смешанным, как на вике, так и на ячмене в обоих рассматриваемых аїрофитоценозах (см.таблицы 4 и 5). Это может быть вызвано тем, что при прорастании семена не оказывают друг на друга каких-либо аллелопатических воздействий, т.к. компоненты смеси расположены в разных рядках в отличие от смешанного, когда семена размещаются в одном ряду. В дальнейшем способы посева также оказали влияние на весенне-летнюю выживаемость растений вики. При перекрёстном посеве процент сохранившихся растений составил 81, 83 %, что на 2, 4 % больше чем при совместном и на 14, 11 % больше, чем при смешанном способе посева. И соответственно количество растений перед уборкой было выше при перекрёстном посеве 101 и 116 шт/м2. У ячменя также выживаемость и количество продуктивных стеблей были выше при этом способе. Таким образом при перекрёстном посеве складываются более благоприятные ценотические взаимоотношения компонентов, чем при других способах.
Изменения урожайности по вариантам обуславливаются также продуктивностью растений вики и ячменя (таблица 6 ).
Наблюдения показали, что в среднем за 2000-2002 годы, максимальная продуктивность растений вики была отмечена у сорта Льговская 22 - 1,23 грамма, что на 0,13 граммов больше чем у сорта Новосибирская. Увеличение продуктивности связано в основном с количеством бобов на растении (4,2 шт.), что на 0,1 шт. больше чем у сорта Новосибирская и большим числом семян в бобе - 4,5 штук. Большой разницы в продуктивности ячменя по изучаемым смесям не выявлено (продуктивность колоса 0,73-0,76 г).
