Содержание к диссертации
Введение
Трава Колумба. История и перспективы распространения и производства
Характеристика: ботаническая, биологическая и хозяйственная 7
Использование травы Колумба, продуктивность и технологии возделывания
Совершенствование травы Колумба 34
Пути адаптации травы Колумба в условиях Центрального Черноземья
Основные цели и задачи исследований 39
Программные и методические вопросы исследований 39
Почвенно-климатические особенности Курской области 42
Почвы опытного участка 45
Погодные условия 2002-2004 годов исследования 46
Факторы урожайности и влияние травы Колумба на плодородие 56
почв при разных нормах высева, сроках и способах посева Фазы развития и их характеристика 56
Рост травы Колумба 61
Густота стояния растений 63
Фитосанитарное состояние посевов травы Колумба 65
Усваиваемая влага в почве в период роста и развития 69
Обеспеченность растений элементами питания 73
Эффективность норм высева, способов и сроков посева травы Колумба
Урожайность зерна 77
Структура урожая травы Колумба 81
Экономическая эффективность 83
Энергетическая эффективность 85
Выводы 87
Предложения производству 88
Список использованной литературы 89
Приложения 111
- Программные и методические вопросы исследований
- Погодные условия 2002-2004 годов исследования
- Фитосанитарное состояние посевов травы Колумба
- Структура урожая травы Колумба
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие животноводства как отрасли народного хозяйства во многом зависит от уровня производства высококачественных кормов. В настоящее время кормопроизводство в России находится в тяжелом положении, повсеместно наблюдается спад основных количественных и качественных показателей. Из-за не легкого материально-технического состояния сложившегося в сельском хозяйстве существующие технологии возделывания основных кормовых культур в большинстве своем не могут быть соблюдены в полной мере. В связи с этим встает вопрос разработки не только более совершенных технологий их выращивания, но и поиска новых не традиционных культурных растений. Одной из таких культур при возделывании в Курской области является трава Колумба, так как она превышает по качеству и продуктивности ведущую кормовую культуру кукурузу.
Однако ее распространение сдерживается недостаточным количеством высококачественного посевного материала в необходимых объемах. Отсутствие зональной технологии возделывания травы Колумба при выращивании ее на семена тормозит ее широкое внедрение в производство. Решению данной проблемы и посвящена данная работа.
Целью наших исследований явились разработка и изучение факторов выращивания травы Колумба при возделывании ее на семена на серых лесных почвах Курской области.
Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:
Выявить оптимальные сроки посева семян травы Колумба.
Изучить влияние различных норм высева на ее семенную продуктивность.
Установить наиболее эффективные способы посева.
При этом нами изучалось влияние изучаемых факторов на рост и развитие травы Колумба, водный и питательные режимы, засоренность посевов и в итоге на урожайность.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые в условиях Курской области на серых лесных почвах проведено изучение факторов влияющих на семенную продуктивность травы Колумба и выявлены оптимальные условия произрастания - сроки, способы и нормы высева семян.
Практическая значимость работы состоит в том, что при получении собственного кондиционного посевного материала травы Колумба в области станет возможным более широкое ее распространение, что обеспечит потребности животноводства в качественных кормах и продлит использование зеленого сочного корма до наступления морозов.
Апробация работы. Работа широко апробирована. Основные ее положения докладывались на научно-практических конференциях преподавателей и студентов Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И.Иванова и получили одобрение.
Личный вклад автора состоит в разработке научной гипотезы и программы исследований, проведении лабораторно-полевых опытов, обработке и обобщении экспериментальных данных. На основании полученных данных автор сформулировал основные положения технологии возделывания травы Колумба на семена.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 научные работы.
Положения выносимые на защиту.
В результате исследований разработаны и выносятся на защиту следующие положения:
Климатические условия Курской области способствуют получению стабильных урожаев кондиционных семян травы Колумба.
Оптимальными сроками сева семян являются последняя декада апреля - первая декада мая, когда почва на глубине посева прогревается до 8-10 С.
Широкорядный способ посева предпочтительнее, так как обеспечивает максимальную урожайность семян высокого качества.
4. Норма высева семян 30 кг/га при широкорядном способе посева позволяет получать большую урожайность семенного материала по сравнению с другими изучаемыми величинами.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству; содержит 20 таблиц и 3 рисунка. Список использованной литературы включает 263 наименования, в том числе 106 на иностранном языке. Она изложена на 121 странице компьютерного текста.
Программные и методические вопросы исследований
Целью наших исследований стало изучение и отработка факторов выращивания травы Колумба при возделывании ее на семена на серых лесных почвах в условиях Курской области.
Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить влияние норм высева, способов и сроков сева на урожайность семян и их качественные показатели.
2. Сравнить особенности фенологического развития вариантов опыта.
3. Выявить оптимальные условия выращивания травы Колумба
4. Обосновать технологию возделывания травы на семена.
5. Дать сравнительную оценку экономической и энергетической эффективности.
Для решения этих задач мы выявляли особенности фенологического развития вариантов опыта, изучали запасы продуктивной влаги в почве, обеспеченность растений элементами питания, засоренность посевов, сравнивали урожайность и качественные показатели семян.
Программные и методические вопросы исследований
Исследования 2002-2004 гг. проводились на опытном поле Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И.Иванова. Почвенный покров хозяйства представлен темно-серыми лесными почвами сред-несуглинистого гранулометрического состава.
Полевые исследования проводились по следующей схеме (табл.1). Размещение вариантов опыта систематическое. Площадь делянок 5 кв.м. Опыт проводится на фоне N, Р, К по 60 кг д.в. на 1 га.
Количество засеянных рядков на делянках междурядьями 15 см -19 шт, 45 см - 6 шт, 70 см-4 шт. Делянки с разбросным способом посева засевают полностью.
В исследованиях использовали методики, принятые в опытах по растениеводству земледелию, агрохимии и почвоведению. Применяли лабораторные и полевые методы.
1. Фенологические наблюдения проводили по методике Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Отмечали сроки наступления основных фаз развития: всходы, кущение, выход в трубку, выброс метелки, цветение, молочно-восковая спелость, созревание. За начало фазы принимали срок, когда 10 % растений проявляли ее признаки, а полное наступление - при 75% растений.
2. Влажность почвы определяли взятием проб через каждые 10 см на глубину до 1 м с высушиванием их до постоянного веса при температуре 105 С в период посева и перед уборкой семян.
3. Почвенные образцы на агрохимические анализы отбирали на глубине 0-20 см,20-40 см после посева и перед уборкой семян.
4. Содержание общего гумуса в почве определяли по методу Тюрина.
5. рН (КС1) почвы определяли потенциометрическим методом.
6. Щелочногидролизуемый азот в почве определяли по методике Корн-филда.
7. Содержание подвижного фосфора и обменного калия - по Чирикову в модификации ЦИНАО.
8. Измерение высоты растений проводили от поверхности почвы до верхушки самой длиной части.
9. Учет засоренности определяли количественно-весовым методом наделянках с нормой высева 30 кг/га в период полных всходов, выброса метелки, перед уборкой. На остальных делянках — глазомерно.
10. Энтомологический и фитопатологический учет проводили визуально на протяжении всего вегетационного периода.
11. Массу корневой системы в слое почвы 0-50 см определяли по ф Н.З. Станкову.
12. Учет урожая проводили сплошным укосным методом. Для структурного анализа отбирали сноп во время уборки.
13. Отбор растительных образцов и их анализ проводили по методикам ЦИНАО:
-определение общего азота методом Къельдаля
-определение фосфора колориметрическим методом Дениже
-определение калия методом пламенной спектрофотомерии
Химический анализ растительных образцов проводились в межфакуль тетской лаборатории КГСХА.
14. Массу 1000 зерен определяли взвешиванием.
15. Натуру зерна определяли с помощью весов-пурки объемом 0,5-1 литра.
16. Экономическую эффективность считали с использованием технологических карт.
17. Энергетическую эффективность определяли расчетным путем.
18. Данные учетов и наблюдений обрабатывались на IBM PC совместимом компьютере.
Погодные условия 2002-2004 годов исследования
Формирование урожая семян напрямую зависит от агроклиматических условий в период роста и развития растений. В целом, несмотря на имеющиеся отклонения, погодные условия в период исследований следует считать вполне удовлетворительными для возделывания травы Колумба (табл.2 и 3).
В целом для 2002 года была характерна погода с резкими колебаниями температурного режима и очень неравномерным выпадением осадков.
Ранний срок посева произвели 24 апреля при температуре почвы 10-13С и достаточной влажности. Посев среднего срока осуществили 7 мая, а позднего срока - 16 мая. К этому времени на делянках апрельского срока сева появились дружные всходы.
20 - 21 мая наблюдались заморозки до О..- 2 С, однако это не привело к гибели всходы, лишь было отмечено их незначительное повреждение.
В начале мая почва на глубине 10 - 12 см была преимущественно слабо-увлажненной и лишь дожди второй и третьей декад мая, когда выпало свыше 50 мм осадков, повысили содержание доступной влаги в почве.
В июне была неустойчивая погода: среднесуточная температура воздуха колебалась от 23-25С до 10-14С. Это неблагоприятно отразилось на темпах роста и развития растений, которые попадали в экстремальные условия произрастания и испытывали стресс.
В июле установилась жаркая погода и в период интенсивного роста растений (третья декада июня - первая декада июля) наблюдался значительный недобор осадков, что негативно сказалось на образовании воздушных корней и ветвлении. Однако осадки в первой декаде августа, когда выпало 33 мм и второй декаде -10 мм наряду с теплой солнечной погодой способствовали быстрому росту и развитию растений всего опыта.
Несмотря на то, что во второй и третьей декадах сентября преобладала преимущественно прохладная погода на 2-4 С ниже нормы, растения травы Колумба позволили сформировать высокий урожай семян за счет выпавших осадков в период формирования и налива зерна.
Погодные условия 2003 года были менее благоприятными из-за аномально холодных зимнего и весеннего периодов. Весенний режим погоды установился на 1-1,5 недели позже обычных сроков, когда наблюдался переход среднесуточной температуры воздуха через 0 С в сторону дальнейшего повышения. Апрель выдался холодным, в среднем на 2-3 С ниже многолетней нормы и температура воздуха составила 3,5-5 С. Лишь с 30 апреля началось интенсивное нарастание тепла. 6 мая повсеместно наблюдались заморозки на почве до -2 С. Поэтому ранний срок сева произвели лишь 12 мая, среднего и позднего - 19 и 27 мая соответственно.
Неустойчивая погода с колебаниями температуры от 26-29 С в третьей декаде мая до 15-16 С в первой декаде июня, заморозки на почве до -1 С 3 июня и последовавший засушливый период, увеличили продолжительность фазы "посев - всходы" на среднем и позднем сроках сева до 44 и 41 дня соответственно, при 22 днях на раннем.
Погода в июне оказалась холоднее обычной на 3-6 С со среднесуточной температурой воздуха 12-15 С. Выпавшее количество осадков за июнь не превышало 20-60 % от нормы и составляло 16-40 мм.
Благоприятно для развития растений сложились июль и август. В первой и второй декадах июля преобладала погода со среднесуточными температурами воздуха 18-20 С и интенсивными осадками 70-100 % от нормы.
В августе погожая температура 17-19 С и количество осадков от 161 до 214 мм позволили растениям раннего и среднего сроков сева образовать воздушные корни и интенсивно ветвиться.
Хорошие условия сентября и первой декады октября, превышающие климатическую норму на 3-5 С, способствовали формированию полноценного зерна на посевах раннего и среднего сроков. При этом у растений среднего срока сева наблюдалось ускоренное развитие и прохождение всех фаз вегетации для репродуктивного формирования.
Однако негативная погода весной отрицательно сказалась на развитии растений позднего срока сева: к концу вегетации они находились только в фазе "цветение - восковая спелость". Даже преимущественно теплая погода третьей декады сентября и первой декады октября не позволили им сформировать урожай. Весна 2004 года оказалась более благоприятной по сравнению с 2003 годом, и ранний срок посева произвели в конце третьей декады апреля, средний - в первой декаде, поздний - во второй декаде мая.
Среднесуточная температура воздуха в мае оказалась на 2-3 С ниже нормы и составила 11,5-12 С. Во второй декаде мая наблюдались заморозки на поверхности почвы до 1-4 С. В первой и второй декадах мая отмечался дефицит осадков - их количество составляло 5-15 мм.
Низкие температуры июня месяца и существенный дефицит осадков заметно задерживали рост растений. Среднесуточная температура колебалась от 14 до 17 С и была на 2-3 С ниже нормы. Лишь теплая и влажная погода июля, когда выпало 130-170 мм осадков, способствовала бурному кущению и выходу в трубку растений апрельского и майских сроков сева.
В августе преобладала сухая погода с 30 мм осадков, что способствовало дружному прохождению фаз вегетации, интенсивному росту и образованию продуктивных метелок.
Наступление осеннего режима погоды было отмечено после устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через 15 С в сроки близкие к обычным - 4-5 сентября.
Сентябрь характеризовался неустойчивой погодой, но с преобладанием повышенного температурного режима на 1-2 С выше нормы. В отдельные сутки второй и третьей декад сентября было по-летнему тепло со среднесуточной температурой воздуха 15-18 С, что на 5-7 С выше многолетних.
Температура воздуха в октябре также оказалась на 1-2 С выше нормы и составила 7-8 С. Это способствовало равномерному созреванию зерна в метелках и формированию урожая на делянках всех сроков сева.
Распределение осадков в течение сентября-октября было неравномерным. В сентябре интенсивные осадки были лишь в третьей декаде: они превысили месячную норму и колебались от 40 до 75 мм. В октябре в первой декаде интенсивные дожди прошли за 3 дня, количество выпавших осадков составило 15-30 мм.
Фитосанитарное состояние посевов травы Колумба
Сорные растения, произрастающие на сельскохозяйственных угодьях, оказывают разностороннее негативное влияние на посевы культурных растений. Они являются мощными конкурентами для возделываемых культур в борьбе за воду, тепло, свет и питательные вещества.
Многие сорные растения в начальный период развития культуры опережают ее в росте, потребляя большое количество влаги и элементов минерального питания. На засоренных почвах уменьшается температура поверхностного слоя почвы, что негативно сказывается на разложении органического вещества, ослабляется активность почвенных микроорганизмов, ухудшаются условия жизнедеятельности культурных растений (Мальцев А.И.,1962; Rubin,1983). Кроме этого, многие сорные растения являются резерваторами болезней и вредителей, а корни некоторых из них выделяют угнетающие рост и развитие культурных растений фитонциды (Котт С.А., 1961). Семена и вегетативные органы сорняков снижают технологические свойства зерна культурных растений. Поэтому мы изучали влияние агротехники и приемов возделывания травы Колумба на засоренность посевов.
Как и все культуры рода сортовых она медленно развивается в начальный период роста. Поэтому, гербакритическим периодом для нее является период "всходы - начало кущения".
При сильной засоренности задерживается рост травы, фаза кущения несколько задерживается и менее выражена. Чтобы этого избежать, необходимо уничтожить сорные растения до вступления травы в гербакритический период, путем проведения междурядных обработок до всходов или в период начала всходов.
Так как всходы травы Колумба очень малы, то необходимо эту обработку производить по маячной культуре (в данном случае использовали гречиху). Этот прием позволяет не только уничтожать сорняки, но и стабилизирует водно-воздушный режим почвы.
Сорняки оказывают наибольшее отрицательное влияние лишь до кущения травы Колумба, потом она вступает в период интенсивного роста и сама начинает их угнетать.
В среднем за 3 года исследования наибольшая засоренность в начальный период вегетации наблюдалась на делянках широкорядного способа сева, где в широких междурядьях создаются оптимальные условия для развития сорных растений и на разбросных, где наблюдается неравномерное распределение растений на площади делянки (табл. 11).
Однако последующие обработки способствуют уменьшению количества сорняков в междурядьях, и их число к концу вегетации не может оказывать существенного влияния на продуктивность травы Колумба.
На делянках узкорядного способа сева произрастало меньшее количество сорняков. Это связано с конкурентной борьбой за факторы жизни с культурными растениями, что в свою очередь также нежелательно, так как тормозит развитие травы Колумба в начальный период роста.
К концу вегетационного периода на всех посевах травы Колумба наблюдалось количественное снижение сорной растительности, но масса их при этом была значительна.
За годы исследований наиболее сильно посевы были засорены в 2002 году, когда большое количество осадков, выпавших в мае, способствовало увеличению, как численности сорняков, так и их сырой массы. В 2004 году, наряду с однолетними и многолетними сорняками наблюдалась большая численность эфемера - звездчатки средней (Stellaria media), благоприятные условия для роста которых, сложились в 3 декаде мая - первой декаде июня.
В целом видовой состав сорняков был представлен растениями, относящимся к разным биологическим группам. Самыми распространенными сорняками в посевах травы Колумба стали поздние яровые: щирица обыкновенная (Amarantus retroflexus), просо куриное (Echinochloa crusgalli); ранние яровые: редька дикая (Raphanus raphanistrum), марь белая (Chenopodium album); зимующие: пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris). Многолетние сорные растения были представлены стержнекорневыми: одуванчик лекарственный (Taraxacum officinalis); мочковатокорневыми: подорожник большой (Plantago major); клубневыми: чистец болотный (Stachus palustris); корнеотпрысковыми: осот полевой (Sonchus arvensis), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis).
Фитосанитарное состояние посевов помимо наличия сорных растений еще характеризуется проявлениями болезней и присутствием вредителей. За период исследований лишь в 2002 году было выявлено единичное проявление гельминтоспориоза на листьях травы Колумба и отмечено незначительное количество тли в начальный период развития растений. Специфичного для всех сорговых проявления головневых заболеваний в период исследований зафиксировано не было. 3.5. Усваиваемая влага в почве в период роста и развития
Оптимальное содержание доступной влаги в почве является непременным условием для получения хорошего урожая. Этот вопрос очень актуален, так как Курская область находится в зоне неустойчивого увлажнения, где основным источником влаги в почве являются атмосферные осадки. Это обстоятельство свидетельствует о том, что влага оказывается в минимуме чаще других факторов жизни растений. Она необходима для прорастания семян, дальнейшего роста и развития растений. Почвенный раствор содержит питательные вещества и различные соединения, которые поступают в растения и оказывают непосредственное влияние на их продуктивность.
Для прорастания семян сорговых необходимо 40% влаги от массы сухого вещества (Габерлянд), тогда как семенам яровой пшеницы 50-60%, ржи -85%. В среднем за три года исследований содержание доступной влаги в почве весной перед посевом было достаточным для прорастания семян и способствовало появлению дружных и полноценных всходов (табл.12).
Структура урожая травы Колумба
Эффективность возделывания сельскохозяйственных культур определяется в первую очередь уровнем урожая. Максимальный урожай высокого качества можно получить только при условии оптимального развития растений. Для этого необходимо создать и соблюдать целый комплекс экологических и антропогенных условий возделывания.
Для того чтобы выяснить, как формируется урожайность, мы изучали элементы структуры урожая травы Колумба. Мы учитывали следующие показатели: общую и продуктивную кустистость, длину метелки, количество веточек в метелке, массу зерна одной метелки, массу 1000 зерен, а также определяли натуру зерна. Эти элементы структуры урожая зависят от агроклиматических условий года, приемов и способов возделывания.
Трава Колумба в силу своих морфофизиологических особенностей способна образовывать мощно развитую корневую систему с высокой усваивающей способностью. В период цветения растения начинают дополнительно образовывать воздушные корни. В это время отмечается начало ветвления травы Колумба. Растения могут образовывать до 15 метелок, однако продуктивными из них чаще бывают 75-80 %. Это зависит от многих факторов и в частности от погодных условий. Так недостаток влаги и пониженная температура воздуха приводят к увеличению числа бесплодных метелок, снижается как общее количество зерна, так и его крупность и выполненность.
Важнейшие элементы структуры урожая травы Колумба представлены в таблице 18.Так, наибольшая продуктивная кустистость была выявлена в вариантах раннего широкорядного способа сева. При увеличении нормы высева семян формируется более густой стеблестой, что в свою очередь влияет на повышение продуктивной кустистости.
Нами выявлено, что длина метелок и количество веточек на них уменьшается по мере возрастания нормы высева с 10 до 30 кг/га.
Такую же тенденцию имеет и показатель массы зерна одной метелки: максимальные значения он достигает при минимальной норме высева. Однако за счет более высоких массы 1000 семян и общего числа семян в метелках, по мере увеличения нормы высева до 30 кг/га, здесь была получена максимальная урожайность травы Колумба.
Нами также выявлена зависимость показателей структуры урожая от применяемого способа посева семян: наиболее оптимальных величин они достигают на широкорядных делянках (45-70 см), в то время как наименьшие значения они приобретают в вариантах разбросного способа сева. Это связано с условиями произрастания: площадью питания, влагообеспеченностью растений, распределением между ними световой и фотосинтетически активной радиации, конкурентной борьбой за факторы жизни с сорной растительностью.
В целом же, анализ данных таблицы 18 показывает незначительное преимущество широкорядных посевов по сравнению с рядовыми, ранних сроков сева и повышенных норм высева семян.
Данные экономической эффективности (табл.19) свидетельствуют о том, что стоимость произведенной продукции определялась в основном уровнем урожайности. Так наибольшую урожайность (16,2 ц/га) семян трава Колумба обеспечила на варианте 6 (норма высева семян 30 кг/га при междурядьях 45 см). Поэтому и стоимость произведенной продукции на этом варианте была максимальной (5670 руб). За этим вариантом следуют варианты 9, 4 и т.д. вслед за уровнем урожайности.
Производственные затраты изменялись от 1700 до 2556 руб на 1 га. Но здесь уже большое значение, кроме урожайности имеют и технологические факторы. Однако привелирующее значение все же имеет урожайность. Лучшие варианты по урожайности, обеспечившие более высокую урожайность, обусловили и большую стоимость произведенной продукции, и больший условно-чистый доход.
Себестоимость и уровень рентабельности по вариантам опыта изменялись не весьма значительно. Но и они свидетельствуют о преимуществе названных вариантов. Так на лучших вариантах опыта 6, 9 и 4 себестоимость была незначительной и составила соответственно: 157,8; 165,6 и 167,8 руб, а уровень рентабельности соответственно: 121,8; 111,4 и 108,4 %. Эти варианты следует считать наилучшими по экономическим показателям, хотя преимущество и здесь остается за вариантом 6 - норма высева 30 кг/га при междурядьях 45 см
