Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 CLASS Обзор литератур CLASS ы 12
1.1. Значение клевера сходного 12
1.2. Ботаническая и биоморфологическая характеристика клевера сходного (Trifolium ambiguum Bieb.) 20
1.2.1. Ботанико — морфологическая характеристика 22
1.2.2. Биологическая характеристика 24
1.2.3. Особенности симбиотической фиксации клевера сходного 29
1.3. Особенности технологии возделывания клевера сходного на семена 33
1.3.1. Способы посева клевера сходного 33
1.3.2. Сроки посева клевера сходного 37
1.3.3. Нормы высева клевера сходного 38
ГЛАВА П. Условия и методика проведения исследований 42
2.1. Место проведения опытов 42
2.2. Природно - климатические условия 42
2.3. Условия проведения опытов 48
2.3.1. Характеристика почвы 48
2.4. Особенность агротехники 49
2.5. Схема опытов 50
2.6. Методика проведения исследований 54
ГЛАВА III. Влияние покровных культур на семенную продуктивность клевера сходного 58
3.1. Особенности онтогенетического морфогенеза клевера сходного 58
3.2 Рост и развитие растений клевера сходного при различных способах посева 60
3.3 Семенная продуктивность клевера сходного при различных способах посева и видах покровных культур 68
3.4 Энергетическая оценка беспокровных и подпокровных способов закладки семенных посевов клевера сходного 80
3.5 Экономическая эффективность беспокровных и подпокровных посевов клевера сходного 81
ГЛАВА IV Влияние сроков посева на семенную продуктивность клевера сходного 85
4.1 Влияние сроков посева на рост и развитие растений 85
4.2 Влияние сроков посева на семенную продуктивность клевера сходного 89
4.3 Энергетическая оценка сроков закладки семенных посевов клевера сходного 99
4.4 Экономическая эффективность возделывания клевера сходного при различных сроках посева 100
ГЛАВА V Влияние норм высева и способа посева на семенную продуктивность клевера сходного 102
5.1 Влияние норм высева и способа посева на рост и развитие клевера сходного 102
5.2 Семенная продуктивность клевера сходного в зависимости от норм высева и способа посева 109
5.3 Энергетическая оценка применения различных посевных норм клевера сходного при закладке семенных посевов 126
5.4 Экономическая эффективность применения норм высева при закладке семенных посевов клевера сходного 127
Выводы 130
Предложения пюговодству 133
Список литературы 134
Приложения 153
- Особенности симбиотической фиксации клевера сходного
- Рост и развитие растений клевера сходного при различных способах посева
- Экономическая эффективность возделывания клевера сходного при различных сроках посева
- Энергетическая оценка применения различных посевных норм клевера сходного при закладке семенных посевов
Введение к работе
В условиях достаточно жесткой конкуренции с иностранными производителями сельскохозяйственной продукции, уменьшилось число экономически эффективных отраслей производства, в число которых входят молочное и мясное скотоводство. Надежным средством повыше-
ния конкурентноспособности животноводческой продукции является: укрепление кормовой базы через повышение удельного веса высокобелковых травянистых кормов, получаемых с естественных и сеянных кормовых угодий; увеличение продуктивного долголетия кормовых угодий.
Расширение площадей под посевами многолетних трав будет способствовать улучшению физических свойств почвы, повышению плодородия, что в конечном итоге также способствует укреплению кормовой базы.
Традиционно используемые в регионе клевер луговой и люцерна в качестве основных бобовых компонентов для улучшения естественных и создания сеянных кормовых угодий, к сожалению, недолговечны. При пастбищном использовании они держаться в травостое 1-2 года, при сенокосном использовании - люцерна 3-5 лет, клевер луговой два года, далее кормовые угодья превращаются в малоценные со злаково - разнотравными травостоями.
В сложившейся ситуации для внедрения* в производство представляет практический интерес новая для региона кормовая культура - клевер сходный (Trifolium ambiguum Bieb.) сорт Высь селекции Мичуринского ГАУ. Для этой культуры характерно исключительное долголетие, достаточная урожайность, высокая зимостойкость и засухоустойчивость, паст-бищевыносливость, при переедании животными не вызывает заболевание тимпанитом, обладает способностью к вегетативному размножению корневищами и др.
В растениеводческой отрасли наименее энергозатратными культу
рами являются многолетние травы. Поэтому расширение видового ассортимента многолетних трав, особенно бобовых, будет способствовать повышению эффективности сельскохозяйственного производства.
Основным препятствием скорейшего расширениями увеличения площадей под посевами клевера сходного является отсутствие, к настоящему времени, разработанной технологии и даже отдельных сведений по ее отдельным элементам, а также налаженного производства семян этой культуры.
Наряду с положительным воздействием клевера сходного на физико - химические свойства почвы, на урожайность последующих культур, ее фитомелиоративные и эрозионноукрепляющие воздействия, определенное влияние будет оказывать и фитосанитарная роль этой ценной культуры.
Однако, это станет возможным лишь при наличии разработанной технологии и налаженного производства семян в требуемых объемах.
Для успешного решения этой задачи необходимо решить ряд вопросов по созданию высокопродуктивных семенных травостоев:
Дать сравнительную оценку различным способам закладки семенных посевов (подпокровному и беспокровному) и отдельным видам, широко используемых в качестве покровных культур при посеве традиционно возделываемых многолетних трав; эффективности некоторых агроприемов, используемых для подавления'сорняков в беспокровных посевах.
Установить оптимальные сроки закладки семенных посевов клевера сходного.
Определить оптимальные посевные нормы клевера сходного при различных способах посева (рядовом и широкорядном).
В связи с этим в 1996-1997 годы были заложены полевые опыты в условиях Мичуринского района Тамбовской области на опытном поле кафедры растениеводства в ФГУП учхоз - племзавод «Комсомолец».
Особенности симбиотической фиксации клевера сходного
Обладая свойством связывать азот атмосферы посредством симбиоза с клубеньковыми бактериями бобовые растения занимают особенное место среди возделываемых культур.
К.А. Тимирязев подчеркивал исключительное значение в прогрессе мирового земледелия посевов многолетних бобовых трав, писал: «... и едва ли в истории найдется много других открытий, которые были бы таким благодеянием для человека, как это включение клевера и вообще бобовых растений в севооборот, так поразительно увеличивающие производительность труда земледелия» (избранные сочинения, т. 2, 1948, стр. 148).
Д.Н . Прянишников (1945) отмечал, что технический азот во много раз дороже азота многолетних бобовых трав и азота навозного удобрения, поскольку биологический путь фиксации азота воздуха в сущности является даровым, а все расходы по культуре бобовых окупаются животноводством.
В связи с удорожанием производства минерального азота, вызванного энергетическим кризисом, во всем мире стали уделять серьезное внимание на необходимость сочетания использования биологического и минерального азота.
При существующем объеме производства азотных удобрений (энергоемких и дорогостоящих), посевы сельскохозяйственных культур не обеспечиваются достаточным количеством минерального азота. Поэтому, актуальным является использование атмосферного азота, связываемого клубеньковыми бактериями в симбиозе с бобовыми растениями. Очень важным фактором использования симбиотического азота является и то, что он наиболее полно усваивается растениями и практически не оказывает негативного воздействия на окружающую среду (Кудеяров, 1980).
К моменту начала фиксации атмосферного азота, бобовые растения должны иметь хорошо развитый ассимиляционный аппарат, обеспечивающий углеводами процесс азотфиксации (Посыпанов, 1974).
Количество азота, фиксируемое клубеньковыми бактериями,; сильно варьирует от фитоценоза к фитоценозу, а в пределах конкретных фитоценозов может изменяться от года к году. Оно определяется участием бобовых в фитоценозах, условиями среды и эффективности соответствующих их штаммов бактерий. Для некоторых лугов Новой Зеландии с травостоями, где преобладает клевер, отмечена фиксация азота до 450 ... 550 кг/га (Каджюлис, 1977).
Фиксация азота в столь больших количествах возможна лишь в условиях исключительно благоприятного климата Новой Зеландии (равномерное распределение большого количества осадков, отсутствием засух, благоприятные тепловые условия, возможность вегетации почти в течение всего года). На природных лугах России, где бобовые принимают меньшее участие, количество азота, фиксируемого клубеньковыми бактериями, как правило, не более 30 ... 50 кг (Работнов, 1983). В посевах многолетних трав (бобовых или травосмесей) количество фиксируемого азота не превышает 200 кг/га (Работнов, 1983).
Установлено, что клубеньковые бактерии являются специфическими микроорганизмами, фиксирующими азот воздуха, а их специфичность носит дифференцированный характер. В процессе естественного отбора и сопряженной эволюции возникло много рас клубеньковых бактерий. Часть из них выделилась в отдельные группы, способные вступать в симбиоз с отдельными видами или группами видов бобовых. Факт видовой, а в отдельных случаях и сортовой специфичности установлен рядом исследователей (Мишустин, Шильникова, 1968; Сидорова, 1973; Работнов, 1983).
Однако бактерии из «клеверной группы» и других групп оказались неэффективными при заражении ими клевера сходного. У клевера сходного клубеньки формируются лишь при участии особой рассы клубеньковых бактерий (Возняковская, 1969; Работнов, 1983), способных фиксировать азот в ассоциации с этим видом клевера. Они составляют особую эволюционную подгруппу и встречаются в естественном виде только в редких местообитаниях (Parker, Allen, 1952; Hely,1957, 1963, 1972, 1975).
Более активные, крупные розовой окраски располагаются в основном на главном корне. Малоэффективные штаммы клубеньковых бактерий формируют мелкие клубеньки, разбросанные по всей корневой системе (Мишустин, 1973).
Розовую окраску активным клубенькам придает высокое содержание (до 4% на сухое вещество) леггемоглобина (Кретович, 1972; Жизневская, 1974; Шильникова, 1974).
Отсутствие клубеньков на корнях не всегда означает неспособность данного вида бобовых к симбиозу с клубеньковыми бактериями, иногда это происходит из-за местных условий, неблагоприятных для образования клубеньков, или потому, что в почве нет соответствующих рас клубеньковых бактерий (Работнов, 1983). В тоже время наличие клубеньков на корнях бобовых не всегда указывают на активную азотфиксацию азота клубеньковыми бактериями. Установлено, что многочисленные мелкие белые клубеньки на боковых корнях травянистых бобовых образованы малоэффективной рассой клубеньковых бактерий, не способной связывать атмосферный азот или фиксирующий его в незначительном количестве.
Зарубежные исследователи (Негу, 1963; Evans и Jones, 1966; Townsend, 1975; Nutman, 1984) указывают, что клевер сходный является перспективным видом, но мало используется как кормовое бобовое растение из-за недостаточного образования на корнях клубеньков. По их мнению, даже имеющиеся на корнях клевера сходного клубеньки, как азотфиксаторы, не приносят большой пользы для растения. W. Keim (1953); Р. Негу (1963), A.M. Evans, D.G. Jonn (1966); D.G. Jonn, A.M.Evans (1966), считают, что очевидно это связано с тем, что при интродукции использовался лишь семенной материал.
Клевер сходный требует инокуляции ризобиумом от высокоспециализированных корневищ (Hely, 1963; Evans, Jonn, 1966; Townsed, 1975; Nutman, 1984).
Рост и развитие растений клевера сходного при различных способах посева
Способы посева и нормы высева семян многолетних трав определяются биологическими особенностями видов, природными условиями их выращивания, плодородием почвы, культурой земледелия, обеспеченностью хозяйства необходимой техникой. В семеноводстве многолетних трав используются два способа посева: беспокровный или под покров других культур.
При подпокровном посеве в первый год жизни клевера сходного ограничена степень возможного его развития, влияние самих покровных культур ничтожно. Решающее влияние имеют погодные условия и комплекс факторов, складывающихся в подпокровных посевах: влагообеспеченность, освещенность, доступность основных элементов минерального питания и др. В наших исследованиях при раздельном высеве покровных культур и подпокровного клевера, дополнительное воздействие сошников и разрыв во времени между их посевом, в условиях ветреной и солнечной погоды, вызывает дополнительную потерю воды почвой. Отмечено, что влажность почвы в слое 0-5 см снижалась с 18,7 % до 14,6 % (1996 год посева) и с 17,2 % до 13,9% (1997 год посева). На фоне понижения уровня влагообеспеченности наблюдалось снижение показателей полевой всхожести семян (табл. 2) с 47,0-51,5 % (беспокровный посев) до 37,0-49,0 % (подпокровный посев) в первой закладке опыта, а во второй — соответственно с 48,5-51,0 % до 34,5—47,5 %.
К общим факторам, снижающим уровень полевой всхожести, в целом по опыту, относятся: наличие в семенной массе определенной доли «твердых» семян (11,5 %); и, в разной степени, поврежденных при механической скарификации; использование для посева сеялки с дисковыми сошниками (СН - 16), которые в отличие от анкерных, не обеспечивают заделку семян на строго заданную глубину.
Сравниваемые виды покровных культур различались интенсивностью роста и развития, но все они в целом являются более конкурентоспособными в потреблении важнейших жизненно необходимых факторов. В послевсходовый период они, в различной степени, усиливают свое угнетающее воздействие на подпокровный клевер, вследствие чего прослеживается его отставание в росте и развитии.
В беспокровных посевах растения клевера сходного в послевсходовый период (20 - 25 дней) полностью обеспечены требуемым комплексом условий. По истечению отмеченного периода они начинают испытывать усилившееся угнетающее воздействие со стороны более интенсивно растущих сорняков (марь белая, щирица запрокинутая, просовидные и др.). Примечание: здесь и далее - измерение клевера проводили по единично сохранившимся растениям
Наиболее действенным средством подавления сорняков является трехкратная ручная прополка семенного травостоя (очень трудоемкая), наиболее полно обеспечивающая условия для формирования высокопродуктивных растений. Трехкратное подкашивание сорняков на уровне несколько ниже (на 1-3 см) средней высоты растений клевера (5-7 см; 8-10 см; 12-14 см), обеспечивает условия для формирования достаточно продуктивного травостоя.
Сочетание трехкратного подкашивания сорняков с параллельным уничтожением части их междурядной обработкой улучшает условия для более полной реализации потенциала семенной продуктивности.
Наиболее важным в год посева клевера является фактор освещенности, так как при аналогичных условиях пищевого режима и влагообеспечения, при затенении растения клевера остаются в угнетенном состоянии. Исследованиями установлено, что наивысшая степень затенения подпокровного клевера складывается под покровом, интенсивно растущих в послевсходовый период, как ячменя и вико-овсяной смеси, а при высокой засоренности, так и под покровом любых культур, в том числе и при беспокровном посеве. К середине июня освещенность растений клевера под покровом ячменя по изученным фонам посевных норм (от максимальной к минимальной) в среднем по двум закладкам опыта (таблицы 3 и 4) составляла 33,6; 41,5; и 49,3 тыс. люкс. Аналогично, низкий показатель освещенности клевера отмечен и под покровом вико-овсяной смеси — в среднем 34,0 тыс. люкс. По мере нарастания вегетативной массы покровных культур затененность клевера усиливалась Из данных по освещенности подпокровного клевера следует, что максимальное затенение под покровом отмеченных культур приходится на период выколашивание - налив (2641 - 6VII). С начала созревания покровного ячменя происходит постепенное осветление его нижних ярусов, в результате условия освещенности клевера постепенно улучшаются.
Экономическая эффективность возделывания клевера сходного при различных сроках посева
Семена урожая травостоя летне-осеннего срока посева (25.VIII-5.IX) характеризуются высокой энергоемкостью (405,3 МДж на 1 кг семян), а выход энергии с урожаем семян был ниже показателя понесенных затрат.
Высокая степень влагообеспеченности при ранних сроках посева, вследствие накопления в почве значительного количества влаги за счет осенне-зимних и ранне-весенних осадков, и, в сочетании с более продолжительным периодом вегетирования растений, обеспечивают необходимый комплекс условий для формирования высокопродуктивного семенного травостоя клевера сходного (табл. 29).
Более полная реализация потенциала семенной продуктивности травостоя клевера сходного ранних сроков посева (апрель - июнь) определяет уровень основных показателей экономической эффективности.
Себестоимость 1 кг семян на фоне ранних сроков посева находилась в пределах 27,06...27,89 руб.; уровень чистого дохода — 28022,09...29433,56 руб.; а уровень рентабельности -186,8...195,7 %. При летних (20 - 30.VII) и летне-осенних (25.VTII - 5.ГХ) сроках закладки семенных участков клевера сходного из-за увеличения вероятности возникновения острого дефицита влаги и сокращения периода возможной активной вегетации получают изреженный слаборазвитый травостой. При уборке на семена экономический эффект крайне низкий, высокая себестоимость (63,34 руб.), незначительный уровень рентабельности (9,3 %).
Применение летних посевов многолетних трав позволяет провести комплекс профилактических мероприятий по очищению полей от сорняков. Однако, частота случаемых в это время засушливых периодов, вызывающих снижение показателя полевой всхожести повышает риск создания высокопродуктивного травостоя. При более глубокой заделке семян в более влажные слои почвы всходы недостаточно выровнены, снижается показатель полевой всхожести.
Кроме того, медленно растущие и развивающиеся растения клевера сходного в первый год жизни при поздних сроках посева в оставшийся период вегетации, не достигают необходимой фазы развития. Так, при последнем сроке посева (25.VIII — 5.IX) к концу вегетации, растения клевера сходного достигают фазы семядолей — первого округлого листа, а посевы июльского срока (20 — 30.VII) достигают фазы округлого листа — двух настоящих листьев. По сути своей, растения поздних посевов являются лишь проростками и при зимовке частично изреживаются.
Лишь ранний срок посева (апрель — июнь) обеспечивает своевременное формирование достаточной плотности плодоносящих растений, побегов с репродуктивными органами и, как следствие, достаточный сбор семян.
Энергетическая оценка применения различных посевных норм клевера сходного при закладке семенных посевов
Данные по энергетической оценке применения различных посевных норм клевера сходного при закладке семенных посевов (в сумме за два года пользования) представлены в таблице 46. Таблица 46-Энергетическая оценка производства семян клевера сходного (в среднем по двум закладкам опыта) в зависимости от норм высева и ширины междурядий
Рост показателей энергетических затрат, вызванных изменением посевных норм, различной динамикой изменения урожая семян и перерабатываемого вороха, показывают, что оптимальный уровень показателей энергоемкости 1 кг семян (75,6...79,6 МДж/га), отмечен при посевных нормах 2,5...5,0 кг/га в широкорядном посеве и 75,8...76,4 МДж/га при рядовом посеве посевной нормой 3...5 кг/га. Как при уменьшении, так и при увеличении посевных норм, по сравнению с отмеченным интервалом, энергоемкость 1 кг семян увеличивается.
На фоне отмеченного интервала получен наиболее высокий показатель приращения энергии в полученном урожае семян.
. Экономическая эффективность применения различных норм высева при закладке семенных посевов клевера сходного
Испытание широкого диапазона посевных норм клевера сходного при закладке семенных травостоев в пределах от 0,2 до 16 кг/га позволил выявить пределы посевных норм, обеспечивающие получение максимального уровня основных показателей экономической эффективности (табл. 47).
Из представленных данных экономических расчетов следует, что по мере увеличения посевных норм от 0,2 до 2,5 кг/га отмечен быстрый рост показателей экономической эффективности: себестоимость 1 кг семян снизилась с 64,06 до 29,33 руб. (в 2,12 раза); показатель условно чистого дохода увеличился в 6,3 раза (23724,3 руб.); уровень рентабельности увеличился от 24,9 % до 173,7 %.
При дальнейшем повышении посевных норм, максимально высокий их уровень отмечался в пределах посевных норм 2,5...5 кг/га, где себестоимость 1 кг семян составила 29,23...30,29 руб.; условно чистый доход составил 23318,5.. .24125,4 руб.; уровень рентабельности — 173,7...164,1%. Таблица 47 - Экономическая эффективность применения различных способов посева и норм высева клевера сходного на семена при двухлетнем использовании травостоя
Дальнейшее повышение посевных норм привело к стабильному снижению отмеченных показателей экономической эффективности: себестоимость 1 кг семян выросла с 32,10 до 39,07 руб.; условно чистый дохода уменьшился с 22117,5 до 17386,3 руб.; а уровень рентабельности - снизился с 149,2 до 104,8 %.
При сравнивании различных способов посева аналогичных посевных норм широкорядного и рядового способов посева, отмечена тенденция незначительного преимущества широкорядных посевов: себестоимость 1 кг семян была ниже на 0,28...0,62 руб.; уровень условно чистого дохода был выше на 211,2...776,6 руб., а уровень рентабельности был выше на 2,3...5,7 %.
Уровень семенной продуктивности клевера сходного является интегральным показателем многих взаимосвязанных составляющих. Роль посевных качеств семян и почвенно-климатических условий общеизвестна. Степень развития растений клевера в год посева определяет возможность его плодоношения на второй год жизни травостоя.
Учитывая обратную зависимость между густотой травостоя и показателями основных элементов продуктивности (плотность генеративного стеблестоя, количество и размеры соцветий, их опыляемость, выполненность семян), целесообразно при закладке семенных участков применять низкие посевные нормы (в пределах 2,5...5,0 кг/га), экономя при этом расход дефицитных семян клевера сходного.
