Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы по технологии выращивания эспарцета на семена 8
2. Оценка климатических и почвенных ресурсов зоны исследования 31
2.1. Метеорологические условия периода исследований 31
2.2. Характеристика почв опытного участка 36
3. Программа и задачи исследований 38
3.1. Схема опытов и методика исследований 38
3.2. Агротехника возделывания эспарцета в опыте 42
4. Особенности биологии развития эспарцета 46
4.1. Рост и развитие эспарцета в зависимости от способов посева, обработки семян и года жизни 46
4.2. Особенности прохождения фенологических фаз развития эспарцета в зависимости от способов посева
4.3. Динамика формирования симбиотического аппарата эспарцета при различных способах посева и продолжительности жизни
4.4. Особенности формирования корневой системы эспарцета в зависимости от способов посева и продолжительности жизни 75
4.5. Засоренность эспарцета в зависимости от способов посева и продолжительности жизни
4.6. Динамика водно - физических показателей почвы в посевах эспарцета в зависимости от способов посева и продолжительности жизни 94
4.7. Влагообеспеченность посевов в зависимости от способов посева и продолжительности жизни
5. Особенности фотосинтетической деятельности в посевах эспарцета в зависимости от способов посева, обработки семян, продолжительности жизни
5.1. Площадь листьев эспарцета по годам жизни 109
5.2. Фотосинтетический потенциал посевов эспарцета по годам жизни 114
5.3. Продуктивность фотосинтеза и КПД ФАР 118
6. Семенная продуктивность эспарцета и его структура в зависимости от способов посева, обработки семян, продолжительности жизни 126
7. Экономическая оценка возделывания эспарцета на семена 138
Выводы 142
Предложения производству 145
Библиографический список 146
Приложения 159
- Метеорологические условия периода исследований
- Рост и развитие эспарцета в зависимости от способов посева, обработки семян и года жизни
- Особенности формирования корневой системы эспарцета в зависимости от способов посева и продолжительности жизни
- Продуктивность фотосинтеза и КПД ФАР
Введение к работе
В Волгоградской области идет восстановление отрасли животноводства и неминуемо становится вопрос воссоздания кормовой базы, прежде всего, на основе многолетних бобовых трав. В последние годы практически отсутствует коренное и поверхностное улучшение естественных кормовых угодий. Существенно понизилась продуктивность и качество производимых кормов, это произошло из - за обеднения видового состава трав и нерационального использования угодий.
*
Резкое снижение удельного веса бобовых трав в регионе связано с сокращением производства семян, но, в большой степени из - за, низкой семенной продуктивностью многолетних бобовых трав.
Система семеноводства не может нормально функционировать, если ее рассматривать оторвано от всего сельскохозяйственного производства в целом. Это звено цепи способно оказывать непосредственное положительное влияние на экономическое состояние отдельного хозяйства, района, области и всей страны в целом.
Следовательно, вопрос совершенствования структуры площадей в направлении расширения видового состава многолетних бобовых трав - в полевом богарном травосеянии весьма актуален для науки и практики сельского хозяйства региона, в решении данной проблемы, наряду с увеличением площадей под люцерной, эспарцетом, клевером.
В настоящее время для дальнейшего развития животноводства необходимо создание прочной кормовой базы, в решении этой проблемы большую роль отводят повышению семенной продуктивности многолетних бобовых трав и расширению площадей под посев семенных участков. Многолетние бобовые тра-вы -это источник дешевого растительного белка и производства полноценных кормов, в которых содержится достаточное количество незаменимых амино-
кислот, жиров, витаминов, легкопереваримых углеродов, минеральных веществ и микроэлементов для животных.
Особого внимания среди многолетних бобовых трав заслуживает эспарцет.
По содержанию белка сено эспарцета уступает только сену люцерны и превосходит сено клевера. В сене эспарцета содержится большое количество кальция и минеральных солей, необходимых для нормального развития продуктивных животных, особенно молодняка. Так, в среднем, в 100 кг зеленой массы эспарцета содержится 21,7 кормовых единиц и 3,1 кг переваримого протеина, люцерны - соответственно 21,7 и 4,1; клевера - 19,7 и 2,6.
Эспарцет не случайно был выбран из всех многолетних бобовых трав. По сравнению с люцерной и клевером культура эспарцета на семена является значительно более легкой. Во всех районах его возделывания он может давать довольно высокие урожаи семян. Его семеноводством могут успешно заниматься рядовые хозяйства, руководители которых хорошо понимают значение эспарцета как в кормопроизводстве, так и в биологизации земледелия.
АКТУЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последние годы семеноводство многолетних трав в Волгоградской области было практически разрушено. В настоящие время в области производится крайне недостаточное количество семян люцерны, эспарцета, донника и других многолетних бобовых трав. В связи с этим возникает необходимость поиска научно обоснованных путей производства высококлассных семян на уровне рядовых хозяйств и снижение их энергоемкости.
В связи со сложившейся ситуацией встаёт вопрос о необходимости увеличения семенной продуктивности страховой культуры области - эспарцета, а также применения адаптивной технологии его возделывания с учетом биоклиматических ресурсов зоны.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основной целью исследований являлось изучение влияния приёмов возделывания на семенную продуктивность эспарцета в подзоне светло-каштановых почв Волгоградской области.
В задачи исследований входило:
определение семенной продуктивности эспарцета;
изучение динамики изреживания травостоя эспарцета на семена;
определение фотосинтетической деятельности в посевах эспарцета;
изучение динамики формирования симбиотического аппарата эспарцета;
определение влияния эспарцета на водно - физические свойства почвы;
определение экономической оценки возделывания эспарцета на семена.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В условиях Нижнего Поволжья изучены факторы формирования устойчивой семенной продуктивности эспарцета. В комплексе изучено влияние пространственного размещения и обработки семян стимуляторами роста на семенную продуктивность. Получены данные по влиянию продолжительности использования травостоя эспарцета на светло - каштановых почвах Волгоградской области.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы. доложены и получили положительную оценку на научно - практических конференциях Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии на: научно - практической конференции, посвященной 60-летию образования Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (2004 г); VII - X региональных конференций молодых исследователей Волгоградской области (2002 — 2006 гг.); Проблемы увеличения производства растениеводческой продукции: материалы международной научно - практической конференции, посвященной 60 - летию образования Волгоградской государственной сельскохо-зяйственной академии (2004 г.); Международной научно - практической конференции достижения зоотехнической науки и практики - основа развития производства продукции животноводства Волгоградской области (2005 г.); Международная конференция проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях (2005 г.); Научное обеспечение национального проекта «Развитие АПК» Международная научно - практическая конференция (2006 г.); Региональная конференция всероссийского совета молодых уче-
ных и специалистов аграрных образовательных и научных организаций южного федерального округа посвященная 120-летию со дня рождения Ы.И.Вавилова (2007 г.); Научное обеспечение национального проекта «Развитие АПК» Международная научно - практическая конференция (2007 г.).
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩВАЯ
ЭСПАРЦЕТА НА СЕМЕНА
«Часто выставляемое как объективная причина отсутствие травяного поля, недостаток семян многолетних трав представляет пустую отговорку. Если нет семян, то нужно их получить. И задача получения семян представляется чрезвычайно легко выполнимой...»
В Р Вильяме
В.Р.Вильямс говорит нам не о сортосмене и обновлении сортовых семян,
а о производстве обыкновенного посевного материала в любом рядовом хозяйстве. (В.Р. Вильяме, 1948).
Решение проблемы кормового белка в условиях кризисного состояния агропромышленной сферы остается важнейшим приоритетом сельскохозяйственной науки и практики. До тех пор, пока не решена проблема белка в животноводстве, ежегодно будет теряться большое количество продукции только из-за необеспеченности кормов протеином. Решение этого вопроса возможно при возделывании бобовых культур. Одна из них - эспарцет песчаный. (Т.М. Сло-бодяник, В.М.Саяпина,1998).
Одним из факторов стабилизации кормопроизводства и биологизации земледелия является полевое травосеяние. Многолетние травы по сравнению с другими кормовыми культурами низко затратные, более полно используют влагу и питательные элементы в течение всего года на формирование урожая, оказывают положительное влияние на структурообразование в почве и т.д. (А.В. Савенков, Е.А. Савенкова, 1997, Н.Ф. Ланшин, Н.М. Хомутянская, 1998; В.В. Ганичева, 2002; Б.Х. Жеруков, К.Г. Магомедов, 2003; Т.Ю.Анисимова, 2005; Н.Т. Талипов, 2005; О.Л. Шайтанов, Р.А. Шурхно, 2005).
В последние годы семеноводство люцерны и некоторых других трав в Волгоградской области было практически разрушено. В настоящие время в области производится крайне недостаточное количество высококлассных семян. Из - за их нехватки многие хозяйства вынуждены закупать и завозить семена из различных регионов России, стран СНГ. Однако, это очень дорогой и риско-
ванный путь (в карантинном отношении) и не может существенно .улучшить положение дел.
Поэтому правильная политика семеноводства и получение в необходимых количествах высококачественных семян трав, особенно многолетних бобовых трав, - важнейшие условия повышения продуктивности кормопроизводства как лугового, так и полевого. Во всех хозяйствах области есть возможность создания достаточного полноценной и дешевой кормовой базы и на этой основе увеличения потенциала скота. Без этого рост эффективности животноводства в Нижнем Поволжье невозможен. (А. Айтпаев, 2004).
Отдельные хозяйства, руководители которых хорошо понимают значение бобовых трав в земледелии и кормопроизводстве, занимаются их семеноводством самостоятельно, приобретая для начала небольшое количество семян у специализированных производителей.
Совершенно очевидно, что развитие семеноводства, в том числе и многолетних трав, будет происходить по мере подъема всего сельскохозяйственного производства. (В.И. Северов, В.И. Серегин, 2002; И.В. Савченко, 2002).
Очевидно, что травосеяние и семеноводство многолетних трав нельзя рассматривать оторвано от всего сельскохозяйственного производства в целом. Это - звено цепи, способное оказывать непосредственное положительное влияние на экономическое состояние отдельного хозяйства, района, области и всей страны. В этом аспекте следует рассматривать и семеноводство других сельскохозяйственных культур, но в первую очередь, многолетних трав, а из них -бобовых. Проблема семеноводства трав назрела, и ее нужно решать. (К.Г. Калашников, М.С. Хлопюк, С.С. Шерстнёв, 2005).
Известно, что использование многолетних трав, по сравнению с пропашными культурами, позволяет в расчете на гектар совокупные энергоресурсозатраты сократить в 6 - 10 раз, в зависимости от интенсивности и технологии воз-
делывания трав. Поэтому на увеличение посевов бобовых культур необходимо обратить внимание в каждом хозяйстве. (В.В. Скиба, 1999; А. Айтпаев, 2004).
В последние годы в хозяйствах Нижнего Поволжья увеличились темпы дегумификации почвы, возросли площади, подверженные ветровой и водной эрозии, снизилась продуктивность сельскохозяйственных угодий. (В.И. Пожи-лов, В.М.Жидков, А.В.Зеленев, 1999).
Включение в севооборот многолетних бобовых трав способствует окультуриванию пахотного слоя, улучшает азотный режим почвы за счет растительных остатков и накопленного в них из воздуха фиксированного азота, защищает почву от действия водной и ветровой эрозии. (В.Н. Наумкин, Н.А. Лопачев, Л.А. Наумкина, Г.В. Хлопяникова, 1998).
Ведущая роль в лимитированнии производства растительной продукции, принадлежит азоту, так как растения из всех макроэлементов потребляют его в наибольшем количестве, дефицит азота почвы в настоящие время восполняется, в основном, минеральными удобрениями. Однако накопленный разносторонний экспериментальный материал убеждает в том, что ставка на почти полное покрытие вынесенного азота азотными удобрениями является необосно-ванной по своим экологическим последствиям. '
Еще более полувека назад, на заре химизации, Д.Н.Прянишников говорил о том, что проблема азота может быть решена путем рационального сочетания технического и биологического азота. К сожалению, до сегодняшнего времени роль биологического азота как фактора повышения плодородия почвы, урожайности и экономичности культур, а так же охраны биосферы еще не дооце-ниваются.
В Российской Федерации большая часть кормов производится на пашне. Введение кормовых культур в севообороты позволяет повысить устойчивость финансирования агроэкосистем, вовлечь в биологический круговорот углерод и
азота, свести к минимуму эрозионные процессы, обеспечить зерновые и технические культуры ценными предшественниками.
Игнорирование учения академика В.Р. Вильямса привело к катастрофическим последствиям в состоянии основного показателя плодородия почвы -содержания гумуса. Снижению потерь гумуса способствует расширение посевов многолетних бобовых трав. Обширные исследования, проведённые в Самарской области, показали, что в почву за счёт пожнивно - корневых остатков эспарцета поступает 200 ц/га, с высоким содержанием биологического азота.
Биологический азот - основа естественного плодородия почв. Он повышает урожай бобовых и последующих культур и способствует накоплению растительного белка. По сравнению с минеральным, биологический азот более высокого качества (коэффициент его использования приближается к 100%, тогда как у минерального, как правило, не превышает 50 - 60%). Он фиксируется из атмосферного без экономических затрат. Использование биологического азота, исключает загрязнение окружающей среды. Активно действующая бобово — ризобиальная система снижает восприимчивость растений к заражению фито-патогенами. Длительное же применение повышенных доз минерального азота вызывает ряд нежелательных явлений (образование окислов и закиси азота, канцерогенных веществ, эвтрофикацию водоемов, распад молекулярного озона в стратосфере и т.д.). (В.И. Сабельникова, З.А. Лупашку, А.Ф. Шикимака, Е.А. Мехтиева, М.М. Волоскова, М.Ф. Якимова, А.И. Ковальжиу, 1982).
Многолетние травы резко увеличивают в почве количество полезных для земледелия микроорганизмов. Под многолетними травами (люцерна,, эспарцет, клевер и др.) количество клубеньковых бактерий увеличивается в 3-4 раза. В одном грамме почвы, занятой этими растениями, число их достигает 10 миллиардов и более. Чем более сильно развита корневая система, тем больше микроорганизмов под травами. (СВ. Грислис, В.П. Спасов, 2000).
В первый год севооборота бобовые культуры (люцерна, эспарцет, клевер, др.) связывают до 120 кг/га биологического азота в растительных остатках (корни + стерня) и НО кг/га азота в урожае. Д.Н. Прянишников называл этот процесс утилизацией биологического азота, т.е. первым его циклом.
Биологический аз*от растительных остатков бобовых и свободноживущих микрооргогизмов (несимбиотический биологический азот) остается в почве и минерализуется в ней под последующими культурами севооборота, в результате чего этот биологический азот двух источников «реутилизуется» этими культурами и может поступать вновь иа потребление людям и сельскохозяйственным животным. (Н. И. Череаков, 1985).
На территории сухих районов необходимо введение кормовых севооборотов с культурами, хорошо адаптированными к местным условиям и позволяющих эффективно использовать осадки. По данным Ставропольского НИ-ИСХМ в крайне засушливых и засушливых районах в структуре посевных площадей кормовых севооборотах эспарцет должен занимать 11-14%.
Эспарцет в степных областях европейской части России признан не менее ценной кормовой культурой, чем люцерна. По имеющимся данным наибольшая урожайность эспарцета по сравнению с люцерной отмечается в засушливых степных районах Ставрополья, Ростовской области и Краснодарского края. Но уже в центральной зоне Северного Кавказа, где условия увлажнения выше, обе культуры выравниваются и преимущество по урожайности переходит к люцерне. Поэтому расширение эспарцета должно идти в первую очередь в остроза-
*
сушливых районах Волгоградской, Астраханской областей, Ставропольском крае и Калмыкии.(Т.В. Грязева, С.А. Игнатьев, 2004).
Эспарцет является одной из немногих культур, способных эффективно культивироваться в условиях зоны сухих степей, имеет целый ряд уникальных технологических свойств, позволяющих приготавливать из него высококачественные корма. (Г.И. Левахин, А.Г. Мещеряков, 2002).
Удельный вес бобовых трав должен составлять не менее 50 - 60% в наборе трав для зеленого и сырого конвейеров. (А.С. Шпаков, 1999; А.Й. Фицев, 2003; В.Л. Владимиров, В.М. Дуборезов, П.А. Науменко, 2004).
Наибольшую кормовую ценность имеют многолетние бобовые травы, так как все виды кормов из бобовых сбалансированы по белку. Одним из ценных кормовых растений является эспарцет. В среднем в ста килограммах зеленой массы он содержит 21,7 к. ед. и 3,1 кг переваримого протеина. В отличие от люцерны и клевера при скармливании в зеленом виде эспарцет не вызывает у животных вздутия живота - тимпанита. (В.Н. Чурзин, СВ. Хусаинов, 1999).
Эспарцет как ценная кормовая культура, которой можно успешно корректировать рационы животных, дефицитные по протеину, широко использовать в кормопроизводстве. (Е.Г.Яковлева, 2004)
Эспарцет является хорошим восстановителем плодородия почвы. По нахождению корневых остатков эспарцет часто превосходит люцерну и другие бобовые травы (Т.Н. Богдасарянц, 1985). Обогащение почвы дает энергетический материал для развития почвенных микроорганизмов, улучшает структуру, физико-химические свойства (Ф. Миронченко, Н. Зеленский 1990). Кроме того, эспарцет предотвращает эрозию почвы (Н. Перегудов, 1975).
На юге России с люцерной успешно конкурирует эспарцет. По данным К.К. Петровой (1985), М.Н. Худенко (1991), эспарцет в Поволжье на богаре по кормовой урожайности не уступает люцерне. В Калмыкии и на Северном Кавказе эспарцет без орошения дает урожай на уровне 6,0-7,9 т/га сена. (И.Н. Яко-венко, А.Г. Ларионов, 1977; К.С. Нургалиев, 2002).
Эспарцет содержит в зеленой массе много белка, витаминов, минераль-ных веществ, особенно извести, необходимых животных. (Г.И. Коновалова, 1981). По питательности сена эспарцет превосходит люцерновое сено (А.В. Комаров, 1985, В.Г. Овеленко, 1994).
Эспарцет неслучайно называют страховой культурой, поскольку его семеноводством могут успешно заниматься и рядовые хозяйства. (В.С.Епифанов, 2001).
В условиях степной зоны каштановых почв Волгоградской области на эродированных территориях агроландшафтов использование последних укосов многолетних трав в качестве сидерального удобрения в значительной степени повышает противоэрозионную стойкость почвы и ее плодородие. Так, запашка травостоя люцерны под зерновые колосовые на опытном участке ОПХ «Новожиз-ненское» обеспечивала получение дополнительного урожая зерна 2—3 ц/га, а последействие сидерального удобрения положительно сказалось на продуктивности следующих в севообороте культур (Л.А. Бабаян, В.М. Протопопов, 1998),
По мнению исследователей Ставропольского СХИ, эспарцет - хороший предшественник для пропашных культур (Н. Перегудов, Н. Бушнёв, 1976). Многолетние травы и их смеси являются мощным средством восстановления,и повышения почвенного плодородия и защиты ее от ветровой и водной эрозии. Установлено, что смыв почвы с площади, засеянной травами, во много раз меньше, чем с площади, засеянной однолетними культурами. Пласт из под эспарцета отличается большим содержанием веществ, хорошей структурой. По такому пласту получаются высокие и устойчивые бобовые растения и клубеньковые бактерии для фиксации азота. (Е.Н. Мимустан, 1968, 1979) утверждает, что недостаток влаги в почве приводит к отличию сформировавшихся клубеньковых бактерий (Rhizobium meliloti), которые живут на корнях этого'растения. Массовое развитие клубеньков происходит с весны до конца цветения, а при благоприятных условиях они могут образовываться и в более поздние сроки (А.И. Скрепицкий, 1931).
Наиболее ценной особенностью клубеньковых бактерий эспарцета является их повышенная стойкость к высоким температурам. Клубеньковые бакте-рии развиваются на корнях бобовых трав, накапливают в почве азот из воздуха
и тем создают благоприятные условия для роста и развития злаковых трав. (В.А. Родионов, 1969).
Ряд авторов одним из элементов бцологизации земледелия считает широкое применение экологически чистых дешевых бактериальных удобрений - ри-зоторфина, предназначенного для предпосевной обработки семян бобовых культур. Следует подчеркнуть, что 1 кг азота, поступающего в почву, благодаря работе клубеньковых бактерий ризоторфина, в 12,8 раза дешевле, чем эквивалентное количество азота, вносимого с промышленными удобрениями. (Ш.А. Алиев, В.З. Шакиров,2000).
Люцерна и эспарцет в среднем за три года пользования после первого укоса оставляют в слое 0 — 30 см почти одинаковое количество корней — соответственно 73 и 75,3 ц/га. Эспарцет первого года пользования оставлял в почве па 10,2 ц/га корней больше, чем люцерна первого года пользования. С растительными остатками эспарцета первого и второго года пользования в почву поступило 189 - 205 кг/га азота, или на 30 - 36 кг больше, чем после, люцерны первого года пользования.
Структура почвы показала, после эспарцета она почти в два раза меньше содержала пыли и эрозионно - опасных агрегатов, количество водопрочных агрегатов увеличивалось на 17,2 % по сравнению с черным паром. Водопроч-ность почвенной структуры сохранялась почти на том же уровне и после оборота пласта эспарцета. (Н. Перегудов, В. Онищенко, 1975; П.Д. Шевченко, 1990; В.А. Милюткин, А.А. Марковсксий, Р.В. Науметов, 1999; В.М. Кононов, Г.П. Диканев, В.Н. Рассадников, 2005).
Применение микроэлементов на фоне инокуляции семян существенно активизирует симбическую деятельность посевов на обыкновенных черноземах в степной зоне Центральной части Северного Кавказа.
Существенное влияние на содержание протеина в надземной массе бобовых оказывает азотофиксация, на долю которой приходится от 73 до 83% обще-
го содержания азота в биологической массе. Поэтому помимо регулярной инокуляции производственными штаммами Rizobium Sp. развёрнута бидирек-торльная селекция, в основе которой лежит подбор комплементарных пар растение - микроорганизмы. Однако, роль макросимбиота бобового растения в становлении и формировании симбиоза изучены крайне недостаточно. При инокуляции сортов бобовых культур разными штаммами клубеньковых бактерий генотип растения - хозяина играет даже более существенную роль, чем штамм бактерий, в функционировании симбиоза и его эффективности.
В последние годы ведутся исследования по изучению эффективности применения органического удобрения нового поколения биогумуса, который является продуктом жизнедеятельности гибридов красных калифорнийских червей. По предварительным данным, биогумус во много раз эффективнее любых известных органических удобрений за счёт содержания в нем, кроме макро - и микроэлементов, образующей микрофлоры и наличия физиологических со-единений - ферментов, антибиотиков и др. (Ш.А.'Алиев, В.З. Шакиров, 2000).
Обладая высоким урожаем и ценными качествами, будучи достаточно засухоустойчивым, а по ряду сортов - зимостойким, эспарцет менее, чем люцерна и клевер, требователен к почве. Он хорошо удается даже на бедных малоплодородных почвах, если только они богаты известью, а также склонах и почти открытых выходах мела, где другие травы быстро изреживаются и гибнут или дают очень низкие урожаи. (М.Ф. Гладкий, 1971; Н.А.Боме, А.В. Комаров, 1985; Г.Г. Насибов, 1985; B.C. Епифанов, 2000).
Эспарцет зацветает раньше других, трав и является прекрасным медоносом. При благоприятной погоде сильные семьи ежегодно набирают с эспарцета по 4 кг меда. Мед с эспарцета красивый, светло - янтарный, прозрачный, как кристалл, ароматный и приятный на вкус, засахаривается не скоро. (М.М. Глу-хов, 1974'; В.И. Лисунов, 1976).
Введение эспарцета в севообороты - хороший резерв улучшения кормовой базы и одновременно обогащения почвы органическим веществом, азотом. (М.К. Хуснидинов, О.В. Рябинина, Т.Г. Кудрявцева, 2001)
В кормовых севооборотах эспарцет используют в течение двух-трех лет. В полевых кормовых севооборотах лучшими предшественниками для эспарцета являются - озимые, кукуруза, картофель, корнеплоды. (Н.Н. Меньшиков, 1997).
При выращивании эспарцета особое внимание уделяют надежной защите от сорной растительности. Общий ущерб от сорняков намного выше за счет снижения урожайности».культуры и ухудшений качества продукции. Будучи более приспособленными к условиям внешней среды, лучше, чем культурные, используют их, сильнее развиваются и более успешно конкурируют. Уровень конкуренции связан также с биологическими способностями и агротехникой культуры.
Вредоносность сорняков, прежде всего, характеризуется высоким потреблением элементов питания растений из почвы, что приводит к угнетению эспарцета, снижению его урожайности из - за недостатка элементов минерального питания, влаги, свет и т.д. сорняки выносят из почвы большое количество питательных веществ. Расчеты показывают, что, в среднем, с каждого гектара посевов сельскохозяйственных культур выносится 46 кг/га питательных веществ. Так, наибольшим выносом кальция и магния отличаются бодяк полевой (28 и 8 г/кг) и осот полевой (22 и 9 г/кг). (В.А. Захаренко, 1990; А.С. Шпаков, Н.В. Гришина, Н.Ю. Красавина, В.Н. Золотарев, 1999; Р.Н. Ушаков, Н.Н. Асеева, 2000).
Предшественниками эспарцета могут быть озимые по пару или пропашные - картофель, кукуруза и др. В полевом севообороте эспарцет можно высевать и как парозанимающее растение без злакового компонента. В полевых и кормовых севооборотах его высевают под покров яровых и озимых зерновых в
зависимости от районов возделывания. Беспокровные посевы эспарцета применяют в степных засушливых районах.(К.Н. Керефов, 1975).
Эспарцет, имеет выраженный длинный стержневой главный корень. Но в отличие от клевера и люцерны, в верхнем пахотном слое почвы до глубины 50 см он образует очень мало боковых разветвленных корешков. Корни эспарцета образуют наибольшее количество тонких боковых корешков в слое на глубине 50 - 100 см, тогда как клевер и люцерна наибольшее количество боковых корней образуют в верхнем слое почвы на глубине 0-40 см.
Такое строение корневой системы, особенно наличие жизнедеятельных тонких боковых корешков в более глубоких слоях почвы, показывает, что эспарцет питательные вещества и воду для своего роста берет, главным образом, из глубоких слоев почвы и подпочвы. Для получения высокого урожая эспарцета особенно важно накопление влаги и питательных веществ в глубоких слоях почвы и подпочвы (на глубине 40 - 100 см). Этим свойством корневой системы можно объяснить то, что при большом иссушении глубоких слоев почвы эспарцет слабо реагирует на выпадение небольших осадков. В засушливые годы при пересыхании верхних слоев почвы и сохранении влаги в нижних горизонтах эспарцет развивается лучше люцерны и клевера.
Другим важным отличительным свойством корневой системы эспарцета является то, что корни,его выделяют органические кислоты («корневые выделения»), которые могут растворять и использовать обычно трудно растворимые известковые и фосфорные соединения.
Преобладание у эспарцета мелких корней с повышенным содержанием кальция (до 3,7% сухой массы) способствует более быстрому разложению запаханных корневых остатков, чем у люцерны и клевера.
Засухоустойчивость, зимостойкость эспарцета песчаного обусловлена следующими факторами: корни имеют более плотную сухую консистенцию, содержание воды в корнях около 77%; на втором - третьем году жизни зона
кущения у песчаного эспарцета залегает на глубине 4 - 4,5 см; концентрация клеточного сока 10,5%. (М.Ф. Гладкий, 1971; Н.И. Машкевич, 1974; П.Д. Шевченко, 1990; Г.А. Романенко, А.И. Тютюнников, П.Л. Гончаров, 1999).
Отсутствие дождей в период от массового цветения до созревания семян уменьшает урожайность посевов люцерны на 25.- 30%, эспарцета на 10 - 15%. (М.Ы. Фисун, К.Г. Магомедов, Н.И. Шукин, 2001).
Из всех бобовых трав эспарцет отличается способностью - мириться с сорняками в посевах, поэтому, в производстве он не получил широкого распространения. Конкурирующее действие сорняков проявляется уже в начальный период вегетации, во время прорастания семян, которые плохо противостоят сорнякам. (В.В. Люшинский, Ф.Б. Прижунов, 1973; В.А. Захаренко, 1990; B.C. Епифанов, И.В. Епифанова, 2004).
Сеют эспарцет чаще ранней весной под покров ранних яровых или без покрова, широко распространены беспокровные посевы эспарцета. Возможен и летний посев, оптимальные сроки посева июль - начало августа. Однако, гарантированные высокие урожаи можно получить только в условиях достаточного увлажнения почвы. Глубина высева семян 3-4 см. В день посева семена обрабатывают нитрагином. Для получения дружных всходов, как установлено опытом и практикой, большое значение имеет прикатывание, что способствует более быстрому набуханию семян и ускорению появления всходов, особенно при несколько заглубленном посеве, к которому приходится прибегать при засушливой погоде в период посева. (В.Н. Чурзин, СВ. Хусаинов, 1999).
Подготовка семян к посеву заключается в их в инокуляции непосредственно сразу перед посевом. Обработка эспарцета ризоторфииом способствует повышению продуктивности на 4,2%. Инокулированный эспарцет имеет большую высоту и высокий урожай. Инокуляция способствует интенсивному побегообразованию эспарцета. (В.В. Люшинский, Ф.Б. Прижунов, 1973; Г.А. Де-
марчук, Л.В. Дронова, В.П. Данилов, 1996; Л.И. Храмцов, 1998; В.Н. Чурзин, СВ. Хусаинов, 1999).
Непосредственно перед посевом семена бобовых трав обрабатывают нитрагином (для искусственного заражения клубеньковыми бактериями). Гектар-ную норму нитрагина смешивают с гектарной нормой эспарцета. Нитрагин разбавляют с водой до 500 - 600 г. Этот прием не только повышает урожай семян эспарцета, и способствует накоплению в почве большого количества азота. (Г.А.Медведев, 1989).
Необходимо, однако, отметить, что в зонах недостаточного увлажнения эффективность инокуляции резко снижается. Лишь эспарцет не очень реагируют на недостаток влаги в почве. (Е.И. Мишустин, В.К. Шильникова, 1968).
На продуктивность эспарцета песчаного большое влияние оказывает полевая всхожесть, и число сохранившихся растений после летней засухи ко времени их уборки на семена.
В засушливых степных районах эспарцет рекомендуется высевать широкорядным способом. Растения в широкорядных .посевах, особенно в разреженных, развиваются лучше, чем в рядовых. Они более мощные, имеют больше продуктивных стеблей, формируют больше семян. (М.Ф. Гладкий, 1971;Г. Гим-бато, 1971; В.В. Люшинский, Ф.Б. Прижунов, 1973; А.С. Елизарова, -1973; Л.Г. ВозыкаЛ.Г., 1974).
У эспарцета, в отличие от люцерны и клевера, достаточно высокая и стабильная семенная продуктивность. Даже в богарных условиях урожайность семян составляет 7-8 ц/га. (Г.А. Медведев, 1989).
Эспарцет обладает большей технологичностью, его можно высевать лю-бой зерновой сеялкой при минимальных обработках высевающего вала на полную катушку. (B.C. Епифанов, А.И. Чирков, И.В. Епифанова, 2003).
Сеют эспарцет чаще всего ранней весной под покров ранних яровых или без покрова. В настоящее время широко распространены летние посевы эспар-
цета. Однако гарантирдванные всходы можно получить только в условиях достаточного увлажнения почвы.
Рекомендуемая норма высева 80 - 100кг /га, с увеличением нормы высева увеличивается густота стояния растений на единице площади, которая оказывает определенное влияние на индивидуальное развитие растений эспарцета.(А.Л. Михальчук, 1951; Е.Н.Коновалова, 1981; Г.А. Медведев, 1989; В.И. Филин, 1994; B.C. Епифанов, 2000; Г.А. Медведев, В.М. Иванов, В.Н. Чурзин, Г.С. Егорова, 2000; Т.М. Слободяник, В.М. Саяпина, 2003).
Время посева эспарцета при покровной яровой культуре определяется сроками посева этой культуры. Запаздывание с посевом ведет к изреженности всходов и снижению урожая. Всходы эспарцета под покровом оказываются хорошо защищены от ветра и палящих лучей солнца. (Крефанов, К.Н., 1975)
Ячмень, как известно, не формирует высокого стебля, кроме того, рано созревает, казалась бы, идеальная покровная культура, однако сорта интенсивного типа, которые повсеместно распространены, сильно кустятся и способны угнетать всходы эспарцета. Поэтому норму высева ячменя при выборе его в качестве покровной культуры следует уменьшить до 20 - 40%. Высевают покровную культуру поперек направления сева покровной культуры. (Г.А. Медведев, 1989; В.И. Филин, 1994; Г.А. Медведев, В.М. Иванов, В.Н. Чурзин, Г.С. Егорова, 2000; Т.М. Слободяник, В.М. Саяпина, 2003; А.П. Савин, 2004; B.C. Епифанов, И.В. Епифанова, 2004).
Основным недостатком подпокровных посевов является, угнетение роста и развития, ухудшение светового, водного и питательный режим эспарцета. Уровень отрицательного действия покровных культур во многом зависит от их биологических особенностей.
Поэтому в первый год жизни световая стадия может пройти у растений только при чистом посеве, тогда как сильное затенение покровными растения-
??
ми угнетает эспарцет и он может перейти к цветению (А.Л. Михальчук, 1951; М.Ф. Гладкий, 1971).
На подпокровных посевах необходимо позаботится о своевременном ос-
*
вобождении поля от покровной культуры, особенно ее валков при раздельной уборке. Валки зерновых культур, а также копны соломы должны быть убраны в течение 3-4 дней после начала уборки. В районах с небольшим снежным покровом покровную культуру необходимо скашивать не ниже 18-20 см. Этот прием позволяет накопить такое количество снега, которое достаточно для защиты эспарцета от вымерзания. До ухода в зиму в засушливых районах стерня защищает молодые растения от солнечного ожогов. (В.В. Люшинский, Ф.Б. Прижунов, 1973; Крефанов, К.Н., 1975; Д. Мирвис, 1976; Н.А. Лопачев, В.Н. Ыаумкин, 1999).
*
При уборке покровного растения структура почвы неминуемо еще больше разрушается и поверхность почвы уплотняется. Так как подпокровные растения был произведен посев многолетних трав, то это обстоятельство лишает возможности принять меры к ослаблению неблагоприятного уплотнения почвы. Все эти обстоятельства создают неблагоприятные условия накопления в почве осеннего запасы воды. Весной когда всходы многолетних трав еще недостаточно окрепли, мы также лишены возможности принять меры против бесполезной потери воды почвою помимо растений. (В.Р. Вильяме, 1948).
Излишняя загущвнность посевов при увеличении нормы высева значительно приводит к изреживанию травостоя во второй и последующие годы хозяйственного использования. (О.В. Рябинина, Ш.К. Хуснидинов, 2002).
Созревание семян у эспарцета песчаного неравномерное. Созревшими считаются семена, у которых окраска створок боба желто - бурая. Травостой скашивают при побурении 70% бобов. Особенность семенников этой культуры состоит в том, что созревшие бобы быстро осыпаются. Поэтому своевременная и быстрая уборка семенников является решающим условием получения высо-
кого урожая семян. Убирают эспарцет на семена преимущественно раздельным способом. При дружном созревании следует убирать прямым комбайнировани-ем. Семена легко очищаются и высушиваются до влажности 12%. После уборки семенников остается солома с листьями, которую можно использовать на корм животным. (В.В. Люшинский, Ф.Б. Прижунов, 1973; Н.И. Машкевич, 1974; В.И. Филин, 1994; B.C. Епифанов, 2000; Т.М. Слободяник, В.М. Саяпина, 2002).
В настоящее время важнейшей проблемой земледелия является повышение всхожести, урожайности сельскохозяйственных культур, улучшение качества продукции и снижение её себестоимости без вредного воздействия на окружающую среду.
Морфологические особенности и биологическая специфичность семян кормовых растений, в частности наличие плотной водонепроницаемой оболочки, состояние глубокого покоя, затягивающие процесс прорастания и другие фактору существенно ухудшают посевные качества, в первую очередь, полевую всхожесть, что, в итоге, снижает продуктивность'и урожай.
В производственной практике на сегодняшней день используют различные приемы повышения всхожести посевного материала кормовых культур, предусматривающие обработку семян электромагнитным полем высокой частоты, воздушно - тепловой обогрев, скарификацию, стратификацию и др. Однако одни из них являются дорогостоящими и требуют от исполнителей специальной подготовки, а другие являются недостаточно эффективными, оказывают неустойчивое положительное влияние на посевной материал и несущественно, на один-три процента, повышают всхожесть семян.
*
Есть в арсенале аграриев еще одно эффективное оружие для стимуляции всхожести семян путем обработки посевного материала специальными препаратами, стимулирующими всхожесть семян.
«... 24
Всхожесть семян - один из важнейших и надежных показателей их посевных качеств. Проблема всхожести семян всегда привлекала исследователей. (В.А. Вихрева, А.Ф. Блинохватов, А.П. Стаценко, 2001; В.В. Вакуленко, 2004).
Главная цель применения регуляторов роста на кормовых культурах- повышение урожайности, стимулировании прорастания семян и др. Поиск новых физиологически активных веществ, должен идти в сторону повышения семенной продуктивности многолетних трав.
Поэтому необходимо расширять исследования по испытанию и применению регуляторов роста при возделывание кормовых растений - прежде всего для стимуляции прорастания семян в неблагоприятных условиях, повышения устойчивости к экстремальным факторам среды, улучшения качества кормов, повышения семенной продуктивности эспарцета, люцерны и клевера. (В.М. Коваленко, B.C. Шевелуха, 1990).
Весьма актуальной научной задачей является изучение эффективности применения при выращивании эспарцета бишофита и других физиологически -активных веществ.
Большой научный и практический'интерес представляет природный минерал - волгоградский бишофит, как источник магния и комплекса жизненно необходимых макро - и микроэлементов - натрий, калий, алюминий, бром, кадмий, кремний, марганец и др., играющих важную роль в процессах, обуславливающих биологическую активность ферментов в процессе прорастания семян и последующего развития растений.
Известно многостороннее положительное действие бишофита в различных областях человеческой деятельности: медицине, зоотехнии, охране природы, борьбе с комарами и др. Значительно меньше разработок по применению его в растениеводстве, почвоведении, агрохимии,
Нормальная жизнедеятельность растительного организма возможна лишь при условии полной его обеспеченности микроэлементами. В большинстве случаев из микроэлементов стимуляторов ферментов являются ионы .металлов:
Na, К, R, Mg, Ca, Zn, Cu, Mn, Fe и др. Если подавить деятельность одного или группы ферментов, то «соответственно ослабляется или прекращается течение одного или нескольких биохимических процессов, что ведет к серьезным нарушениям в обмене веществ у растений.
Природный минерал бишофит — это комплекс магнийсодержащих солей и микроэлементов высокой гидрофильности, представляет собой прозрачную маслянистую жидкость. При плотности 1,326 т/см и рН 4,9 - 5,2 препарат содержит в своем составе г/л: хлористый магний 446,25; бромистый магний 2,96; хлористый кальций 0,98; хлористый калий 0,76; хлористый натрий 0,46; сернокислый кальций 0,23; окись брома 0,01; всего солей 452,01. Содержание микроэлементов по массе следующее, %: железо 0,002; кадмий 0,0008; висмут 0,001; молибден 0,001; литий 0,0002; рубидий 0,0001; цезий 0,0001.
Установлено, что бишофит положительно влияет на внутренние физиологические процессы в растениях в течении всей их вегетации, нормализует баланс минерального питания растений и повышает их устойчивость к болезням, что способствует повышению величины и качества продукции (В.А. Водянов, 2002; А.А. Климов, В.И. Балакшина, Г.П. Диканев, Д.В. Ефанов, 2002; А.А. Климов, Е.Я. Середишдев, 2002; А.В. Ломтев, А.А. Астахов, 2002; А.И. Михайлов, 2004). Исследованиями установлено, что обрабатывать семена желательно не ранее 2 — 3 дней до посева, а хранить в сухих проветриваемых местах. Нормы расхода бишофита для приготовления рабочего раствора для колосовых 0,3 - 0,4 литра бишофита на 10 л воды, для крупносемянных (кукуруза, подсолнечник) - 0,6 - 1,0 л.
Расход рабочего раствора от 10 до 20 л на тонну семян.
По результатам исследований Г.П. Диканева, В.И. Балакшиной, А.А. Климова (2002) установлено, что бишофит можно использовать для предпосевной обработки семян, для предпосевного внесения в почву и внекорневых подкормок.
Предпосевная обработка семян бишофитом увеличивает всхожесть семян, способствует усиленному развитию корневой системы и надземной части растений.
На Поволжской селекционно-опытной станции В.А. Водяновым (2002)
*
проведено испытание препарата бишофита в течение 1997 - 2000 гг. на посевах кукурузы. Данный препарат применялся для обработки кукурузы в фазу молоч-но-восковой спелости в концентрациях от 15 % до 45 % для ускорения созревания зерна. Установлено, что устойчивый подсушивающий эффект наблюдался от обработки посевов бишофитом 25 % концентрации и выше. Проверка всхожести зерна кукуруза после применения бишофита показала, что всхожесть зерна соответствовала показателям семян первого класса посевного стандарта (96,0 - 99,0 %).
В опытах А.В. Ломтева и А.А. Астахова (2002) проверялось действие би-шофита на урожайность зерна озимой пшеницы 'путем обработки семян и вегетационной обработки растений. Получены следующие результаты: при обработке семян урожайность возросла на 0,1 т/га, а при проведении предпосевной обработки и позднеосенней обработки растений па 0,15 т/га, при урожайности на контроле — 3,66 т/га.
Положительные результаты этими авторами получены и при применении бишофита при возделывании подсолнечника. При обработке семян урожайность составила 1,63 т/га, без обработки - 1,32 т/га.
По исследованиям А.В. Ломтева и А.А. Астахова установлено, что применение бишофита для предпосевной обработки семян может заменить протравливание семян. По дополнительным затратам на 1 тонну семян данная обработка в два раза дешевле по сравнению с протравителями семян.
Положительный эффект от обработки бишофитом семян озимой пшеницы отмечается в исследованиях В.И. Михайлова (2004). Так, на протяжении трех лет исследований большая сохранность растений к уборке наблюдалась на варианте с 10%-м раствором бишофита. Данная концентрация улучшала пока-
затели структуры урожая: по продуктивной кустистости на 0,2 шт., по количеству зерна в колосе на 4,1 шт., по массе зерна с колоса на 0,18 т, что способствовало и более высокой урожайности - 4,21 т/га при 3,71 т/га на контроле.
Анализ литературных источников показал, что применение бишофита в большинстве случае оказывает положительное влияние, в то же время возникает ряд вопросов по концентрации бишофита при обработке семян растений, расхода рабочего раствора, споеобов его применения. Научный поиск в этом направлении весьма актуален и имеет большое научное и практическое значение.
Необходимость перехода к альтернативному, биологическому земледелию повысило значимость изучения гуминовых соединений. Это привело ученых ряда стран к необходимости создания нового научного объединения - Международного общества по изучению гуминовых веществ (5-я конференция которая состоялась в 1991 г. в Японии (Нагоя), 6 -я в 1992г в Италии (Бани).
Исследования стимулирующего влияния гуминовых веществ на развитие сельскохозяйственных растений получили наиболее полное развитие впервые в СССР, Польше, Чехосл'овакии около 40 лет назад. Гумификация занимает важное место среди факторов эволюции биосферы Земли.
Растущий фон ионизирующей радиации и загрязнения окружающей среды пестицидами и другими экотоксикантами, обладающими мутагенным и канцерогенным действием, уже сейчас представляет опасность для живых организмов и их потомства. Установлено, что при действии гуминовых препаратов на поврежденные радиацией и пестицидами растения повышаются адаптационные возможности клеток меристематических тканей, гум и новые препараты способствуют уменьшению как генетических, так и функциональных наруше-
«
ний клеточного деления.
Исследования физиологической активности гуминовых веществ в стрессовой ситуации показали, что они способствуют уменьшению лучевых и химических поражений, 50%-ный уровень ингибирования устраняется и полностью восстанавливается жизнедеятельность растений.
Гуминовые препараты отличаются пониженными значениями молекулярных масс, что облегчает их проникновение непосредственно в растение; повышение уровня свободных радикалов, несомненно, влечет за собой и их более активное включение во внутриклеточные биохимические процессы.
Гуминовые препараты используют для предпосевной обработки семян или опрыскивания растений. При этом каждое семян и каждое растение получают определенную порцию подвижных и находящихся в активированной форме молекул гуминовых веществ, что способствует стимуляции ростовых процессов.
Использование гуминовых препаратов в сельском хозяйстве открывает широкие возможности увеличения урожайности зерновых, овощных и технических культур. Действие гуминовых веществ особенно эффективно в начальный период развития растений и в период наибольшего напряжения биохимических процессов, а также когда внешние условия произрастания растений отклоняются от нормы при засухе и заморозках, избытке азота в почве, в условиях засоленных почв и т.п. Обработка семян 2,5% раствором гумата позволила повысить урожайность гречихи на 4,5 ц/га, а проса на 4,8 ц/га (средние значения за 4 года испытаний). Обработка семян и растений (совместно с гербицидами и фунгицидами) озимой пшеницы гуматами в хозяйствах Краснодарского края обеспечило прибавку урожая в пределах 2,4-6,3 ц/га.
При этом следует отметить, что гуминовые вещества, усиливая ростовые процессы, снимая стресс химических обработок на растения, повышают иммунитет растений к болезням. (М.М. Овчаренко, 2001; Ю.В. Смирнова, B.C. Виноградова, 2004).
Для стимуляции вегетативного роста - используют самый известный эф-фект гиббереллина. Стимуляция может выражаться не только в вытягивании междоузлий, но и в увеличении их количества, усилении образования и роста боковых побегов, возрастании количества цветоносов и т.д. однако большинст-
во исследователей свидетельствует об отрицательном действии гиббереллина на развитие корневой системы. Именно такое изменение следует считать характерным проявлением действия гиббереллина.
Отрицательное действие гиббереллина на корневую систему .связано с увеличением потребления органических питательных веществ гипертрофированной надземной частью и соответствующим их перераспределением. При этом могут стимулироваться как деление, так и растяжение клеток. В то же время в обширной литературе по этой проблеме немало противоречивых данных.
Гиббереллины оказывают стимулирующие действие на рост кормовых трав, причем увеличивается величина первого, а иногда и второго укоса; величина же последующих укосов снижается. Отмечено, что под влиянием гиббе-реллинов может понизиться зимостойкость у многолетних бобовых трав.
Гиббереллин обладает способностью стимулировать прорастание нестра-тифицированных семян ряда растений. (Г.С. Муромец, Л.А. Пеньков, 1962; В.Ф. Верзилов, 1971; Г.С Муромцев, 1975; С. Руссель, 1977; Л.Дж. Никелл, 1984; И.В. Мишке, 1988).
По данным Л.П. Воронина, К.В. Павлова в вегетационных опытах обработка семян райграса гиббереллином влияла на накопление биомассы растений, и ее прирост составил почти 50%. (Л.П. Воронина, К.В. Павлова, 2004).
Анализ литературных источников показал, что применение бишофита и гуминовых веществ в большинстве случае оказывает положительное влияние.
Таким образом, для эспарцета выявлен ряд эффективных рострегули-рующих препаратов и показана реакция растений на их действие. Следующий этап — практическое внедрение — требует разработки технологий применения регуляторов роста. Пока соответствующие регламенты имеются и официально рекомендованы в основном для зерновых культур.
В целом необходимо отметить, что ассортимент регуляторов роста и масштабы их применения на эспарцете крайне ограничены. Это можно объяс-
нить и немногочисленностью работ по поиску эффективных регуляторов для эспарцета, и видовой особенностью на действие как известных, используемых на других культурах, так и впервые изучаемых препаратов. Поэтому необходимо расширять исследования по испытанию и применению регуляторов роста при возделывании эспарцета — прежде всего для стимуляции прорастания семян в неблагоприятных условиях, повышения устойчивости к экстремальным факторам среды, улучшения качества кормов, повышения семенной продуктивности.
Литературные данные свидетельствуют, что в современной экономической и экологической обстановке особая роль в повышение урожая эспарцета должна принадлежать экологически чистым препаратам.
В связи с этим, особую актуальность приобретают исследования изучения бишофита, гуминойых веществ, гиббереллинрв.
2. ОЦЕНКА КЛИМАТИЧЕСКИХ И ПОЧВЕННЫХ РЕСУСУРСОВ ' ЗОНЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Метеорологические условия периода исследований
Климат подзоны светло - каштановых почв в пределах Волгоградской области резко континентальный и характеризуется большой амплитудой колебаний температур в течение года, жарким летом и холодной малоснежной зимой. Абсолютный максимум температуры летом достигает +40...+45С, абсолютный минимум имой -36...-4ГС. Среднегодовая температура воздуха составляет +7,5С. Продолжительность периода с положительной средне -суточной температурой составляет 220 - 245 дней, без морозного периода 160-170 дней.
По среднемноголетним данным, сумма активных температур составляет 3050 - 3250 С. За теплый период выпадает 176 - 200 мм. Годовая их сумма колеблется от 250 до 320 мм, из них в период активной вегетации растений выпадает 70 - 90 мм в виде кратковременных ливневых дождей. Осадки по сезонам года распределяются следующим образом на зимний период 20%, весна 22%, лето 35%, оеень 23%.
Ветры юго - восточного направления весной и летом приносят сухой жаркий воздух. Часто число наиболее жарких дней со среднесуточной температурой воздуха более 20С доходит до 80 - 90. В засушливые дни относительная влажность воздуха снижается ниже 30%, в суховейные до 10% и ниже, при этом температура поднимается выше 20С, скорое і ь ветра при этом может достигать более 5 — 6 м/с.
Заморозки начинаются в конце сентября - впервой декаде октября. Иногда заморозки могут наблюдаться в середине мая, а обычно они прекра щаются в конце апреля. Средняя январская температура около - 10С. Общая продолжительность безморозного периода колеблется от 160 до 170 дней. Максимальная глубина промерзания почвы достигает 0,8 м. В зимний период часто наблюдаются оттепели. Снежный покров, как правило, формируется слабый и неустойчивый. В отдельные годы зимы бывают совершенно бесснежные. В среднем, высота снежного покрова невелика и колеблется по годам от 5 до 20 см.
Необходимо отметить, что наступление положительных температур воздуха в отдельные годы сильно колеблется. Устойчивый переход д положительной среднесуточной температуре отмечается в конце марта — начале апреля. Продолжительность весеннего периода со среднесуточными температурами воздуха 0 - 10 С около 20 - 30 дней. Весна обычно короткая с быстро нарастающей температурой воздуха, с суховеями, что приводит к быстрому иссушению почвы и создает неблагоприятные условия для роста и развития эспарцета.
Годовая амплитуда среднемесячных температур воздуха составляет 30 - 32С\ а экстремальные температуры варьируют в пределах 75 - 85 С. Лето жаркое, сухое. Самые жаркие месяцы июль и август, когда температура воздуха в тени достигает в отдельные дни 40 - 43 С0. Частые суховеи в период вегетации эспарцета песчаного резко снижают его продуктивность. Число дней с суховеями за период май - июль составляет 50-55.
Показателем влагообеспеченности вегетационного периода является гидротермический коэффициент (ГТК), который определяется как отношение суммы осадков за период со среднесуточной температурой выше 10 С к сумме температур за этот же период, уменьшенной в 10 раз. По данным Е.Т. Дегтяревой и А.Н. Жулидовой (1970) ГТК южных районов Волгоградской области составляет 0,6 — 0,65, что свидетельствует о значительной засушливости данной зоны. Каждый третий - четвертый год бывает засушливым. Гидротермический коэффициент и основные метеорологические показатели вегетационных периодов 2002 - 2005 гг. представлены в приложении 1, 2, 3, 4,5.
Продолжительный безморозный период, обилие тепла и света благо-приятствует возделыванию эспарцета на семена. Лимитирующим фактором влияющим на семенную продуктивность эспарцета в богарных условиях является влага, а так же относительная влажность воздуха, температурный режим и приход солнечной радиации.
По годам исследования годовая сумма осадков составила в 2002г. -403,1 мм, в 2003г. - 377,1 мм, в 2004г. - 401,6 мм, в 2005г. - 373,4 мм, при среднемноголетнем значении 314 мм. Анализ осадков показывает их неравномерное распределение в годы исследований и самое важное их варьирование за вегетационный период. Так, с мая по июль выпало в 2002г. - 14,6 мм, в 2003г. - 96,7 мм, в 2004г. - 106,4 мм, в 2005г. - 146,4 мм, при среднемноголетнем значении 107 мм.
Среднедекадная температура воздуха во второй апреля декаде 9,2 С, к третий декаде она повысилась на 3 С. Осадков за этот период выпало 4,7 и 9,8 мм. Последующие месяцы характеризуются как сухие, ГТК составил в мае - 0,10, июне - 0,15, июле - 0,0. Среднедекадная температура в мае - 14,9 С, июне - 20,6 С, июле 27 С. Относительная влажность воздуха была ниже от среднемноголетней в мае на 16% и июле на 9%, июне выше на 1%.
Наиболее низкая температура воздуха в 2002г. в первой декаде января — -13,0 С. Самый холодный месяц зимы 2002 - 2003 гг. был декабрь - 11,9С, в остальные месяца температура воздуха составила - 4,6 С(январь), - 9,1 С (февраль). В апреле 2003 выпало всего 7,00 мм осадков, температура воздуха составила 7,1 С0 и соответственно апрель характеризовался как умеренно теплый и сухой. Май характеризовался как очень засушливый (ГТК 0,46), осадков выпало 25,4 мм и температура воздуха 18,6 С. В июне осадков выпало больше среднемноголетних на 7,7 м, в июле меньше на 13 мм. Средне - декадная температура воздуха равна среднемноголетней в июне на 20,6 С, в июле выше на 3,3 С. Среднедекадная влажность воздуха с мая по июнь составила 47, 61, 59 %.
Рост и развитие эспарцета в зависимости от способов посева, обработки семян и года жизни
Рост и развитие эспарцета в зависимости от способов посева, обработки семян и года жизни Полевая всхожесть семян - один из важнейших показателей, от которого зависит формирование оптимальной густоты стояния. Под этим понимают количество всходов трав, появившихся за определенный срок, выраженный в процентах от числа высеянных фактически всхожих в лаборатории семян, не принимая в расчет количества высеянных твердых семян. Основной фактор для высокой полевой всхожести семян зоны исследований является влажность почвы в период прорастания семян и появления всхожести.
Применение обработки семян стимуляторами роста способствует развитию более мощной корневой системы в начальные периоды развития, повышает всхожесть семян, усиливает устойчивость растений к сезонным перепадам температур.
Обработка бишофитом позволила обогатить семена хлоридом магния (87 - 99%), микро- и макроэлементами (кальций, калий, бор, медь, железо, молиб ден и др.), которые оказывают положительное действие на обмен веществ в прорастающих семенах, и на последующих этапах развития оказывают положительное влияние на рост и развитие всего растения эспарцета.
Анализ имеющихся литературных источников по применению бишофита, дает возможность сделать заключение об эффективности его применения и увеличения всхожести семян при их предпосевной обработке этим природным минералом.
Предпосевная обработка семян агроспейсом исключает применение при-липателей и обеспечивает оптимальные условия роста и развития растений. Она обеспечивает увеличение всхожести и энергии прорастания обработанных семян на 8 - 10%, ускорение темпов развития растений в течение вегетационного периода, стимулирует рост корневой системы.
Фитогормональный препарат гибберсиб, полученный биологическим методом, действующим началом которого является комплекс натриевых солей гиббереллинов, обладает способностью стимулировать прорастание нестрати-фицированных семян, что важно для увеличения всхожести семян эспарцета.
Все перечисленные препараты являются экологически чистыми, находятся в свободной продаже, доступны по цене, поэтому применение стимуляторов роста является очень перспективными в растениеводстве.
Для прорастания семян эспарцета требуется в два раза больше воды, чем весят сухие семена. Эспарцет высевали в третий декаде апреля плодами (семена в оболочке), которые для набухания требуют 125 - 150 % воды от их массы.
Количество твердых семян у эспарцета песчаного достигает 20 - 25%. Это свойство семян значительно снижает густоту всходов эспарцета, особенно в засушливых условиях.
По данным многих исследователей, эспарцет отличается низкой всхожестью. Лабораторная всхожесть семян эспарцета низкая: от 75 до 80%. Полевая всхожесть семян составляет 54 - 80%. (М.Ф. Гладкий, 1971; Б.К. Юсупов, 1972; Б.Х. Жеруков, К.Г. Магомедов, 2003). Полевая, всхожесть зависит от многих факторов: крупности, энергии прорастания, жизнеспособности, количества твердокаменных и ложнотвердых семян и др.
На всхожесть эспарцета в полевых условиях и на сохранность растений оказывают влияние влажность и температура почвы, наличие вредителей и болезней, чистота участка.
В условиях богарного земледелия нашей зоны особенно важны приемы агротехники: оптимальный срок сева, способ посева, обработка семян. От этих агрономических приемов зависит получение полноценных всходов семян, вы живаемости всходов и сохранности растений в последующие года жизни. В первые месяцы жизни молодые растения очень восприимчивы к изменению условий внешней среды и могут сильно изреживается, особенно в засушливую весну.
Данные таблицы 2 отражают положительное влияние стимуляторов роста, способов посева на полевую всхожесть и общую выживаемость семян и растений. Получено всходов на контрольном фоне (беспокров) нитрагин 179 шт/м2 при рядовом размещение посевов, на широкорядном 73 шт/м2. Наилучший результат из стимулятор дал бишофит, независимо от способа посева, и составил 193 и 94 шт/м2 на рядовом и широкорядном размещении посевов беспокрова, соответственно. На вариантах с обработкой агроспейсом и гибберсибом при рядовом размещение получено всходов 186 и 193, широкорядном 81 и 94 шт/м2, соответственно.
Подпокровная культура оказывала существенное влияние на полноту всходов и сохранность растений к осени. Так, в засушливый вегетационный период 2002 года при беспокровном рядовом размещении полнота всходов на варианте с обработкой бишофитом составила 26%, агроспейсом 25%, гибберсибом 21%, на контроле 19%. Аналогичная закономерность прослеживается и на широкорядном подпокровном посеве - контроль 16%, гибберсиб 18%, агроспейс 22%о, бишофит 23%. Такая низкая полевая всхожесть связана с малым количеством выпадения атмосферных осадков в первой декаде мая - 2,9 мм.
Наблюдения показали, что обработка семян стимуляторами роста оказывает положительное влияние на сохранность растений к осени. Так, на варианте с обработкой агроспейсом и бишофитом сохранность составила при рядовом беспокровном 88 и 85%, а при широкорядном беспокровном - 91 и 87 % . При наименьшей густоте для растений создаются лучшие условия, но возникает опасность засорения посевов. Подпокровные посевы в 2002 году сильно засорялись многолетними корневищными сорняками, что неблагоприятно отразилась не только на полевой всхожести, но и сохранности растений к осени, которая составила 4 - 6% от нормы высева. терно для 2003 года (таблица 2). В третьей декаде апреля не было осадков, за весь апрель выпало 7,00 мм, а за первую декаду мая осадки составили 6,7 мм. На контроле полевая всхожесть ниже, чем на вариантах с обработкой семян. Так, на варианте с беспокровным посевом при широкорядном размещении на контроле она составила 150 шт/м", а с обработкой бишофитом - 210 шт/м", аг-роспейс 186 шт/м", гибберсиб 180 шт/м". При рядовом беспокровном посеве полевая всхожесть имела аналогичную закономерность, на контроле полевая всхожесть 53%, а на варианте с обработкой бишофитом 79%.
Особенности формирования корневой системы эспарцета в зависимости от способов посева и продолжительности жизни
Корневая система у эспарцета имеет стержневую веретенообразную фор-му, главный корень, утончающийся книзу, достигает уже в первый годы жизни длины до 50 — ПО см в глубину. Большая часть боковых корней эспарцета находится в глубине 50-70 см от поверхности земли. Почти полное отсутствие бобовых корней в верхних горизонтах почвы и сосредоточение их в более глубоких составляет первое отличие корневой системы эспарцета от других бобовых растений. На второй и третий год жизни корни эспарцета продолжают углубляться, образуя новые разветвления, части верхних мелких бобовых разветвлений при этом отмирают. По наблюдениям исследователей, общий прирост корней эспарцета на второй и последующий годы значительно меньше, чем у люцерны. Отношение веса корней к надземной массе у эспарцета равно во все годы 1:1 или 1:2. В последующие годы жизни бывает 1:4 или 1:5, т.е. прирост корней на 3...4-Й год жизни отстает от прироста надземной массы в 4 -5 раз, тогда как у люцерны отношение веса корней к весу надземной массы во все годы равно 1:1 или 1:2.
Выделения корней эспарцета обладают большой растворяющей способностью. Они легко растворяют труднорастворимые кальциевые и фосфорные соединения почвы. После отмирания почва обогащается большим количеством кальция, перегноя, а катион кальция поглощаясь перегноем придает всему ком-ку прочность. Корневые остатки и корни эспарцета не обладают способностью к отрастанию после перепашки пласта.
На посевах эспарцета первого года жизни проводили наблюдения за накоплением корней по горизонтам в зависимости от способов посева и обработок семян стимуляторами роста. Из таблицы 8 видно, что в 2002г. разница между рядовым и широкорядным посевом не существенна и составляет 0,01г. Обработка стимуляторами роста и нитрагинизация позволили улучшить развитие корневой системы, так, вес корней абс.сух.массы с одного растения в слое почвы 0,0 - 0,3 м с обработкой нитрагином (контроль) - 0,19 г., агроспейс 0,24 -0,26г., бишофит 0,25 - 0,27г. Стимулятор роста гибберсиб не оказал положительного влияния на развитие корневой системы и масса корней с одного растения составил 0,13г. Динамика накопления корней в слое 0,03 м пропорционально отражается и в развитие диаметра главного корня (приложение 9, 10).
Наиболее развит в пахотном слое главный корень на вариантах с обработкой бишофитом и гибберсибом, наиболее слабый на варианте гибберсиб. Широкорядный способ посева позволил повысить диаметр главного корня в слое почвы 0,0 - 0,20 м. На подпокровных посевах в первый год жизни накапливается небольшое количество корней независимо от способа посева, т.к. растения эспарцета подавляются покровной культурой. Изменение по годам исследований происходит только в зависимости от метеорологических условий, накопление корней на одно растений в среднем в 2002г. - 0,06г., в 2003г. - 0,07г., 2004г. -0,08...0,09г., наибольшее в благоприятном 2005г. - 0,10...0,11г. Развитие главного корня чуть лучше, в среднем на 0,1 мм на беспокровных посевах и на ва-риантах с обработкой стимуляторами роста (агроспейс и бишофиі).
За годы исследования корневой системы эспарцета первого года жизни в слое почвы 0,0 - 0,3 м, можно сделать заключение о положительном влиянии обработок семян стимуляторами роста и беспокровных широкорядных посевов.
Анализируя распределение корней по горизонтам эспарцета второго года жизни (таблица 9), можно сделать заключение о положительном влиянии широкорядных и подпокровных посевов на рост корней. Так, в 2003 г. на широкорядном посеве накопление корней на 13,8% больше, чем при рядовом. Благодаря более сильному развитию эспарцета с обработкой семян бишофитом и аг-роспейсом, на этих вариантах корневая система была более сильно развита.
Так, при рядовом посеве с обработкой бишофитом и агроспейсом вес корней с одного растения составил 2,03 и 2,12г., при широкорядном посеве 2,45г. Развитие корней происходит по убыванию, так в слое 0,0...0,1 м масса корней на одном растении при рядом посеве 0,90г. и широкорядном 1,10г., в слое 0,2...0,3 м - 0,36 й 0,39 г. Наиболее-развит главный корень в 2003 г. на вариантах с обработкой бишофитом при широкорядном посеве от 10,6 мм в слое 0,0 - 0,5 м до 2,7 мм в слое 0,25 - 0,30 м (приложение 1 I).
В 2004г. на вариантах с большей площадью питания (широкорядные посевы) на одном растении сформировалась максимальная масса корней. Так, при широкорядном беспокровном посеве на варианте бишофит масса корней составила 2,17 г, агроспейс 2,21 г., гибберсиб 1,83 г., нитрагин 1,67 г., что больше рядовых посевов на 29%, 12%, 35%, 23%, соответственно. Эти показатели подтверждаются развитием главного корня, так при широкорядном посеве диаметр корня в слое почвы 0,0«- 0,05 м при обработке нитрагином 6,7 мм, агроспейсом 9,1мм, бишофит 10,3 мм, гибберсибом 7,8 мм, что больше рядовых на 3,0 мм, 4,5 мм, 3,00 мм, 3,7 мм.
При подпокровном рядовом посеве в 2004г. масса корней на одном растении на 36% больше, при широкорядном 21%, чем беспокровные. Минимальная масса корней на 1 растении на контрольном варианте и гибберсиб при рядовом посеве 2,21г. (нитрагин) и 2,16г. (гибберсиб), что меньше широкорядных на 4%. Максимальная масса корней сформирована на варианте агроспейс и бишофит 2,85 и 2,62 г. при рядовом посеве и широкорядном 2,80 и 2,36г. Аналогичная закономерность .прослеживается и по диаметру главного корня. Наиболее развит главный корень в подпокровных посевах, так в слое 0,0 - 0,05 м при широкорядном - 9,8 мм и рядовом - 8,9 мм, на беспокровных 8,5 и 4,3 мм. Аналогичная закономерность по развитию главного корня прослеживается и в 2005г.
Развитие корней на одном растение в 2005г. во многом похоже с прошлым 2004 г. Увеличение накопления корней на одном растении связано с хорошими метеорологическими условиями года, так, при беспокровном рядовом посеве накопилось корней больше на 0,47 г. и широкорядном 0,17 г., при подпокровном рядовом 0,25 г. и широкорядном 0,10 г. Максимальная масса корней на одном растении при рядовом и широкорядном беспокровном посеве сформировалось на варианте агроспейс, и убывала вниз по профилю, в слое 0,0 - 0,1 м 1,12 и 1,20 г, в слое 0,1 - 0,2 м 0,71 и 0,85 г., в слое 0,2 - 0,3 м 0,42 и 0,45г. Бишофит показал себя лучшим на подпокровных посевах 2,99г. (рядовой посев) и 2,92 г. (широкорядный), что всего на 0,04 и 0,33г. меньше агроспейса.
Продуктивность фотосинтеза и КПД ФАР
Продуктивность фотосинтеза (ПФ), представляет собой весовое количество общей биомассы, накапливаемой растениями в посевах за сутки в расчете на один м листьев. Продуктивность фотосинтеза посевов эспарцета первого года пользования представлена в таблице 20. В 2002г. при рядовом посеве она составила 0,25 г/м »сут., что на 0,03 г/Чс«сут. больше широкорядных.
На беспокровных рядовых и широкорядных, подпокровных широкорядных посевах в 2003г. продуктивность фотосинтеза составляет 2,70 г/м #сут. Только на подпокровном рядовом посеве из - за высокого ФП (0,96 млн.м #дней/га) продуктивность фотосинтеза составила 2,13 г/м сут.
Продуктивность фотосинтеза в 2005г. составила при подпокровном рядо-вом посеве 3,49 г/м"«сут. и широкорядном 4,29 г/м «сут. ПФ на рядовом и широкорядном беспокровном составила 1,91 и 2,03 г/м"«сут. Продуктивность фотосинтеза в исследованиях связана с урожаем сена и фотосинтетическим потенциалом. Так, на беспокровных рядовых посевах лучшим ПФ был варианте с обработкой бишофитом - 2,12 г/м »сут., широкорядных агроспейс 2,26 г/м"»сут. На подпокровном рядовом - гибберсиб 3,78 г/м »сут., широкорядном - бишо-фит 4,46 г/м"»сут. Продуктивность фотосинтеза, посевов эспарцета второго года пользования представлена в таблице 21. В 2003 г. наибольшая продуктивность фотосин-теза была на стороне с широкорядным посевом и составила 2,59 г/м"»сут., что больше на 0,20 г/м"«сут. Продуктивность фотосинтеза в 2005г. по вариантам обработок семян варьировала незначительно, так, наибольший при беспокров-ном рядовом и широкорядном 13,19 г/м"»сут. (гибберсиб) и 3,20 г/м" сут. (агроспейс), наименьший 3,15 г/м"»сут. (нитрагин и бишофит) и 2,96 г/м"«сут. (гиб-берсиб). На подпокровных рядовых посевах наименьшая 2,84 г/м"#сут. (агрос-пейс) и широкорядных 3,07 г/м »сут. (нитрагин и бишофит), наибольшая на ря-довом - 2,97 г/м"-сут. (бишофит) и широкорядном -3,18 г/м »сут. (гибберсиб).
К третьему году пользования происходит увеличение продуктивности фотосинтеза, на широкорядном посеве 2,91 г/м сут. и рядовом 2,83 г/м"»сут. Изменение продуктивности фотосинтеза по обработкам семян стимуляторами роста изменялась на рядовом от 2,74 (контроль) до 2,88 г/м »сут. (агроспейс), на широкорядных посевах от 2,74 (бишофит) до 3,33 г/м"«сут. (гибберсиб).
К четвертому году пользования ПФ в среднем составила 3,15 г/м"-сут. Наименьшая продуктивность фотосинтеза при рядовом посеве 3,04 г/м"-сут. (гибберсиб), наибольшая 3,31 г/м" сут. (агроспейс). На широкорядных посевах изменялась от 3,15 г/м сут. (бишофит и агроспейс) до 3,17 г/м"»сут. (гибберсиб).
Коэффициентом использования фотосинтетически активной солнечной радиации (ФАР), представляющим собой отношение энергии, аккумулированной в общей биомассе урожая к приходящему количеству ФАР за вегетацию конкретной культуры. Максимальное значение коэффициента использования приходящей ФАР самыми высокопродуктивными посевами могут достигать 5 -6%. В настоящие время производственные посевы полевых культур используют на формирование урожаев всего лишь 0,5 - 1,5% имеющихся ресурсов фотосинтетически активной солнечной радиации.
В 2002г. КПД ФАР в посевах первого года пользования отмечался невысоким и составил 0,03 % при рядовом и широкорядном посеве. Это связано с тем, что эспарцет в первый год жизни медленно развивается. В 2004 г. наи большие значение КПД ФАР в покровных рядовых посевах - 0,51%о, широкорядных - 0,46%). Наибольшее значение КПД ФАР в 2005г. было па подпокровных посевах - 1,04 %, что больше беспокровных на 0,43 %.
