Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературных источников . 7
1.1. Значение, происхождение и распространение амаранта . 7
1.2. Ботаническая характеристика амаранта 13
1.3. Биологические особенности амаранта 19
1.4. Анализ литературных данных по изучаемым вопросам: сроки, способы посева и сроки уборки амаранта 25
Глава 2. Условия и методика проведения исследований . 35
2.1. Агрометеорологические условия 35
2.2. Почвенные условия 43
2.3. Схемы и методика проведения исследований ... 46
2.4. Агротехнические условия проведения опытов.. 51
Глава 3. Влияние сроков посева на развитие, урожайность и качество амаранта . 53
3.1. Условия роста и развития растений при различных сроках посева. 53
3.2. Влияние сроков посева на рост и развитие амаранта 53
3.3. Зависимость густоты стеблестоя от сроков посева 66
3.4. Изменение чистой продуктивности фотосинтеза в зависимости от сроков посева 69
3.5. Динамика накопления органического вещества. 78
3.6. Влияние сроков посева на урожайность и качество амаранта 80
Глава 4. Влияние способов посева на развитие, урожайность и качество амаранта 87
4.1. Условия роста и развития растений при разных способах посева 87
4.2. Влияние способов посева на развитие амаранта 90
4.3. Зависимость густоты и высоты растений от способов посева 92
4.4. Изменение чистой продуктивности фотосинтеза в зависимости от способов посева 97
4.5. Динамика накопления органического вещества. 104
4.6. Влияние способов посева на урожайность и качество амаранта 105
Глава 5. Влияние сроков уборки на развитие, урожайность и качество амаранта 111
5.1. Влияние сроков уборки на густоту и высоту амаранта 111
5.2. Влияние сроков уборки на фотосинтетический потенциал амаранта 117
5.3. Влияние сроков уборки на урожайность и качество амаранта 122
Глава 6. Экономическая эффективность возделывания амаранта .. 126
Выводы 135
Предложения производству 138
Библиографический список 139
Приложения
- Значение, происхождение и распространение амаранта
- Схемы и методика проведения исследований
- Изменение чистой продуктивности фотосинтеза в зависимости от сроков посева
- Зависимость густоты и высоты растений от способов посева
Введение к работе
Актуальность. Обеспечение животноводства высокобелковыми кормами, сбалансированными по аминокислотам, витаминам, макро- и микроэлементам - одна ив наиболее актуальных проблем современного сельскохозяйственного производства. Использование лишь традиционных кормовых культур не обеспечивает решение данной проблемы и ее стабилизацию, хотя в интенсификации их возделывания не исчерпаны все резервы. Вместе с тем, расширение видового состава кормовых культур га счет ногой высокобелковой культуры - амаранта может позволить в короткие сроки повысить продуктивность кормопроивводотва и существенно улучшить качество кормов, прежде всего по содержанию в них белка, сбалансированного по аминокислотам.
Представленная работа является составной частью плана исследований кафедры растениеводства по выполнению заказ-наряда 53 / 9-93 "Разработка технологии выращивания высоких экологически чистых урожаев новых кормовых культур с повышенным содержанием белка" (Государственный регистрационный номер 01900034396),
Цель и задачи исследований. Цель научных исследований - выявление оптимального срока посева, определение рациональной ширины междурядий и оптимальных сроков уборки амаранта на зеленый корм, силос и семена в условиях Мордовии.
В задачи исследований входило:
Изучить влияние сроков посева на развитие, урожайность и качество амаранта.
Изучить влияние способов посева на развитие, урожайность и качество амаранта.
Исследовать влияние сроков уборки на качество ама-
- Б -ранта.
4. Рассчитать экономическую эффективность возделывания амаранта.
Научная новизна работы. Установлены оптимальный срок посева (первая декада мая), рациональный способ посева (междурядья 45 ом при посеве с ранними и 15 см - с поздними зерновыми культурами) и сроки уборки (начало цветения - полное цветение - на зеленый корм; начало образования семян- на силос; согревание семян - на силос и семена). Дано научное обоснование полученной урожайности, фотосинтетической деятельности и другим показателям.
Практическая ценность результатов исследования. Б результате исследований выявлены необходимые сведения по биологическим особенностям и получению высоких урожаев зеленой массы и семян амаранта при различных сроках, способах посева и сроках уборки. Внедрение разработанной технологии в производство позволит хозяйствам, расположенным на выщелоченных черноземах Мордовии, создать устойчивую кормовую базу и обеспечить ее высококачественным белком.
Апробация работ. Основные положения диссертационной работы доложены:
На научных конференциях (Огаревские чтения) Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева в 1993, 1994, 1995 гг.
На заседаниях кафедры растениеводства Мордовского госуниверситета имени Н.П.Огарева в 1993, 1994, 1995 гг.
Публикация результатов исследований. По материалам исследований, представленным в диссертации, опубликовано три статьи.
-6-.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа наложена на 195 страницах машинописного текста, состоит иэ введения, б глав, выводов и предложении производству, включает 48 таблиц, 33 приложения. Библиографический список имеет 199 наименований, в том числе 13 на иностранном языке.
Значение, происхождение и распространение амаранта
Значение. Амарант как новая кормовая культура перспективен, особенно в зоне неустойчивого увлажнения Среднего Поволжья и юга, юго-востока европейской части страны , где очень уаок набор высокобелковых культур, способных противостоять засухе Е32, 57, 107, 155, 167, 1743.
По данным экспериментов Продовольственной комиссии ООН, пищевая ценность белка амаранта составляет 75 баллов (для сравнения молока - 72 балла, пшеницы - 57).В кормовой единице зеленой массы амаранта в 5 раз больше протеина, чем в кукурузе [123.
В сравнении с кукурузой и суданской травой зеленая масса амаранта значительно отличается по протеину и клетчатке [99, 1023. В кормовой зрелости на абсолютно сухую массу содержание протеина составляло у амаранта 20,6 %, кукурузы 11,9 Хъ суданской травы 13,8 %. Клетчатки меньше всего у амаранта 13,2% , соответственно у кукурузы и оуданской травы - 25,2 и 27,8 % [1043. Исследования химического состава и питательной ценности различных частей амаранта (стебель, листья, метелка) показали наибольшее количество белков, жиров, каротина, кальция, фосфора в листьях. Максимальное накопление белка (26 г на 1 кг корма) совпадает по времени с образованием семян молочной спелости. Это в 2,2 раза превышает количество протеина в зеленой маосе кукурузы [73, 131, 1703. По данным С.В.Беликовой, Л.П.Гаевой и А.И.Подколзина [IS] химический состав свидетельствует о хороших кормовых качествах различных видов амаранта. Так, например, в амаранте метельчатом с влажностью 10 % содержится (в пересчете на воздушно сухое вещество) 18,IX протеина, 1,1% жира, 27,8% клетчатки, 4 % сахара. Питательность 1 кг корма из амаранта составила 0,49 кормовых единиц, 136,4 г протеина и 74 мг каротина. Листовая масса амаранта богата протеином, железом и витаминами А и С. В сухом веществе ее содержится 15,8 % сырого протеина и 12,85% чистого белка [139]. Причем важнейшей аминокислоты - лизина в белке амаранта больше, чем в белке пшеницы в 2, а кукурузы в 3 раза. Американские исследователи в таблицах пищевой ценности различных растительных белков отвели белку амаранта первое место - до кукурузы, ячменя, грецких орехов, пшеницы, сои [42, 120, 127, 136, 185,1983. Содержание в больших количествах витамина С и каротина делает корм из амаранта особенно ценным. Скармливание домашним животным и птице зеленой массы этого растения благотворно сказывается на их росте и продуктивности СИ, 13, 14, 29, 81, 151, 1633. Переваримость основных питательных веществ амаранта такова: коэффициент переваримости протеина составляет 75; жира - 19; клетчатки - 34 ; безаэотистых экстративных веществ -66 С1523. Амарант успешно можно возделывать на зеленый корм, силос, зерно, как овощную, декоративную, лекарственную и техническую культуру С62, 65, 66, 81, 139, 168, 1923. В лаборатории биоконверсии растительных ресурсов Ботанического сада при Казанском государственном университете -учеными И.А.Черновым, С.Ф.Племенковой, Е.А.Чертищевой [168] разработана технология переработки фитомассы амаранта в бел-ковоаминокислотный концентрат (БАК), который может быть получен в виде пасты или гранулята. В зоне Поволжья амарант метельчатый хорошо поедается свиньями и должен включаться к зеленый конвейер для свиноводческих хозяйств как один из основных компонентов С30, 53, 74]. Перспективная культура амарант с высоким содержанием белка (больше 16 %) и крахмала в зерне (60 %), по качеству близкого к крахмалу восковидной кукурузы, успешно выращивается на Кубанской земле С713. Опыты А.Х.Караева и И.Д.Тминова [843 подтверждают, что включение в рацион свиней и овец зеленой массы амаранта с низким содержанием клетчатки и высоким содержанием питательных веществ позволяет повысить протеиновую, аминокислотную и минеральную их питательность. Среднесуточные привесы поросят, в рацион которых входил амарант, за период 2-4-х месячный возраст составили 431 г против 246 г по контрольной группе. К 4-х месячному возрасту опытной группы достигали живой массы 46 кг. Зеленая масса амаранта является питательным кормом для молодняка рогатого скота, суточный привес которых достигает 1000 г, а зерно идет на корм птице. Цыплята, которым добавляли в корм семена растут в б раз быстрее. Силос иэ амаранта охотно поедается скотом. Служит хорошим молокогонным средством. По питательности превосходит силос из кукурузы, подсолнечника и кормовой капусты. В 100 кг силоса из амаранта содержится 2,4 кг переваримого протеина (16 к.ед.). На к.ед. приходится 149 г переваримого протеина, что говорит о высокой питательности. Химический состав силоса из амаранта: сырого протеина - 3,5, белка - 1,9, жира - 0,9, клетчатки - 5,5, золы - 4,2 и БЭВ - 9,6 % С41, 98, 103, 1953. В.И.Медведева С101) доказала, что скармливание дойным коровам кукурузно-амарантового и амарантового силоса увеличило переваримость всех питательных рационов за счет повышенного содержания протеина и меньшего содержания клетчатки, а также повысило балансы азота, кальция и фосфора.
Схемы и методика проведения исследований
Полевые опыты проводили в учебно-опытном хозяйстве Мордовского университета имени Н.П.Огарева, а производственные в ТОО "Луховское" Октябрьского района г. Саранска.
Опит 1. Влияние сроков посева на развитие, урожайность и качество амаранта (1993, 1994, 1995 гг.). Цель: выявить оптимальный срок сева амаранта в условиях Мордовии. Схема опыта включала четыре срока сева амаранта: 1. Первый срок сева - при температуре почвы 10-12С на глубине 0-5 см. 2. Второй срок - через 7 дней после первого; 3. Третий срок - через 14 дней после первого; 4. Четвертый срок - через 21 день после первого. Повторность четырехкратная. Учетная площадь делянки 40 м2. Расположение вариантов - систематическое. Изучали амарант метельчатый или багряный ( Amaranthus panikulatus, A. cruenthus ). Посев широкорядный - 45 см, на глубину 1,5 - 2,0 см, о нормой 1,0 млн. всхожих семян на 1 га. Производственные опыты проводили в 1995 году. Учетная плоивдь делянки 200 м2, повторності четырехкратная. Изучали первый и второй сроки сева. Опит 2. Влияние способов посева на развитие, урожайность и качество амаранта (1993, 1994, 1995 гг.). Цель: изучить разные способы посева амаранта и определить рациональную ширину междурядий. Схема опыта включала, четыре способа сева амаранта: 1. Обычный рядовой - 15 см; 2. Широкорядный - 45 см; 3. Широкорядный - 60 см; 4. Широкорядный - 70 см. Повторності четырехкратная. Учетная площадь делянки -40 м2. Расположение вариантов - систематическое. Изучали амарант метельчатый. Семена высевали на глубину 1,5-2,0 см из расчета 1,0 млн. всхожих семян на 1 га. Расстояние между растениями в ряду при ширине междурядий 15 см - 6,7 см; 45 см - 2,2 см; 60 ом - 1,7 см; 70 см - 1,4 см. Амарант высевали в ранний (одновременно с ранними зерновыми культурами) и поздний ( с поздними зерновыми культурами) сроки сева. Производственные опыты проводили в 1995 году. Учетная площадь делянки 200 мя, повторность четырехкратная. Изучали ширину междурядий 45 см. Опыт 3. Влияние сроков уборки на развитие, урожайность и качество амаранта (1993, 1994, 1995 гг.). Цель: Определить оптимальный срок уборки амаранта на зеленую массу и семена. Схема опыта включала четыре срока уборки амаранта: 1. Первый - уборка в начале цветения; 2. Второй - уборка в фазе полного цветения; 3. Третий - уборка в начале образования семян; 4. Четвертый - уборка в фазе созревания семян. Повторносте четырехкратная. Учетная площадь делянки 40 и2. Расположение вариантов - систематическое. Изучали амарант метельчатый. Посев широкорядный - 45 ом, на глубину 1,5-2,0 см, с нормой 1,0 млн. всхожих семян на 1 га. Посев проводили в третьей декаде мая. Производственные опыты проводили в 1995 году. Учетная плотадь делянки 200 и2, повторносте четырехкратная. Изучали все способы уборки. Є течение вегетационного периода амаранта проводили следующие учеты, наблюдения и анализы: 1. Агрохимические анализы проводили на почвенных образцах с глубины пахотного горизонта в мордовской республиканской лроектно-изыскательской станции химизации. Определяли: содержание гумуса по ГОСТу 26213-91, солевую кислотность по ГОСТу 26483-85, гидролитическую кислотность по ГОСТу 26212-91, сумму поглощенных оснований по ГОСТу 27821-88, общий азот по ГОСТУ 26107-87, подвижного фосфора и обменного калия по ГОСТу 26207-91. 2. Влажность почвы определяли путем высушивания почвенных проб при температуре 105С до постоянной массы [39]. 3. Фенологические наблюдения проводили в основные фазы роста и развития амаранта: всходы, отрастание, выметывание, цветение и созревание семян (75 % в метелке). Продолжительность фаз и длину вегетационного периода определяли в днях с момента сева. - 49 -Фенологические наблюдения проводили в соответствии с методикой Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. 4. Густоту стояния раотений определяли на стационарных площадках размером 0,25 кв.м, расположенных по диагонали учетной делянки на двух несмежных повторностях, в период полных всходов и перед уборкой. 5. Высоту растений измеряли при помощи мерной рейки по фагам развития на постоянных растениях. Средние показатели высоты растений определяли с точностью до 1 см. 6. Динамику прироста растений определяли по двум показателям: высоте стеблестоя и накоплению сухого вещества растениями по фагам развития. Для этого отбирали средние пробы по 25 растений с делянок двух несмежных повторностей, обрезали корни, растения разделяли на листья, стебли и отдельно взвешивали, затем высушивали их до постоянной массы. По результатам взвешивания определяли сухое вещество.
Изменение чистой продуктивности фотосинтеза в зависимости от сроков посева
В среднем за три года наибольшее количество осадков выпадало от посева до полного выметывания, когда растениям необходимо максимальное количество влаги и питательных веществ на образование вегетативной массы.
На долю растений, посеянных в ранние сроки,приходилось значительно большее количество положительных температур, что оказывало большое влияние на созревание семян.
Прохладные и дождливые условия вегетационного периода 1993 - 1994 гг. способствовали позднему созреванию семян (первый срок посева- конец августа, второй, третий и четвертый - начало первой, конец второй декады сентября) (приложение 1). Теплые и дождливые условия в период роста и развития амаранта в 1995 году сократили сроки созревания семян по всем вариантам на 12-14 дней. Независимо от погодных условии в течение трех лет по всем срокам посева мы получали полноценный урожай семян амаранта.
Длина вегетационного периода важный биологический признак амаранта, поскольку он определяет возможность его возделывания в той или иной зоне и характер его использования.
Нашими наблюдениями установлено, что длина вегетационного периода,в среднем га три года, была одинаковой у первых трех сроков посева - 111 дней и лишь у четвертого на 2 дня меньше ( 109 дн. }. В 1993 г. амарант вегєтиров ал и сформировал полноценный урожаи за 117-118, в 1994 г.- 111-114, в 1995 г. - 99-104 дней.
Сроки оева по нашим наблюдениям не оказывают существенного влияния на длину вегетационного периода. В первые три срока сева амарант развивался в течение 111 дней, а четвертого- 109 дней. Таким образом, на его вегетационный период больше влияют метеорологические условия и меньше сроки сева.
В первую половину вегетации ( 48-50 дн.) амарант метельчатый в условиях Мордовии развивался медленнее, что необходимо учитывать при составлении технологии ухода за посевами. До фазы выметывания можно рекомендовать обработку гербицидами, ядохимикатами и проводить подкормки. Дальнейшее развитие идет более интенсивно. По нашим данным, выметывание-цветение занимало 17-19Z от всего периода вегетации, т.е. 19-21 день. В это время и определялся урожаи семян. Поэтому, при возделывании амаранта на семена необходимо учитывать этот биологический фактор ( оптимальный срок сева, способ посева, подкормку ). Третий важный период в развитии амаранта, когда определяется не только биологический, но и хозяйственный урожай, длился 34-36 дней. Убирать амарант надо при согревании 75% семян, но обязательно учитывать неравномерность и растянутость периода согревания, а также высокую осыпаемость семян и особенно беречь его полноценный урожаи в верхней части метелки.
Прорастание семян и формирование всходов амаранта связано с его ботаническими особенностями. Мелкие семена и небольшой галас питательных веществ определяют замедленное развитие амаранта в первые 3-4 недели. Поэтому, как отмечали в предыдущей главе, для него большое значение имеют температура и влажность почвы. В этот период амарант интенсивно развивает корневую систему. Укоренение амаранта, упрочение растения в почве в начале развития определяют его устойчивость в дальнейшей жизни к полеганию, вертикальному росту стебля, а значит лучшему использованию энергии солнца, углекислого газа и активному процессу фотосинтеза. Активное почвенное питание за счет работы рано сформированной корневой системы, благоприятно влияет на высоту, густоту, площадь листьев и другие показатели. По литературным данным [21], с середины фазы отрастания при среднесуточной температуре 25-29С и нормальном увлажнении, начинается бурный рост растений, достигая среднесуточного прироста 6-7 см. Начиная с выбрасывания метелки интенсивность роста снижается, но не прекращается. С увеличением длины дня амарант приобретает способность ростового гигантизма [1413. На формирование урожая высота растений оказывает непосредственное влияние. Результаты наших исследований по влиянию сроков посева на рост растений в высоту представлены в таблице 3.2.1 и приложении 2. Из приведенных данных видно, что сроки посева оказали неодинаковое влияние на высоту амаранта.
Зависимость густоты и высоты растений от способов посева
В фазе созревания при раннем севе преимущество сохранял второй вариант (45 см) - 71,7 тыс.м2/га, при позднем - первый (15 см) -61,6 тыс.м2/га. Это видимо обусловлено тем, что при раннем сроке сева растениям сплошного сева мешали в развитии сорные растения, а во втором варианте их уничтожению способствовали междурядные обработки. В иные условия попадали растения при более позднем сроке посева. Двух-трехкратная культивации перед посевом очищали почву от сорных растений и амарант лучше развивался, эффективнее использовал майские осадки на обыч- -ном рядовом посеве, чем широкорядном, Кроме того, растения с междурядьями 15 см более равномерно распределены по площади посева и имеют форму площади питания ближе к квадрату. В результате этого, при одной и той же норме высева, они рациональнее используют почву для своего роста и развития.
Основным показателем фотосинтетической деятельности посевов является чистая продуктивность фотосинтеза ( ЧПФ ), отражающая накопление ими сухой растительной массы в пересчете на единицу сплошной листовой поверхности за сутки ее функционирования. В обычных условиях ЧПФ зависит от ассимиляционной поверхности, погодных и агротехнических условий произрастания. Ее величина составляет в среднем 3-6, реже 10-12 г/м2 в сутки. В условиях искусственного климата зафиксирована до 20 г/мг в сутки. Чистую продуктивность фотосинтеза, как отмечает А.А.Ничипорович [118], трудно регулировать. Увеличение листовой поверхности не всегда способствует ее росту.
Наблюдаемая в наших опытах ЧПФ у амаранта в период всходы - отрастание при раннем сроке сева не зависела от способа посева и по всем вариантам составила 0,19 г/м2 в сутки, та же. закономерность наблюдалась при позднем сроке -0,13-0,14 г/м2 (табл,4.4.3). В межфазный период отрастание -выметывание ЧПФ увеличивалась у растений на вариантах с шириной междурядий 45 и 60 см в ранний посев соответственно до 4,68 и 4,15 г/м2 в сутки, а в поздних посевах на вариантах 15 и 45 см, соответственно- 4,76 и 3,65 г/м2. При дальнейшем развитии амаранта ЧПФ начинала медленными темпами снижаться. Если во время выметывания - цветения она еще довольно высока, то к созреванию уменьшалась. Эта закономерность отмечена в оба срока сева на всех вариантах опыта. В целом за вегетацию ЧПФ изменялась от 2,37 до 2,81 г/м2 в сутки у раннего и от 2,50 до 3,02 г/м2 в сутки у позднего срока сева. Здесь можно отметить, что независимо от меньшей площади листовой поверхности растения позднего срока сева фотосинтезировали более эффективно на всех вариантах опыта, кроме третьего. По срокам сева в целом за вегетацию по величине ЧПФ у раннего -выделялся второй вариант ( 2,81 г/м2 в сутки), у позднего тания все способы посева имели одинаковый суточный прирост сухого вещества (0,22 г), менее интенсивный прирост (0,14 г) по воем вариантам был в поздний срок сева. От отрастания до выметывания происходило резкое увеличение прироста сухого вещества - от 6,98 г на варианте с междурядьями 70 см до 12,02 г - 45 см раннего посева. На поздних посевах от 7,35 (70 см) до 11,12 г ( 15 см ). С возрастом растений этот процесс усиливался. Пик суточного прироста сухого вещества по всем вариантам у раннего посева приходился на цветение-созревание, у позднего - выметывание - цветение. В течение всей вегетации лучшим способом посева по суточному приросту сухого вещества был второй ( 45 см) у раннего срока сева, а у позднего - первый ( 15 см ). Это связано с интенсивным фотосинтезом и лучшим развитием растений на этих вариантах.
