Содержание к диссертации
Введение
1.0.0. Проблема и изученность вопроса (обзор литературы) 7
1.1.0. Актуальность использования растительных ресурсов в сельскохозяйст венном производстве 7
1.2.0. Биологические особенности сильфии пронзённолистной 9
1.3,0. Урожайность и возможности использования сильфии пронзённолист ной в кормопроизводстве 13
1.4.0. Химический состав растений и силоса 18
1.5.0. Опыт выращивания сильфии пронзённолистной в регионах 22
2.0.0. Условия и методика проведения исследований 35
2.1.0. Климатические условия зоны проведения исследований 35
2.2.0. Почвы зоны исследований 36
2.3.0. Погодные условия в годы проведения исследований 39
2.4.0. Методика проведения опыта 48
3.0.0. Влияние сроков посева и густоты стояния на урожайность сильфии пронзённолистной 56
3.1.0. Сроки посева и развитие растений в первый год жизни 56
3.1.1. Густота стояния и развитие растений в первый год жизни 68
3.1.2. Влияние сроков посева и густоты стояния на развитие растений в первый год жизни 74
3.2.0. Сроки посева и развитие растений второго года жизни 75
3.2.1. Густота стояния и развитие растений второго года жизни 81
3.2.2. Влияние сроков посева на величину урожая растений второго года жизни 89
3.2.3. Влияние густоты стояния на величину урожая растений второго года жизни 93
3.3.0. Сроки посева и развитие растений третьего года жизни 96
3.3.1. Густота стояния и развитие растений третьего года жизни 101
3.3.2. Влияние сроков посева на величину урожая растений третьего года жизни 106
3.3.3. Влияние густоты стояния на величину урожая растений третьего года жизни 109
3.4.0. Продуктивность растений сильфии пронзённолистной в зависимости от сроков посева и густоты стояния 111
3.4.1. Влияние сроков посева на продуктивность сильфии пронзённолистной на втором году жизни 111
3.4.2. Влияние густоты стояния на продуктивность сильфии пронзённолистной на втором году жизни ИЗ
3.4.3. Влияние сроков посева на продуктивность сильфии пронзённолистной на третьем году жизни 114
3.4.4. Влияние густоты стояния на продуктивность сильфии пронзённолистной на третьем году жизни 116
4.0.0. Экономическая и биоэнергетическая оценка выращивания сильфии пронзённолистной при разных сроках посева и различ ной густоте стояния 118
4.1.0. Экономическая оценка выращивания сильфии пронзённолистной при разных сроках посева и различной густоте стояния 118
4.1.1. Биоэнергетическая оценка выращивания сильфии пронзённолистной при разных сроках посева и различной густоте стояния 120
Выводы 124
Предложения производству 127
Список литературы 128
Приложения
- Актуальность использования растительных ресурсов в сельскохозяйст венном производстве
- Климатические условия зоны проведения исследований
- Влияние сроков посева и густоты стояния на развитие растений в первый год жизни
- Экономическая оценка выращивания сильфии пронзённолистной при разных сроках посева и различной густоте стояния
Введение к работе
Актуальность темы. В последнее десятилетие в ходе реформирования АПК России и перехода его на рыночные механизмы хозяйствования, вследствие крайне ограниченного ресурсного обеспечения и экономического стимулирования отечественного сельскохозяйственного производства почти повсеместно отмечается снижение производства кормов (Шпаков А.С., 2002). Поэтому расширение ассортимента кормовых культур за счёт интродукции новых видов является дополнительным источником увеличения производства дешёвых, энергонасыщенных и высокобелковых кормов (Капустин Н.И., 1999).
Сильфия пронзённолистная входит в группу многолетних нетрадиционных силосных растений. Она способна давать более 100 т/га зелёной массы. Основной отличительной особенностью её выделяющей среди многолетних кормовых культур, является высокая урожайность и сбалансированность по элементам питания. Содержание углеводов конкурирует с содержанием их в кукурузе, а по протеину сильфия сравнима с основной выращиваемой в зоне недостаточного увлажнения кормовой культурой люцерной. Возделывание сильфии позволит решить вопросы с нехваткой кормов в животноводстве, а также обеспечить рационы животных растительным белком.
Урожайность нетрадиционных кормовых культур достигает 50,0 - 80,0 т/га зелёной массы, произрастают они на одном месте 10—15 лет и более. Расширение посевов нетрадиционных кормовых растений должно идти заменой части однолетних трав. Они должны стать ведущими сочными растениями в интенсивно используемом сырьевом конвейере (Мелоян А.А., 1982; Синяков-ская Л.А., 1982; Иванов Ю.Д., 1987).
В настоящее время известны некоторые технологии выращивания сильфии пронзённолистной. Однако эти вопросы требуют зонального подхода и многолетней проработки. В условиях Ростовской области эта культура новая, малоизвестная и практически не изучена.
Цель и задачи исследований. Задачей, поставленной перед нашими исследованиями, явилось изучение влияния таких элементов технологии как сроки посева и густота стояния на рост, развитие и урожайность сильфии пронзённолистнои, что позволит в дальнейшем, разработать оптимальную технологию выращивания её в зоне неустойчивого увлажнения.
Научная новизна исследований. В нашей работе впервые изучены разные сроки посева и густоты стояния растений сильфии пронзённолистнои и их влияние на урожайность в богарных условиях зоны недостаточного увлажнения Ростовской области.
Объект исследования. Многолетняя нетрадиционная кормовая культура - сильфия пронзённолистная, характеризующаяся как высокоурожайная, сбалансированная по питательным веществам культура.
Предмет исследований. Сроки посева и густота стояния, обеспечивающие создание стабильного продуктивного травостоя сильфии пронзённолистнои.
Практическая ценность работы. Научное обоснование сроков посева и норм высева сильфии пронзённолистнои позволит рационально использовать климатические ресурсы зоны выращивания и рекомендовать её для производства с целью получения сбалансированных кормов при низкой их себестоимости.
Личный вклад автора. Диссертация явилась результатом многолетних исследований автора, проведённых в зоне неустойчивого увлажнения Ростовской области. Автор принимал прямое участие в разработке программы исследований, закладке полевых опытов, наблюдениях и анализе, самостоятельно проводил обобщение и статистическую обработку полученных результатов, изложенных в материалах диссертации.
Обоснованность и достоверность полученных результатов. Результаты исследований подтверждены большим объёмом экспериментальных данных и статистической их обработкой.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях ДонГАУ (2003 -2004 гг.), и на международной научно-практичекой конференции (Владикавказ, 2004 г.).
Материалы диссертации опубликованы в четырёх научных работах.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований проводилась в ООО НПО «Дионис», расположенном в г. Новочеркасске Ростовской области. На площади 1,5 га.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из 4 глав, выводов, предложения производству, изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 2 рисунка, 19 приложений. Список литературы включает 154 наименования, в том числе 13 иностранных.
Работа выполнена в 2001-2005 гг. на кафедре растениеводства Донского Государственного Аграрного университета под научным руководством кандидата сельскохозяйственных наук, доцента Струк A.M.
Актуальность использования растительных ресурсов в сельскохозяйст венном производстве
Одним из условий успешного развития животноводства является увеличение производства кормов и кормового белка, то есть внедрение в сельскохозяйственное производство кормовых растений с высоким содержанием питательных веществ и хорошей урожайностью (Кутузов Г.П., Шагаров А.И., 1983).
Интенсификация кормопроизводства должна осуществляться без расширения посевных площадей кормовых культур, широкого использования химизации и мелиорации в кормопроизводстве, совершенствования структуры посевных площадей и технологии возделывания культур, а также способов заготовки кормов. Это обеспечит значительное повышение эффективности использования земли и перевод животноводства на рельсы интенсификации.
Несоответствие между потребностью в кормах и их наличием, высокая их себестоимость, основные причины того, что у многих производителей сельскохозяйственной продукции укоренилось мнение о том, что производство продукции животноводства убыточно.
Особую роль в укреплении кормовой базы животноводства могут сыграть высокоурожайные крупнотравные виды растений, которые в местах естественного произрастания давно используются на кормовые цели, но до сих пор не получили распространения, поскольку не были введены в культуру. Обладая комплексом хозяйственно полезных признаков, в первую очередь очень высокой урожайностью и полноценностью с точки зрения кормления животных, они могут существенно дополнить набор силосных культур.
Одним из таких перспективных растений, является сильфия пронзённо листная (SILPHIUM PERFOLIATUM L) - многолетник из семейства астровых (Вавилов П.П., Кондратьев А.Н., 1975; Гринблат Г.Я., 1980).
Как кормовое растение сильфия до 1957 г никем не изучалась. Сельскохозяйственное освоение её впервые было начато в 1957 г на Украине. Инициатором введения сильфии в культуру является Грицак З.И.
После первого всесоюзного совещания по новым кормовым культурам в 1963 г. сильфию стали изучать в больших размерах, и к началу 70-х годов она получила предварительную оценку во всех почвенно-климатических зонах СССР.
Вводимая в СССР с 1957 года в культуру, как новое кормовое силосное и медоносное растение, сильфия хорошо растёт и развивается в западных областях Украины, в Белоруссии, Мордовской и Коми АССР, в условиях Карелии, Алтая и Сахалина, в Ленинградской, Московской, Новосибирской, Алма-атинской, Житомирской, Киевской, Луганской и других областях СССР, что говорит о возможности её интродукции в условиях этих областей и создании производственных посевов. Во всех пунктах исследований урожай зелёной массы сильфии пронзённолистной достигает 800-900 ц/га (Грицак З.И., 1970).
Размноженная в Черновицкой области, а потом повсеместно на Украине и за ее пределами, популяция сильфии сыграло решающую роль в селекции. За последнее время у нас в стране и за рубежом создано более 20 сортов, которые вошли в мировую коллекцию новых кормовых растений ВИР. Наиболее распространены такие сорта как К-88, К-235, К-213, К-12, К-26, К-6, К-188, К-114 и другие (Абрамов А.А., 1992).
Знание биологии развития многолетних кормовых растений является необходимым условием для разработки технологий их выращивания, повышения их продуктивности, изучения свойств зимостойкости и долголетия (Смелов СП., Конюшин Н.С., 1951).
Для сильфии пронзённолистной характерен высокий коэффициент размножения. Она отличается высокой урожайностью, хорошим качеством зелёной массы, холодостойкостью, посевы её можно использовать несколько лет (Павлов B.C., Пахомов И.Я., Шпаков А.П., 1990).
Сильфия пронзённолистная относится к многолетним травянистым растениям озимого типа развития. Большой жизненный цикл растения складывается из циклов развития монокарпических побегов, образующихся в подземной части ежегодно отмирающих стеблей. Продолжительность развития каждого побега, начиная со второго года жизни растения, длится 8-10 месяцев. В южной лесостепи Омской области сильфия показала себя как нетребовательная к условиям окружающей среды культура, способная переносить морозы до минус 30-35 С и заморозки до минус 4-6С, а также формирует высокие урожаи при весенней и раннелетней засухе (Медведев П.Ф.,1970; Учайкина Г.П., І 979; Маслинков М., Донев Н.,1987; Седельников Б.Г., 2002).
Климатические условия зоны проведения исследований
Ростовская область расположена на юго-востоке европейской части Российской Федерации и простирается между 45-50 северной широты и 38-44 восточной долготы. Общая площадь территории превышает 10 млн. га, в т. ч. пашни около 6 млн. га. Её протяжённость с севера на юг почти 478 км и с запада на восток в самом широком месте - на 456 км.
Территория представляет собой в различной степени волнистую равнину с высотой над уровнем моря от 3 до 300 м. Наиболее возвышенные участки её расположены на северо-западе, где проходят отроги Донецкого кряжа.
Климат области - умеренно-континентальный. Континентальность климата возрастает с запада на восток, что объясняется влиянием на западе бассейна Азовского моря. В восточных районах зима холоднее, а лето жарче, чем в западных. (Хрусталёв Ю.П. и др.,2002).
Средняя годовая температура +9,0 С. Самый холодный месяц - январь, со средней многолетней температурой -5,2 С. В приазовской зоне климат несколько мягче, чем на севере Ростовской области, открытом для вторжения арктического холодного воздуха. Зимой малоснежно, средняя высота снежного покрова составляет 12-15 см, наблюдаются частые оттепели, в результате чего снег сходит с полей несколько раз за зиму.
В июле, самом жарком месяце, среднесуточная температура воздуха поднимается до +23,5 С. Максимальные температуры воздуха летних месяцев в отдельные годы достигают +41 С, а на поверхности почвы до +60 С и более.
Сумма активных температур в зоне исследований более 3100 (табл. 2). Среднее многолетнее количество осадков 468,5 мм в год, из них 258,3 мм - за тёплый период. Летние осадки носят преимущественно ливневый характер, их количество в среднем составляет 152,4 мм. Кроме того, влага, попадающая в верхние слои почвы, быстро испаряется из-за жаркой погоды в этот период. (Табл. 3).
По количеству осадков Ростовская область относится к засушливой зоне. Гидротермический коэффициент составляет 0,7-0,8. Быстрому испарению весенне-летних осадков способствуют суховейные ветры, число дней которых в году по среднемноголетним данным составляет 39, а на весенне-летний период приходится 32 - 38 % среднегодовых. Они вызывают не только снижение тур-гора у растений, но даже пожелтение и подсыхание листьев (Атлас Ростовской области, 1973).
На большей части территории области последние заморозки кончаются обычно в третьей декаде апреля. Однако эти средние даты в большей степени зависят от местных условий. В условиях пересечённого рельефа эти изменения могут достигать 20-30 дней (Агроклиматические ресурсы Ростовской области, 1972).
Почва участка, на котором проводились исследования, согласно современной классификации (Гаврилюк Ф.Я., 1984; Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В., 1995) - чернозём обыкновенный среднемощный тёплый, кратковременно промерзающий (североприазовский), который является переходным от обыкновенных чернозёмов - почв Русской равнины к предкавказским.
Североприазовский чернозём сформировался на лессовидных и жёлто -бурых глинах, в связи с чем, имеет глинистый механический состав. Для этого типа почв характерно равномерное и постепенное падение содержания гумуса вниз по профилю при его количестве в пахотном слое от 3,4 до 3,9 % (табл. 1).
Физические свойства почвы опытного участка характеризуются высокой порозностью (до 53-58%) в верхней части профиля, и водопроницаемостью (1,6-2,5 мм/мин), низкой плотностью сложения - в слое 0-50 см 1,16-1,23 г/см , в слое 60-100 см она увеличивается до 1,30-1,41 г/см3.
Предельная влагоёмкость пахотного слоя почвы 31-32%, что соответствует 115 мм влаги. Максимальная гигроскопичность почвы в слое 0-40 см составляет 9,8%.
Влияние сроков посева и густоты стояния на развитие растений в первый год жизни
Возобновление вегетации (начало отрастания) растений на второй год жизни проявилось появлением на поверхности почвы сразу нескольких листочков. При этом отмечены две особенности: первая заключается в том, что на вариантах, где посев был проведен весной прошедшего года отрастание началось на три дня раньше, чем на летнем посеве; вторая особенность была в том, что число листьев во время, когда была зафиксирована эта фаза , на летнем посеве было меньшим (табл. 7).
Как показали наши дальнейшие наблюдения, из появившихся листочков впоследствии стали развиваться розетки листьев.
Начало отрастания на посевах обоих сроков началось при довольно близких значениях среднесуточных температур (прилож.6), это, по нашему мнению, даёт основание считать, что температуры не могли сказаться на сроках возобновления вегетации. Мы считаем, что разница в сроках начала отрастания не может быть связана и с количеством атмосферных осадков, выпавших за этот период, так как растения были хорошо обеспечены влагой, накопленной в почве за осенне-зимний период. Как уже говорилось, перед уходом в зиму в верхней части корня у сильфии пронзеннолистной закладываются почки возобновления. Заложенные почки на следующий год дают начало генеративным побегам. От количества почек, заложенных с осени зависит количество генеративных побегов, которые определяют величину урожая. В этом мы видим объяснение тому, что при возобновлении вегетации весной 2-го года жизни у растений на вариантах с различными сроками посева число листьев было различным. Кроме того, заложенные в первый год жизни почки возобновления различаются между собой по степени развитости, по содержанию запасных питательных веществ. Растения, имевшие перед прекращением вегетации большую листовую поверхность, синтезируют и накапливают больше запасных питательных веществ. Это обеспечивает им лучшую перезимовку и более энергичное возобновление весенней вегетации. В нашем опыте это проявилось в том, что лучше развитые в предыдущем году растения весеннего срока посева, начали отрастать раньше, с большим количеством листьев, положивших начало образования «розеток».
Органогенез сильфии пронзеннолистной не изучен. Поэтому наши наблюдения проводились в соответствии с морфологическими признаками, выделенными Вавиловым П.П. и Кондратьевым А.А. (1975), в частности, за следующую фенологическую фазу было принято появление у растений розеток из пяти листьев.
Ко времени наступления этой фазы различий в развитии растений не отмечено. Темпы развития растений на посевах обоих сроков сохранялись, и период от всходов до этой фазы был одинаков (табл. 7).
В дальнейшем у развивающихся растений начали проявляться различия, которые выразились в том, что растения на вариантах с летним сроком посева вступили в фазу стеблевания одновременно с растениями на вариантах, где посев был сделан весной. Таким образом, отставание в развитии растений летнего посева, которое имело место при возобновлении весенней вегетации исчезло. На развитие от фазы пяти листьев до стеблевания растениям на летнем посеве потребовалось пятьдесят дней, а на весеннем пятьдесят три дня (табл. 7). Большая длительность периода от пяти листьев до стеблевания связана с неодинаковой скоростью развития побегов, образовавшихся из почек возобновления. Ранее мы отмечали, что на растениях летнего посева почек было меньше, чем на весенних. Побеги, образовавшиеся из почек растений, выросших в летнем посеве дружнее вступили в фазу стеблевания.
Развитие растений (от стеблевания до бутонизации) проходило в условиях сильной засухи, что оказало большое влияние на продолжительность оче 78 редных межфазных периодов. Как говорилось ранее, растения на посевах, сделанных весной предыдущего года, перед уходом в зиму имели большее количество почек возобновления, из которых в 2002 году сформировался более густой, чем на посевах летнего срока стеблестой. Отсутствие осадков в мае, когда проходил этот межфазный период, вызвало ускоренное развитие растений в более густых посевах, в результате чего растения весеннего срока посева достигли фазы бутонизации на пятнадцать дней раньше, чем на летнем посеве.
Сокращение межфазных периодов в условиях неблагоприятных для роста и развития, чаще всего засухи, отмечаются у многих культур, но у сильфии пронзеннолистной такая реакция на засуху выразилось очень ярко.
В последующем развитии, то есть от бутонизации до цветения, различий между весенним и летним посевами не было. Спустя две недели, после того, как была зафиксирована фаза бутонизации, растения зацвели. Посевы развивались при очень высоких, для места проведения опыта среднесуточных температурах, при полном отсутствии осадков (табл. 7).
В фазе начала цветения была проведена уборка урожая. Таким образом, сделанные нами наблюдения показали, что сроки посева и связанное с ними развитие растений в год посева, оказывают влияние на процессы формирования вегетативной массы во второй год жизни. В 2003 году растения из семян, высеянных осенью 2001 года, вступили во второй год жизни.
Как уже говорилось, из-за сильной засухи 2002 года, как весенние, так и летние посевы погибли. Поэтому в опытах 2003 года из посевов, где имелись растения 2-го года жизни был только подзимний посев 2001 года. Возобновление вегетации на этом посеве началось значительно позже, чем в 2002 году (на двадцать два дня), то есть 1-го апреля. Так же, как и в предыдущем году на поверхности почвы появились несколько листьев, из которых в последствии сформировались розетки. Через одиннадцать дней была отмечена фаза пяти листьев. Среднесуточные температуры за этот период составили 6,5 С (табл. 7).
Экономическая оценка выращивания сильфии пронзённолистной при разных сроках посева и различной густоте стояния
Анализируя влияние густоты стояния растений на продуктивность посевов нужно отметить, что наибольший сбор сухого вещества был получен на подзимнем посеве при густоте стояния растений 70 тыс/га и составил 14,2 т/га. При уменьшении густоты стояния до 60 тыс. растений на га сбор сухого вещества составил 12,89 т/га. Контрольный вариант обеспечил получение 12,6 т/га сухого вещества. Самый маленький сбор был при густоте 40 тыс/га - 10,5 т/га (табл. 14).
На летнем сроке посева наибольший показатель также был отмечен при густоте 70 тыс/га и достигал 12,56 т/га. Как на подзимнем, так и на летнем посевах при уменьшении густоты стояния растений сбор сухого вещества снижался и уже на варианте 60 тыс. составил 11,89 т/га. При густоте 40 тыс/га эта величина была на уровне 10,4 т/га. А на контроле он составил 11,18 т/га.
На весеннем сроке посева сбор сухого вещества был очень низким и находился в пределах от 6,5 т/га при густоте 40 тыс. до 10,60 т/га при 70 тыс. растений на га. На контроле было отмечено 7,49 т/га, а при увеличении густоты стояния до 60 тыс/га сбор увеличивался и составил 9,55 т/га.
Самый большой сбор кормовых единиц был отмечен на подзимнем посеве при густоте 70 тыс. и составил 9,51 т/га. На контроле он снизился до 8,44 т/га. Самый маленький сбор кормовых единиц (7,35 т/га) на этом посеве был отмечен при густоте в 40 тыс/га. На варианте с густотой стояния растений 60 тыс. сбор кормовых единиц составил 8,63 т/га (табл. 14).
При изучении летнего срока посева наибольший сбор кормовых единиц был при густоте 70 тыс/га- 8,41 т/га. Также было отмечено, что при уменьшении густоты стояния сбор их снижался. На варианте с густотой 60 тыс. мы получили 7,97 т/га, а на контроле этот показатель составил 7,49 т/га. Самый маленький сбор кормовых единиц (6,97 т/га) был отмечен при густоте стояния растений на 1 га 40 тыс.
На весеннем посеве сбор кормовых единиц был очень низким и находился в пределах от 4,35 т/га при 40 тыс/га до 7,30 т/га на варианте 70 тыс. растений на 1 га. Контрольный вариант обеспечил получение 5,02 т/га кормовых единиц, а при увеличении густоты стояния до 60 тыс. он увеличился незначительно и составил 6,40 т/га.
По сбору сырого протеина также следует отметить подзимний посев с густотой 70 тыс/га, так как на этом варианте он был максимальным - 1,24 т/га. Как по сбору сухого вещества, так и по протеину наблюдалась зависимость, при снижении густоты стояния сбор уменьшается. Так на подзимнем посеве при густоте 60 тыс/га он составил 1,13 т/га, а на контроле был на уровне 1,10 т/га, а при густоте стояния 40 тыс/га этот показатель снизился до 0,95 т/га.
При летнем сроке посева растения обеспечивали несколько меньший сбор сырого протеина, по сравнению с подзимним сроком посева. Наибольшее количество было получено при густоте стояния 70 тыс. растений на 1 га и составило 1,10 т/га. Также как и на подзимнем сроке посева, на летнем при уменьшении густоты стояния наблюдалось снижение этого показателя. На варианте с 60 тыс. растений на га он составил 1,04 т/га, а на контрольном варианте 0,98 т/га. Минимальное количество сырого протеина было выявлено при густоте 40 тыс/га, которое составило 0,91 т/га.
На весеннем посеве при густоте стояния 40 тыс/га сбор сырого протеина составил 0,57 т/га, на контроле - 0,66 т/га, а самое большое количество было на варианте с густотой 70 тыс. растений на га и составляло 0,93 т/га. Вариант с густотой 60 тыс/га обеспечил получение 0,84 т/га сырого протеина.
Исходя из выше изложенного можно сделать вывод о том, что в зоне неустойчивого увлажнения сильфию пронзённолистную необходимо высевать в подзимнем посеве с густотой 70 тыс/га, так как этот вариант обеспечивает получение не только гарантированных всходов, но и наибольшее количество сухого вещества, сырого протеина и получение высокого урожая зелёной массы.
