Содержание к диссертации
Введение
1. Биологические взаимосвязи с элементами технологии семенной люцерны . 7
1.1. Биологические особенности люцерны при выращивании ее на семена 7
1.2. Формирование семенной продуктивности люцерны в зависимости от густоты травостоя 14
1.3. Особенности в формировании элементов продуктивности люцерны при различных режимах орошения 19
1.4. Роль пищевого режима в формировании семенной продуктивности люцерны 23
1.5. Оценка пригодности посева для воспроизводства семян люцерны 26
2. Условия проведения опыта 30
2.1. Почвенно-климатическая характеристика района проведения опыта 30
3. Схема и методика проведения опыта 37
4. Факторы, определяющие продуктивность семенной люцерны 42
4.1. Развитие люцерны в связи с условиями выращивания 42
4.2. Оценка динамики формирования биомассы и площади листовой поверхности 47
4.3. Влияние густоты травостоя на урожай семян люцерны 58
5. Водный и пищевой режим на семенной люцерне . 74
5.1. Пищевой режим 74
5.2. Водный режим 83
5.3.Анализ связи водного и пищевого режимов с элементами продуктивности 102
6. Оценка пригодности посева на семенные цели . 116
7. Экономическая эффективность возделывания люцерны на семена 124
Выводы 127
Рекомендации производству 130
Список использованной литературы
- Формирование семенной продуктивности люцерны в зависимости от густоты травостоя
- Роль пищевого режима в формировании семенной продуктивности люцерны
- Оценка динамики формирования биомассы и площади листовой поверхности
- Водный режим
Введение к работе
В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года и в Продовольственной программе СССР большое значение придается созданию прочной кормовой базы животноводства. Намечено довести ежегодное производство кормов в стране к 1985 году в количестве 500 млн. тонн, а к 1990 году - 540-550 млн. тонн кормовых единиц, заготовку сена до II0-II2 млн. тонн /I, 2/.
Планируется не только увеличение валового сбора, но и производство полноценных, сбалансированных по белку и другим компонентам кормов. Поэтому на современном этапе развития кормопроизводства значительно расширяются площади посевов многолетних бобовых культур и в частности люцерны.
Достоинство многолетних бобовых трав как нельзя лучше было охарактеризовано К.А.Тимирязевым. Он говорил: "Едва ли в истории найдется много открытий, которые были бы таким благодеянием для человека, как это включение клевера и вообще бобовых растений в севооборот, так поразительно увеличившие производительность труда земледельца" /145/. '
Ареал распространения люцерны, как наиболее ценной в кормовом отношении из многолетних бобовых трав, очень широк. Наибольшее распространение в культуре она получила в США /11,14 млн га/, в Аргентине /7,5 млн. га/. В Советском Союзе под люцерной занято более 5 млн. га, что составляет в структуре посевных площадей страны всего 10,7%. В перспективе намечено расширить площадь посевов люцерны в СССР до 8-Ю млн. га. Для обеспечения планируемого роста посевных площадей люцерны необходимо довести ежегодное производство семян до 100-110 тыс. тонн /25/.
В Продовольственной программе СССР на период до 1990 года записано, что необходимо улучшить семеноводство люцерны, С этой целью организовать в Узбекской, Казахской, Украинской ССР, в южных районах РСФСР, в том числе и в Поволжье специализированные хозяйства для производства семян люцерны.
Получение достаточного количества семян люцерны затруднено вследствие низкой ее урожайности и нестабильности, что в первую очередь связано с биологическими особенностями самой культуры /израстание, цикличность развития, особенности цветения и опыления/ и слабой изученности биологии во взаимосвязях с вопросами важнейших элементов технологии при возделывании люцерны на семена. Поэтому исследование вопросов, связанных с получением высоких и стабильных урожаев семян люцерны, имеет актуальное значение. Специализированные хозяйства должны быть вооружены прогрессивной технологией выращивания семенной люцерны, учитывающей особенности этой культуры. Разработка такой технологии -важнейшая задача науки и практики. Это и послужило основанием для разработки данной проблемы.
Цель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в разработке наиболее важнейших элементов технологии возделывания семенной люцерны на основе определения рациональной густоты травостоя, режима орошения и доз удобрений с учетом складывающейся погодной ситуации и запасных веществ /глобулинов/ на темно-каштановых почвах Прибержной микрозоны Саратовского левобережья.
Исходя из этого, на изучение были поставлены следующие вопросы:
а/ влияние климатических условий на рост и развитие люцерны;
б/ формирование площади листовой поверхности и биомассы;
в/ влияние минеральных подкормок на содержание и соотношение питательных веществ в почве;
г/ формирование элементов продуктивности в зависимости от режима орошения и доз минеральных подкормок;
д/ формирование элементов продуктивности в зависимости от густоты травостоя;
е/ направленность развития люцерны в зависимости от содержания запасных веществ в корневой шейке.
Формирование семенной продуктивности люцерны в зависимости от густоты травостоя
На урожай семян люцерны оказывают влияние большое число факторов. Одним из них является густота травостоя. Она существенно отражается на формировании элементов продуктивности. В посеве возникает ценотический эффект, действие которого основано на взаимном влиянии растений друг на друга. В этом случае в различной степени будет проявляться влияние света на интенсивность фотосинтеза. В своих работах В.В.Лющинский, П.А.Лубенец, А.И. Иванов, А.Ф.Иванов, Г.А.Медведев, В.И.Панов, Ф.И.Филатов и др. отмечают, что люцерна является светолюбивой культурой, световая стадия у нее проходит тем скорее, чем длиннее день. Поэтому люцерна предъявляет повышенные требования к освещению, особенно на первых этапах развития /90, 92, 93, 95, 96, ИЗ, 123, 135/. На этом этапе происходит закладка генеративных органов и недостаток света влечет за собой слабое их развитие. Особенно остро ощущается недостаток света в загущенных посевах. При этом понижается количество продуктивных стеблей, да и они формируют незначительное количество кистей и цветов.
Интенсивность света оказывает непосредственное влияние на скорость и процессы фотосинтеза, точнее на его световую фазу. Поэтому, какое количество света получит растение будет зависеть от густоты травостоя.
Поэтому густота травостоя будет во многом определять характер формирования репродуктивных органов и процессы метаболизма. На формирование густоты травостоя влияет норма высева семян,способ посева и вид покровной культуры. Анализируя литературу по данному вопросу, можно отметить, что среди исследователей нет единого мнения о преимуществе какого-либо способа сева люцерны. Есть сторонники, и их подавляющее большинство, широкорядных посевов. Есть авторы, отрицающие преимущество широкорядных посевов перед рядовыми. В работах /30, 27, 35, 49, 62, 82, 86, ИЗ, 115, 176 и др./ показано, что урожай семян люцерны на широкорядных посевах выше, чем на сплошных. Так, на Одесской сельскохозяйственной опытной станции в 1977 острозасушливом поду получили следующие урожаи семян: на рядовых посевах 0,9 ц/га, на широкорядных /45 см/ - 1,3 ц/га. Во влажном 1978 году также наибольший урожай выращен на широкорядных посевах. Здесь он составил 5,6 ц/га, против 4,6 ц/га на рядовых посевах /82/. На Чувашской опытной станции широкорядные посевы давали эдэс-яай семян выше, чем на рядовых, он составил соответственно 2,7 и 2,1 ц с I га. На Пензенской сельскохозяйственной опытной станции в 1975 году с широкорядного посева получен урожай 4,5 ц/га /49/. На Украине в условиях орошения также отмечено преимущество широкорядных посевов, прибавка составляла более 3 ц с I га при урожае на рядовых посевах 3,1 ц/га /35/. Аналогичные результаты получены почти по всем зонам люцерносеяния СССР. При этом норма высева семян колеблется в широких пределах от 1,5 до 8 кг на I га. Такое сильное варьирование нормы высева создает и различную густоту травостоя. К сожалению, в данных работах не указывается густота травостоя /в стеблях на и/ при различных нормах высева.
В опытах, описанных ozv eSKa сС-, урожай семян при норме высева 4-5 кг на I га /широкорядные посевы/ был выше на 29$,чем на рядовых посевах при норме высева 15-16 кг/га /191/. В этом случае рядовые посевы уступают широкорядным, так как при такой высокой норме высева формируется загущенный травостой, который будет заведомо находиться в худших условиях освещения. Это наглядно показали в своих опытах П.А.Лубенец и В.М.Рабинович. При одинаковом способе сева урожай существенно зависел от густоты травостоя. Так, при нормах высева IB кг, 6 кг и 3 кг на I га на широкорядных посевах соответственно получены урожаи - 0,25, 2,4 и 3,2 ц с I га /118/. На Краснодарской государственной станции при норме высева 3,0; 7,5 и 10 кг на I га на рядовых посевах урожай составил соответственно 2,0; 0,75 и 0,5 ц/га /138/. На основании этого авторы делают вывод, что главное не в способе посева, а в густоте травостоя. В.А.Голодковский, П.Л.Гончаров, Ю.Д.Зыков, А.А.Сторчевой, М.И.Тарковский, П.А.Шкарупелов предлагают, формировать густоту, ориентируясь на количество рас-тений на I \г /37, 38, 65, 142, 145, 168/. При этом количество растений колеблется в широком диапазоне, что вероятно связано с различными почвенно-климэтическими условиями. Для юга Казахстана, по данным Ю.Д.Зыкова /1967/, наиболее благоприятные ус-ловия создаются при разреженном травостое, когда на I м приходится 25-40 растений. Аналогичные рекомендации даются и для Ставропольского края. Несколько меньшая густота рекомендуется для Ростовской области - 20-25 растений на I м2 /50, 73/.
Роль пищевого режима в формировании семенной продуктивности люцерны
Одним из основных вопросов продуктивности растений люцерны является потребность ее в отдельных элементах питания. В отличие от других сельскохозяйственных культур у люцерны определение потребности в питательных элементах значительно сложнее, особенно в азоте. Один из распространенных методов оценки потребности растений в питательных веществах состоит в определении выноса элементов питания с урожаем, хотя вынос и потребность в элементах питания не одно и тоже. Имеются данные, что люцерна на образование 50 ц сена использует 130 кг азота, 33 кг фосфора, и 75 кг калия /І45/. За 4 года жизни семенная люцерна потребляет: азота 450-500, фосфора 100-125 и калия 350-400 кг с I га /ИЗ/. С урожаем семян в 2 ц/га люцерна выносит 260 кг азота, 65 кг фосфора, 250 кг калия с I га /65/.
Согласно закону возврата для обеспечения нормального роста растений и повышения плодородия почвы необходимо восполнить израсходованные питательные вещества. Однако, определение валовой потребности в элементах питания у люцерны нельзя смешивать с определением потребности в удобрениях. С одной стороны, часть по 24 требности растений покрывается самой почвой. Частично люцерна восполняет потребность в азоте за счет действия клубеньковых бактерий. С другой стороны, внесенные удобрения используются далеко не полностью и к тому же существующие коэффициенты ис пользования питательных веществ из почвы и удобрений не являют ся постоянными величинами. Потребление питательных веществ у люцерны, как ни у какой другой культуры, зависит от целого ря да факторов и в первую очередь, от влажности почвы, температур ного режима и др. условий роста. В обосновании целесообразнос ти применения доз, сроков и видов удобрений под семенную люцер ну существует две точки зрения. Сторонники одной точки зрения отмечают положительное влияние на семенную продуктивность толь ко фосфорных или фосфорно-калийных удобрений, но без азота. Е работам этого направления относятся опыты, проведенные Бах рамовым, Епифановым, Карахоновым, Овсянниковым и др. /15, 48, 79, 83, 105, 106, 132, 137, 168/.
Применение фосфорных удобрений способствует снижению интенсивности роста вегетативных и усилению формирования репродуктивных ррганов растений. Генеративные органы лучше обеспечиваются пластическими веществами, число плодоносящих стеблей увеличивается /105, 132/. Это создает выгодное соотношение между вегетативными и генеративными органами в пользу последних. Как уже выше отмечалось опадение репродуктивных органов связано с распределением пластических веществ между вегетативными и генеративными побегами. Так как у растущих вегетативных побегов осмотическое давление выше, то большая часть питательных веществ устремляется-в зону роста /109,110/. Генеративные побеги при этом меньше получают питательных веществ. Поэтому фосфор играет в этом случае важную роль в формировании репродуктивных органов. Другие исследователи отмечают положительную роль азотных удобрений при совместном внесении их с фосфорными /34, 35, 45, 73, 82, 85, ИЗ, 144, 146, 161, 162/.
Это приводит к повышению содержания доступных форм питательных веществ в почве, оказывает заметное влияние на рост корневой системы и обеспечивает формирование травостоя с более высокой семенной продуктивностью. Наиболее существенным обоснованием целесообразности применения азотных удобрений в качестве подкормки, на наш взгляд, является то, что рано весной микробиологическая активность в почве очень ,низка, возможен дефицит минерального азота. К тому же в этот период люцерна имеет очень малое количество всасывающих корневых волосков /19/. Целесообразность применения азотных удобрений под семенную люцерну нельзя отрицать и на бедных питательными веществами каштановых почвах.
Кроме того, процесс образования первичных структур белка и отток продуктов фотосинтеза в репродуктивные органы замедляется в условиях недостаточного снабжения азотом и повышенного уровня фосфорного и калийного питания. Сумма аминокислот при таких условиях уменьшается /109/. Значительное влияние на отток оказывает не столько абсолютное содержание азота, фосфора и калия, сколько их соотношение /99/.
Дозы минеральных удобрений, рекомендуемые при выращивании люцерны на семена очень различны. Так, в условиях юго-востока Украины применение 90-120) пч 00ъъЕУ обработку и A/QQ перед посевом повышало урожай семян люцерны на 3,5 ц/га. Внесение азотных и фосфорных удобрений соответственно по 120-180 кг д.в. на I га на каштановых почвах в Волгоградской области способствовало увеличению урожая семян на 120% /95/. Вопросы применения минеральных удобрений на юго-востоке Саратовской области рассматривались Ф.И.Филатовым. Он предлагал применять на семенниках люцерны под основную обработку почвы 2-3 ц суперфосфата, І ц хлористого калия и 1,5 ц сульфата аммония /161, 162/. Такое разнообразие мнений не дает полной ясности по вопросам применения удобрений под семенную люцерну. Для условий орошения в Саратовском Заволжье подобные работы практически отсутствуют. Опыт семеноводства люцерны за рубежом предусматривает проведение подкормок семенников небольшими дозами минеральных удобрений. Так, в ЧССР предусмотрено вносить азота в дозах 15-25, фосфора - 26-44 "и калия 83-130 кг д.в. на I га /179/. В Румынии при закладке семенников люцерны вносят 70-90 кг фосфора. Опыты, проведенные в Болгарии, свидетельствуют об увеличении урожайности на 16,8% при внесении азотно-фосфорных удобрений.
Оценка динамики формирования биомассы и площади листовой поверхности
Нарастанию вегетативной массы способствовало и высокое содержание питательных веществ в корневой шейке. Эффект израс-тания благодаря этим двум факторам усиливался. Во время цветения температура воздуха понизилась и не соответствовала оптимальным величинам, при которых эффективно работают опылители. В июле температура повысилась и превышала среднемноголетнюю величину, но цветение люцерны практически заканчивалось /І2/УП/. В период образования и налива семян отсутствие осадков и высокие температуры привели к образованию щуплых и невыполненных семян.
За годы исследований сроки наступления цветения люцерны зависели от погодных условий и колебались от 46 до 58 дней. В среднем продолжительность от начала отрастания до цветения равнялась 52 дням. Для наступления фазы цветения люцерны в условиях Ровенского района необходима сумма эффективных температур / 5С/ в среднем 423С. Продолжительность цветения колебалась по годам от 42 до 51 дня.
Анализ прохождения фенофаз показывает, что в том случае, когда цветение наступает в ранние сроки /третья декада мая, для данной микрозоны/, цветущее растение будет опылено недостаточно, так как массовый вылет опылителей приурочен к более поздним срокам. Продолжительность периода от начала отрастания до начала цветения регулируется температурным режимом. Высокие температуры, отсутствие осадков в этот период приводят к его сокращению, люцерна рано начинает цвести. В тоже время в период цветения температура воздуха в дневное время суток ниже 20 и выше 30С отрицательно влияет на работоспособность опылителей люцерны.
Следовательно, в том случае когда имеется долгосрочный прогноз погодных условий, можно рассчитать по сумме эффективных температур срок наступления цветения люцерны и решить вопрос, какой укос оставлять на семена. Если цветение наступает в ранние сроки, необходимо провести подкащивание. То есть анализ погодных условий и прохождения фенофаз до цветения позволяет более рационально использовать травостой люцерны.
Наряду с экологическими факторами, влияющими на фотосинтез, возникают еще и закономерности присущие сообществам растений, связанные с взаимовлиянием растений друг на друга. Согласно общей теории фотосинтетической продуктивности, урожай во многом определяется не только интенсивностью фотосинтеза, но и размерами ассимилирующей поверхности. Одним из слагаемых фотосинтетической продуктивности посева, является площадь листовой поверхности. Для характеристики мощности ассимиляционного аппарата в физиологии принята величина фотосинтетического потенциала, которая выражается произведением площади листовой поверхности /ыг/ на число дней их работы и выражается в іг-еут-ках.
Травостой люцерны очень разнообразен по степени развития, поэтому целесообразно разделять все стебли в посеве люцерны по степени развития на 3 группы /состояния/ и определять площадь листовой поверхности , приходящуюся на один стебель каждого состояния. Это позволит исключить субъективную ошибку при выборе средних растений во время определения площади листьев и других параметров роста и развития люцерны и более точно оценить мощность ассимиляционного аппарата посева. Этот метод также исключает возможность ошибки при оценке посевов с различной густотой травостоя. Повышение густоты влечет за собой снижение облиственности растений. При применении метода разборки по состояниям эта зависимость степени развития стеблей и величины их площади листового аппарата полностью учитывается."
Проведенные исследования показывают, что в зависимости от способа посева /рядовой, черезрядный и широкорядно-ленточный/ развитие травостоя было не одинаково. Так, если на широкорядно-ленточном и черезрядном посевах во все фазы вегетации преобладали стебли первого состояния /табл. 4, 5, 6/, то на рядовом посеве преобладали стебли второго состояния. К тому же нн первых двух посевах доля стеблей третьего состояния к фазе созревания снижается. Это объясняется, по-видимому, тем, что более развитые стебли первого состояния подавляют развитие остальных стеблей. Об этом говорят показатели высоты стеблей. Наибольшей высоты стебли достигали на широкорядно-ленточном посеве -93,3 см, против 89,6 на рядовом. Однако стебли второго и третьего состояния на рядовом посеве несколько опережали в росте стебли этих же групп на черезрядном и широкорядно-ленточном посевах. Диаметр стеблей первого состояния на широкорядно-ленточном посеве в фазу цветения был выше, чем на рядовом /4,3 мм против 3,9/. Таким образом, способ посева повлиял прежде всего на архитектонику посева
Водный режим
Рост и развитие семенных растений люцерны во многом определяется водным режимом почвы. В силу биологических особенностей данной культуры избыточное увлажнение способствует увеличению степени израстания, полегания травостоя. При этом резко снижается семенная продуктивность люцерны. С другой стороны, недостаток воды в почве и особенно в совокупности с воздушной засухой приводит к завяданию цветов и опадению репродуктивных органов. В зависимости от уровня предполивной влажности почвы изменяется взаимодействие орошения с другими факторами, а также соотношение между ростовыми процессами. Поэтому особое внимание уделяется при возделывании семенной люцерны водному режиму.
Анлиз литературы по данному вопросу показал необходимость изучения двух режимов орошения для данной зоны: дифференцированного с поливами при влажности метрового слоя почвы до цветения 70% НВ, в фазу цветения, образования бобов и семян 60% НВ; интенсивного с поливами при снижении влажности метрового слоя почвы до 70% НВ в течение всего периода вегетации.
Наблюдения за водным режимом почвы показали нестабильность, большие изменения запасов влаги в весенний период и в период вегетации люцерны.
В 1978 г., благодаря зимним и весенним осадкам в момент отрастания люцерны, в метровом слое почвы на I га имелось 2322 м3 воды, что составляет 85% от НВ. Умеренная температура и выпавшие осадки во второй декаде мая /35,2 мм/ способствовали поддержанию влажности почвы на достаточно высоком уровне в фазу ветвления люцерны. В метровом слое почвы она была на уровне 80,5% НВ /приложение 18/. В течение 18 дней /от 8 мая/ может быть израсходована допустимая норма воды, т.е. влажность метрового слоя почвы достигнет предполивного порога 70% НВ. Поэтому 26 мая был дан первый полив поливной нормой 800 м3/га. В результате этого влажность почвы повысилась и в фазу бутонизации равнялась 87% НВ. Суммарное испарение за период от отрастания до начала цветения люцерны равнялась 1190 м3/га, а среднесуточный расход влаги составил 21,6 м3 с I га.
В фазу цветения, благодаря весенним запасам влаги и выпавшим осадкам /87 мм/, влажность почвы не опускалась ниже 70% НВ. Низкие температуры и высокая влажность воздуха способствовали умеренному расходу влаги. Так, суммарное испарение за период цветения составило 1145,6 м3 с I га, а среднесуточный расход влаги - всего 27,2 м3/га. В период налива семян запасов влаги было достаточно для нормального протекания процессов плодооб-разования. Влажность почвы в это время находилась на уровне 66,2% НВ и лишь в момент уборки семенной люцерны /8 августа/ она уменьшилась до 60% НВ. Среднесуточный расход воды в конце вегетации люцерны составил 18,2 м3 с I га.
Сравнительно невысокие среднесуточные расходы влаги в фа зы бутонизации и цветения тесно сопряжены с суммами эффективных температур в этот период. Особенно это характерно для фазы цветения. Сумма эффективных температур за этот период была наименьшей /597С/ в сравнении с другими годами, невысоким оказался и среднесуточный расход влаги /27,2 м3/га/. Линии хроно-изоплет подтверждают, что суммарное испарение за вегетацию люцерны в 1978 г. было невысоким и составило 2608,8 м3 с I га. Так линия, которая характеризует динамику влажности почвы, равной 16% от массы почвы или 77% НВ, длительное время /с 8 мая по"25 июня/ колебалась в слое почвы 80-100 см /рис. 5/.
Таким образом, сложившиеся погодные условия, и один только вегетационный полив обеспечили поддержание влажности почвы в фазу отрастания - бутонизации на уровне 80% НВ, а в фазу цветения и образования бобов не ниже 70% НВ.
Прошедшие дожди в июне удерживали влажность метрового слоя почвы на первом варианте выше заданного для полива порога. Поэтому фактически первый - дифференцированный режим орошения не отличался от второго.
В период отрастания люцерны в 1979 г., вследствие высоких осенне-зимних запасов влаги и выпавших осадков в апреле /35,4 мм/ влажность почвы была близка к НВ /93% от НВ/, что составляло 2541 м3 на I га.
В дальнейшем, в связи с повышением температуры воздуха до 17,9С, интенсивно расходовалась влага из почвы. К фазе ветвления /II мая/ влажность в метровом слое почвы понизилась до 75% НВ /приложение 19 и 20/. Допустимая норма воды на испарение, с учетом складывающейся обстановки, может быть израсходована по предварительным расчетам в течение 7-8 суток /расчеты по формуле Г.К.Льгова/.
