Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности вопроса 11
1.1. Агротехническая роль и возможность выращивания люцерны в чистых и бинарных посевах 11
1.2. Сроки чистых и бинарных посевов люцерны 21
1.3. Норма высева семян люцерны по способам посева 27
Глава 2. Программа, методика и условия проведения исследований 31
2.1. Программа исследований 31
2.2. Методика исследований 32
2.3. Условия проведения экспериментов 33
Глава 3. Динамика влажности почвы и водопотребление люцерны в зависимости от срока чистых и бинарных посевов 38
3.1. Динамика влажности почвы под чистыми и бинарными посевами люцерны и кукурузы весеннего и летнего сроков посева 38
3.2. Поливные и оросительные нормы. Водопотребление кукурузы и люцерны 46
Глава 4. Водно-физические и агрохимические свойства почвы 54
4.1. Качество обработки почвы по срокам посева люцерны 54
4.2. Структура пахотного слоя почвы 56
4.3. Плотность почвы и ее пористость 61
4.4. Динамика содержания питательных элементов в пахотном слое почвы 65
Глава 5. Оптимизация сроков чистых и бинарных посевов, норм высева семян люцерны для формирования высокопродуктивного агрофитоценоза 71
5.1. Влияние агротехнологических факторов формирования урожайности на засоренность посевов люцерны 72
5.2. Продуктивность чистых и бинарных посевов люцерны в зависимости от срока посева и нормы высева семян 78
5.2.1. Фазы роста люцерны 78
5.2.2. Полевая всхожесть семян, густота продуктивного стеблестоя 82
5.2.3. Линейный рост растений 91
5.2.4. Накопление фитомассы 95
5.2.5. Урожайность культур зернокормового звена севооборота в чистых и бинарных посевах в зависимости от исследуемых факторов 100
5.2.6. Поукосно-корневые остатки люцерны 110
Глава 6. Оптимизация продуктивности звеньев севооборота с различными нормами высева семян и сроками чистых и бинарных посевов люцерны 113
Глава 7. Эколого-энергетическая и экономическая оценка эффективности звеньев севооборота с различными нормами высева семян и сроками чистых и бинарных посевов люцерны 116
Заключение 123
Предложения производству 125
Направление дальнейших исследований 125
Список использованной литературы 126
Приложение 141
- Сроки чистых и бинарных посевов люцерны
- Структура пахотного слоя почвы
- Урожайность культур зернокормового звена севооборота в чистых и бинарных посевах в зависимости от исследуемых факторов
- Эколого-энергетическая и экономическая оценка эффективности звеньев севооборота с различными нормами высева семян и сроками чистых и бинарных посевов люцерны
Введение к работе
Актуальность темы исследований. В севооборотах равниной зоны Дагестана люцерна занимает более 30% посевных площадей. Она является лучшим предшественником для всех зерновых, овощных, технических культур, поскольку оказывает благотворное влияние на плодородие почвы и способствует повышению их урожайности. За три-четыре года выращивания люцерна накапливает в почве до 300 кг/га биологического азота, более ценного для растений питательного элемента, чем содержащийся в энергозатратных и дорогостоящих синтетических азотных удобрениях. Она накапливает в почве еще много питательных элементов, улучшает водно-физические, биологические и другие свойства почвы. Поэтому выращивание люцерны в полевых севооборотах является основным резервом реализации экологически безопасных ресурсосберегающих технологий производства продукции сельского хозяйства. По питательной ценности с люцерной не может сравниться ни одна из других кормовых культур.
Однако урожайность этой культуры в сельскохозяйственных предприятиях Дагестана остается еще низкой - 3,5 -5,0 т/га. Реализация потенциала продуктивности люцерны в рассматриваемой зоне сдерживается из-за отсутствия научно обоснованных рекомендаций по ряду технологических приемов ее выращивания.
Важным резервом увеличения сборов продукции растениеводства с единицы площади является использование бинарных посевов люцерны. Такие исследования в рассматриваемой зоне выполнены только при весенних сроках посева этой культуры. До сих пор не дано научное обоснование и не исследована возможность использования бинарных посевов люцерны при пожнивном посеве.
Исследования по нормам высева семян люцерны в условиях равнинной зоны проводились Дагестанским НИИСХ в 60-70 годы прошлого века. В последние годы, в связи с совершенствованием технологии ее возделывания, наметилась тенденция к ее сокращению с 10-12 млн. (как ранее рекомендовалось) до 7,5 и даже 5,0 млн. семян на 1 га. Но эти рекомендации относятся к чистым (беспокровным) посевам люцерны. Применительно к бинарным посевам они могут существенно меняться.
Наши исследования были направлены на восполнение перечисленных недоработок в технологии возделывания люцерны в равнинной зоне Дагестана. Для аграрной науки и производства важны исследования эффективности не только каждого из перечисленных нами факторов, но и совокупное влияние их на динамику показателей плодородия почвы, формирование высокопродуктивных агроценозов люцерны, повышение урожайности и экономической эффективности производства.
Степень разработанности темы. Большинство исследований по технологии возделывания люцерны в нашей стране и за рубежом выполнены в
районах с теплым и продолжительным вегетационным периодом, где эта культура обеспечивает получение высоких урожаев. Исследованиям по определению оптимальных сроков посева, норм высева семян и эффективности чистых и подпокровных посевов люцерны в условиях Волгоградской области посвящены исследования Иванова А.И., Медведева Г.А., Дроновой Т.Н., Беляковой Н.А., Иванова А.Ф. и др.; в Ростовской и Воронежской областях - Зеленского Н.А., Горбаченко О.Ф., Шестова И.Н. и др.; в Китае - Huang Jian-xiong и др.; в Индии - Choudcharu V.K. и др. В условиях Дагестана аналогичные исследования выполнены Масандиловым Э.С., Муфараджевым К.Г., Бексултановым А.А., Гаджиевым К.М., Гасановым Г.Н., Давудовым М.Д. и др. Но комплексные исследования, где рассматривается раздельное и совокупное действие трех факторов: срока посева, способа выращивания и норм высева семян люцерны, ранее в равнинной зоне Дагестана не проводились.
Цель исследований: разработать научные основы и рекомендации по формированию высокопродуктивного агроценоза бинарных посевов люцерны с кукурузой в звене севооборота «озимая пшеница + пожнивные культуры – люцерна – люцерна».
Задачи, решаемые для достижения поставленной цели:
исследование динамики влажности почвы при весенних и пожнивных чистых и бинарных посевах люцерны и кукурузы в звене севооборота; расчет суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления люцерны;
изучение динамики плотности, пористости, агрегатного состава почвы при весенних и пожнивных сроках посева и способах выращивания люцерны;
определение раздельного и совокупного действия комплекса факторов, связанных со сроками посева чистых и бинарных посевов люцерны, на степень крошения почвы при предпосевной обработке;
определение динамики содержания питательных элементов в пахотном слое почвы при исследуемых приемах повышения продуктивности люцерны и их сочетаниях;
определение динамики засоренности посевов люцерны в чистых и бинарных пожнивных и весенних посевах и трех параметрах норм высева семян;
установление роли раздельного и совокупного действия срока посева, нормы высева семян в чистых и бинарных посевах на продуктивность люцерны по показателям:
полевая всхожесть семян и густота стояния растений по укосам люцерны;
линейный рост, накопление надземной массы и поукосно-корневых остатков;
- урожайность люцерны, выход кормовых единиц и переваримого
протеина при исследуемых приемах возделывания;
- продуктивность звеньев севооборота при различных сроках посева, нормах высева семян и способах выращивания люцерны;
- расчет экологической, биоэнергетической и экономической эффек
тивности звеньев севооборота с учетом сроков посева, способов выращива
ния и норм высева семян люцерны.
Научная новизна. Впервые в условиях равнинного Дагестана в трех-факторном полевом эксперименте исследованы и предложены производству оптимальные сроки чистых и бинарных посевов и нормы высева семян люцерны, при которых достигается максимальная продуктивность люцерны и звена севооборота «Озимая пшеница + пожнивная кукуруза – люцерна – люцерна»; обоснована эффективность в условиях засушливого климата юга России бинарных посевов люцерны с кукурузой на зеленый корм, как средства защиты всходов от ветров и почвы от эрозии, затенения ее поверхности и снижения физического испарения влаги из почвы.
Теоретическая и практическая значимость выполненной работы
заключается в следующем: обоснована неэффективность пожнивного срока посева люцерны в равнинной зоне Дагестана и целесообразность использования пожнивного периода для выращивания кормовой культуры (кукурузы на силос); доказана в научном плане предпочтительность сокращения при весеннем сроке посева нормы высева семян люцерны до 7,5 млн. шт./га и высокая эффективность бинарных посевов люцерны с кукурузой на зеленую массу в увеличении объемов производства кормов.
Внедрение результатов исследований в производство позволяет освоить в производстве систему выращивания люцерны, обеспечивающую получение 38-40 т/га высококачественного сена в звене полевого севооборота и дополнительно более 23 т/га силосной массы кукурузы в пожнивном посеве при одновременном улучшении показателей плодородия почвы. При этом получено 151,4 тыс. руб./га чистого дохода при 114,3% рентабельности.
Производственное испытание результатов исследований проведено в МУСхП «Таловка» в Тарумовском районе Республики Дагестан на 40 га. Полученные результаты подтвердили обоснованность результатов эксперимента.
Методология и методы. Исследования проведены на основании материалов лабораторно-полевых и химико-аналитических данных с применением широко применяемых методик по выбранной и смежным областям знаний (Аринушкина, 1970; Титлянова, 1977; Доспехов, 1985; Доспехов и др., 1987; Методика Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур, 1971; Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами, ВНИИК, 1987; Методические рекомендации по топливно-энергетической оценке сельскохозяйственной техники, технологических процессов и технологий в растениеводстве, ВАСХНИЛ, 1982).
Основные положения, выносимые на защиту:
- оптимальные сроки чистых и бинарных посевов люцерны при различ-
ных нормах высева семян;
сравнительная продуктивность люцерны и кукурузы в пожнивном посеве;
дифференцированные нормы высева семян люцерны в зависимости от срока посева и способа выращивания;
роль бинарных посевов люцерны с кукурузой на зеленую массу в увеличении объемов производства кормов;
- экологическая и экономическая эффективность посевов люцерны в
зависимости от исследуемых факторов.
Степень достоверности и апробации работы. Результаты экспериментальных исследований, выводы и предложения производству подтверждаются анализом теоретических достижений и прикладных результатов российских и зарубежных ученых, выявленными ими закономерностями влияния исследуемых факторов на показатели плодородия почвы и продуктивность люцерны; использованием современных методик, трехлетним сроком полевых исследований в трехфакторных опытах, производственным испытанием полученных результатов и апробацией предлагаемых научно-практических рекомендаций, подтвержденных актом производственного испытания и внедрения.
Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на Международной научно-практической конференции «Пути повышения эффективности аграрной науки в условиях импорто-замещения», посвященной 85-летию Дагестанского государственного аграрного университета имени М.М. Джамбулатова (Махачкала, 2017 г.), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Наука молодых – инновационному развитию АПК» (Уфа, 2017 г.) и отчетных конференциях ФГБОУ ВО Дагестанский ГАУ в 2014-2017 гг.
Личный вклад автора в выполнение работы: выбор темы исследований, программы и методики их проведения, формулирование цели и задач, проведение полевых экспериментов и лабораторных анализов, камеральная обработка и анализ полученных данных, обобщение результатов исследований в выводах и предложениях производству, производственное испытание и внедрение полученных результатов в производство, оформление выполненных работ в качестве диссертации.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 научных статей, из них 5 - в рекомендуемых ВАК Минобрнауки изданиях.
Структура диссертации. Диссертация написана на 141 стр. компьютерного набора, состоит из 7 глав, выводов и предложений производству, содержит 14 рисунков, 37 таблиц и 8 приложений. Список использованной литературы включает 151 наименование, в том числе 6 иностранных авторов.
В главе дается обзор результатов научных исследований, выполненных в нашей стране и за рубежом по вопросам применения чистых и бинарных посевов, срокам посева и нормам высева семян люцерны по материалам литературных источников. Особое внимание уделено решению данной проблемы в условиях Поволжья, Северного Кавказа и Дагестана.
Сроки чистых и бинарных посевов люцерны
Вопросы срока посева люцерны и размещения ее в севообороте трудно отделять друг от друга, поскольку после пропашных культур (кукурузы подсолнечника, сахарной и кормовой свеклы) посев люцерны можно проводить только весной, а пожнивные посевы - после озимых или яровых зерновых культур. Советов А.С. (1950), писал, что «осенний посев имеет ту за собой выгоду, что люцерна дает хороший сбор сена в следующее же лето, чего не бывает, когда ее сеют весной. Этой выгодой, однако, часто жертвуют и сеют большей частью весной, потому что: а) осенний посев требует обработки земли летом, а в это время года земля бывает тверда и работы обходятся дорого; б) к обработке почвы под люцерну приходилось бы приступать в такое время, когда всякий спешит подготовить землю для озимых посевов, когда земледелец и без того завален работой».
Аргументы корифея агрономии достаточны вески и не потеряли своего значения и в наши дни. Но надо учесть, что эти высказывания относятся к условиям средней полосы России, большей частью к Нечерноземной, с более коротким, чем на Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье, вегетационным периодом. В районах орошаемого земледелия юга России, где продолжительность пожнивного периода составляет 100-120 дней с суммой активных температур воздуха 2000-2200 оС, подходы к определению срока посева люцерны могут быть иными.
Применительно к этим условиям Иванов А.Ф., Медведев Г.А. (1977) считают возможными летние посевы люцерны после зерновых и промежуточных культур: озимой ржи, однолетних бобово-злаковых смесей, подсол-нечнико-гороховой смеси и других. В первом случае за период вегетации люцерны можно получить два укоса. Люцерна пожнивного посева, отмечают авторы, по своей урожайности почти не уступает весенним посевам (подпокровным и беспокровным), поскольку за осень растения накапливают необходимое количество питательных веществ, благополучно переносят зимние условия. В первый год пользования урожайность сена весеннего подпокровного посева составила 35,2 ц/га, беспокровного – 64,3, летнего пожнивного посева – 155,7 ц/га.
В более ранних исследованиях Агапова П.Ф., Сугака С.П. (1974) в этих же условиях летнее пожнивное беспокровное выращивание люцерны обеспечило получение 330,9-442,4 ц/га, весеннее подпокровное – 249,3-329,4, весеннее беспокровное - 315,6-418,5 ц/га зеленой массы при нормах высева семян от 4 до 8 млн. шт./га. Таким образом, летние посевы люцерны в орошаемых районах Нижнего Поволжья перечисленные авторы считают более продуктивными.
Тарковский М.И. и др. (1974) пишут, что в орошаемом земледелии Украины, Молдавии, Северного Кавказа, юго-восточных областей России, где в качестве покровных культур используются высокоурожайные зерновые культуры, люцерна сильно угнетается. Поэтому здесь рекомендуется летние посевы ее проводить после озимых зерновых культур до середины августа. В Алазанской долине Грузии при орошении максимальная урожайность люцерны также получена при беспокровном посеве осенью (Пырков, Чилинга-ров, 1972).
Ерлипесов М.Н., Амантаев Е.А. (1968) сообщают, что в Средней Азии нередко прибегают к посевам люцерны весной в уже начавшую вегетировать хлопчатник, по данным Тарковского М.И. и др., (1974) – в кукурузу.
На Ершовской экспериментальной базе Института сельского хозяйства Юга-Востока при орошении урожайность сена на подпокровных весенних и летних посевах получен практически одинаковый: соответственно 205,1 и 201,1 ц/га (Иванов, Медведев, 1977).
В Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе и Шумаков Б.Б., Лобов Н.Ф. (1977) считают возможным и летние, и весенние сроки посева люцерны. При этом оптимальными во втором из этих регионов они считают 25 марта -10 апреля, а при поздней весне – 10 -20 апреля, во втором – соответственно 5 и 15 апреля. Летние посевы люцерны рекомендуют проводить по тем же регионам соответственно 15 и 20 июня, но не позже - 5 и 20 июля.
Многие исследователи рассматривают люцерну как чрезвычайно пластичную культуру, которую можно выращивать при разных сроках посева. М.Н. Вдовин (1991) считает, в Северокавказском регионе люцерну можно сеять в разные сроки, при условии наличия на глубине заделки семян запасов влаги, достаточных для получения всходов. Подтверждая справедливость этого положения, Снеговой В.С. и Важов В.М. (1980) все же считают нежелательным перенос срока посева в орошаемых условиях Украины на осень, поскольку при этом уменьшается в первую зиму количество зимующих почек люцерны от 3,8 при апрельском посеве до 0,1 при сентябрьском. Соответственно снижается и количество стеблей люцерны в первом укосе.
Подтверждая справедливость рекомендаций по проведению посева люцерны в широком диапазоне сроков, Медведев Г.А. (1989) считает, что на фуражные цели более оправданы весенние посевы по ряду причин, связанных с трудностями качественной подготовки почвы, биологическими особенностями роста и развития растений, которые приводят к снижению урожайности фитомассы. Это особенно касается районов с суровыми и затяжными зимами Урала и Сибири. Такого же мнения придерживаются Вавилов П.П. и Посыпанов Г.С. (1983), Пенчуков В.М. и Дорожко Г.Р. (2005), Пиль-гова Г.И. (1982)
На оправданность весенних сроков посева люцерны в условиях Молдавии с экономической точки зрения, когда урожайность зеленой массы по сравнению с летними увеличилась с 256 ц/га (при летнем сроке) до 330 ц/га, указывают Лупашку М.Ф., Креческу И. М. (1978), Лупашку М.Ф. (1988). При этом себестоимость 1 кормовых единиц снизилась от 1,11 до 0,91 руб.
Урожайность люцерны в год посева при весеннем сроке (начало апреля) в Донском НИИСХ составила 21-22 ц/га, при летнем сроке не получали даже всходов (Шевченко, Кобзарь, 1982). Такие же результаты получены в исследованиях Мамсурова Б.К. и Бекузаровой С.А, (1977) в Северной Осетии, Жамойдо Б.Г. (1977), Жерукова Б.Х., Кегадуева В.Ш., Хачетлова Р.М., Унежева Х.М. (2006) (Кабардино-Балкария), Вдовина М.Н. (1991) (Ставропольский край), Дроновой (1979) (Волгоградская область), Ерлепесова М.Н., Амантаева Е.А. (1968) (Казахстан) и во многих европейских странах: в Германии (Неринг, Люддекне, 1974; Шейбе, 1958), в Болгарии (Ангелов, 1987), в Чехословакии (Strafelda, Fogl, 1989; Tesaz, 1989).
Однако, в официальных Рекомендациях («По борьбе с засухой …», 1973; «Интенсификация кормопроизводства…», 1978) зафиксирована возможность на орошаемых землях Северного Кавказа летне-осенних сроков посева люцерны. При этом сроке посева по данным Шевченко П.Д., Кобзаря В.И. (1982) в Дагестане а три года пользования получено 373 ц/га сена, а при весеннем сроке посева – 349,7 ц/га.
На Северном Кавказе при орошении практикуются посевы люцерны в летне-осенний период, но они не оправдывают себя, пишут Соляник Н.М., Харечкин В.И. (1988), из-за изреженности всходов и гибели части растений зимой. Поэтому здесь и других районах юга страны, к летним посевам люцерны прибегают крайне редко. Связано это с трудностью получения всходов этой культуры в засушливых условиях этого периода. По этой причине в Волгоградской области при посеве весной было получено 119,6 - 123,6 ц/га зеленой массы, летом- 107,4 ц/га (Иванов, Галицина (1970).
Исследования по оптимизации сроков посева люцерны в Дагестане впервые были проведены Черноусовым В.Г. (1969) в Дагестанском НИИСХ. Он указывает на возможность раннеосенних сроков ее посева в орошаемых районах Дагестана при условии, если он будет проведен не позже первой половины сентября. В этом случае к наступлению зимы корневая система ее достигает 30 см, растения хорошо перезимовывают и в следующем году обеспечивают получение четырех укосов урожайностью 100 ц/га сена, что на 19,5 т/га выше, чем при весеннем сроке посева.
Эти исследования были проведены под руководством Масандилова Э.С. (1969), который при выборе срока посева оптимальным считал весенний, но при условии подсева люцерны под вегетирующую озимую пшеницу или овес. Позднелетний срок посева этой культуры он рекомендовал только для беспокровных посевов люцерны, поскольку в этом случае урожайность сена составила 124,7 ц/га сена, а при весеннем -117,0 ц/га.
Обоснованность этих данных подтверждают Иванов А.Ф., Медведев Г.А. (1977), утверждая предпочтительность летних посевов люцерны Дагестане, а также Омаров А.М. с соавторами (1982а, 1982б, 1983), Омаров А.М. (1990).
Анализируя приведенные выше данные, надо отметить разноречивость предлагаемых рекомендаций по оптимизации сроков посева этой культуры. Это, бесспорно, связано с экологическими условиями районов проведения исследований, в первую очередь, гидротермическими. Весенний срок посева рекомендуется для северных регионов с коротким периодом вегетации растений.
Предлагая летний срок посевы люцерны, исследователи исходили из благоприятных термических условий пожнивного периода южных районов страны. Но у этого преимущества есть свои сложности низкая полевая всхожесть семян и изреженность всходов, которые приводят к снижению урожайности люцерны. Даже при оптимальном сложении условий увлажнения, указывает Медведев Г.А. (1977), вследствие различной скорости потери влаги из верхнего слоя почвы, полевая всхожесть семян люцерны по сравнению с весенним сроком посева снижается значительно.
Структура пахотного слоя почвы
Структура почвы – один из важнейших показателей ее плодородия. В структурной почве, как указывал В.Р. Вильямс (1937, 1946), все основные физико-химические и биологические процессы протекают на оптимальном уровне, достигается высокая урожайность сельскохозяйственных культур.
Факторами образования структуры в природной среде первоначально были физические: замораживание-оттаивание, увлажнение-высушивание. Активно в этом процессе участвуют также физико-химические факторы, зависящие от наличия в почве коллоидных частиц различного химического и глинисто-гумусового состава.
В природных условиях, наряду с названными, в создании структуры почвы в не меньшей степени участвуют и биологические процессы, регулируемые жизнедеятельностью растений, микроорганизмов и зоонаселения (черви, насекомые и др.). Наибольшее влияние из них на процессы структу-рообразования оказывают растения и их корневые системы. В первую очередь они расчленяют своим механическим воздействием почву на структурные отдельности. Корневые системы растений выделяют специфические выделения, которыми питается микрофлора, а в процессе жизнедеятельности их образуются цементирующие вещества, склеивающие структурные отдельности, придавая им свойства водопрочности. Кроме того, сами корневые выделения также обладают, клеящими почвенные агрегаты способностями.
Таким образом, наличие хорошо развитой травянистой растительности, ее высокой продуктивности, способствующие интенсивному развитию их подземных органов, является основным фактором формирования структуры почвы. Изреженный растительный покров, или полное его отсутствие, многократные обработки почвы, наоборот, приводят к разрушению структуры почвы (Каличкин, 1996; Киричкова, Беленьков, 2009; Кирюшин, 1996, 2005, 2006; Жидков,1999).
При использовании земель в агропромышленном производстве на структуру почвы влияют две группы факторов, оказывающие противоположные друг другу действия (Моргун, 1977; Воробьев и др., 1977; Моргун, Ши-кула, 1984). Первая приводит к увеличению дисперсности и разрушению агрегатов вследствие многократных обработок почвы, вторая, наоборот, способствует воссозданию структуры и формированию ее прочности. Этому процессу способствует увеличение площади многолетних трав и сохранение агрофитоценозов на полях настолько, насколько это удается осуществить, сокращение, как количества, так и глубины обработки почвы.
При проведении своих исследований почва под пожнивные культуры нами обрабатывалась по принятой в зоне системе: вспашка после уборки озимой пшеницы плугом ПН-4-35, двукратное дискование, выравнивание поверхности поля, предпосевной полив, двукратные продольно-поперечные культивации паровым культиватором. При наступлении физической спелости почвы проводилась предпосевная обработка.
В бинарных посевах люцерны основная и предпосевная обработка почвы ничем не отличалась от вариантов с чистыми посевами кукурузы и люцерны. Посев люцерны проводился так же в одни и те же сроки. Только кукуруза высевалась на 3-5 дней позже, чем люцерна, поскольку физическая спелость почвы на глубине заделки ее семян наступала на столько дней позже, чем в слое 2-4 см на вариантах с люцерной.
Проведенные нами исследования показали превалирующую роль срока посева люцерны в улучшении структуры (таблица 4.2).
В первый год полного использования люцерны весеннего посева, структурных агрегатов, наиболее ценных в агрономическом отношении (0,25-10,0 мм) насчитывалось 69,4%; при пожнивном – 77,8%; во втором году полного использования – соответственно 75,4 и 83,9%. Следовательно, пожнивной посев люцерны и продление таким способом продолжительности ее использования на полгода способствует увеличению наиболее ценных структурных агрегатов в почве в среднем по исследуемым факторам и годам использования на 8,4% (80,8 против 72,4% при весеннем посеве).
Способ выращивания люцерны не оказал влияния на динамику агрегатного состава почвы. То же самое можно сказать и в отношении нормы высева семян. Но в данном случае наблюдается устойчивая тенденция к увеличению их количества по мере увеличения нормы высева семян. Так, в год пожнивного посева агрегатов, размером 10,0-0,25 мм при норме 5,0 млн. /га насчитывалось 63,3%; 7,5 млн. шт.- 64,6; 10,0 млн. шт./га – 65,7%. В течение первого года полного использования люцерны содержание их увеличивалось соответственно до 72,2; 73,4 и 75,3%, второго года - до 79,2; 79,3 и 80,6%.
Наличие водопрочных агрегатов в почве в агрономии имеет более важное значение, чем сам агрегатный состав почвы. В формировании водопрочных агрегатов почве основная роль, как показали наши исследования, принадлежит люцерне с ее густым стеблестоем и хорошо развитой корневой системой. Так, на вариантах с пожнивным посевом этой культуры в первый год полного использования в пахотном слое содержалось в среднем по способам посева 25,9% водопрочных агрегатов, а при весенних сроках посева -19,0%. Разница между этими вариантами несколько сгладились в конце второго года использования люцерны, соответственно до 29,1 и 26,8%, по- видимому, в связи с большим количеством растений, следовательно, и большему количеству корней и ее массы при весеннем сроке посева люцерны (таблица 4.3).
На динамику водопрочной структуры почвы, как и в случае с содержанием структурных агрегатов почвы, способ выращивания не оказал существенного влияния. Отмечена только тенденция к их росту по мере увеличения нормы высева семян люцерны.
Положительную роль агроценозов в улучшении структуры почвы, подтверждают также Дорожко Г.Р. (1990) Дорожко Г.Р. и др. (2004), Листопадов И.Н. (2005) и другие исследователи. Они, а также Ревут И.Б. (1968, 1969), Станков Н.З. (1964) улучшение водопрочной структуры под культурами севооборота объясняют структурообразующей ролью подземных органов растений.
Наши данные согласуются также с результатами работ Пупонина А.И. и др. (1990), Каличкина В.К., Кима С.А. (1996), Пупонина А.И. (2000), Полу-эктова Е.В. и Балаконского М.А. (2003), согласно которым, чем меньше почва обрабатывается и больше период возделывания многолетние травы, тем лучше развивается процесс создания ее структуры.
Урожайность культур зернокормового звена севооборота в чистых и бинарных посевах в зависимости от исследуемых факторов
Урожайность кукурузы при весенних и пожнивных посевах в зависимости от способа выращивания. Исследования эффективности чистых и бинарных посевов люцерны с кукурузой при различных сроках посева проводились в звене зернокормового севооборота «озимая пшеница + промежуточные культуры-люцерна – люцерна». Пожнивной период после уборки озимой пшеницы использовался или для выращивания кукурузы на силос в вариантах, где намечался весенний посев люцерны в чистом виде и под покровом кукурузы, или для посева люцерны в чистом виде или в бинарных посевах с кукурузой, как это предусматривалось методикой исследований.
Урожайность кукурузы при бинарных пожнивных посевах сохраняла ту же продуктивность, что и в чистом виде – 33,4-33,5 т/га в среднем за 2013-2015 гг. (таблица 5.14).
Однако, уборка первого укоса люцерны при весеннем бинарном посеве с кукурузой проводился одновременно с наступлением уборочной спелости люцерны пожнивного посева прошлого года, то есть, в тот период, когда последняя находилась в конце фазы стеблевания, а кукуруза - в фазе 13-15 листьев. По этой причине урожайность зеленой массы этой культуры получен на 5,4-5,5 т/га меньше, чем при пожнивном посеве, когда она убиралась в фазе молочно – восковой спелости зерна. О причинах того, почему мы прибегли к такому раннему сроку уборки первого укоса люцерны (в чистых и бинарных посевах) сказано ранее.
Таким образом, урожайность зеленой массы кукурузы в звене зерно-кормового севооборота в пожнивном посеве оказывается в среднем на 19,3% выше, чем при весеннем. Но такое увеличение ее продуктивности в данном случае объясняется уборкой урожая в более ранней фазе развития, а не другими причинами гидротермического или технологического характера.
Урожайность сена люцерны в чистых и бинарных посевах по годам жизни и укосам в зависимости от срока посева и нормы высева семян. В соответствующих разделах работы мы отмечали, что молодые проростки люцерны пожнивного срока посева в условиях высоких температур воздуха и частых ветров медленно растут и развиваются. Даже некоторое затенение покровной кукурузой, затеняющей посевы и защищающей от ветров и высоких температур воздуха, положительно сказывается на урожайности фито-массы (таблица 5.15 и приложение 7).
Средний показатель урожайности сена люцерны по исследуемым факторам и годам исследований оказался максимальным при весеннем сроке посева люцерны - 37,2 т/га. В этом сроке достигаются самые высокие значения по полевой всхожести семян (43,2%), количеству растений (291 экз./м2) и продуктивных побегов (562 экз./м2) на единице площади. При пожнивном посеве, в связи с сокращением полевой всхожести семян до 18,6%, количества растений до 126 экз./м2, количества продуктивных побегов до 314 экз./м2, урожайность сена люцерны снизилась в 1,8 раза и составила 20,3 т/га.
Доля участия исследуемых факторов и их взаимодействие в формировании урожайности люцерны приведены на рисунке 5.4.
Суммарная за два года урожайность люцерны летнего срока посева по сравнению с весенним снижается в два раза при всех нормах высева семян, до 22,8 в чистом, 23,6 т/га в бинарном посеве. Поэтому первый из них не может быть рекомендован производству, несмотря на то, что в этот период был получен один дополнительный укос люцерны в год посева.
Учитывая вышеизложенное, следует считать, что лучший срок посева люцерны в рассматриваемой зоне - весенний, который обеспечивает получение наиболее высоких показателей по продуктивности. Наши данные согласуются с результатами исследований многих авторов (Иванова, Галицина, 1970; Дронова, Короленко, 1981; Вавилов, Посыпанов, 1983; Пенчуков, До-рожко, 2005).
Недостаточно обоснованными мы считаем утверждения Шумакова Б.Б., Лобова Н.Ф. (1977), Снегового В.С., Важова В.М. (1989), Вдовина М.Н. (1991), которые считают возможным посевы люцерны в Северокавказском регионе в течение всего вегетационного периода, но только во влажную почву. Мы считаем, что летние посевы люцерны в засушливых условиях юга России бесперспективными из-за невозможности получения дружных всходов. По этой причине полевая всхожесть семян в наших исследованиях снижалась в 2,3 раза, а урожайность люцерны почти в 2 раза по сравнению с весенними, поэтому данный срок не может быть рекомендован для освоения в производстве. Эти данные подтверждаются результатами исследований Га-санова Г.Н., Давудова М.Д., Салихова С.А., (2012а); Гасанова Г.Н., Давудова М.Д., Ибрагимова А.Д., (2012б); Гасанова Г.Н., Давудова М.Д., Аджиева А.М. (2012в).
Тем более, мы не можем согласиться с рекомендациями Масандилова Э.С. (1969), Черноусова В.Г. (1969), Соляника Н.М., Харечкина В.И. (1988), Иванова А.Ф. и Медведева Г.А. (1977) Шевченко, Кобзаря (1982), которые считают летние сроки посева люцерны более предпочтительным, чем весенние на том основании, что при этом обеспечивается получение, в дополнение к полученному в первом году, еще одного укоса в следующем году. Не отрицая факт получения большего количества укосов люцерны при летнем сроке посева, мы не можем согласиться с рекомендациями этих авторов о предпочтении летних посевов люцерны, поскольку при этом добиваются несопоставимо низкой урожайности сена.
Полученные нами данные показывают, снижение урожайности люцерны при летнем сроке наблюдалась в каждом укосе, а причиной ее снижения является изреженность посевов, что привело к снижению суммарного ее показателя по сравнению с весенним сроком посева.
По нашему мнению, перечисленные авторы при проведении исследований допустили следующую методическую ошибку. Они не дали оценку всему звену севооборота с люцерной разных сроков посева, что привело к получению завышенных данных по продуктивности звена с летним сроком посева, поскольку пожнивной период в год летнего посева люцерны был использован полностью, а на варианте, где применялся весенний посев, поле осталось неиспользованным. Мы восполнили данный пробел и поэтому пришли к совершенно иным результатам при оценке сроков посева люцерны.
Выращивание в бинарных посевах снижает урожайность люцерны в среднем на 1,7 т/га сена благодаря более благоприятному сочетанию трех составляющих структуры урожая: количества растений, продуктивных побегов и массы побегов. Способ выращивания люцерны оказался тем фактором, который меньше других влиял на ее урожайность. В бинарных посевах в среднем сбор сена по сравнению с чистым посевом снизился всего на 3,9%, что является свидетельством того, что роль способа выращивания люцерны в формировании урожайности люцерны менее значима, чем срока посева. То есть, высокая урожайность люцерны может быть достигнута и при бинарных посевах люцерны с кукурузой, если соблюдать соответствующие срок посева и норму высева семян.
Актуальным при формировании продуктивного агроценоза люцерны является вопрос о норме высева семян. Анализируя данные таблицы 5.15 можно заметить, что в среднем по рассматриваемым факторам и годам исследований максимальная урожайность сена можно получить при норме 10,0 млн. семян /1 га – 32,8 т/га. Снижение нормы высева до 7,5 млн. шт. приводит к потере 2,3 т/га (7,0%), при 5,0 млн./га снижается до 11,6 т/га (35,4%).
Постепенное повышение урожайности люцерны с увеличением нормы высева семян мы наблюдали только при летнем сроке посева. При весеннем сроке увеличение ее в диапазоне 7,5-10,0 млн. шт./га не всегда обеспечивается прибавку урожая. При чистом посеве урожайность (в сумме за два года выращивания) колебалась в пределах 114,6-115,2 т/га, в бинарных посевах – 112,8-114,0 т/га.
Наши результаты согласуются с рекомендациями Агапова П.Ф. и Суга-ка С.П. (1974), Шумакова Б.Б. и Лобова Н.Ф. (1977) о том, что при орошении оптимальной является норма высева семян люцерны при орошении 7-8 млн.шт./га. Но они совершенно не согласуются с рекомендуемыми Бегуче-вым П.П. и др. (1970), Медведевым А.Ф. (1977) нормами 4,5-6,0 млн./га. Не согласуются они также с рекомендациями о целесообразности высоких – 10-13 млн. шт./га (Масандилов , 1969; Иванов, Медведев, 1977; Шевченко, Коб-зарь,1982; Омаров и др., 1982) еще более высоких норм - 16 -19 млн. семян на 1 га (Пильгова, 1982; Соляник, Харечкин, 1988).
Можно предположить, что агротехнический фон проведения исследований этих авторов был недостаточно высок.
Факт постепенного снижения урожайности люцерны с каждым последующим укосом, отмеченный многим исследователями (Тарковский, Константинова, Гладкий, Миняева, Гасанов, Давудов, Салихов, 2012а) подтвердился и в наших исследованиях. Средний по годам и другим факторам сбор сена с первого укоса за 2014 - 2016 гг. составил 6,6 т/га. Со второго укоса сена собрано меньше на 39,4% (4,0 т/га), с третьего – на 54,5% (3,0 т/га), с четвертого – на 77,3% (1,5 т/га), с пятого – на 89,9% (0,6 т/га).
Эколого-энергетическая и экономическая оценка эффективности звеньев севооборота с различными нормами высева семян и сроками чистых и бинарных посевов люцерны
Во всех видах и типах севооборотов равниной зоны Дагестана люцерна занимает не менее 30% посевных площадей, поскольку она является лучшим предшественником для всех зерновых, овощных технических культур. Объясняется это благотворным влиянием ее на плодородие почвы. Как бобовая культура, она за годы выращивания на поле несколько лет подряд, накапливает в почве, особенно в пахотном слое, до 300 кг/га наиболее ценного биологического азота (Гасанов Г.Н., 1989; Трепачев Е.П., 1999). Это наиболее ценное удобрение для полевых культур, применение которой позволяет получать высокие урожаи, прежде всего самой люцерны, а также всех последующих за нею культур севооборота без внесения азотных удобрений. А синтетические азотные удобрения являются наиболее дорогими из минеральных удобрений. Поэтому выращивание люцерны в полевых севооборотах является основным резервом биологизации и освоения ресурсосберегающих технологий в аграрном производстве.
Выращивание люцерны 3-4 года подряд на одном поле способствует снижению затрат труда и средств в 3-4 раза на подготовку почвы, приобретение ГСМ, запчастей к тракторным агрегатам и сельскохозяйственным машинам, на амортизационные отчисления, приобретение семян и проведение посева, по сравнению с выращиванием однолетних кормовых культур. Такая экономия оборачивается дополнительным экологическим эффектом – снижаются выбросы вредных для окружающей среды продуктов сгорания ГСМ в атмосферу.
Вместе с тем, в последние годы значительно увеличились затраты на выращивание люцерны в связи с применением изношенной малопроизводительной техники, повышением стоимости ГСМ. Владельцы технических средств на вспашку 1 га берут 1700 тыс. руб., на обработку дисковыми боронами и выравнивание поверхности почвы – по 1000 руб., боронование зубовыми боронами и посев – по 500-600 руб., проведение полива – 800 руб. Стоимость семян составляет 250 руб./кг. Всего на подготовку почвы и посев расходуется 7100 руб. Но больше всего расходуются денежные средства на уборку и перевозку выращенного урожая. Скашивание и укладка в валки обходится 800 руб./га, прессование сена – 1000 руб./тонна, погрузка, перевозка, разгрузка и укладка 1 т сена в скирду 1700 руб.
Определенные затраты надо производить и на выращивание кукурузы в пожнивных и весенних посевах в чистом виде и в качестве покровной культуры. Так, при весенних сроках посева люцерны пожнивной период предшествующего года использовали для получения второго урожая в тот год силосной массы кукурузы, а на вариантах с бинарными посевами – еще и как покровная культура. Затраты на выращивание ее, не связанные с затратами на люцерну, в первом случае составили 11,5 тыс., во втором – 14,3 тыс. руб./га.
В суммарных расходах денежных средств по звеньям севооборота с чистыми и бинарными посевами люцерны на долю кукурузы приходится при весеннем сроке посева 13,2% всех затрат, при пожнивных (только в бинарных посевах) – 15,1%. Остальная часть расходов приходится на уборку перевозку и скирдование сена люцерны. Поэтому на вариантах эксперимента, где достигнута высокая урожайность фитомассы, больше были затраты на выращивание люцерны (таблица 7.1).
Больше всего затрат на выращивание люцерны было произведено при сочетании следующих приемов выращивания люцерны: чистый посев весной, норма высева семян 10,0 кг/га – 119,4 тыс. руб./га. При высеве 7,5 и 5,0 кг семян/га они снижаются, соответственно, на 4,5 и 23,2%. Это свидетельствует о наличии резервов снижения затрат денежных средств при дальнейшем совершенствовании технологии возделывания этой культуры. Но в среднем по способам выращивания, срокам посева и годам исследований при норме 10,0 млн. семян/га расходуется 110,4 тыс. руб.; при 7,5 млн. они снизились на 6,9%; 5,0 млн. шт. – на 29,3%.
При пожнивном сроке посева затраты на выращивание люцерны сокращаются в среднем до 76,1 тыс. руб./га или на 35,4% по сравнению с весенним сроком. В бинарных посевах затраты на выращивание люцерны увеличиваются в среднем на 30,6% (109,8 тыс. руб. против 84,1 тыс. руб./га при чистых посевах). Такое сокращение было вызвано снижением затрат на уборку урожая люцерны. Поэтому в экономическом отношении чистые посевы этой культуры не оправдывают себя, убытки, в зависимости от норм высева, достигают 7,8-15,4 тыс. руб./га, причем сокращение их отмечено по мере увеличения нормы высева семян (таблица 7.2).
Для получения прибыли от пожнивного посева люцерны следует практиковать бинарные посевы этой культуры с кукурузой. Только так можно получить 51,9 -118,2% рентабельности и 44,5-122,5 тыс. руб. с 1 га чистого дохода. Наиболее выгодным в экономическом отношении оказалось сочетание следующих приемов выращивания люцерны: весенний срок посева, бинарные посевы с кукурузой на зеленый корм и норма высева 7,5 и 10,0 млн. семян на 1 га (чистый доход в этих звеньях 151,4 и 136,6 тыс. руб./га). Это больше, чем на контроле, где проводился чистый посев люцерны в этот же срок, на 30,6-44,7% (таблица 7.2).
При рассмотрении роли каждого из исследуемых факторов в получении чистого дохода и рентабельности производства выяснилось, что максимальный чистый доход - 118,4 тыс. руб./га можно получить только при весеннем посеве. Рентабельность при этом составила 100,2%. Эти показатели средние по исследуемым приемам выращивания люцерны.
Выращивание люцерны с кукурузой весной в бинарных посевах позволяет получить на 38,0 тыс. руб./га больше чистого дохода, чем в чистом посеве (137,9 тыс. руб. против 99,9 тыс. руб.). Уровень рентабельности при этом повысился на 17,8% (109,1% против 91,3%). Мы уже указывали, что доля норм высева семян люцерны в структуре проведенных затрат незначительна. Но увеличение ее с 5,0 до 7,5 млн. позволило получить на 25,7 тыс. руб./га больше чистого дохода. Дальнейшее увеличение ее до 10,0 млн. шт./га привело к снижению его показателя по сравнению с высевом 7,5 млн. семян/га на 14,8%. Наибольшая рентабельность производства сена достигнута при нормах 5,0-7,5 млн./га семян: в чистом посеве – 93,9%, в бинарных посевах – 114,8%.
В случае с летними сроками посева люцерны, как уже отмечали, речь может идти только об экономической эффективности бинарных посевов люцерны с кукурузой. Только в этом случае можно получить более высокие показатели по чистому доходу и рентабельности производства.
Таким образом, осуществление разработанных нами технологических приемов выращивания люцерны в чистых и бинарных посевах в звене севооборота с оптимизированными сроками посева, способами выращивания и нормами высева семян позволяет существенно повысить экономические показатели производства сена и зеленой массы покровной культуры. Максимальный чистый доход достигается при весеннем посеве люцерны под покров кукурузы на зеленый корм нормой 7,5 млн. семян/ га.
В полученном урожае содержится 14,8 ГДж/га, а затрачивается всего совокупная дополнительная энергии на этом варианте всего 8,6 ГДж/га. Коэффициент энергетической эффективности в среднем по нормам высева семян и способам выращивания равен 2,2 против 1,6 при пожнивном посеве.